【編者按】上海交通大學(xué)與上海第二醫(yī)科大學(xué)強強合并20年來，學(xué)校專門設(shè)立“醫(yī)工交叉”研究基金，通過持續(xù)搭建平臺、探索機制，實現(xiàn)了醫(yī)學(xué)與理工科的深度交叉，培育出多項國家級科研成果，為學(xué)校整體實力和學(xué)科建設(shè)水平實現(xiàn)跨越式提升提供了有力支撐。為反映全校在醫(yī)工交叉領(lǐng)域的探索經(jīng)驗和取得的不凡成就，新聞網(wǎng)將陸續(xù)刊發(fā)其中的優(yōu)秀案例，以期梳理發(fā)展歷程、總結(jié)實踐真知，進一步激勵廣大教職醫(yī)務(wù)工作者深耕交叉融合領(lǐng)域，為推動科技創(chuàng)新、醫(yī)學(xué)發(fā)展，早日實現(xiàn)健康中國戰(zhàn)略作出新的更大貢獻。

孫伯民，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院功能神經(jīng)外科主任，醫(yī)學(xué)博士，博士生導(dǎo)師。世界立體定向及功能神經(jīng)外科學(xué)會副主席，亞洲-澳大利亞立體定向及功能神經(jīng)外科學(xué)會執(zhí)行委員會委員，亞洲癲癇外科學(xué)會常委，中國醫(yī)師協(xié)會功能神經(jīng)外科專家委員會副主任委員，中國醫(yī)師協(xié)會神經(jīng)調(diào)控專業(yè)委員會副主任委員，中華醫(yī)學(xué)會第四屆醫(yī)療鑒定專家?guī)斐蓡T。在國內(nèi)率先采用腦深部電刺激治療帕金森病、手術(shù)治療難治性強迫癥等精神疾病，在國際上首次報告內(nèi)囊前肢毀損產(chǎn)生腦葡萄糖代謝網(wǎng)絡(luò)改變、丘腦底核電刺激治療肌張力障礙，首創(chuàng)手術(shù)治療神經(jīng)性厭食癥。近年來在Movement Disorders、Biological Psychiatry、Neurosurgery、Journal of Neurosurgery、Parkinson and Related Disorders等SCI期刊發(fā)表論文60余篇。主編專著Neurosurgica Treatments for Psychiatric Disorders，主持國家自然科學(xué)基金等多項科研項目。獲得第五屆人民名醫(yī)盛典卓越建樹獎、上海市科學(xué)進步二等獎等獎項。 

帕金森病又稱“震顫麻痹”，是一種神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。從早年的鮮為人知到如今的普遍認識，帕金森病對患者的折磨及其治療的難度也是眾所周知的。孫伯民率領(lǐng)上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院功能神經(jīng)外科團隊，經(jīng)過20多年不懈努力，以全新的診療思路，持續(xù)研究、應(yīng)用、優(yōu)化腦深部電刺激技術(shù)，創(chuàng)下國內(nèi)、國際多個第一，為帕金森病患者、難治性精神疾病患者帶來更安全、精準(zhǔn)和舒適的治療方案，具有里程碑意義。 

腦起搏，在爭議聲中起錨前行 

孫伯民師從國內(nèi)最早一批從事功能神經(jīng)外科研究的專家之一許建平教授，自1986年開始投身功能神經(jīng)外科領(lǐng)域，曾在美國加利福尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心進修5年，在此期間接軌國際前沿，接受了功能神經(jīng)與癲癇外科的基礎(chǔ)研究和臨床治療訓(xùn)練。20世紀末，從美國學(xué)習(xí)回來的孫伯民開始用毀損手術(shù)及植入腦起搏器的方式治療強迫癥， 這在當(dāng)時國內(nèi)尚屬首次，引起不小的爭議。甚至有精神科醫(yī)生質(zhì)疑：“怎么能開顱?!”

