2020年4月29日

开发一种不会扭曲MRI的深脑刺激电极

MRI兼容DBS电极的关键进展与同声DBS-FMRI — 石墨烯纤维电极的高MRI兼容性。信誉：北京大学工程学院

同时深脑刺激（DBS）和功能性磁共振成像（FMRI）对于了解功能性神经网络和DBS疗法的治疗效果和机制至关重要。传统的DBS电极通常导致周围磁场的严重变形，其在MR图像中产生大的伪像，因此阻碍了DBS-FMRI的功能研究。

最近，段小杰博士（北京大学工程学院生物医学工程系）与梁志鹏博士（神经科学研究所，脑科学与智力技术卓越中心）的合作，已导致了一个新型MRI相容的石墨烯纤维DBS电极。使用Parkinsonian RAT模型，这种新颖的电极通过同时深脑刺激和FMRI实现了全激活模式映射，并揭示了FMRI活化和DBS治疗改进之间的密切关系。

该新型石墨烯纤维DBS电极的电荷注入容量比由铂 - 铱（PTIR）制成的电极多70倍，这是临床DBS中最常用的材料，并且在T2加权结构图像和T2中表现出更小的伪像。9.4-Tesla的高场的加权功能回波平面图像（图1）。另外，该电极在连续过电流脉冲下显示出高稳定性。使用该石墨烯纤维DBS电极，将亚饱和核（STN）刺激为Parkinsonian大鼠模型中的DBS靶标，从而显着提高了大鼠的电动机能力并降低了电机缺陷。

这部小型DB的独特优势电极通过同时DBS和FMRI，支持全激活模式映射，包括DBS目标（STN）本身。发现若干关键脑区的FMRI激活幅度与移动速度改进密切相关，包括STN，Motor皮质，内部Globus Pallidus（GPI），外壳粘液（GPE）和尾状腐烂（CPU）（图2）。上述结果表明，通过电刺激的正交和抗抗原效应，STN DBS在帕金森病中的治疗效果可以实现。