神奇的“脑起搏器”

近年来，一种被称为“深度脑刺激”（Deep brain stimulation, DBS）的技术受到越来越多人的关注。DBS技术是一种对大脑进行可逆性调控的手段，它通过手术将电极植入到大脑特定脑区，发送一定频率的电脉冲，对异常的大脑放电进行调控，从而达到改善或治疗疾病的目的。由于DBS的整个系统包括电极、脉冲发生器和导线，和心脏起搏器类似，因此DBS又被称为“脑起搏器”。

今年年初，有多家媒体报道深圳市二医院为一名患有“音乐家手”病症的病人实施了“脑深部电刺激术”，患者边弹吉他边做脑部手术，引发网友热议。故事的主人公李先生是一名退休警察，20多年前，他在大学主修吉他，后因患上“局灶性肌张力障碍”， 不得不放下心爱的吉他。该病的症状是在重复一项平时极为熟练的动作时亦会肌肉僵硬，无法完成动作。由于这种疾病往往出现在演奏家身上，也被业内人士称为“音乐家杀手”。深圳市二医院的医生在了解他的病情后决定为其实施DBS手术，在他的左脑丘脑腹中间核埋入类似于脑起搏器的一根微电极，通过电刺激的方式来恢复病人的脑功能。手术“立竿见影”，在意识清醒的状态下，躺在手术台上的李先生惊喜地发现，他原本僵硬的右手手指变得灵活起来。

图1.李先生在手术中弹奏吉他

对李先生采用的DBS手术，其过程相对比较复杂，主要可以分为两个步骤，一是确定靶点脑区的立体坐标，二是进行DBS手术。

确定靶点的坐标需要在患者头部安装金属定向头架，固定好后，通过核磁共振技术对患者的大脑进行成像，得到头架的位置和患者的大脑三维结构图，再对图像进行一定的处理和计算就可以得到目标靶点的立体坐标，即电极放置的位置。DBS手术中使用的电极非常细，通常只有1.3毫米左右，细的电极可以尽量减少植入过程中对其他脑区的损伤，并且方便精确植入目标核团。

模拟好电极插入的路径后，就可以开始进行手术了。首先对患者头部进行消毒和局部麻醉，用颅钻在颅骨上钻出硬币大小的小孔，将电极从小孔插入。为防止电极插入对大脑其它功能造成损害，在电极安放好后，医生会唤醒麻醉中的病人，进行效果测试，比如做一些简单的动作和计算等。测试过程中，患者随时反馈电刺激时的感受，通过不断地调整电极位置和刺激的强度，最终找到对症状改善最明显的刺激靶点和刺激强度。所以在李先生的手术过程中，当电极插入指定坐标后，医生将其从麻醉中唤醒，李先生需要在意识清醒的状态下弹奏吉他，以便和手术前拍摄的弹奏画面进行对比，查看改善效果，并确保手术没有影响大脑其他功能。

如果测试中患者症状得到明显改善，就可以进行其他装置的植入了，主要包括将脉冲发生器植入锁骨附近皮下，脉冲发生器通过皮下导线与电极相连。手术后，病人自己通过程控仪可以监控电池的电量情况和开关状态，医生也可以对其进行远程随访，监控伤口愈合程度和治疗效果，同时也可以根据病人的病情和反应调整设置合适的刺激参数。

图2.模拟电极插入位点

以上通过DBS技术对李先生的局部性肌张力障碍进行治疗是临床上DBS应用的一个非典型案例，在中国是第一例，世界第七例。目前临床上应用最广泛的是用DBS治疗中晚期帕金森病患者。

帕金森病是一种常见的神经系统变性疾病，该病的患者运动功能失调，表现出震颤、肌强直、面具脸、短促步态等症状，平均发病年龄约60岁。15年前，我国的帕金森病患者就达到170万，55岁以上的人患病率约为1%，据估算，我国每年的新增患者达10万人之众。帕金森病病虽然无法治愈，但是通过积极治疗，可以很好地控制病情，改善患者生活质量。

帕金森病是中脑黑质多巴胺能神经元的变性死亡导致的，临床上，早期帕金森病患者通过服用左旋多巴胺治疗。然而对部分患者而言，药物治疗的蜜月期很快就会过去，此时的最佳疗法是DBS。

DBS控制帕金森病症状的效果已在世界范围内得到普遍证实，截至2013年，全世界已经有超过60000人接受了DBS治疗。

图3.帕金森病的典型症状

图4.DBS系统在体内植入位置

除了治疗肌张力障碍和帕金森病，临床上还在尝试用DBS帮助脑损伤患者恢复意识。另外用DBS治疗精神障碍的研究也越来越多，比如抑郁症、强迫症、厌食症等，但是由于个体差异大、常伴有并发症等原因，手术治疗的效果还有待评估。

与传统的永久性的不可调节和不可逆的大脑治疗方法（如灼烧和切除）相比，DBS技术实现了对大脑的可逆性调控，因此具有明显的优势。除了对大脑结构破坏小，可逆安全，DBS还可以随着病人病情的进展进行长期调控。但是DBS手术过程复杂，需要经验丰富的外科医生。有高血压、老年痴呆等并发症的患者通常也不建议进行DBS治疗。

在发达国家，DBS已成为一种常规手术，但在我国由于手术费用昂贵，一台手术的全部费用在20-30万左右，让很多人望而却步，因此DBS往往是患者最后的“救命稻草”。