腦深部電刺激術(shù)是一種用磁共振導(dǎo)向的立體定向手術(shù)。手術(shù)時需將一個立體定向頭架安裝在患者的頭部，在高分辨率的磁共振圖像中精確定出手術(shù)的靶點(也就是電極所要植入的部位),然后在局麻狀態(tài)下在頭頂部鉆一個直徑為14毫米的孔，將一根直徑為1.5毫米的電極準(zhǔn)確插入腦內(nèi)的核團(也就是腦內(nèi)控制運動的區(qū)域)，再將電極與埋藏在胸口皮下的電刺激器相連，由刺激器發(fā)出高頻電脈沖刺激腦內(nèi)核團，從而達到控制癥狀的目的。蒼白球毀損術(shù)難以控制的癥狀，如走路困難、翻身困難等，腦深部電刺激療法都能很好地改善。這種方法比較安全，手術(shù)風(fēng)險很小，沒有永久性的副作用。由于腦起搏器可通過體外計算機遙控調(diào)整刺激程序及參數(shù)，能保持長期的良好效果。研究還顯示，腦深部電刺激不僅能修復(fù)神經(jīng)細胞，還可以有效地控制并延緩疾病的發(fā)展。腦深部電刺激術(shù)對腦組織沒有損傷，患者將來仍能接受其他治療，如腦細胞移植、基因治療、干細胞治療等。

2002年，孫伯民在瑞金醫(yī)院組建了功能神經(jīng)外科，臨床推進腦深部電刺激術(shù)。當(dāng)時，這種治療方式很小眾，在同行中難以獲得理解，患者和家屬也難以接受和認同。面對僅有一人的科室和屈指可數(shù)的床位，孫伯民依然堅信， 腦深部電刺激技術(shù)能夠給患者帶來治療的希望，因此他親自向每位患者進行腦深部電刺激技術(shù)的科普。當(dāng)時，一位患病已4年的28歲重癥帕金森病女患者來到了瑞金醫(yī)院。她面部、雙手及腳部震顫嚴重，生活已完全不能自理，連喝水都困難。在接受孫伯民的建議進行腦深部電刺激手術(shù)治療后，她恢復(fù)了正常人的生活，并于2003年6月順利產(chǎn)子。這是世界上首例重癥帕金森病患者經(jīng)手術(shù)治療后完全康復(fù)并正常生育的病例，被認為是世界帕金森病治療史上的一個奇跡。 

正在給患者做手術(shù)的孫伯民(左一) 

在推動臨床應(yīng)用的同時，孫伯民團隊也進行了大量研究，比較了腦深部刺激治療前后的腦葡萄糖代謝的變化，證實了使用腦起搏器刺激可使中腦黑質(zhì)狀體區(qū)的代謝增加，從而異化了黑質(zhì)神經(jīng)細胞的功能，達到治療目的。同時，這種局部的代謝增加可能對神經(jīng)細胞產(chǎn)生保護作用，從而延緩帕金森病的進程。這是世界上首次通過腦代謝的變化闡明了腦深部刺激的治療原理。2003年5月，孫伯民在美國紐約舉行的國際功能神經(jīng)外科大會上作為唯一的中國代表報告了這一成果，引起了全場轟動，該報告被大會主席稱為獲得掌聲最長的報告。這項成果可解釋腦深部刺激的治療機制，為手術(shù)的選擇提供了重要依據(jù)，可大大提高手術(shù)療效并防止嚴重并發(fā)癥的產(chǎn)生。

隨著腦深部電刺激治療的不斷優(yōu)化，越來越多的患者慕名而來。時至今日，瑞金醫(yī)院功能神經(jīng)外科每年平均完成超過500例的腦深部電刺激植入，已經(jīng)成為全世界規(guī)模名列前茅的植入中心之一。

方向性電極系統(tǒng)，推動精準(zhǔn)化個性化治療 

2024年10月25日，孫伯民團隊成功為一名飽受帕金森病折磨的78歲老人植入了具有大腦感知功能的方向性電極系統(tǒng)SenSightTM?；颊哂?5年前確診患帕金森病，藥物治療起初效果良好，但后來所需藥物的種類和劑量越來越大，癥狀控制卻越來越差，急需新的治療方法。經(jīng)過充分的醫(yī)患溝通，團隊選擇為患者植入可感知腦起搏器 PerceptTM  PC 和 SenSightTM 方向性電極系統(tǒng)，在孫伯民及瑞金醫(yī)院功能神經(jīng)外科主任醫(yī)師占世坤團隊的保駕護航下，手術(shù)圓滿完成，患者順利康復(fù)出院。

孫伯民介紹，相比于傳統(tǒng)的腦起搏器和電極系統(tǒng)，應(yīng)用具備強大的精準(zhǔn)刺激和大腦感知能力的方向性電極系統(tǒng)是實現(xiàn)腦起搏器個體化精準(zhǔn)治療的重要革新，該系統(tǒng)首次實現(xiàn)對特定腦部區(qū)域的“方向性刺激”,有效作用于靶點區(qū)域，最大限度地減少刺激的副作用。

