人類大腦共有860億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，有超過100萬億個(gè)神經(jīng)突觸，它們組成了密集的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，擁有著未知的神經(jīng)功能，也產(chǎn)生了最為復(fù)雜的疾病——癲癇、帕金森、抽動(dòng)穢語綜合征等。

隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，科學(xué)家尤其是神經(jīng)外科醫(yī)生不斷攻克難關(guān)挑戰(zhàn)生命禁區(qū)，為人類了解大腦打開了一扇扇窗。北京天壇醫(yī)院功能神經(jīng)外科主任張建國(guó)，就是打開窗戶的人之一。

作為功能神經(jīng)外科學(xué)術(shù)帶頭人，近三十年的神經(jīng)外科生涯，張建國(guó)成功實(shí)施了8000余例神經(jīng)外科手術(shù)。牽頭首個(gè)國(guó)產(chǎn)腦起搏器和迷走神經(jīng)刺激器的臨床試驗(yàn)、創(chuàng)新神經(jīng)調(diào)控技術(shù)和實(shí)踐、合作研發(fā)國(guó)產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人并成功上市……他給很多身陷腦功能性疾病的患者帶來了希望。

摘取“皇冠上的明珠”

帕金森病，一種常見的老年慢性病，患病初期表現(xiàn)為手、足節(jié)律性的震顫和行動(dòng)遲緩；5年至15年后，就會(huì)逐漸喪失活動(dòng)能力。在我國(guó)，飽受帕金森折磨的老人超過300萬。

對(duì)付帕金森病，藥物是最常見的武器，但不斷下降的藥效和逐漸加劇的并發(fā)癥往往讓患者難以堅(jiān)持。腦起搏器的出現(xiàn)改變了這一切，創(chuàng)造了醫(yī)學(xué)史上神奇的一刻：一位帕金森病患者在植入腦起搏器后，只要打開遙控開關(guān)，身體可以立刻停止震顫并行走自如。

通過埋植在胸前的刺激器，腦起搏器可以向植入大腦特定靶點(diǎn)的電極發(fā)送電脈沖，脈沖能抑制大腦的過度興奮狀態(tài)，抑制引起帕金森病癥狀的異常腦神經(jīng)信號(hào)。一枚重量不到50克的腦起搏器，是人類攻克帕金森病、癲癇、藥物依賴等腦部疾病的一把利器，在醫(yī)療器械領(lǐng)域被譽(yù)為“皇冠上的明珠”。

但在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，這顆“明珠”一直被美國(guó)壟斷，僅安裝成本就高達(dá)二三十萬元，國(guó)內(nèi)能用得上用得起這個(gè)先進(jìn)技術(shù)的患者很少。

2000年，中國(guó)神經(jīng)外科事業(yè)開創(chuàng)者、中國(guó)工程院院士王忠誠(chéng)提出了研發(fā)倡議——希望中國(guó)人能用上自己的腦起搏器。2003年，神經(jīng)調(diào)控技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室正式啟動(dòng)腦起搏器研究，由清華大學(xué)負(fù)責(zé)技術(shù)研究和產(chǎn)品研發(fā)，而作為王忠誠(chéng)院士的學(xué)生，張建國(guó)則承擔(dān)起了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)的重任。

2005年，張建國(guó)牽頭做起了國(guó)產(chǎn)腦起搏器的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?！皠傞_始，我們將猴子做成偏側(cè)帕金森模型，再把機(jī)器植入進(jìn)去，以驗(yàn)證機(jī)器對(duì)癥狀的改善程度。但是猴子不聽話，用正常的一側(cè)爪子一把就把機(jī)器給抓出來了?！睆埥▏?guó)對(duì)最初的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景記憶猶新。

腦起搏器的電極需長(zhǎng)期植入大腦深部，并接收來自胸前皮下脈沖發(fā)生器輸出的脈沖電流，這對(duì)植入系統(tǒng)的安全可靠和穩(wěn)定性提出了苛刻的要求。家兔、豬、恒河猴，實(shí)驗(yàn)對(duì)象不斷切換；電刺激、遙測(cè)程控、電極阻抗，一個(gè)個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)被突破。模型越來越成熟，國(guó)產(chǎn)腦起搏器呼之欲出。

