脑起搏器脉冲信号原理
在北京天坛医院手术室内，脑起搏器植入手术正在紧张进行中。医生将把两枚精细柔软的电极植入帕金森病患者的丘脑底核，通过电刺激的方式，对病变神经元实行调控和治疗，改善症状。随着电脉冲信号参数的细致调节，患者的手臂渐渐停止颤抖，手掌也能自主掌握，这说明电刺激对患者有效，医生悬着的心也终于落下。
“人的所有的生理活动其实都和大脑有关系，我们可以通过调控我们的神经系统来干预这些生理活动。”神经调控技术国家工程实验室主任李路明说，“人的大脑是我们人最精密最宝贵的器官，要把大脑打两个孔，把我们的电机放进去，还要在大脑里面待到10年以上，对于任何一个人都是战战兢兢的，如果我们研发者的亲人使用这个设备，你自己放心使用吗？本着这个态度，我们研究团队把技术力争做到极致。”
这个设备，就是脑起搏器。脑起搏器由电极延长导线和脉冲发生器三部分组成，脉冲发生器负责发送电脉冲信号，延长导线将脉冲信号传输给电极，电极则通过释放脉冲信号到丘脑底核，抑制和调节异常的神经活动。李路明介绍，把电极插到异常放电的神经核桃上面，干扰原来的不正常放电，使它的放电“改邪归正”，通过脉冲电流使大脑放电动力学改变为正常。依据这个原理，可以主要用来治疗帕金森病、肌张力障碍、癫痫、阿尔兹海默症、抑郁等神经系统疾病。
小小的一枚芯片，凝聚了科研国家队的集体智慧，为“国之重器”再添一员大将。
千丝万缕
扛起国际脑起搏器大旗
早在2000年，清华大学研究团队就开始了对脑起搏器的研究，2003年开始工程化研制，从2006年开始，中国将脑起搏器的研发纳入了国家科技支撑计划中，并支持清华大学研究团队成立了神经调控技术国家工程实验室。清华大学李路明团队与北京天坛医院等多机构开展合作，通过艰苦攻关，终于打破技术壁垒。2013年，他们研制的“单通道脑深部电刺激器”获得了国家颁发的医疗器械注册证，2014年，“双通道脑深部电刺激器”和“双通道可充电脑深部电刺激器”也获得了国家医疗器械注册证，使我国成为全球除美国以外，唯一能够研发、生产和大规模临床应用脑起搏器的国家。
脑起搏器生产园区内，随着纺锤快速利落的机械运动，48根直径仅为0.04毫米，比人类头发丝更细的金属丝正在被编织。以往的脑起搏器它会跟磁共振成像的里面的电磁场相互作用，植入这种脑起搏器之后的患者是不能扫磁共振的，磁共振是一个非常常见的诊断方法，全身能用影像诊断的50多种疾病里有40多种病需要用磁共振成像方法来诊断，这样的话对他们疾病诊断是非常不利的。而正在编织的金属丝网会把延长导线包裹在其中，这就像给孕妇穿上防辐射服，植入脑起搏器后，患者不仅能在电磁环境中正常生活，还能照常做磁共振，清华脑起搏器也由此成为达到3.0T磁共振扫描安全要求的植入式医疗装备。
3.0T磁共振兼容脑起搏器是“产学研医协同创新”合作模式下神经调控国家工程研究中心产生的又一创新成果，2021年作为高端医疗器械领域的代表入选国家“十三五”科技创新成就展。目前，该产品已在全国8家医院用于前沿临床研究，共计50余名患者接受了植入，在推动帕金森病 、阿尔兹海默症、抑郁症、肌张力障碍、癫痫等疾病的机制认识和临床治疗中发挥着重要作用。该产品获得国家药品监督管理局批准上市，标志着我国在脑起搏器领域从跟跑、并跑阶段跨入了领跑的发展新阶段。
北京品驰医疗设备有限公司正是神经调控技术国家工程实验室成员之一，在逐步实现科技领先、占据国内主要市场的同时，品驰积极响应国家“一带一路”政策号召，迅速走向国际化之路，成为我国高端医疗领域一张靓丽的国际名片：2016年10月，品驰脑起搏器通过欧盟CE认证并获颁证书。标志着品驰脑起搏器系统在安全、可靠、有效等方面，已经完全达到国际标准的要求，并已经具备进入国际发达国家市场的能力和资格。2017年6月，一名巴基斯坦的帕金森病患者，在拉合尔的奥马尔（Omar）医院，接受了脑深部电刺激手术。手术采用品驰脑起搏器。手术顺利完成，患者改善良好，医生和患者均对品驰产品进行了高度赞誉。目前，品驰脑起搏器已经在巴基斯坦、孟加拉国、新加坡、印度尼西亚、英国等多个国家进入了临床应用。
DBS临床应用医生正在患者脑中植入电极
爱人如己
将国之重器惠民利民
“中国在医学影像这种尖端设备方面，基本上都是靠进口，价格贵，老百姓实际上用不起。”李路明说道，“做医疗设备快30年了，我们一直在思考我们给这个社会到底能有什么贡献，我们的意义在哪里？”
自主研发，解决“卡脖子”问题，把昂贵的进口医疗器械价格打下来，是目前亟待解决的问题。李路明介绍道，国产医疗设备的介入也是另一个层面，让国际上原有的高端设备可以降价，它也可以输出到国外，可以让我国的装备技术的进步能够辐射到全人类。
医学不是一个冷冰冰的科学，更多的是医学人们的关怀。
截至2022年10月，清华研制的脑起搏器已全面超越进口产品，占我国该设备临床应用的50%以上，累计为我国超2万患者节约治疗成本超过10亿元。我国自主研发生产的脑起搏器，不仅具有稳定、优良的临床效果，还大大降低了治疗费用，据李路明介绍，这项科技成果平均给每个患者节省5~10万元左右。从而让该项疗法迅速普及，让更多的患者能够受益于这项疗法治疗。
不仅如此，我国研制的脉冲发生器还突破了传统脑起搏器，每隔4到6年患者必须再次手术更换电池的缺陷，实现了体外无线充电。重量仅37克的清华脑起搏器将彻底改变饱受煎熬的帕金森病等神经系统疾病患者的未来人生。
“我们看不到它在患者体内，但是它和患者的生命息息相关。”神经调控技术国家工程实验室主任李路明说道，“医患是共情的，因为他们有一个共同的敌人，就是疾病。”
