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脑深部电刺激(DBS),又称脑起搏器治疗手术 。该手术在过去的20年里已经发展成为了传统脑立体定向功能外科手术中常用的毁损手术的替代方法。该技术是通过脑立体定向技术在脑内特定的神经核团中植入电极,通过高频电刺激抑制异常的神经元及其纤维,降低患者神经元过度兴奋的状态,使神经内环境趋于正常、平稳,进而达到治疗疾病的目的。该疗法安全、高效、可逆,具有常规毁损术不能比拟的优势。

脑深部电刺激(DBS)最开始应用于治疗运动障碍的疾病,常选用的几个靶点位置为丘脑、苍白球和丘脑底核。现在DBS的应用范围已经拓展到癫痫、肌张力障碍、丛集性疼痛等其他疾病上,最近还用于治疗强迫症、抽动秽语综合征、抑郁症等精神障碍性疾病。随着科技的发展和高频电刺激技术的不断改进,在不久的将来DBS将会应用于更多新的靶点和疾病的治疗上。

发展历史

1950年,以丘脑切除(thalamotomy)与苍白球切除(pallidotomy)来改善运动性疾病症状。

1968年,以levodopa (L-dopa)这个药物来治疗帕金森病。到70年代晚期,神经科医师了解到长期使用L-dopa会失去其药效且可能加剧帕金森氏症患者的症状。

1960年和1970年,神经科医师以外科手术校正运动性疾病,同时也认同颤抖可经由植入电极来控制症状。

1980年,神经外科医师开始植入刺激性电极以治疗运动性疾病。在此十年间陆续有不少关于以脑刺激治疗各类患者的论文发表。

1987年,法国神经科医师Alim-Louis Benabid教授与在 Grenoble大学的团队在患者脑内植入一丘脑刺激系统以控制颤抖现象,于是开始了一系列的试验性研究。

1992年8月,欧洲多中心颤抖临床研究首度将100多位患者纳入试验。

1995年2月,丘脑刺激疗法在欧洲、加拿大与澳洲通过,用以治疗原发性震颤与帕金森病震颤。

1995年秋,在全球有18个利用丘脑底核或苍白球刺激以控制重度帕金森病症状之Medtronic临床研究中心首度将患者纳入试验,总共包括美国、欧洲、加拿大与澳洲共160位患者。

1997年7月,脑起搏器震颤控制疗法在美国通过,用以治疗原发性震颤与帕金森病震颤。

1998年4月,脑起搏器帕金森病疗法在欧洲、加拿大与澳洲通过,用以治疗重度帕金森病的运动障碍。

2002年1月,脑起搏器手术帕金森病控制疗法在美国通过,用以治疗重度帕金森病的运动障碍。


(脑深部电刺激)

手术步骤

DBS的手术过程分以下几个步骤:

(1)安装立体定向头架:利用立体定向头架帮助医生确定放入电极的初始相对位置。此过程采用局部麻醉,患者除感到轻度的受压感外,一般无明显不适。

(2)精确定位:通过CT和磁共振(MRI)获取患者大脑结构数据,应用基于图像融合技术的计算机导航定向手术计划系统,计算出需要获得植入电极部位的定位数据(靶点)。

(3)植入电极:根据前面步骤所确定的靶点,将电极放进相应位置。

(4)效果测试:植入电极后,医生会进行初步的测试。先让患者做一些简单的动作 ,如拿杯子、伸展手臂、画螺旋线等,然后根据患者的感受和症状改善程度,进一步调整电极的位置和刺激强度,以取得最佳效果。

(5)植入整个系统:如果测试中患者的症状得到控制,医生可进一步植入整个脑起搏器系统。此过程可以立刻进行,也可以观察数日后进行。

脑起搏器系统的电池一般可以使用5~10年,如果电池耗竭,就需要更换脉冲发生器,而电极和导线不需更换。更换时只需进行简单的外科手术,简单易行。

DBS的适应症

一、帕金森病

(1)丘脑腹外侧中间核(VIM):VIM一直是以震颤为主要症状疾病的手术靶点, 包括帕金森病的静止性震颤和特发性震颤。在该靶点进行刺激治疗的长期效果一直很稳定,治疗后有85%的患者完全控制了震颤或者仅在紧张的情况下震颤有轻微反弹。目前该靶点的适应症已经严格的限制于特发性震颤、书写痉挛或以单侧震颤症状为主的老年帕金森患者。