歷史的瞬間定格在2009年11月26日，北京天壇醫(yī)院迎來了第一例國(guó)產(chǎn)腦起搏器的臨床試驗(yàn)手術(shù)。接受首例手術(shù)的患者趙先生術(shù)前已有8年帕金森病史，出現(xiàn)了手腳抖動(dòng)、面部表情僵硬等癥狀。鉆孔、定位、電極植入……張建國(guó)將我國(guó)自主研制的腦起搏器第一次植入了患者腦內(nèi)。隨著刺激電壓的緩慢提升，患者震顫的手臂靜止下來，手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)所有人都激動(dòng)不已。首個(gè)國(guó)產(chǎn)腦起搏器終于問世！這枚重量?jī)H為37克的腦起搏器，在有源植入醫(yī)療器械領(lǐng)域開拓了“中國(guó)制造”的版圖。“中國(guó)成為全球第二個(gè)掌握腦起搏器技術(shù)的國(guó)家。”對(duì)此，張建國(guó)充滿自豪。

但從無到有，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

國(guó)際原有產(chǎn)品采用高頻刺激模式，而中國(guó)研發(fā)了全球首個(gè)具有變頻刺激功能的腦起搏器，可對(duì)大腦核團(tuán)實(shí)施高、低頻交替的電刺激，針對(duì)不同癥狀使用不同組合；傳統(tǒng)的電極固定方法易造成電極斷裂，斷裂后需重新手術(shù)，中國(guó)研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出新的手術(shù)范式，把電極固定在顱骨骨槽里，解決了這一國(guó)際難題；國(guó)外腦起搏器僅能兼容1.5T磁共振，這意味著腦起搏器植入后，患者不能進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)更高、更清晰的3T磁共振檢查，但中國(guó)做出了全球首個(gè)3T磁共振兼容設(shè)備；原有起搏器充電會(huì)有渦流效應(yīng)，升溫過高會(huì)灼傷患者，中國(guó)研究人員做出特殊金屬涂層，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)“零灼傷”……

中國(guó)患者感受更深的是腦起搏器的價(jià)格。打破國(guó)際壟斷后，病人的醫(yī)療費(fèi)可以節(jié)省數(shù)萬元。從1998年至2009年，中國(guó)只有2012位患者安裝了進(jìn)口腦起搏器。產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化后，15000多例次患者得到了治療，全國(guó)能開展腦起搏器植入術(shù)的醫(yī)院從60家增加到270家。技術(shù)上的創(chuàng)新，價(jià)格的親民，使得中國(guó)研發(fā)生產(chǎn)的腦起搏器獲得國(guó)際認(rèn)可并取得歐盟CE認(rèn)證，推開了國(guó)際市場(chǎng)的大門。

2019年1月9日，在人民大會(huì)堂舉行的國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，由清華大學(xué)、北京天壇醫(yī)院等機(jī)構(gòu)合作完成的“腦起搏器關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)與臨床應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲2018年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

至今，逢年過節(jié)，張建國(guó)仍然會(huì)收到趙先生的問候。這位首例國(guó)產(chǎn)腦起搏器植入患者，仍保持著較好的生活狀態(tài)。變頻刺激技術(shù)、高場(chǎng)強(qiáng)磁共振兼容技術(shù)、遠(yuǎn)程程控技術(shù)、骨槽電極固定術(shù)、可記錄深部腦電技術(shù)，這些創(chuàng)新技術(shù)固然能給醫(yī)者帶來名望，但來自患者的深情問候，卻是作為一名醫(yī)者最大的榮耀。

百分百“命中靶心”

國(guó)產(chǎn)腦起搏器是張建國(guó)團(tuán)隊(duì)送給中國(guó)功能神經(jīng)外科的一份厚禮，但更讓他傾注心力的，還是自入行起就關(guān)注的領(lǐng)域——癲癇。

患者多達(dá)900萬，每年新增約40萬。在中國(guó)，癲癇已成為僅次于頭痛的第二大神經(jīng)科常見病。而其中，35.4%的患者在接受著不正規(guī)的治療，這是中國(guó)癲癇患者的現(xiàn)狀，也是張建國(guó)的“心病”。

