1、脑起博器（针对帕金森等疾病）研发及其产业化1 成果简介神经功能失调是一大类神经系统疾病，包括高发病率而且重症的帕金森病等运动障碍疾病、癫痫、顽固性疼痛等，导致病人明显残障，造成巨大的经济和社会负担。传统上，神经功能失调疾病的治疗有药物方法和外科手术毁损方法。但长期服用药物副作用多且难以避免，同时由于人脑和神经的复杂性和人类认识的局限性，不可逆的手术毁损具有不可预知的恶性后果。脑深部电刺激（Deep Brain Stimulation,DBS）被公认为继 1968 年发明左旋多巴之后的治疗帕金森病的第二个里程碑，已被证实对二十余种神经功能失调疾病具有确切的疗效。植入式神经电刺激器由刺激电极、延长
2、导线和脉冲发生器组成。通过手术将脉冲发生器埋置在胸部锁骨附近皮下，脉冲发生器发出的电脉冲通过一条植于皮下的导线传到刺激电极，作用于靶点神经，用持续的脉冲电刺激抑制不正常的神经放电，达到治疗效果。植入式神经电刺激的疗效完全可以与毁损术相媲美，而且是一种可逆性的神经调节治疗，不破坏脑组织和神经组织，起到对因治疗作用，治疗或延缓病情进展，是目前最理想的外科治疗方法。在美国和欧洲，植入电刺激器已相当普及。1997 年以来，已有超过25，000 个帕金森病患者受惠于 Medtronic 提供的脑深部电刺激器疗法。1997年到 2000 年，全世界实施了 6，000 例迷走神经刺激器手术，而到 2004
3、病例数目则增长到 27，000 例。图 1 显示了迷走神经刺激器生产商 Cyberonics 公司的净销售额增长情况，从 1997 年的 140 万美元剧增到 2004 年的 1.11 亿美元，7 年增长近 80 倍。图 1 Cyberonics 公司净销售额的增长情况销 售 额 (百 万 美 元 )0204060801001201997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004国内自 1999 年引进脑起搏器以来，已有十几家医院开展了近千例植入手术，且数字逐年以几何级数递增。植入电刺激器的临床应用范围非常广泛，可以医治各类因神经机能失调引起的疾病，除上述治疗帕金森
4、、癫痫和疼痛外，临床试验已经证实可用于辅助呼吸、胃肠、排泄和运动系统，改善精神抑郁、高血压、肥胖，刺激骨骼生长等二十余个领域，同时国外正在研究植入电刺激治疗各类精神疾病和辅助戒毒。随着精密仪器的进一步开发和利用，植入式神经电刺激器作为植入体内帮助恢复神经功能的高科技电子装置，其大规模的研发和推广呈现大势所趋之势，成为高端医疗产业中至关重要的一环。2 技术指标清华大学研究小组在长期的实验研究基础上，提出了脑/神经功能失调的电刺激治疗方案，通过外部编程器可以切换植入刺激器的自动/手动工作模式，调整刺激参数，极大方便了病人的治疗，目前已形成多项专利。本项目不仅要填补国内空白，而且要争取出口，拓展国外
5、市场。其达到的技术指标如下：1、重量 40g 左右，体积约 551 厘米；2、寿命 8 年左右；3、与外部程控器双向无线通讯，并可通过磁铁进行开关控制；4、电刺激参数可无线调节：单路输出或双路输出，电压 010.5V，频率2250Hz，脉宽 601000s；5、为技术可靠和尽快推向市场，首批产品使用锂原电池，在具有一定的市场占有率后，再尝试推出使用锂离子充电电池的新型号产品。在上述的技术指标支持下，与国外产品相比，本项目提出的植入式神经电刺激器具有如下优势：1、可作为帕金森、癫痫、运动障碍、疼痛等多种疾病治疗的植入式神经电刺激器公共平台，调整植入脉冲发生器的电路功能并更换电极后，可用于不同疾病
6、的治疗；2、技术指标全面达到国外产品的水平；3、电刺激的参数调整范围更宽、分级更细，更适合我国患者特点；4、具有正负双向刺激脉冲输出能力；5、程控仪脱离笨重的台式电脑或笔记本电脑，用掌上电脑 PDA 控制，更加灵活方便，适合医护人员和患者使用；6、研究植入式神经电刺激器的经皮电磁耦合充电技术，为植入式神经电刺激器植入病人提供近乎无限的使用寿命，减轻经济、手术和心理压力。已经取得的进展：1、植入部分：完成 9 轮专用电路和软件的开发、测试与优化，现已基本定型；完成 3 轮纯钛外壳和连接部分的设计、加工与优化，现已基本定型；完成 4 轮电极导管的设计和加工，现已基本定型；2、体外部分：完成 3 轮
7、编程器电路的开发、测试与优化，现已基本定型；完成 3 轮 PDA 软件的开发、测试与优化，现已基本定型；3、可靠性措施：电路的关键元器件采用航天级产品，生物相容材料和特殊零件进口，委托的零部件制造商均为国际水平；电路板和整机借鉴美国和欧洲的植入有源医疗仪器标准进行充分测试，高于现行的心脏起搏器国标，包括高低温循环、振动和冲击、电中性、电磁兼容等；4、生产能力：已经形成实验室小批量生产样机的能力；5、动物试验：已经在北京复兴医院进行动物试验。附图：图 1 植 入 式 电 刺 激 器 的 专 用 电 路 、 电 池 图 2 植 入 式 电 刺 激 器 整 机 和 钛 外 壳 装 配图 1 植 入 式 电 刺 激 器 的 专 用 电 路 、 电 池 图 2 植 入 式 电 刺 激 器 整 机 和 钛 外 壳 装 配3 合作方式商谈。4 联系方式清华大学科技开发部。
