脑深部刺激未来发展的机遇与挑战

王守岩 王学廉 何江弘

1(中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，苏州市神经工程技术重点实验室，江苏 苏州 215163)2(第四军医大学唐都医院脑科医院，西安 710038)3(北京军区总医院附属八一脑科医院，北京 100700)

脑深部刺激未来发展的机遇与挑战

王守岩1*王学廉2何江弘3

1(中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，苏州市神经工程技术重点实验室，江苏 苏州 215163)2(第四军医大学唐都医院脑科医院，西安 710038)3(北京军区总医院附属八一脑科医院，北京 100700)

应对患者数多、病情复杂、药物治疗无效等难题，神经和精神疾病临床治疗面临着重大挑战，脑深部刺激是许多患者唯一可行的临床治疗手段，而达到“治疗效果更好”和“受益人群更大”是脑深部刺激未来发展的两个重要需求。从调控机制研究、智能调控策略、精准手术技术、新适应症推广应用以及术后定量远程康复、先进设备研发和系统综合管理7个方面所面临的科学问题、技术需求和重大突破进行总结和思考，探讨如何针对已有适应症来改善脑深部刺激的临床治疗效果，面向新适应症创新临床治疗方法，降低临床治疗成本，提高临床服务质量，优化医学效能，增强神经调控研究领域的核心竞争力。

神经调控；智能控制；调控机制；先进技术

神经和精神疾病治疗是世界性难题，脑深部刺激是许多患者唯一可行的临床治疗手段，而具备神经活动感知和刺激功能的智能神经调控技术是科学研究、临床治疗和技术创新的跨学科发展需求，脑深部刺激功能重塑机制的研究亦是脑科学研究的重点之一。笔者从调控机制研究、智能调控策略、精准手术技术、新适应症推广应用以及术后定量远程康复、先进设备研发和系统综合管理7个方面所面临的科学问题、技术需求和重大突破进行总结和思考，探讨如何针对已有适应症来改善脑深部刺激的临床治疗效果，面向新适应症创新临床治疗方法，降低临床治疗成本，提高临床服务质量，优化医学效能，增强神经调控研究领域的核心竞争力，满足脑深部刺激未来发展的“治疗效果更好”和“受益人群更大”的临床和社会需求。

1 脑深部刺激神经调控研究现状

1.1 世界性难题——神经功能与精神疾病的治疗

近几年，神经科学飞速发展，但神经功能和精神系统疾病依然是临床治疗的重大挑战，仍面临患者数多、病情复杂、药物治疗无效等难题。据估计，我国目前有帕金森患者300万、老年痴呆患者500万、癫痫患者600万、药物成瘾患者近1 000万，持续性植物状态患者也以每年10万人的速度增加。同时，还有数量众多的疼痛、抑郁以及其他功能神经疾病和精神病患者，而老龄化、遗传和环境因素的影响又进一步加速了神经、精神疾患人群的增长，其中老年痴呆症是仅次于心血管病、脑血管病和恶性肿瘤，居第4位的老年人死因。目前，有10%～20%的帕金森、癫痫、疼痛、抑郁患者无法通过药物、理疗等常规手段获得显著治疗效果和缓解症状，而老年痴呆、药物成瘾、意识障碍等疾病更是缺乏有效的临床干预手段。

1.2 临床治疗新技术——脑深部刺激神经调控

脑深部刺激是使用低频或高频的电脉冲来刺激特定神经核团，具有兴奋或抑制神经活动的功能，为有效治疗这些患者提供了一种新的解决方法。近年研究表明，自适应智能神经调控或许可以调节神经重塑，一方面有可能加速肌张力异常、疼痛等疾病脑深部刺激治疗的起效时间，另一方面也使得老年痴呆、抑郁、癫痫等更多退行性神经系统疾病的治疗成为可能[1]。脑深部刺激作为目前介入人脑内部、探测和调控深部神经核团功能的唯一手段，既需要大量从机制研究到技术研发的多方面工作以推动其发展，其本身提供的科学研究价值和临床应用前景亦非常重要[2-3]。2014年，具有诺贝尔奖风向标之称的“拉斯克医学奖”授予了Alim Louis Benabid和Mahlon R. DeLong教授，以表彰他们在脑深部刺激技术发明和机制研究上的贡献[2]，同时也开启了人脑神经网络调控的新时代[4-6]，神经工程领域的科学研究与先进神经技术的研发正在进入快速的发展阶段[7-16]。

