超越進口實現領跑！清華團隊自主研發中國首款腦起搏器，攻克帕金森病步態障礙治療等世界難題

近年來，腦起搏器技術受到越來越多人的關注。腦起搏器是一種有源植入醫療器械，又被稱為“腦深部刺激器”。作為研究大腦的有力工具，腦起搏器對包括帕金森病、癲癇在內的腦神經疾病患者的重要意義不言而喻。其不僅是國際公認的治療中晚期帕金森病的最佳神經外科療法，也被譽為醫療器械領域“皇冠上的明珠”。

“腦起搏器這種植入醫療器械和航天醫療設備一樣，都是高技術的結晶，對可靠性要求極高，兩者在技術路線上有繼承性。”清華大學航天航空學院教授，神經調控國家工程研究中心主任李路明說道。

2021 未來科學大獎周-科學峰會期間，DeepTech 深科技與李路明教授就腦起搏器技術進行了深入的交流。

打破技術壟斷，自主研發中國首款腦起搏器
據數據統計，中國大概有 300 萬帕金森病患者，居世界第一。除此之外，中國還有近 1000 萬的癲癇患者，4000 多萬尿失禁患者和慢性疼痛患者。

對于這些人數眾多的神經疾病患者而言，神經調控是一種成效顯著的療法。

以帕金森病為例，其是一種常見的神經系統變性疾病，癥狀多表現為“震顫、肌強直、面具臉、短促步態等”，以老年人居多。而通過腦起搏器則可明顯改善患者的運動癥狀，其效果已在世界范圍內得到普遍證實。

然而長期以來，腦起搏器一直被國外壟斷，我國完全依賴進口，較高的使用門檻和昂貴的治療費用讓廣大患者們望而卻步。

為徹底改變這一現狀，早在 2000 年，李路明團隊就開始了漫長的腦起搏器研發之路。

經過十幾年的艱苦努力，2013 年中國首款自主研發的腦起搏器獲批上市，并在 2016 年獲歐盟認證，使中國成為世界上第二個掌握腦起搏器技術的國家，僅在美國之后。

而且與進口產品相比，中國腦起搏器在性能、體積、重量、壽命、價格上都有著明顯優勢。

除此之外，李路明團隊在腦起搏器技術創新方面不斷取得突破性進展。比如全球首次提出變頻刺激概念，有效治療步態障礙；設計了全球首個有同步記錄能力的腦起搏器，實現了刺激下的同步記錄與對外信息傳輸。

李路明團隊還研發了用于治療癲癇的迷走神經刺激器、治療神經性疼痛的脊髓刺激器和治療膀胱過度活動癥的骶神經刺激器，并實現了產業化。

“我們研制了用于脊髓電刺激的高密度電極和刺激器，構建了人工脊髓系統，同時，我們正在研究如何讓截癱患者重新站立、行走，并取得了重要進展。”李路明表示。

依托 5G 探索遠程診療，搭建醫患“云”橋梁
5G 正讓遠程診療變得更加觸手可及，而遠程調控體系正是中國腦起搏器的重要原創功能之一。

“新冠疫情以來，更多的使用清華腦起搏器的帕金森病患者選擇通過遠程方式完成腦起搏器的參數調節，以適應病情變化，遠程程控數量超過 15000 人次。”李路明介紹道。

可以說，依托 5G 網絡的遠程診療改變了傳統的患者到醫院就診模式，患者再也不用往來奔波，極大地減輕了醫生和患者的負擔。

2020 年 12 月，身在解放軍總醫院海南醫院的凌至培教授和來自北京天壇醫院的張建國教授，一現場一遠程，跨越近 3000 公里，合作完成了中國首例“方向腦深部電刺激系統”臨床植入手術。

事實上，這并不是凌至培教授參與完成的第一臺遠程手術。此前，其還成功完成了全國首例基于 5G 的遠程人體手術——帕金森病“腦起搏器”植入手術。

據李路明教授介紹，該手術需要向大腦深處放置電極，并定向施以電刺激，過程中不能出現一絲一毫的差錯。但遠程手術通常面臨著一個挑戰，即信息傳輸過程中會出現信息畸變以及延遲等問題。

因此在手術過程中，確保信息的完整、快速、及時傳輸就成為了至關重要的事情。而 5G 的發展，極大程度上解決了 4G 網絡條件下手術視頻卡頓、遠程控制延遲明顯的難題，使得該起手術幾乎等同于實時操作。

“這項手術是在國內率先成功完成的，對全世界整個遠程操縱領域都有很大的貢獻，中國的科學家在此方面可以說是全球的引領者。”李路明表示。

“做科研要面向國家重大戰略需求”
李路明本科畢業于清華大學機械工程系，隨后，其又繼續留校深造，取得清華大學機械工程博士學位。

李路明表示，在清華大學的學習生涯給他提供了一個完善的基礎課程訓練機會，使其能夠以更加客觀的視角看待各種技術問題和科學挑戰；另一方面，清華大學也在某種程度上培養了他的家國情懷，以及追求卓越、永不服輸的精神。

“清華大學工科實力強勁，加上各種交叉學科，交叉融通中孕育無限生機，這給了我們把腦起搏器做起來的信心。”李路明說道。

最開始的時候，國內關于腦起搏器的研究，從基礎研究到技術研究到臨床應用基本上都是空白，而李路明團隊卻下定決心，響應國家和社會的重大需求，一點一滴將腦起搏器從無到有做起來，這個想法對很多人來說都是不可思議的，也意味著要承擔相當大的風險和壓力。

最終，在經過長達十年的艱苦攻關之后，功夫不負有心人，首例清華腦起搏器治療帕金森病臨床試驗手術成功完成。其不僅在神經調控領域取得重大突破，在高端有源植入醫療器械領域，也打破了國外技術的壟斷。

李路明教授指出，當時他們團隊有一個很樸素的觀點，即我們是做技術出身的人，做出的產品我們是否放心給我們的親人使用，如果做不到，那么我們也很難去說服病人。

而這么一個態度，也一直貫穿著李路明團隊的開發、制造，包括后來的臨床試驗等所有過程。他們甚至將“通過基礎創新將有尊嚴的生命延長 5~10 年”定為團隊使命，并為了實現這個目標而不懈奮斗。

“以人為本，愛人如己，時刻以患者為中心。這是作為一個科研工作者，需秉承的做事情的一個基本原則和態度，”李路明說道，“能夠通過自己的努力造福更多的人，我覺得這對我來說是一件非常幸運的事情。”

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