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

隨著醫(yī)學的進步，科學家尤其是神經(jīng)外科醫(yī)生不斷攻克難關挑戰(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，就是打開窗戶的人之一。

作為功能神經(jīng)外科學術帶頭人，近三十年的神經(jīng)外科生涯，張建國成功實施了8000余例神經(jīng)外科手術。牽頭首個國產(chǎn)腦起搏器和迷走神經(jīng)刺激器的臨床試驗、創(chuàng)新神經(jīng)調(diào)控技術和實踐、合作研發(fā)國產(chǎn)手術機器人并成功上市……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)律性的震顫和行動遲緩；5年至15年后，就會逐漸喪失活動能力。在我國，飽受帕金森折磨的老人超過300萬。

對付帕金森病，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持。腦起搏器的出現(xiàn)改變了這一切，創(chuàng)造了醫(yī)學史上神奇的一刻：一位帕金森病患者在植入腦起搏器后，只要打開遙控開關，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。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)療器械領域被譽為“皇冠上的明珠”。

但在很長一段時間里，這顆“明珠”一直被美國壟斷，僅安裝成本就高達二三十萬元，國內(nèi)能用得上用得起這個先進技術的患者很少。

2000年，中國神經(jīng)外科事業(yè)開創(chuàng)者、中國工程院院士王忠誠提出了研發(fā)倡議——希望中國人能用上自己的腦起搏器。2003年，神經(jīng)調(diào)控技術國家工程實驗室正式啟動腦起搏器研究，由清華大學負責技術研究和產(chǎn)品研發(fā)，而作為王忠誠院士的學生，張建國則承擔起了動物實驗和臨床試驗的重任。

2005年，張建國牽頭做起了國產(chǎn)腦起搏器的動物實驗?！皠傞_始，我們將猴子做成偏側帕金森模型，再把機器植入進去，以驗證機器對癥狀的改善程度。但是猴子不聽話，用正常的一側爪子一把就把機器給抓出來了?！睆埥▏鴮ψ畛醯膶嶒瀳鼍坝洃洩q新。

腦起搏器的電極需長期植入大腦深部，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，實驗對象不斷切換；電刺激、遙測程控、電極阻抗，一個個技術環(huán)節(jié)被突破。模型越來越成熟，國產(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)院迎來了第一例國產(chǎn)腦起搏器的臨床試驗手術。接受首例手術的患者趙先生術前已有8年帕金森病史，出現(xiàn)了手腳抖動、面部表情僵硬等癥狀。鉆孔、定位、電極植入……張建國將我國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，手術現(xiàn)場所有人都激動不已。首個國產(chǎn)腦起搏器終于問世！這枚重量僅為37克的腦起搏器，在有源植入醫(yī)療器械領域開拓了“中國制造”的版圖?！?/span>中國成為全球第二個掌握腦起搏器技術的國家。”對此，張建國充滿自豪。

但從無到有，還遠遠不夠。

國際原有產(chǎn)品采用高頻刺激模式，而中國研發(fā)了全球首個具有變頻刺激功能的腦起搏器，可對大腦核團實施高、低頻交替的電刺激，針對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，中國研發(fā)團隊提出新的手術范式，把電極固定在顱骨骨槽里，解決了這一國際難題；國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，患者不能進行場強更高、更清晰的3T磁共振檢查，但中國做出了全球首個3T磁共振兼容設備；原有起搏器充電會有渦流效應，升溫過高會灼傷患者，中國研究人員做出特殊金屬涂層，力爭實現(xiàn)“零灼傷”……

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

2019年1月9日，在人民大會堂舉行的國家科學技術獎勵大會上，由清華大學、北京天壇醫(yī)院等機構合作完成的“腦起搏器關鍵技術、系統(tǒng)與臨床應用”項目榮獲2018年度國家科學技術進步獎一等獎。