1.3 未来发展新方向——神经调控在未来脑科学研究中的推动力

美国于2013年启动了脑科学研究计划，即“通过推动创新型神经技术开展大脑研究”(Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies，BRAIN)，以探索人类大脑工作机制，绘制脑活动全图，以及针对目前无法治愈的大脑疾病开发新疗法。该计划的重点研究领域包括：开发操作神经回路的工具，开发大规模神经网络记录技术；了解神经细胞与个体行为之间的联系，把神经科学实验与理论、模型、统计学整合等[17]。为此，美国国防部先进研究项目局也启动了一项为期5年、耗资7 000万美元的系统化神经技术新兴疗法(Systems-Based Neurotechnology for Emerging Therapies，SUBNETS)项目。在现有脑深部刺激的基础上，通过整合实时神经信息记录、分析与刺激，以研发新的脑刺激设备(见图1)，旨在促进治疗创伤后应激障碍、抑郁、成瘾、疼痛和创伤性脑损伤等疾病[18]。

图1 美国麻省总医院提出的具备神经感知与刺激的设备[18]Fig.1 The device architecture with neural sensing and stimulating proposed by Massachusetts General Hospital[18]

我国“脑科学计划”即将起航，将从脑疾病、脑机制、先进神经技术、脑-机智能界面4个方向，发展预防和治疗脑疾病的诊疗手段，尤其是神经发育疾病、精神类疾病、神经退行性病变的早期诊断和干预。脑深部刺激及其他神经调控技术作为与大脑进行交互的通道，为解读人脑信息、调控大脑功能提供了独特的工具，将为研究大脑认知和信息处理机制、发展类脑计算、研发智能机器人等提供关键核心技术和平台，对于人脑发育、疾病控制、神经重塑、人工智能等研究具有重要价值。

1.4 患者的福音——社会及经济效益

截至2013年，植入式神经调控仪器市场已经达到30亿美元，增长率约为11%，2019年市场将达到94亿美元，而GSK等大型医药公司亦积极推动电子药物的研发。目前，全球已经有超过12万人接受了脑深部刺激器植入，但仍有大量患者正在等待接受该项治疗。美国约有8%的帕金森患者接受了脑深部刺激植入治疗，而我国仅为0.125%。中国是神经调控产业增长最快的地区，复合年增长率达到了17%。可以预见，在今后的5～10年中，随着脑深部刺激器的国产化[19]，我国受益于脑深部刺激治疗方法的潜在人群将达百万，每年有多达数万、甚至十余万人需要接受这种治疗，庞大的患者群必将推动市场的快速增长。

与此同时，美国各公司也加快了技术的升级，以期通过先进技术继续独占市场[20]。美敦力公司具有神经信号记录功能的Activa PC+S刺激器于2012年开始进入帕金森病治疗临床实验，Neuropace公司的RNS闭环刺激器已经完成了大规模的临床实验验证。此外，美国国防部先进研究项目局SUBNETS项目从政府角度，推动美敦力公司、麻省总医院等单位合作，促进先进神经调控技术的临床应用和技术转化。

我国则可以科学探索和技术创新为出发点，发挥我国医疗资源丰富的优势，以先进技术研发支持、融合基础神经科学和临床神经科学研究，建立医-工-研-产多学科领域合作发展模式，及早为这个即将到来的产业更广泛、更深入、更快速的发展做好准备。

1.5 需要解决的重点问题和挑战

经过近20年的科研探索和临床应用，脑深部刺激在神经科学研究、临床神经系统疾病治疗和医疗仪器产业发展等方面迎来前所未有的发展机遇，同时也面临诸多挑战[21-22]，尤其是我国在该领域的研究仍远远落后于其他国家(见图2)。