“電極的精準(zhǔn)植入是決定腦起搏器手術(shù)效果的關(guān)鍵因素之一，別看它細細一根，科技含量卻非常高，能把電刺激精準(zhǔn)、穩(wěn)定地傳輸至患者腦內(nèi)的靶點核團， 并保障患者術(shù)后的長期治療。”占世坤表示，“方向性電極系統(tǒng)的應(yīng)用是腦起搏器個體化精準(zhǔn)治療進程中的重要革新之一，也是必經(jīng)之路，相較于傳統(tǒng)的環(huán)形電極，SenSightTM 方向性電極系統(tǒng)最大的優(yōu)勢一方面在于它實現(xiàn)了方向性刺激， 通過獨特的1-3-3-1圓角分段式八觸點設(shè)計來自由調(diào)整刺激方向，獨立控制觸點電流，從而精準(zhǔn)治療目標(biāo)核團，避開無須刺激的大腦部位，實現(xiàn)‘療效最大化，副反應(yīng)最小化’；另一方面在于它具備強大的大腦感知能力，能夠精準(zhǔn)捕捉患者大腦內(nèi)與疾病癥狀相關(guān)的特定腦電信號，靈敏度達到了刺激脈沖的百萬分之一 ，客觀的大腦數(shù)據(jù)將會輔助醫(yī)生的治療決策，以應(yīng)對疾病的進展和變化，后續(xù)團隊將根據(jù)患者的情況實施個性化的治療措施，幫助他改善癥狀。”

孫伯民帶領(lǐng)的腦病無創(chuàng)治療團隊 

隨著技術(shù)的發(fā)展，可感知腦起搏器的臨床應(yīng)用實現(xiàn)了疾病的智能交互治療，在發(fā)射治療電脈沖的同時，感知和記錄患者腦內(nèi)異常的腦電信號并加以智能算法分析，為醫(yī)生的治療決策提供客觀依據(jù)和重要參考，從而向患者提供更精準(zhǔn)、個性化的治療，并根據(jù)疾病進展和患者需求變化調(diào)整治療策略。 該技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)志著瑞金醫(yī)院在帕金森病精準(zhǔn)治療領(lǐng)域邁向新紀元，開啟了國內(nèi)腦起搏器個體化精準(zhǔn)治療新進程。

 “腦機接口”，助力抑郁癥患者重啟人生 

孫伯民的職業(yè)生涯是從精神科醫(yī)生開始的。治療精神疾病大多沿用傳統(tǒng)的“經(jīng)驗診斷法”，面對抑郁癥患者，他只能仔細傾聽，寫下診斷，然后為不同的人開出有限的幾種藥物。 一種藥從研發(fā)到臨床再到最終上市，平均需要 12年，而抑郁癥藥物的研發(fā)速度更是緩慢。有些患者雖在接受治療，病情卻每況愈下。孫伯民清楚醫(yī)學(xué)的局限性，但他還是不喜歡這種“無能為力”。轉(zhuǎn)向功能神經(jīng)外科這一新領(lǐng)域，他如同找到了打開治療精神疾病大門的新鑰匙。

“簡單來說，腦機接口就是把大腦里的信息轉(zhuǎn)化到計算機上，然后由計算機來做深度學(xué)習(xí)?！蹦X機接口醫(yī)療近年來開始在功能神經(jīng)外科領(lǐng)域用于治療難治性抑郁癥，并幫助鑒別診斷單純性抑郁和雙相情感障礙。2020年，孫伯民啟動了“腦機接口治療難治性抑郁癥”的臨床研究。他介紹，人的大腦有很多神經(jīng)環(huán)路，其中一些被證實與情緒、情感、行為活動相關(guān)。通過手術(shù)，可以將兩個電極植入大腦相應(yīng)神經(jīng)環(huán)路，并在胸腔右側(cè)埋入起搏器。術(shù)后，醫(yī)生用設(shè)備遠程操控電極釋放電流，刺激神經(jīng)核團，調(diào)控因病變而紊亂的大腦神經(jīng)環(huán)路，從而改善抑郁癥狀。通過帶有腦機接口功能的起搏器，記錄電生理信號，經(jīng)過人工智能分析，這些信號成為醫(yī)生研究抑郁癥發(fā)病機制和調(diào)節(jié)電刺激參數(shù)的依據(jù)?！澳X部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間有限，不適合放很多東西，植 入的是兩個單純的刺激電極，胸口植入的是兩個硬幣大小的腦起搏器。腦起搏器的作用有兩個，一是供電，二是放置計算機芯片。連接線在皮下連接電極和刺激發(fā)射器?！比鸾疳t(yī)院已開展臨床試驗——用帶有腦機接口功能的腦起搏器治療難治性抑郁癥，這樣的“黑科技”正在成為現(xiàn)實。多篇“情緒開關(guān)”“一按就快樂了”的報道讓這項研究迅速走紅。