至今，逢年過節(jié)，張建國仍然會收到趙先生的問候。這位首例國產(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、高場強磁共振兼容技術、遠程程控技術、骨槽電極固定術、可記錄深部腦電技術，這些創(chuàng)新技術固然能給醫(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”

國產(chǎn)腦起搏器是張建國團隊送給中國功能神經(jīng)外科的一份厚禮，但更讓他傾注心力的，還是自入行起就關注的領域——癲癇。

患者多達900萬，每年新增約40萬。在中國，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，這是中國癲癇患者的現(xiàn)狀，也是張建國的“心病”。

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

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，減弱病灶的興奮擴散。但長期服用癲癇藥物，對人的記憶力、運動速度等都有影響。因此，很多癲癇患者會私下給自己配藥、減藥。

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

精準定位致癇灶，然后進行切除性手術，是癲癇手術的主流術式。但定位致癇灶是一件極具風險的事情，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)，手術可能會出現(xiàn)嚴重的并發(fā)癥，比如偏癱或者失語等，為此不少患者只能選擇放棄。

如果將癲癇手術比喻成一場打靶比賽，致癇灶是靶心，那么張建國要做的，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。這項技術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，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，指導接下來的手術切除方案。

這是整個功能神經(jīng)外科定位精度要求最高的手術。放置電極前，需要結合腦電圖檢查、癥狀學、核磁共振檢查等，由多學科團隊為患者制定專屬的電極計劃。大腦表面和深部有無數(shù)根血管，而設計的電極需要盡量回避——不能刺破血管，也不能因為躲避血管而遠離病灶。一些常用的神經(jīng)核團，比如杏仁核只有花生仁大小，每個人都有不同，這就需要豐富的臨床經(jīng)驗來根據(jù)影像特點模擬定位，再根據(jù)電生理檢測結果做出微調(diào)，以確保電極植入位置的準確性。否則，差之毫厘，謬以千里。

豐富的臨床經(jīng)驗，讓張建國在幾分鐘之內(nèi)就能完成這個“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的手術后都不禁發(fā)出驚嘆：“天哪，怎么可以這么快？！”

國產(chǎn)腦起搏器的研發(fā)經(jīng)歷，讓張建國深刻體會到了醫(yī)學科技的重要性，“人再快，總會有失誤的時候，而在神經(jīng)上動刀，容不得半點兒閃失！”2018年7月17日，張建國的又一心血之作——國產(chǎn)手術機器人，輔助完成了我國首例雙側立體電極植入手術。

接受治療的是一位39歲的患者，癲癇發(fā)作時雙側震顫顯著。手術開始后，先是通過光學跟蹤定位儀識別標志物，將醫(yī)學影像、機器人和患者納入同一坐標系；隨后，醫(yī)生將監(jiān)測電極安裝在微推裝置上，每進入0.5毫米檢測一次患者電生理信號。突然，屏幕上信號發(fā)生圖形變化，電極監(jiān)測到患者震顫節(jié)律，繼續(xù)沿通道前進，直至震顫節(jié)律消失，有效長度顯示為6.5毫米。

短短幾秒，定位成功！

而在這幾秒鐘背后，卻凝聚了整個團隊的努力和心血。目前，國產(chǎn)機器人已能夠達到毫米級精度，能夠在真正意義上參加腦起搏器和立體腦電技術手術的操作?！皣a(chǎn)手術機器人能夠貼近中國實際的臨床需求，不斷做出技術改進，這是我們最大的底氣?！钡靡嬗谑中g機器人定位技術，張建國所在的科室，每年完成癲癇手術400多例，一年隨訪無發(fā)作率高達80%以上，手術數(shù)量和質(zhì)量均居國內(nèi)領先地位。針對發(fā)病率較高的顳葉癲癇，手術根治率更是可以達到80%以上。