图2 中国在脑深部刺激领域发表的英文研究论文和综述的数量远低于美英等国家(在www.isiknowledge.com以deep brain stimulation为关键词进行搜索，数据为论文(article)和综述(review)的总和数目)Fig.2 China has fewer publications of the research articles and reviews in international journals than USA and UK (the total number of articles and reviews searched in www.isiknowledge.com with keyword of ‘deep brain stimulation’ )

针对脑科学研究的突破点，以及未来临床医疗服务的巨大和迫切需求，脑深部刺激的未来发展需要多学科合作，从脑疾病机制、神经调控理论、先进技术、临床管理等方面，着力解决与科学研究和社会发展密切相关的“治疗效果更好”和“受益人群更大”两个重大问题。

一方面，从机制研究、智能调控策略、精准手术技术和新适应症推广应用等方向，针对已有适应症改善脑深部刺激的临床治疗效果，面向新适应症创新临床治疗方法。通过脑深部刺激机制研究、先进神经调控技术和术中靶点精准定位优化技术的研发，改善帕金森、肌张力异常等疾病的治疗效果；通过对新适应症的研究，推动脑深部刺激在疼痛、癫痫、老年痴呆、抑郁等疾病治疗中的应用，探索早期脑深部刺激干预延缓退行性神经系统疾病发展、保护脑功能的可能。

另一方面，从术后定量和远程康复、先进设备研发和系统综合管理等方向，降低临床治疗成本，提高临床服务质量，优化医学效能，使更多的人群受益。

通过研发个体化、低成本刺激器，降低手术费用；通过定量评估与远程调控技术，降低康复费用；通过建立术前、中、后综合信息管理平台，降低管理成本并提高管理规范和效率，以技术发展推动临床服务质量的整体提升(见表1)。下面将针对这两个重大需求，分7个方面讨论脑深部刺激未来发展可能需要解决的问题。

2 脑深部刺激技术所面临的重大问题

2.1 脑深部刺激的机制与应用突破研究

脑深部刺激在临床广泛应用仅10余年，对其机制的研究和理解仍然有限[5, 23].随着神经调控技术的发展，尤其是自适应等智能神经调控技术的发展，对脑深部刺激的神经重塑和神经保护机制的研究又提出了新的课题。

表1 脑深部刺激神经调控技术未来发展的目的、目标、问题、技术及重大突破

脑深部刺激可影响离子、神经递质和遗传物质以及代谢过程，并且调控神经元、核团和脑网络活动，而机体对刺激做出响应的过程短至数毫秒、长至数月[24]。因而脑深部刺激机制探索，应结合临床研究中的术中单神经元记录、术后场电位记录，结合随访的脑电、脑磁图，结合核磁共振以及神经环路功能调控光遗传学、生物传感等技术，开展多生理和生化过程、跨空间和时间尺度研究。

神经核团通常与多个神经环路相连，具有多种复合功能[4]，脑深部刺激对多巴胺和非多巴胺症状、运动和非运动症状均可产生影响。例如，帕金森患者发生认知、情绪等非运动症状往往远早于运动症状，有可能与基底神经节相关的边缘和联络环路有关，也有可能和电刺激与药物交互作用的影响有关[25]，而光遗传学技术有可能实现对多个神经环路的独立调控[26]，为阐明神经调控的环路机制提供有用的手段。

2.2 时-空智能神经调控技术

目前，临床脑深部刺激使用固定参数的电脉冲，使用高频(大于100 Hz)刺激可以抑制过度同步化的神经活动，或者用低频刺激以达到神经活动的兴奋。这样的策略仅仅能达到控制某种神经活动的作用，而更为重要的是精确地调控神经活动，以达到在时间和空间尺度上调控和操控神经功能。因此，自适应、智能和基于信息编码、空间定向调控技术正在受到广泛关注[27]。

