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帕金森式症又称震颤麻痹，是一种常见的神经退行性疾病，已成为继心脑血管病、肿瘤之后老年人的第三大“杀手”，严重影响患者的生活能力和质量。据统计，我国65岁以上的老年人中约有1.7%患有该症状。
而大脑深部刺激（DBS）逐渐成为晚期帕金森患者常见的治疗方法，但是仍具有重大风险。该治疗方式是通过在大脑中放置电极、以破坏导致与晚期帕金森病相关的衰弱性震颤和僵硬的错误信号。对于不再受益于药物治疗的患者来说，这可能是非常有效的治疗方法，但是将电极放在错误位置会降低有效性并导致心理障碍。
来自拉瓦尔大学魁北克CERVO脑研究中心的研究小组提出使用两种光谱分析的新探针可以帮助医生更准确地在大脑中导航仪器，从而使手术更安全，并提高成功率。小组成员Mireille Quémener表示：“改善DBS电极插入的神经外科指导将简化手术过程，减少手术时间，降低整体健康治疗成本并防止不良的心理后果。”
光谱探针提供实时位置导航
DBS手术过程由两部分组成，一部分是将电极放置在大脑特定部位，另一部分是植入电池组，便于将电流输送到电极。传统插入电极的方式是依靠磁共振成像（MRI）扫描来确定位置。然而，在颅骨钻孔的过程中，大脑可能会移动2毫米，导致电极放置位置不准确。
基于上述问题，研究人员创建了一个装有光学探针的DBS电极，该电极通过光学探针增强，在插入过程中对脑组织进行相干反斯托克斯拉曼散射光谱（CARS）和漫反射光谱（DRS）。光学探针包含两根用于CARS和DRS照明的光纤和第三根用于收集信号的光纤。然后从组织学切片（HISTO）中目视识别组织类型，以生成由黑色（灰质）和白色（白质）区域组成的条形码。将该条形码与使用光学探针采集的数据进行比较，并使用PCA agorithm（探针条形码）进行分析。一旦电极到达目标位置，光学探针就可以在电极保持在原位的同时进行工作。
图1 左半球和右半球的组织切片显示两个电极插入（a）大脑右半球的脱靶部分（使用CARS）和（b）大脑左半球的丘脑下核（STN）（使用DRS）
光谱探针在指导手术方面潜力无限
为了测试这种新探针，神经外科医生用它来在人类尸体大脑的六个区域植入电极，并沿着大脑两个半球各50mm的总长度收集了CARS和DRS测量值。手术后，研究人员提取大脑并目视识别了探针通过的白质和灰质。将CARS和DRS测量的读数与大脑结构的视觉记录进行比较，研究人员发现CARS和DRS方法非常准确地识别脑组织。这些发现证实，光谱学可能是帮助神经外科医生导航大脑的有用工具。
Quémener 表示：“我们的团队目前正在研究调整光学探针，使其用于将接受DBS手术的患者的临床试验。我们相信光学方法在手术指导方面具有巨大的潜力，并希望我们的技术将在临床中出现，以协助外科医生进行各种脑部手术。”
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