為研制適合中國國情的植入式神經(jīng)刺激療法和刺激器,清華大學航天航空學院人機與環(huán)境工程研究所在李路明的帶領下,,組建了由電子,、信息、軟件,、材料、制造等領域的人員組成的研究團隊,。從2002年開始,,研究團隊利用實驗室在微小衛(wèi)星、載人航天等領域的技術積累,,在植入式刺激器的集成,、可靠性、功耗控制等領域?qū)崿F(xiàn)了自主創(chuàng)新,。如今,,他們已成功研制了第一代植入式神經(jīng)刺激器平臺,完成腦起搏器和迷走神經(jīng)刺激器的系統(tǒng)測試以及動物試驗,,達到了國際上同類產(chǎn)品的技術水平,。
在醫(yī)學上,“腦起搏器”也被稱為“腦深部電刺激器”,,其作用機理是把刺激電極放入大腦的特定部位,,通過慢性電刺激達到治療效果。根據(jù)作用靶點的不同,,植入式神經(jīng)刺激器目前已有腦深部刺激,、脊髓刺激、迷走神經(jīng)刺激,、骶神經(jīng)刺激,、膈神經(jīng)刺激等多種治療模式,,對帕金森氏癥、疼痛,、膀胱功能障礙,、呼吸功能障礙、高血壓和肥胖等疾病均有良好的臨床治療意義,。
腦起搏器是信息,、材料、制造等多個學科交叉集成的結(jié)晶,,是實實在在的工程研究,,同時又必須符合醫(yī)學原理,滿足患者需要,,是醫(yī)工結(jié)合的產(chǎn)物,。李路明說:“這和我們從事的航天醫(yī)學工程研究非常類似,將以極高可靠性為特點的航天高技術應用于腦科學領域,,研制醫(yī)療器械,,這是我們實驗室的一個很大特點。
從每個微小的器件到整個起搏器的制造過程,,我們都有嚴格的質(zhì)保體系,,保證了研發(fā)的高品質(zhì)、高質(zhì)量,。同時,,在腦起搏器研制中產(chǎn)生的技術成果又可服務于航天,如植入電針研究派生出的刺激器技術將應用在航天員身上,,用于對抗微重力環(huán)境下的肌肉萎縮,。”他用一個硬幣的兩個面作比喻,,一面是載人航天,,一面是醫(yī)療器械,相輔相成,、彼此促進,,形成了研究所的學科特色,也實現(xiàn)了學科的良性發(fā)展,。
腦起搏器的治療方案可通過體外儀器進行調(diào)控,,隨時調(diào)節(jié)刺激強度和頻率,以找到最佳刺激觸點,。這是一種可逆轉(zhuǎn)的神經(jīng)調(diào)節(jié)治療,,既不破壞腦組織或神經(jīng),也不影響今后其他新的治療方法,,是20世紀末腦科學研究的重要成果,。我國有數(shù)量眾多的神經(jīng)失調(diào)患者,,僅帕金森氏癥和癲癇患者就超過1400萬,從人口基數(shù)和發(fā)病率統(tǒng)計出發(fā),,我國植入式神經(jīng)刺激療法的適應癥病人總體規(guī)模超過了美國和歐洲的總和,。腦起搏器1999年首次應用于我國臨床,但一直被國外公司壟斷,,且價格昂貴,,一般都在十幾萬元。
李路明介紹,,在研制過程中,,他和同事多次到手術現(xiàn)場和病房,在與臨床專家和患者的交流中,,發(fā)現(xiàn)制約國內(nèi)患者采用該技術的另一關鍵問題是起搏器的壽命,,患者通常要在使用5年左右時因電池壽命更換一次起搏器,成本大約為10萬元,,這是一筆很大的費用,。他們因此設計了由體外無線充電或供電的新型腦起搏器,一次植入,,終身使用,。
目前,他們已完成第二代植入式神經(jīng)刺激器平臺的關鍵技術研究,。與此同時,,李路明和同事還創(chuàng)造性地提出將植入式技術和中醫(yī)電針灸結(jié)合的“植入電針”概念,并得到北京中醫(yī)藥大學研究人員的支持,。這一技術方案獲得了國家“863”計劃的支持,在鎮(zhèn)痛方面取得了初步成果,。idxdy0003