一方面，需发展与神经活动具有交互作用的自适应神经调控策略。自适应神经调控策略在进一步提高治疗效果、减少副作用、调控神经重塑过程、诱导神经活动、延长电池寿命等方面展现了潜在价值。最近一项工作是从植入到帕金森患者脑内的脑深部刺激电极来记录靶点核团的场电位神经活动，从中提取与僵直、行动迟缓等症状相关的基于不同频率的场电位神经波动标记物，根据其幅度设定阈值来自适应施加电刺激，效果显著优于现有产品，且有可能调控神经重塑过程[28-29]。自适应电刺激技术在时空神经活动分布、神经活动状态识别、神经递质作为标记物等方面的工作刚刚起步[30-31]，未来有可能在如疼痛、癫痫、成瘾等阵发性疾病以及老年痴呆、抑郁、颅脑损伤等与神经重塑密切相关的疾病治疗方面起到重要作用。

另一方面，发展具有幅度、频率、时间、空间等信息编码，可以交互传递信息的刺激模式。实现脑-机双向信息传递，将为记忆植入、视听信息感知功能恢复提供新的治疗途径。将人工智能与脑深部刺激结合起来，使刺激器能够自我学习、自我调节参数，以达到最优个体化治疗效果。高分辨率阵列电极或许可达到核团微小分区的调控，而大规模人群长时间神经功能监测、大数据分析等技术将推动神经波动研究的新发现。

2.3 高精度、多信息脑功能定位技术

刺激靶点的选择和电极精确定位，是直接决定脑深部刺激治疗效果的关键。在神经环路的多个核团中，选择最优的位置或者多个位置进行刺激仍有大量工作需要开展；在帕金森病脑深部刺激治疗中，人们正在比较丘脑底核和苍白球的刺激效果异同。此外，绘制治疗靶点的精细功能图谱，将有助于对运动、认知等不同症状的精确控制。

脑深部刺激在电极定位方法上形成了术前规划、植入前探测、植入后确认的分级定位方法，以及解剖靶点和功能靶点定位相结合的方法。电极植入到预定脑功能区靶点的精度与准确性是手术治疗效果的决定性因素，同时也是降低并发症、减小副作用的关键因素。此外，自适应刺激等新的策略也对电极植入的准确度提出了更高要求，以更可靠地记录和监测神经核团的活动。在技术上需研发具有更小创伤、风险低、更多信息的多模态探测技术，在研究上可利用基于场电位和单神经元记录的神经波动理论进行神经核团功能分区。基于多种生理、解剖、影像信息的靶点智能定位系统，将使电极植入可以自动导航到预定核团，并结合神经刺激建模技术，为治疗效果优化提供定量分析方法。

2.4 神经精神疾病早期干预、神经刺激新疗法

脑深部刺激在临床上已经成功地应用于帕金森病的治疗[32-34]，在原发性震颤、肌张力障碍、疼痛、抽动秽语症治疗等方面也已开展了大量研究[5, 35]，展现了潜在的应用价值。临床医生和神经科学家也在探索将其用于癫痫、抑郁、老年痴呆等神经精神疾病治疗的可能性[36]。国际上近期开展了多个脑深部刺激治疗抑郁的临床队列研究，我国北京军区总医院八一脑科医院开展了脑深部刺激和脊髓电刺激在意识障碍(植物人)在促醒上的应用研究，第四军医大学唐都医院启动了脑深部刺激在成瘾治疗中的临床队列研究；同时用于癫痫的脑深部刺激正在成为国际关注的研究热点，国内亦有多个医院对将脑深部刺激用于癫痫和老年痴呆的治疗表现出浓厚的兴趣。最近的研究也提示，脑深部核团刺激对自主神经系统的调控作用[37-38]，为高血压、眩晕等疾病的治疗开辟了一个新的思路。此外，随着机制研究的深入和先进技术的发展，使得调控脑功能的重塑过程成为可能；退行性神经系统疾病早期阶段的脑深部刺激，或将延缓甚至逆转疾病的发展过程[39-40]。

