Connectivity Predicts deep brain stimulation outcome in Parkinson disease.
Connectivity Predicts deep brain stimulation outcome in Parkinson disease.
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DOI：
10.1002/ana.24974
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发表时间：
2017-07
影响因子：
11.2
通讯作者：
Fox MD
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Horn A;Reich M;Vorwerk J;Li N;Wenzel G;Fang Q;Schmitz-Hübsch T;Nickl R;Kupsch A;Volkmann J;Kühn AA;Fox MD
深部脑刺激 (DBS) 对帕金森病 (PD) 的益处可能取决于刺激部位与其他大脑区域之间的连接性，但哪些区域以及连接性是否可以预测患者的结果仍然未知。在这里，我们确定了有效 DBS 与丘脑底核 (STN) 的结构和功能连接概况，并测试其在独立队列中预测结果的能力。将 51 名 STN DBS 帕金森病患者的训练数据集与公开的人类连接组数据（扩散纤维束成像和静息状态功能连接）相结合，以确定与临床改善可靠相关的连接（统一帕金森病评定量表 [UPDRS] 的运动评分）。然后使用该连通性概况来预测来自不同中心的 44 名患者组成的独立队列的结果。在训练数据集中，DBS 电极和分布式大脑区域网络之间的连接性与临床反应相关，包括与辅助运动区的结构连接性和与初级运动皮层的功能反相关性 (p<0.001)。同样的连接性分布预测了独立患者队列中的反应（p<0.01）。结构和功能连接是临床改善的独立预测因素（p<0.001），并且个体患者的估计反应的平均误差为 15% UPDRS 改善。使用来自正常受试者的连接组数据或与我们的 DBS 患者匹配的连接组年龄、性别和疾病，结果相似。针对 PD 的有效 STN DBS 与特定的连接配置文件相关，该连接配置文件可以预测独立队列的临床结果。这一预测不需要对帕金森病患者本身进行专门的成像。
The benefit of deep brain stimulation (DBS) for Parkinson disease (PD) may depend on connectivity between the stimulation site and other brain regions, but which regions and whether connectivity can predict outcome in patients remain unknown. Here, we identify the structural and functional connectivity profile of effective DBS to the subthalamic nucleus (STN) and test its ability to predict outcome in an independent cohort. A training dataset of 51 PD patients with STN DBS was combined with publicly available human connectome data (diffusion tractography and resting state functional connectivity) to identify connections reliably associated with clinical improvement (motor score of the Unified Parkinson Disease Rating Scale [UPDRS]). This connectivity profile was then used to predict outcome in an independent cohort of 44 patients from a different center. In the training dataset, connectivity between the DBS electrode and a distributed network of brain regions correlated with clinical response including structural connectivity to supplementary motor area and functional anticorrelation to primary motor cortex (p<0.001). This same connectivity profile predicted response in an independent patient cohort (p<0.01). Structural and functional connectivity were independent predictors of clinical improvement (p<0.001) and estimated response in individual patients with an average error of 15% UPDRS improvement. Results were similar using connectome data from normal subjects or a connectome age, sex, and disease matched to our DBS patients. Effective STN DBS for PD is associated with a specific connectivity profile that can predict clinical outcome across independent cohorts. This prediction does not require specialized imaging in PD patients themselves.
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