脑深部电刺激治疗颅脑外伤后意识障碍及机制研究

Severe traumatic brain injury is a catastrophic event that frequently has devastating familial, economic, and societal consequences. Traumatic brain injury is the most common cause of death and disability in persons between 15 and 30 years of age. The most severe injuries can result in prolonged disorders of consciousness (DOC). Approximately 10 to 15% of patients with severe traumatic brain injury are discharged from acute care in a vegetative state and minimally conscious state. There is no breakthrough for the treatment of DOC after brain injury in recent years, including long-term support and rehabilitation therapy, without significant results. So it needs new treatment theory. Deep brain stimulation is a new therapy method in a decade with advantage of minimally invasive, reversible and adjustable. It is applied for the treatment of brain injury induced DOC. CM-Pf DBS treated for traumatic brain injury induced DOC has been proven effective in clinical studies. However, it is lack of large randomized controlled studies, and the exact mechanism is unclear. Further systematic research is needed. In this study, we will establish a traumatic brain injury induced DOC cat model, apply CM-Pf stimulation, evaluate the awareness score, brain extracellular concentrations of dopamine and other neurotransmitters, dopamine receptors, dopamine-related key enzyme, MRS, PET and neuropathology to explore mechanisms of DBS.

重型颅脑损伤通常是一个灾难性的事件，给家庭、经济和社会带来非常严重的后果。是15至30岁之间青年人死亡和残疾的最常见原因。约10-15％的患者有重度颅脑损伤后意识障碍，包括植物状态和最小意识状态。目前对于颅脑损伤后DOC患者尚无特异性的治疗和突破性进展，主要是病因治疗、长程支持治疗和康复等综合治疗，收效甚微。因此迫切需要新的治疗理论和体系。脑深部电刺激是近十年发展起来的一种微创、可逆、可调控的神经外科新疗法，近年来亦尝试用于治疗颅脑损伤后DOC，其中中央中核-孤束核电刺激治疗颅脑损伤后DOC已在临床研究中证实有效，但缺乏大样本随机对照研究，且其确切治疗机制尚不清楚，需要进行深入系统研究。我们建立创伤性DOC猫模型，应用CM-Pf长期电刺激，分别从意识评分、脑内细胞外多巴胺等神经递质浓度、多巴胺受体、多巴胺转化相关关键酶、核磁质谱分析、PET检查相关脑区代谢及神经病理等反面全面探讨DBS的相

重型颅脑损伤通常是一个灾难性的事件，给家庭、经济和社会带来非常严重的后果。是15至30岁之间青年人死亡和残疾的最常见原因。约10-15％的患者有重度颅脑损伤后意识障碍，包括植物状态和最小意识状态。目前对于颅脑损伤后DOC患者尚无特异性的治疗和突破性进展，主要是病因治疗、长程支持治疗和康复等综合治疗，收效甚微。因此迫切需要新的治疗理论和体系。我们课题组利用皮质打击仪，通过设置不同的力学参数，造成不同程度的颅脑损伤，成功建立了颅脑损伤后DOC大鼠模型，通过观察颅脑损伤后大鼠的意识状态、觉醒周期、生命体征等临床表现，采用改良的大鼠神经功能缺损评分表进行评分，并比较行为学、影像学、组织病理学、分子生物学、氧化应激等方面的差异，确定了CM-Pf DBS最佳刺激模式为双侧循环刺激。在探究CM-Pf DBS治疗颅脑损伤后DOC的机制方面，我们参照第5版大鼠脑图谱分别对中脑、海马、纹状体3个脑区进行检测，比较各组不同脑区的分子表达情况，我们发现CM-Pf DBS治疗后在中脑、海马、纹状体的炎症水平均下降，多巴胺转化的关键酶酪氨酸羟化酶均升高，葡萄糖代谢水平均升高，因此我们得出结论CM-Pf DBS通过降低脑内炎症水平、促进多巴胺转化、提高脑区代谢等方面，对颅脑损伤后DOC起到治疗作用，为CM-Pf DBS治疗颅脑损伤后DOC的治疗机制提供理论依据，也为CM-Pf DBS治疗颅脑损伤后DOC应用于临床奠定基础，将带动相关医疗产业的进一步发展，并最终为颅脑损伤后DOC患者提供一种更好的治疗方案，有很积极的社会影响和较大的应用价值。