脑深部刺激早期植入有可能对退行性神经系统疾病的脑功能起到保护作用，这将大大扩展脑深部刺激的应用范围。帕金森病脑深部刺激的早期植入，显著提高了药物治疗的效果，因而最近FDA批准了一项350名患者的大规模帕金森早期植入的临床队列研究(G050016)，以进一步区分安慰剂和反安慰剂效应，明确其比药物治疗的优越性，以及是否可以改变疾病的进展，甚至是否可以延缓药物所致异动症的发展进程等。

在探索将脑深部刺激应用于新适应症的同时，应该认识到该项治疗的临床应用具有挑战性。上述单位在相关领域已有10余年的科研积累，在疾病机制研究、临床技能、团队建设等方面积累了丰富的经验，取得了许多科研成果，这为新适应症的临床队列研究奠定了扎实的基础。脑深部刺激神经外科手术的过程较为简单，其挑战在于作为一种综合的临床治疗手段，涉及多个学科领域，需要严格的伦理评估与过程管理[41]，最终的治疗效果与患者筛选、靶点选取、电极定位、术后程控等多种因素相关，临床治疗团队需要具备多领域的专家才有可能取得可靠、可信的结果[5, 42]。

2.5 神经系统疾病监测与定量评估康复技术

在脑深部刺激手术时，需要对电极触点、幅度、频率、能量等参数进行精细调节，才能达到最好的治疗效果，以及尽可能降低刺激的副作用。

术后程控需要大量时间，对刺激参数对应的治疗效果、副作用进行评估，从而对参数进行更好的调校。目前，这很大程度上依赖于临床医师在影像学、神经生理以及医学物理学知识和在术后程控方面的经验。

更为困难的状况是：一些诸如情绪等的症状，并没有可定量评估的方法；另一些症状，如肌张力异常等，其改善需要数十天甚至数月才能观察到；植物状态患者根本无法获得刺激反应的直接反馈信息，且较难进行来院的门诊随访程控。

因此，在目前临床症状严重程度的主观评估基础上，进一步发展运动症状以及情感、认知、记忆等精神和神经心理方面的个体化功能定量评估技术，并结合远程医疗技术和个体化神经刺激建模技术，建立以患者为中心的脑深部刺激术后的康复新型医疗服务模式。

2.6 微型、个性化、多功能微电子刺激技术

限制脑深部刺激临床应用的其中一个重要原因是其高昂的价格，这在世界范围内亦是亟须解决的问题，目前很多国家都没有将脑深部刺激器纳入医疗保险体系。我国在脑深部刺激器的研发上已走在世界前沿，清华大学品驰公司成功研发出单通道、双通道、可充电刺激器等系列产品，并正在积极研发迷走刺激器等神经调控产品，具备神经感知功能的刺激器研发已经启动(见图3)。

图3 清华大学品驰医疗公司研发的系列脑深部刺激器(www.pinsmed.com)。(a)单通道；(b)加强型单通道；(c)双通道；(d)可充电系列脑深部刺激器Fig.3 Series of deep brain stimulators developed by PINS Medical Inc(www.pinsmed.com). (a) Single channel；(b) Enhanced single channel；(c) Dual channel；(d) Rechargeable deep brain stimulator

为解决经济发展水平不同国家的需求，需要研发高、中、低端各类刺激器系统，或者是研发针对特定疾病的专用系统。根据治疗目的及疗程，针对性地设计分别满足不同病种的专用刺激系统，将会大幅度精简不必要的程序组及电池容量。例如，植物人治疗多为实现阶段性目标而进行的治疗，对刺激器的持续供电及工作能力要求相对较低。此外，研发微型刺激器，可以改进外科手术治疗方案；将刺激器直接放置于颅骨表面，将大大减少对患者的整体手术创伤。

