尖端醫療電子探索：連接大腦的神經刺激器

今天，植入產品已經成為大量心臟病的有效治療方法，醫療電子公司正在開發多種新型設備并推廣使用；未來，許多研發工作將著重在大腦方面。一家新興研究機構建議，用途明確的電子神經刺激可以對各種廣泛的癥狀產生積極效果，從毒癮到癲癇、帕金森癥和憂郁癥等。

　　“我認為我們正處于時代的先鋒。”一家由St.Jude Medical公司于2005年收購的神經調節公司主管Christopher Chavez表示。據該公司預測，神經植入業務將從2000年的2,400萬美元上升到今年的約3.2億美元，Chavez透露。從整個產業看，目前神經植入市場約有20億美元，他估計到2014年，該產業將以兩位數的速率提升到約39億美元。

　　目前為止，美國食品與藥物管理局已經核準了神經刺激器的8種用途。“我們相信每種用途在目標應用領域中的滲透率不到10%，還有10種新的用途仍在等待核準。”Chavez透露。對植入產品制造商來說這是很好的機會，他們希望神經刺激器具有良好的測試效果。目前，許多基礎科學的研究成果，對戒煙者或心臟支架安裝等用途都有著極大幫助，包括可大幅減少心臟移植要求在內。

　　然而，現階段全球約有三分之一的健康問題與神經領域相關，隨著人類壽命的延長，這個數字還可望繼續增加。大型心律調節器公司Medtronic已經發展出用于治療帕金森等輕微疾病的設備，并且：“正在開發一系列神經植入產品，以用于治療強迫癥(OCD)、憂郁癥、癲癇、偏頭痛、大小便失禁、某些類型的疼痛和退化性疾病。”Medtronic公司首席科學家Richard Kuntz透露。

　　今年稍早，Medtronic表示已展開封閉系統的動物試驗，這個系統能夠自動偵聽和響應腦電波。神經刺激器的測試顯示是有效的，雖然很多基礎大腦科學仍很神秘。例如，在錄像中可以看到，對休克療法不起作用的憂郁癥病人在使用神經植入產品刺激時能展示笑容。“這有點奇怪。”Kuntz表示：“我們真的不知道它如何運作，因為我們現在討論的是人體內最復雜的一些生理學。”

　　Jonathan Sackner-Bernstein是FDA的合作中心總監，他在去年9月份舉行的IEEE生物工程會議所開設的深度大腦刺激論壇中顯示了與眾不同的想法。“你仍然必須做大腦手術才能安裝植入產品，我敢肯定許多人不想在腦殼上留下傷痕。”他表示，并呼吁在基因治療方面進行更多徹底的創新。

　　事實上，許多研究人員相信，未來最終將走生物治療的道路。例如：“我們需要作出不同的思考，開發受基因控制的細胞、可編程心律調節器，并教會神經組織自主跳動。”Johnson Johnson Services公司新興技術部門副總裁Joseph Smith表示。

　　但對于Medtronic等公司來說，更緊迫的任務是縮小目前10cc的心臟植入產品尺寸，以及消除引起大多數故障的引線。“我們相信將這種設備縮小到1cc、并且不帶引線是有可能的，這將使設備本身能放置在心臟內。”Medtronic公司新療法部門副總裁Rebecca Bergman指出：“我們希望在動物身上試驗這種原型，然后在不久的將來能夠解釋這些問題。”

　　其它人則看到了植入產品的進一步方向。“下一個偉大的革命是可植入的封閉式藥物供給系統。”曾開發過全球首個可植入心臟除顫器的Mir Imran表示：“市場上有治療用的蛋白質和縮氨酸，但必須將它們直接輸送進大腦，因為胃會對它們造成破壞。”

　　Imran指出，當藥物輸送到整個身體后，這種設備將消除副作用。可以感知藥物需求并提供正確劑量的封閉式系統將是治療糖尿病的人工胰腺等突破性技術的關鍵。他目前正研究多達5種不同的植入概念，還收購了植入產品制造商Modulus公司，并鼓勵該公司作為植入設備的代工廠，而這些設備他相信將由大量曾是小公司和新創企業的組織設計。

　　今天，大多數植入產品是由巨大的垂直型合成公司制造的，如Medtronic和St Jude Medical，他們控制了設計的絕大部份。“現在如果你要開發植入產品，你必須聯系數十家制造廠才能把所有的組件整合在一起。”Imran指出：“最終你要花三倍的時間和十倍的資金才能得到你想要的結果。”