用“情感的開關(guān)”治療精神疾病，早年是有爭議的，近年才在業(yè)界形成趨勢。2011年，世界功能神經(jīng)外科協(xié)會專門成立了精神病外科治療委員會，孫伯民是發(fā)起人之一，并擔(dān)任該委員會主席。委員會成立后制訂了臨床治療專家指南，定期舉辦學(xué)術(shù)會議，對新技術(shù)、新適應(yīng)證、多中心研究等都出臺了相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)?！吧窠?jīng)調(diào)控治療在精神疾病領(lǐng)域的適應(yīng)證不斷拓展，精神疾病患者擁有了更多的治療機會和更大的潛在臨床獲益?！睂O伯民說，現(xiàn)在全世界的精神科已經(jīng)廣泛認可精神病的外科治療，中國也有不少精神科開始實施手術(shù)治療。

治療腦機接口的設(shè)備植入體內(nèi)示意

腦機接口調(diào)控的APP界面 

多學(xué)科交叉，精神疾病治療或?qū)ⅰ胺旄驳亍?/strong> 

從精神科醫(yī)生到功能神經(jīng)外科醫(yī)生，站在精神疾病的另一種視角下，用外科手術(shù)的方式治療精神疾病，從有創(chuàng)到微創(chuàng)再到無創(chuàng)，在過去幾十年已經(jīng)發(fā)生了歷史性的跨越。功能神經(jīng)外科作為神經(jīng)外科領(lǐng)域發(fā)展最快、最迅猛的細分領(lǐng)域之一，是神經(jīng)外科中比較少有的以多學(xué)科交叉融合為基礎(chǔ)的神經(jīng)科學(xué)，交叉領(lǐng)域的每一點進步都會給功能神經(jīng)外科引入新的理念和新的適應(yīng)證。 孫伯民表示：“我的觀點是，跨學(xué)科融合和技術(shù)創(chuàng)新是功能神經(jīng)外科領(lǐng)域未來的一大發(fā)展趨勢?！?/p>

在腦中植入芯片、將人腦與外部設(shè)備連接等讓科幻畫面變?yōu)楝F(xiàn)實的醫(yī)療實踐，恰恰是醫(yī)工交叉合作和融合非常緊密且成功的案例之一。神經(jīng)科學(xué)、材料科學(xué)、AI 等學(xué)科每進步一點，都為功能神經(jīng)外科領(lǐng)域的發(fā)展帶來新的突破和可能性，也為未來功能神經(jīng)外科領(lǐng)域的生態(tài)指明方向。孫伯民認為，神經(jīng)調(diào)控手術(shù)未來有望出現(xiàn)“翻天覆地”進展的領(lǐng)域，很可能是精神疾病的治療。這個領(lǐng)域在全球范圍內(nèi)都有極大的發(fā)展空間，中國這樣一個人口基數(shù)巨大、被精神疾病困擾者不在少數(shù)的國家，更是具有得天獨厚的發(fā)展土壤。孫伯民認為，目前看來最有可能突破的疾病是強迫譜系障礙，以及癮癥(如毒  癮、酒癮等)、神經(jīng)性厭食癥、抑郁癥、焦慮癥、睡眠障礙等。 

精準(zhǔn)醫(yī)療是國家“2030健康戰(zhàn)略”的重要舉措，也是功能神經(jīng)外科治療的重要發(fā)展趨勢。醫(yī)工交叉和工程學(xué)科的發(fā)展為患者和醫(yī)生提供了更多可能 。

(摘編自《交叉融合 醫(yī)工同行 上海交通大學(xué)醫(yī)工交叉二十年》 上海交通大學(xué)出版社 2025年11月第一版 主編 曾小勤 鄭俊克 李冬涼）