突然襲來的抽搐、扭動(dòng)，會(huì)擊垮癲癇患者最后一道心理防線。治，就能夠重返社會(huì)，獲得正常的生活和工作；不治，只能承受巨大的痛苦。為此，張建國(guó)探索了近20年，專注于以腦深部核團(tuán)電刺激、迷走神經(jīng)刺激為代表的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，成為當(dāng)之無愧的開拓者和領(lǐng)頭人。

過去，癲癇病人大多依靠藥物治療，通過影響中樞神經(jīng)元或提高正常腦組織的興奮閥，減弱病灶的興奮擴(kuò)散。但長(zhǎng)期服用癲癇藥物，對(duì)人的記憶力、運(yùn)動(dòng)速度等都有影響。因此，很多癲癇患者會(huì)私下給自己配藥、減藥。

外科手術(shù)治療，為難治性癲癇患者帶來了新的希望。而手術(shù)治療的關(guān)鍵，在于尋找致癇灶，精準(zhǔn)定位。致癇灶，就是導(dǎo)致癲癇病發(fā)作的異常的結(jié)構(gòu)性病灶，比如大腦中出現(xiàn)腫瘤、發(fā)育不良，都可以歸結(jié)為致癇灶。它會(huì)使得周圍的大腦皮層興奮性增高，導(dǎo)致異常放電，如果是持續(xù)性放電，就會(huì)引起癲癇發(fā)作。

精準(zhǔn)定位致癇灶，然后進(jìn)行切除性手術(shù)，是癲癇手術(shù)的主流術(shù)式。但定位致癇灶是一件極具風(fēng)險(xiǎn)的事情，每一步都有著不確定性。有些癲癇病人病灶很多，沒有辦法發(fā)現(xiàn)每一處癲癇病灶的具體位置。如果病灶位于重要的腦部功能區(qū)，手術(shù)可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的并發(fā)癥，比如偏癱或者失語等，為此不少患者只能選擇放棄。

如果將癲癇手術(shù)比喻成一場(chǎng)打靶比賽，致癇灶是靶心，那么張建國(guó)要做的，就是要找到一把百分百打中靶心的槍！

很快，這把“槍”找到了，名字叫立體腦電技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是目前判定癲癇致癇灶部位的重要手段，特別適用于那些致癇灶不太精確或靠近功能區(qū)的患者。它的原理是，通過立體定向技術(shù)，將直徑為0.8毫米的電極置入腦內(nèi)來研究癲癇患者的腦內(nèi)放電情況，從而定位致癇灶，指導(dǎo)接下來的手術(shù)切除方案。

這是整個(gè)功能神經(jīng)外科定位精度要求最高的手術(shù)。放置電極前，需要結(jié)合腦電圖檢查、癥狀學(xué)、核磁共振檢查等，由多學(xué)科團(tuán)隊(duì)為患者制定專屬的電極計(jì)劃。大腦表面和深部有無數(shù)根血管，而設(shè)計(jì)的電極需要盡量回避——不能刺破血管，也不能因?yàn)槎惚苎芏h(yuǎn)離病灶。一些常用的神經(jīng)核團(tuán)，比如杏仁核只有花生仁大小，每個(gè)人都有不同，這就需要豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)來根據(jù)影像特點(diǎn)模擬定位，再根據(jù)電生理檢測(cè)結(jié)果做出微調(diào)，以確保電極植入位置的準(zhǔn)確性。否則，差之毫厘，謬以千里。

豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)，讓張建國(guó)在幾分鐘之內(nèi)就能完成這個(gè)“命中靶心”的過程，全球最著名的蒙特利爾神經(jīng)研究所的專家在觀摩了張建國(guó)的手術(shù)后都不禁發(fā)出驚嘆：“天哪，怎么可以這么快？！”

國(guó)產(chǎn)腦起搏器的研發(fā)經(jīng)歷，讓張建國(guó)深刻體會(huì)到了醫(yī)學(xué)科技的重要性，“人再快，總會(huì)有失誤的時(shí)候，而在神經(jīng)上動(dòng)刀，容不得半點(diǎn)兒閃失！”2018年7月17日，張建國(guó)的又一心血之作——國(guó)產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人，輔助完成了我國(guó)首例雙側(cè)立體電極植入手術(shù)。

