如何正確開展腦深部電刺激(DBS)的臨床應用 (原創(chuàng))
深部電刺激(Deep Brain Stimulation, DBS) 是人們應用“電”的手段將電極植入到人體內(nèi),改善生命質(zhì)量的生物醫(yī)學工程技術(shù)。早在1777年, Cavallo就報道了用電來治療癲癇、癱瘓、舞蹈病、耳聾癥、失眠等疾病。1947年Sipegel和Wycis嘗試用電刺激和高頻電凝治療帕金森病、癲癇、精神障礙等。1965年Melrack和Wall應用神經(jīng)調(diào)控技術(shù)進行疼痛治療后,脊髓電刺激(SCS), 皮層電刺激(MCS), 腦深部電刺激(DBS), 外周神經(jīng)電刺激(PNP)及迷走神經(jīng)刺激(VNS)相繼應用于臨床。
腦深部電刺激(DBS) 是近20年來興起的,用來治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的一種神經(jīng)調(diào)控技術(shù)(Neuromodulation), 通過立體定向精確定位,將刺激電極植入到腦內(nèi)特定的核(團),運用體外”程控”方法,給予核(團)的一定刺激參數(shù),從而改變核(團)興奮性,患者相應地出現(xiàn)臨床癥狀和體征改善。1987年法國學者Benabid等首次應用DBS治療帕金森病患者,開始應用CT導向法,以后用MRI導向,目前又用ROSA神經(jīng)外科機器人協(xié)助電極顱內(nèi)植入,達到安全,快捷、定位準確。1997年美國FDA批準DBS應用于特發(fā)性震顫。相隔5年,2002年FDA推準用于帕金森??;2003年批準用于原發(fā)性肌張力障礙;2009年批準用于強進性精神障礙。由此看來DBS器植入顱內(nèi)治療功能性疾病越來越成熟。直到2014年底統(tǒng)計,世界已超過10萬人進行了DBS治療。因此, 在1989年于法國成立了”世界神經(jīng)調(diào)控”學會,出版了”神經(jīng)調(diào)控”雜志。
而我國在1995年,安徽省立醫(yī)院先后派傅先明,凌至培兩位主任赴法國進修學習功能神經(jīng)外科,了解DBS器植入技術(shù)。1998年8月安徽省立醫(yī)院和天壇醫(yī)院分別在兩地開展DBS植入治療帕金森病。并于2005年5月在福州召開第一次全國DBS學術(shù)研討會;2010年10月正式成立了中國醫(yī)師協(xié)會下神經(jīng)調(diào)控專業(yè)委員會,欒國明教授任該學會主任委員。據(jù)不完全統(tǒng)計,2005年5月前我國就有500例患者接受DBS治療;2007年約1100例;2011年9月達3200例;2014年底就有6500例帕金森病患者及其他運動障礙性疾病、藥物成癮、強迫性精神障礙性等疾病患者接受了DBS治療。此時,我國已有60余所醫(yī)院可開展立體定向技術(shù),進行DBS植入治療。
目前,我國自主研發(fā)國產(chǎn)DBS植入材料正一步一步走來,2004年清華大學開始研發(fā)DBS裝置,2006年動物實驗。2009年進行臨床驗證時,我國王忠誠院士親臨現(xiàn)場指導,天壇醫(yī)院張建國教授為患者施行手術(shù),并順利成功。2012年雙通道可充電DBS系統(tǒng)臨床驗證; 2013年國產(chǎn)DBS系統(tǒng)通過SFDA批準單通道DBS臨床應用; 2014年SPDA又批準了雙通道可充電DBS系統(tǒng)可應用于臨床。確立了我國DBS系統(tǒng)在世界上的地位,跨進了世界先進行列。