2.7 综合信息大数据管理系统

脑深部刺激治疗涉及到神经外科、神经内科、神经生理、神经影像等多个科室，其最终治疗的有效性与患者筛选与评估、术前手术规划、术中影像及神经电生理学定位、术后程控康复、联合用药等密不可分，具有整体管理复杂的难点。此外，国产脑深部刺激器价格进一步降低，部分城市已经将其列入医保范围，可以预计将有大量人群接受脑深部刺激手术治疗，亦将有更多医院开展此类医疗服务。因此，建立术前、中、后医疗信息管理系统，对于完善规范化、标准化脑深部刺激临床治疗和科研体系具有非常重要的价值。

脑深部刺激治疗涉及临床病史及体征、神经生理、随访及治疗效果评定、影像学等不同的信息来源，患者各环节的信息对临床神经科学研究有极高的参考价值，有些信息甚至需要在数年后用于病程发展的评估。因而，建立术前、中、后综合信息管理平台，收集各类临床结构化数据，可为制订合理的治疗方案提供科学依据，对患者的病情变化提供准确的反馈信息，从而提高临床治疗水平并进行回顾性研究。

3 脑深部刺激未来发展的趋势

3.1 基于脑网络的信息传输和调控

脑深部刺激、光遗传学技术、脑机接口等都是单向的信息传输，或者是通过刺激将简单的信息传递给大脑，或者是从大脑里面解读信息。而癫痫、帕金森等的闭环控制则是将两者结合起来，形成可双向交流的脑-机界面。如何真正地将更为复杂的信息传递给大脑，是科研人员目前正在攻克的难题。例如：将记忆植入大脑，美国国防部先进研究计划署DARPA正在寻找“恢复主动记忆”的新方法，分析并解码神经元信号，以掌握在脑损伤后如何刺激神经元，才能促进记忆编码的恢复；或是将一个人的大脑信息传递给另外一个人，亦或是将感觉信息传递给大脑。随着技术的发展，人们将更加关心传递给大脑的信息是如何在大脑的网络中处理的，以及如何更为有效地控制整个大脑的网络已优化信息的传递、储存甚至清除，这将涉及不同的生理、生化过程以及多个尺度下的神经活动观测与调节。

3.2 先进调控技术研发加速

深部脑刺激技术在2010年以前发展较为缓慢，主要被国际大公司垄断。2010年，FDA批准了美国圣犹达公司的深部脑刺激器，同年Neuropace公司的RNS闭环智能癫痫刺激器临床队列研究验证了其有效性，尤其是我国清华大学品驰医疗公司的深部脑刺激器于2009年底全面展开临床实验，竞争环境推动了技术发展的加速。

2012年，美敦力推出了Activa©PC+S深部脑刺激系统，在提供脑深部治疗的同时，可以测量和记录大脑关键区的电信号，使用的是感测技术和可调节的刺激算法。2013年，牛津大学研究组的临床研究证明，闭环刺激要显著优于传统的刺激方法，同时也观察到闭环刺激可以调控神经功能重塑，目前该研究组正在进行更大规模的临床研究。同时，世界其他的研究组也在研究闭环刺激、多触点刺激等先进技术在震颤等疾病临床治疗中的应用；美国国防部先进研究项目局亦联合了麻省总医院、美敦力等单位，联合推动智能神经刺激在神经、精神疾病的治疗中的应用。

脑深部刺激技术将向微型化、长寿命、智能化、信息化、个体化发展[43]，可穿戴、移动医疗技术、机器人技术、纳米传感技术、深度学习人工智能技术、大数据分析技术将推动脑深部刺激技术的快速发展。在临床术后管理方面，将从目前以医院为主转向以家庭或者社区为主的远程康复；从运动系统疾病治疗转向更多的退行性神经系统疾病和精神疾病，以及自主神经系统疾病的治疗。在研发方面，将实现刺激器的微功耗和微型化，技术将更为信息化和智能化。

除了电刺激，会出现其他类型的刺激，如光刺激以达到神经元分类刺激[44]。随着脑网络研究的进展，超声、磁刺激经颅皮层刺激或许可以实现对深部神经环路调控[45-47]。而在未来，纳米材料和纳米加工技术将进一步推动植入式微型功能器件、多传感电极、纳米供能等的发展[48-50]，甚至不需要植入或者仅部分植入，或者发展能够在体外直接将能量传入脑深部核团的技术。