接受治療的是一位39歲的患者，癲癇發(fā)作時(shí)雙側(cè)震顫顯著。手術(shù)開始后，先是通過光學(xué)跟蹤定位儀識(shí)別標(biāo)志物，將醫(yī)學(xué)影像、機(jī)器人和患者納入同一坐標(biāo)系；隨后，醫(yī)生將監(jiān)測(cè)電極安裝在微推裝置上，每進(jìn)入0.5毫米檢測(cè)一次患者電生理信號(hào)。突然，屏幕上信號(hào)發(fā)生圖形變化，電極監(jiān)測(cè)到患者震顫節(jié)律，繼續(xù)沿通道前進(jìn)，直至震顫節(jié)律消失，有效長(zhǎng)度顯示為6.5毫米。

短短幾秒，定位成功！

而在這幾秒鐘背后，卻凝聚了整個(gè)團(tuán)隊(duì)的努力和心血。目前，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人已能夠達(dá)到毫米級(jí)精度，能夠在真正意義上參加腦起搏器和立體腦電技術(shù)手術(shù)的操作?！皣?guó)產(chǎn)手術(shù)機(jī)器人能夠貼近中國(guó)實(shí)際的臨床需求，不斷做出技術(shù)改進(jìn)，這是我們最大的底氣?！钡靡嬗谑中g(shù)機(jī)器人定位技術(shù)，張建國(guó)所在的科室，每年完成癲癇手術(shù)400多例，一年隨訪無發(fā)作率高達(dá)80%以上，手術(shù)數(shù)量和質(zhì)量均居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。針對(duì)發(fā)病率較高的顳葉癲癇，手術(shù)根治率更是可以達(dá)到80%以上。

如今，科技的進(jìn)步，讓張建國(guó)有了更多的選擇，他還將一種全新的無創(chuàng)治療方式引入癲癇治療中——迷走神經(jīng)刺激術(shù)。

迷走神經(jīng)是一個(gè)自主的神經(jīng)，在頸部做一個(gè)切口，找到這個(gè)神經(jīng)，用一個(gè)電極纏在神經(jīng)上，刺激器放電刺激神經(jīng)，再傳導(dǎo)到大腦，就能控制大腦神經(jīng)元的興奮性，使其興奮性降低。

相比于切除手術(shù)，迷走神經(jīng)電刺激手術(shù)創(chuàng)傷小，不需開顱，手術(shù)簡(jiǎn)單。手術(shù)的過程只需要一個(gè)小時(shí)左右，哪怕是不熟練的醫(yī)生，兩個(gè)小時(shí)也能做完。更可貴的是，迷走神經(jīng)刺激手術(shù)過程不涉及病灶精準(zhǔn)定位，適應(yīng)癥選擇相對(duì)寬泛。

在龐大的藥物難治性癲癇患者中，至少有50%適合迷走神經(jīng)刺激治療。目前，全球已經(jīng)有19萬人接受了迷走神經(jīng)刺激術(shù)的治療，而國(guó)內(nèi)接受治療的患者還不到5000例，在可預(yù)見的未來，張建國(guó)牽頭臨床驗(yàn)證并上市的國(guó)產(chǎn)迷走神經(jīng)刺激器將為更多的病人帶來希望?！懊宰呱窠?jīng)刺激手術(shù)將成為治療癲癇的重要術(shù)式，并將廣泛應(yīng)用于其他功能神經(jīng)性疾病，比如抑郁癥、意識(shí)障礙等?！睂?duì)此，張建國(guó)信心滿滿。

病人是最好的老師

2020年，新冠疫情來襲，分布在全國(guó)各地的帕金森患者成了張建國(guó)最牽掛的人。來不了北京，當(dāng)病情變化，如何給他們體內(nèi)的腦起搏器做調(diào)試？苦心鉆研五年的遠(yuǎn)程程控技術(shù)派上了用場(chǎng)。

起初，開發(fā)這個(gè)功能，初衷是讓偏遠(yuǎn)地區(qū)的患者不用舟車勞頓進(jìn)京，患者在當(dāng)?shù)蒯t(yī)院，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與遠(yuǎn)程主治醫(yī)生建立音頻、視頻和數(shù)據(jù)鏈接，就可以實(shí)現(xiàn)異地遠(yuǎn)程調(diào)控，此舉讓患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)減少了80%以上。無心插柳柳成蔭，沒想到這一功能在疫情中大放異彩。如今，遠(yuǎn)程程控技術(shù)已在全國(guó)20家大醫(yī)院、200家地方醫(yī)院應(yīng)用，累計(jì)程控患者超過3000人次，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)印尼、巴西、新加坡、西班牙等地患者的跨國(guó)程控。國(guó)產(chǎn)腦起搏器再一次名揚(yáng)四海。