(2)苍白球内侧核 (GPI):苍白球靶点是在1950年sLarsLeksell治疗帕金森病时被引入的,但由于当时治疗效果不确定而被弃用。在1992年,Laitinen和Hariz再次证实了GPI是可供选择的治疗有左旋多巴诱导的异动症有效靶点。目前GPI电刺激已经在临床上得到非常广泛的应用。与VIM电刺激一样,GPI的刺激效果也是迅速、可逆的,除了对于左旋多巴诱导的异动症有效外,它对于帕金森病的震颤、运动不能和僵直症状也有明显的效果。

(3)丘脑底核 (STN):丘脑底核高频电刺激有助于改善帕金森病震颤、运动不能和僵直三主症,临床疗效非常显著。同时,亦可使帕金森患者UPDRS运动评分平均改善65%。此外,还可以间接地改善药物治疗引起的异动症,STN高频电刺激可以使异动症平均减少70%。

二、癫痫:很多核团已经用于癫痫疾病的治疗中,如:丘脑腹外侧中间核(VIM)、CM-Pf、丘脑前核(在Fischer大鼠实验工作的基础上)和海马。实验研究证实脑内有黑质控制皮层兴奋性的环路,在几个癫痫动物模型中已经确认该环路能够影响甚至控制癫痫发作。

三、丛集性头痛:根据PET扫描提示严重的血管功能紊乱导致的丛集性头痛,这是由下丘脑后部中线核的过度活动所引起。因此DBS电极植入相关靶点,向该靶点植入慢性高频电刺激,可以可逆性地使患者面部血管源性改变,减少疼痛发作的时间和频率。

四、厌食症:尽管确切的机理还不清楚,但下丘脑前部区域是控制摄食行为以及摄入食物的生物学和代谢利用调控中枢的认识由来以久。当下丘脑的腹内侧核被破坏时,会诱导饮食增多和肥胖。这可能是由于该结构和邻近的难以切除的肿瘤粘连而被损伤所致。相反,低频电刺激可以减少禁食动物的摄食量。

五、抑郁症:研究发现,严重的慢性抑郁症患者以及抑郁症的急性发作期时,胼胝体膝下边缘系统的皮质CG25区呈过度兴奋状态,因而将电极植入严重抑郁症病人的双侧CG25区。在利用DBS治疗抑郁症,多数患者都可降低抑郁情绪,减少情绪问题的出现,效果令人满意。

DBS治疗优势

(1)可控、可逆:脑深部电刺激(DBS)与普通神经毁损手术最大的不同就是具有可调控性、可逆性。手术后,医生可根据患者的病情发展、身体状况等通过体外遥控器调整脑深部电极的电流、电压、频率等,以适应疾病的进展和变化。脑深部电刺激疗法是完全可逆的,非破坏性的治疗,手术在不毁损神经核团的前提下,通过局部电刺激改善神经功能,植入体内的装置也可移除。

(2)可同时进行双侧治疗:许多帕金森病患者的双侧肢体都有震颤的情况,但同时毁损双侧苍白球或丘脑时容易出现严重的并发症,因此只能先进行一侧,再进行另一侧。而DBS很少出现同样的副作用,无需多次进行手术,减少患者的心理负担。

(3)可体验:手术中患者在植入电极后,通过临时的电极刺激器模拟安装脑深部电刺激治疗,根据患者的实际反应进一步验证、调整电极电流、频率、位置等,使其达到最佳治疗效果,当效果确定后再进行实体电极植入。

(4)安全有效:DBS疗法对帕金森病等疾病的控制已被广泛证实是有效且安全的。自1996年起至今,已超过100000名患者受益于该疗法,它一直以来都保持高度的可靠性,并且耐受性也相当良好,很少出现副作用。