此時,清華大學與天壇醫(yī)院成立了“神經(jīng)調(diào)控技術(shù)國家工程實驗室”,天壇醫(yī)院躍居全球最大DBS治療中心。另外,我國景昱醫(yī)療有限公司,瑞神安醫(yī)療有限公司,也在進行DBS、VNS系統(tǒng)開發(fā)研究,均已通過了動物實驗,下一步將進入臨床驗證階段,我們正在期待中。
目前DBS治療功能性疾病在世界各國都已采用,治療人數(shù)已超過10萬余例,體現(xiàn)了DBS在臨床上治療功能性疾病重要性。因而,法國Benabid教授應用DBS于臨床;Delong教授對DBS治療帕金森病作用機制上有獨特見解,獲得了2014年Lasker臨床醫(yī)學獎。
但是, DBS治療運動障礙性疾病的作用機制至今仍未明了,研究者提出了很多可能的機制。如電極刺激神經(jīng)核團,影響電極周圍的細胞體、軸突和通過該區(qū)域的神經(jīng)纖維,產(chǎn)生突出抑制作用;高頻刺激使得神經(jīng)遞質(zhì)耗竭, 阻礙突觸信息傳遞, 從而影響了電極周圍的神經(jīng)信號輸出;也有學者發(fā)現(xiàn),通過電流的、化學的或其它的調(diào)節(jié)途徑,DBS所控制的對象超出了局部細胞體、軸突、單突觸、多突觸等結(jié)構(gòu),其可以直接調(diào)節(jié)病理狀態(tài)下的神經(jīng)網(wǎng)絡;再有DBS改變基底節(jié)區(qū)單個神經(jīng)元的活動模式,并消除了皮質(zhì)和基底神經(jīng)節(jié)之間的異常節(jié)律震蕩;電流也作用于突觸,并激發(fā)相鄰星形膠質(zhì)細胞釋放鈣離子,促進傳出神經(jīng)元釋放神經(jīng)遞質(zhì)(如腺苷和谷氨酸);刺激也會增加全腦血流量,并刺激神經(jīng)元再生??傊?,DBS的治療作用取決于刺激參數(shù)(刺激的幅度和時間)、靶點的生理特性、電極的結(jié)構(gòu)、周圍組織特性和疾病的不同階段。DBS的作用機制極其復雜,目前對其了解甚少,有待進一步研究。
腦深部電刺激(DBS)主要是治療帕金森病(PD)等運動障礙性疾病,精神障礙(強迫癥、抑郁癥、抽動穢語綜合征),頑固性疼痛,藥物難治性癲癇,藥物成癮,植物人及肥胖癥等,均有一定療效, 長期療效有待觀察。雖然DBS對于帕金森病及其它運動障礙性疾病治療已有20余年,術(shù)后運動癥狀改善率只有50%-80%左右,對于非運動性癥狀,效果更差。對于頑固性癲癇不能做手術(shù)切除者采用電刺激,可以減少發(fā)作次數(shù); 抽動穢語綜合征進行電刺激可減輕患者癥狀; 強迫性精神障礙DBS治療,其精神癥狀也有改善; 對植物人、老年癡呆、肥胖癥、慢性疼痛長期療效尚不能肯定,有待大量臨床驗證和探索中。
從目前科技水平分析,DBS治療功能性疾病只能改善癥狀,不能有效阻止病情發(fā)展,更無法治愈, 只是提高患者生活質(zhì)量有效治療措施之一。
三、如何開展DBS臨床應用
對于一些具有創(chuàng)新性治療的任何一種手術(shù)技術(shù), 均具有一定風險和嚴重并發(fā)癥。我們要開展DBS臨床應用,需要妥善解決手術(shù)科學性、安全性。DBS治療絕大多數(shù)是功能性神經(jīng)系統(tǒng)疾病,首先要診斷正確,手術(shù)入選病人完全符合標準,然后制定手術(shù)治療計劃,再進行術(shù)中DBS植入。此過程需要多學科協(xié)作,如神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科、影像科、電生理、相互配合才能順利有效完成治療任務,否則產(chǎn)生無效或嚴重并發(fā)癥。