在臨床中不斷創(chuàng)新，用創(chuàng)新服務(wù)于病人，是張建國(guó)從導(dǎo)師身上學(xué)來的品質(zhì)，他又以此不斷影響著身邊的人。

那還是1993年，張建國(guó)迎來了人生的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，前往同濟(jì)醫(yī)科大學(xué)攻讀博士學(xué)位。在那里，他下定決心，選擇了未來的研究方向：功能神經(jīng)外科。做出這個(gè)決定并不容易，那時(shí)神經(jīng)外科的醫(yī)生極少，因?yàn)樗劳雎侍?，作為醫(yī)生往往非常沮喪?！霸谏窠?jīng)外科病房實(shí)習(xí)時(shí)，每天看到的病人，不是插管就是需要搶救，死亡率致殘率極高，令人震撼?！睆埥▏?guó)說。

很多人不愿意做神經(jīng)外科，但導(dǎo)師李齡卻是一個(gè)例外，“他把神經(jīng)外科當(dāng)成了一生的事業(yè)?！崩铨g教授是中國(guó)老一代神經(jīng)外科專家，湖北省神經(jīng)外科主要?jiǎng)?chuàng)始人之一，在張建國(guó)的記憶里，導(dǎo)師是一個(gè)地地道道的學(xué)者，沒有任何社會(huì)交往，“桌面非常干凈，永遠(yuǎn)只有一本書、一個(gè)筆記本和一支筆?！?/span>

手術(shù)室里，不少器械是導(dǎo)師自己琢磨出來的。每每看到國(guó)外論文上發(fā)表的新技術(shù)，導(dǎo)師就如獲至寶，用來做癲癇手術(shù)的條狀電極就這樣被發(fā)明了出來。聽到固定頭部的支架需要進(jìn)口，價(jià)格高達(dá)數(shù)千元，導(dǎo)師就自己設(shè)計(jì)，聯(lián)系廠家生產(chǎn)。做完手術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)所有的剪刀、鑷子都被導(dǎo)師取走，回頭一看，導(dǎo)師自己正在打磨呢?！澳隳芟氲絾?？導(dǎo)師退休后還整天去實(shí)驗(yàn)室?guī)蛯W(xué)生喂老鼠，做動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。”張建國(guó)感慨，導(dǎo)師苦于鉆研、熱衷為了病人而創(chuàng)新的精神激勵(lì)著他，是他一生追隨的榜樣。

1996年進(jìn)入北京天壇醫(yī)院，1998年博士后出站，2000年張建國(guó)已經(jīng)成長(zhǎng)為功能神外專業(yè)負(fù)責(zé)人，成為當(dāng)時(shí)天壇醫(yī)院最年輕的神經(jīng)外科病區(qū)主任。

醫(yī)生的天職就是服務(wù)患者，減輕病人的痛苦，這是王忠誠(chéng)院士最常說的一句話，張建國(guó)把它記在了心里，“病人是最好的老師，醫(yī)生的本領(lǐng)都是從病人身上學(xué)到的，所以應(yīng)該感謝病人，做一切事情前，先想想是否對(duì)病人有利。”

導(dǎo)師教給張建國(guó)的，他也正在傳授給自己的學(xué)生。

不少年輕醫(yī)生輕臨床重科研，張建國(guó)毫不留情嚴(yán)厲批評(píng)，“不少科研成果費(fèi)了很大周折，最后束之高閣，花了錢，卻對(duì)臨床沒有任何意義，病人享受不到實(shí)實(shí)在在的好處?！?/span>

如今，張建國(guó)已過了知天命之年，但在他的“未來列表”中，目標(biāo)還有很多。如果說，腦計(jì)劃是人類探索銀河系的望遠(yuǎn)鏡，張建國(guó)希望，功能神經(jīng)外科能夠成為這架望遠(yuǎn)鏡上那一枚最透亮、倍數(shù)最高的鏡片。

來源 北京日?qǐng)?bào)客戶端 | 記者 楊緒軍 和冠欣

編輯 王瓊

流程編輯 劉偉利