如今，科技的進步，讓張建國有了更多的選擇，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。

迷走神經(jīng)是一個自主的神經(jīng)，在頸部做一個切口，找到這個神經(jīng)，用一個電極纏在神經(jīng)上，刺激器放電刺激神經(jīng)，再傳導到大腦，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，迷走神經(jīng)電刺激手術創(chuàng)傷小，不需開顱，手術簡單。手術的過程只需要一個小時左右，哪怕是不熟練的醫(yī)生，兩個小時也能做完。更可貴的是，迷走神經(jīng)刺激手術過程不涉及病灶精準定位，適應癥選擇相對寬泛。

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)刺激術的治療，而國內(nèi)接受治療的患者還不到5000例，在可預見的未來，張建國牽頭臨床驗證并上市的國產(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)刺激手術將成為治療癲癇的重要術式，并將廣泛應用于其他功能神經(jīng)性疾病，比如抑郁癥、意識障礙等。”對此，張建國信心滿滿。

病人是最好的老師

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

起初，開發(fā)這個功能，初衷是讓偏遠地區(qū)的患者不用舟車勞頓進京，患者在當?shù)蒯t(yī)院，通過互聯(lián)網(wǎng)技術與遠程主治醫(yī)生建立音頻、視頻和數(shù)據(jù)鏈接，就可以實現(xiàn)異地遠程調(diào)控，此舉讓患者的經(jīng)濟負擔減少了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，遠程程控技術已在全國20家大醫(yī)院、200家地方醫(yī)院應用，累計程控患者超過3000人次，并實現(xiàn)了對印尼、巴西、新加坡、西班牙等地患者的跨國程控。國產(chǎn)腦起搏器再一次名揚四海。

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

那還是1993年，張建國迎來了人生的重要轉折點，前往同濟醫(yī)科大學攻讀博士學位。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。做出這個決定并不容易，那時神經(jīng)外科的醫(yī)生極少，因為死亡率太高，作為醫(yī)生往往非常沮喪?！霸谏窠?jīng)外科病房實習時，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。”張建國說。

很多人不愿意做神經(jīng)外科，但導師李齡卻是一個例外，“他把神經(jīng)外科當成了一生的事業(yè)。”李齡教授是中國老一代神經(jīng)外科專家，湖北省神經(jīng)外科主要創(chuàng)始人之一，在張建國的記憶里，導師是一個地地道道的學者，沒有任何社會交往，“桌面非常干凈，永遠只有一本書、一個筆記本和一支筆?！?/span>

手術室里，不少器械是導師自己琢磨出來的。每每看到國外論文上發(fā)表的新技術，導師就如獲至寶，用來做癲癇手術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口，價格高達數(shù)千元，導師就自己設計，聯(lián)系廠家生產(chǎn)。做完手術，現(xiàn)場所有的剪刀、鑷子都被導師取走，回頭一看，導師自己正在打磨呢。“你能想到嗎？導師退休后還整天去實驗室?guī)蛯W生喂老鼠，做動物實驗?！睆埥▏锌?，導師苦于鉆研、熱衷為了病人而創(chuàng)新的精神激勵著他，是他一生追隨的榜樣。

1996年進入北京天壇醫(yī)院，1998年博士后出站，2000年張建國已經(jīng)成長為功能神外專業(yè)負責人，成為當時天壇醫(yī)院最年輕的神經(jīng)外科病區(qū)主任。

醫(yī)生的天職就是服務患者，減輕病人的痛苦，這是王忠誠院士最常說的一句話，張建國把它記在了心里，“病人是最好的老師，醫(yī)生的本領都是從病人身上學到的，所以應該感謝病人，做一切事情前，先想想是否對病人有利?！?/span>

導師教給張建國的，他也正在傳授給自己的學生。

不少年輕醫(yī)生輕臨床重科研，張建國毫不留情嚴厲批評，“不少科研成果費了很大周折，最后束之高閣，花了錢，卻對臨床沒有任何意義，病人享受不到實實在在的好處。”

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

來源 北京日報客戶端 | 記者 楊緒軍 和冠欣

編輯 王瓊

流程編輯 劉偉利