大规模人群神经功能异常的预防、治疗与康复的需求也将促进微电子、信息、材料、计算领域的发展，多学科、多领域、多技术的有效和高效交叉合作是未来的必然发展趋势。

3.3 多学科合作的转化医学研究模式

脑深部刺激的发明是神经外科与工程技术合作的结果，其发明人Banabid教授亦同时具有医学和物理学位。经过20余年的发展，脑深部刺激领域逐步形成了神经外科、神经内科、神经生理、神经工程、神经影像以及基础神经科学相融合的临床治疗和科学研究模式。

国际上，牛津大学、Mayo Clinic等临床中心均积极开展综合临床服务，以及多学科合作、多领域探索研究。我国的现状是脑深部刺激治疗在临床上以神经外科为主，并未充分发挥临床神经科学相关专业在患者筛选、术后康复等方面的重要价值，且神经电生理和术后程控方面的专业人才也极为匮乏，导致当前的研究局限于临床观察，缺少对疾病机制和调控机制的深入探索以及新技术研发。

脑深部刺激领域将迎来良好的发展机遇，两方面的努力将推动研究工作的进展以及促进交叉学科的合作。一方面，研发用于神经刺激的科研工具与技术，如长时程场电位记录仪器、症状定量评估设备、在体闭环神经刺激仪器、脑深部场电位分析工具等，以先进的技术支持临床和基础神经科学的研究，实现快速和跨越发展；另一方面，可在条件较好的医院建立多学科合作神经调控临床医疗中心，整合神经外科、神经内科和神经生理学科的资源，建立新的医疗服务模式。与此同时，在科研单位应建立开放的交叉学科研究平台，如中科院苏州生物医学工程技术研究所苏州市神经工程技术重点实验室，以智能神经调控技术、术中精准定位技术、光遗传学刺激技术等创新项目为桥梁，与英国牛津大学John Radcliffe Hospital、解放军总医院、第四军医大学唐都医院等临床单位合作[52-57]，连接工程技术研发与临床需求，以临床重大问题为出发点开展研究，实现从临床到工程的生物医学工程技术逆向创新，以及从临床到市场的闭环研发模式。

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The Opportunities and Challenges of Deep Brain Stimulation in the Future

Wang Shouyan1*Wang Xuelian2He Jianghong3

1(SuzhouInstituteofBiomedicalEngineeringandTechnology,ChineseAcademyofSciences,Suzhou215163,Jiangsu，China)2(BrainHospitalinTangduHospital,theFourthMilitaryMedicalUniversit,Xi’an710038,China)3(BrainHospitalinBeijingMilitaryGeneralHospital,Beijing100700,China)

The treatment of neurological and psychiatric diseases remains challenging with huge population and lack of effective medication. Deep brain stimulation is an alternative reliable clinical approach for many patients with Parkinson’s disease, pain, etc. There is urgent demand in improving the clinical performance of deep brain stimulation and expanding benefit for larger population. This paper presents perspectives in scientific questions, technologies and key advancements related to the deep brain stimulation, i.e., the mechanisms of neuromodulation, intelligent stimulation strategy, precise operation technique, new indications, quantitative and remote rehabilitation, devices with advanced technology and integrated management system. The goals of future development are to refine deep brain stimulation for existing indications, develop novel clinical approach for new indications, reduce the clinical cost, improve the quality of clinical service, and optimize the medical treatment.

neuromodulation; intelligent control; modulation mechanism; advanced technology

10.3969/j.issn.0258-8021. 2015. 04.010

2014-03-22， 录用日期:2015-05-25

国家自然科学基金(81471745)；苏州市神经工程技术重点实验室(SZS01414)；苏州市医疗器械与新医药专项重点项目(ZXY201425)

R318

A

0258-8021(2015) 04-0455-09

*通信作者 (Corresponding author)，E-mail: swang@sibet.ac.cn