另外,功能性神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床癥狀,體征易變,受很多因素影響,往往又是其他疾病的早期伴發(fā)癥狀和體征,難以正確診斷和鑒別。舉例: 帕金森病經(jīng)典運動四大癥狀,很易診斷。但是,PD非運動癥狀很早就出現(xiàn),臨床識別率、確診率只有50%,還有一些帕金森病綜合征,帕金森病疊加病給神經(jīng)外科醫(yī)師帶來的診斷、分型、鑒別診斷,其困難非同一般。易誤診、錯治,往往給患者帶來嚴重影響,加重運動障礙、縮短壽命,降低生活質(zhì)量。所以,進行DBS植入技術(shù)需要建立一個團隊,在神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師協(xié)助下診斷明確,可幫助手術(shù)醫(yī)師選擇適當手術(shù)時間窗。在影像科、電生理醫(yī)師協(xié)助下,便于靶點識別和靶點電刺激驗證,確保手術(shù)順利,治療有效,病人安全度過手術(shù)期。
在開展此項手術(shù)科室有關(guān)人員,要參加培訓學習,嚴格掌握手術(shù)指征和學會制定手術(shù)治療計劃,科學地、安全地對待每一例手術(shù)。精于思考,善于探索,開展研究和總結(jié)。
四、DBS植入并發(fā)癥及其DBS應用未來趨向
雖然DBS臨床治療方法基本成熟,還應講科學的態(tài)度。因為,手術(shù)相關(guān)并發(fā)癥仍不斷發(fā)生。根據(jù)我們經(jīng)驗和文獻報道,發(fā)生顱內(nèi)出血在1.57%-2.2%之間,出血風險與患者術(shù)前高血壓、年齡密切相關(guān)。關(guān)于刺激裝置感染,電極移位,電極折斷, 癲癇,失靈等發(fā)生率分別為4.7%~8.7%,0.6%, 0.7%,2.4%,1.0%,其他并發(fā)癥極少, 如CSF 漏極為罕見。另外, 病人在給予不同參數(shù)刺激治療, 有時會出現(xiàn)程控治療相關(guān)的副作用, 如肌肉抽搐、眼球偏斜、運動障礙、頭痛、震顫、疼痛和感覺異常等?;颊哂袝r會岀現(xiàn)其它遲發(fā)性癥狀: 躁狂、抑郁、淡漠、恐慌、沖動、焦慮、幻覺或自殺傾向。所以,術(shù)中仔細定位靶點、術(shù)后及時調(diào)整刺激參數(shù),可以使這些癥狀得到改善,如果以上措施仍無緩解可考慮停止治療。
目前DBS技術(shù)在臨床上已得到了認可。但是,一個新技術(shù)能否在臨床上長期應用與保留,就看他發(fā)展趨勢。新技術(shù)有無前途,不但看他能否治療疾病,還要根據(jù)他對人體的損害利和弊,給患者的工作能力,生活質(zhì)量以及病人自身評價。
還有,DBS作為神經(jīng)調(diào)控技術(shù)發(fā)展是否有前途,是電刺激對人腦神經(jīng)元,神經(jīng)介質(zhì)等結(jié)構(gòu)作用,是否起到刺激神經(jīng)核(團),填補神經(jīng)遞質(zhì)空隙,保護神經(jīng),誘導缺失神經(jīng)再生功能等這些作用機制,是否一一被發(fā)現(xiàn),逐步闡明。從目前神經(jīng)科技知識了解,DBS對腦內(nèi)核(團)刺激只改善疾病癥狀和體征,可提高生活質(zhì)量。所以,我們必需集神經(jīng)解剖學,神經(jīng)生理學,神經(jīng)生化學,神經(jīng)影像學,神經(jīng)網(wǎng)絡學,生物醫(yī)學工程學, 基因組學等多個學科共同努力,進一步探明DBS作用機制,為人類造福。
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