產(chǎn)學(xué)研用一股繩，聯(lián)合攻關(guān)十余年，研制出治療帕金森的清華腦起搏器
“一個(gè)孩子大家養(yǎng)”
來(lái)源：人民日?qǐng)?bào) 2014-10-24 趙永新 吳月輝
采用神經(jīng)調(diào)控原理、插入大腦深部治療帕金森的腦起搏器，不僅本身研發(fā)難度極大，而且要經(jīng)過(guò)前沿技術(shù)探索、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、原理樣機(jī)研制、產(chǎn)品改進(jìn)、動(dòng)物試驗(yàn)、型式檢驗(yàn)、臨床研究、申請(qǐng)注冊(cè)等諸多環(huán)節(jié)，還得破除醫(yī)生不愿試、病人不敢用的“信任危機(jī)”，其研發(fā)、臨床、產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程可謂難上加難。
清華大學(xué)與北京品馳公司、北京天壇醫(yī)院聯(lián)合研制的清華腦起搏器，不僅打破了美國(guó)公司壟斷、使我國(guó)成為全球第二個(gè)掌握該技術(shù)的國(guó)家，而且憑借質(zhì)優(yōu)價(jià)廉贏(yíng)得了醫(yī)生和患者的信任，一年多時(shí)間就推廣應(yīng)用到全國(guó)40余家三甲醫(yī)院，開(kāi)展臨床手術(shù)1000多例次。
清華腦起搏器是如何搏起的？它的研發(fā)、推廣歷程，對(duì)我國(guó)自主研制醫(yī)療設(shè)備有何借鑒？請(qǐng)看本報(bào)記者的采訪(fǎng)報(bào)道。
清華團(tuán)隊(duì)——
如果我們研發(fā)的東西是給自己父母用的，我們能不能放心？
2009年11月，“臨戰(zhàn)”前的緊張和激動(dòng)交織在一起，令清華大學(xué)航天航空學(xué)院李路明教授的整個(gè)實(shí)驗(yàn)室亢奮不已。
從2003年開(kāi)始，李路明帶領(lǐng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)已與腦起搏器“耳鬢廝磨”了7個(gè)春秋。盡管前期的動(dòng)物試驗(yàn)很成功，但他還是放心不下，隨著臨床試驗(yàn)的臨近，常常睡到凌晨3點(diǎn)就醒了，一個(gè)人來(lái)回在腦子里“放電影”。光自己“放電影”他還覺(jué)得不托底，到實(shí)驗(yàn)室后再和團(tuán)隊(duì)成員重新梳理每一個(gè)細(xì)節(jié)，核查任何可能存在的“盲點(diǎn)”。說(shuō)起這段時(shí)光，他感慨萬(wàn)分：“這是我一生最難忘的記憶！”
2009年11月26日，一個(gè)他們永遠(yuǎn)不會(huì)忘記的日子。經(jīng)過(guò)多年的努力，第一例腦起搏器手術(shù)在北京天壇醫(yī)院順利完成，我國(guó)自己研制的腦起搏器第一次植入了患者的體內(nèi)。
“腦起搏器系統(tǒng)可以說(shuō)是最麻煩的醫(yī)療器械，也是最尖端的醫(yī)療器械，研發(fā)的難度一點(diǎn)不亞于載人航天產(chǎn)品。”當(dāng)時(shí)李路明還在牽頭航天醫(yī)學(xué)工程的研發(fā)工作，所研制的神經(jīng)肌肉刺激儀等4個(gè)儀器成功應(yīng)用于“天宮一號(hào)”和神九、神十等載人航天任務(wù)。“航天產(chǎn)品與醫(yī)療設(shè)備一樣，都是高技術(shù)的結(jié)晶，對(duì)可靠性要求極高，兩者在技術(shù)上也有共通之處。”
“你們是怎樣克服重重困難的？”
“憑我們的責(zé)任心和一絲不茍的科學(xué)態(tài)度吧。”他說(shuō)，“我常常跟團(tuán)隊(duì)的人講：‘如果我們研發(fā)的東西是給自己的父母用的，我們能不能放心？’因此，無(wú)論是硬件還是軟件，不管是制造還是檢驗(yàn)，我們都要精益求精，力爭(zhēng)做到極致。”
為增強(qiáng)大家的責(zé)任心，李路明要求團(tuán)隊(duì)成員都要到醫(yī)院去，與病人“零距離”接觸，體察帕金森病給他們帶來(lái)的痛苦。“自己接觸病人與在錄像里看、聽(tīng)別人說(shuō)，差別還是挺大的。”
插入大腦的電極是腦起搏器的三大部件之一，李路明帶領(lǐng)學(xué)生花了一年半時(shí)間搞出雛形后，他的博士姜長(zhǎng)青又在2007年接手，進(jìn)行工藝改進(jìn)。“電極直徑只有1.2毫米，在這么細(xì)微的空間內(nèi)將像頭發(fā)絲那么細(xì)的導(dǎo)線(xiàn)和圓環(huán)連接在一起，進(jìn)行表面處理、密封，肉眼看不見(jiàn)，手又夠不著，剛開(kāi)始真是無(wú)從下手。”姜長(zhǎng)青告訴記者，“但想想那些被病痛折磨的患者，再大的困難也不算什么了。”
他沉下心來(lái)、冥思苦想，在顯微鏡下一“鼓搗”就是兩年多，改進(jìn)后的電極“外秀中慧”，安全性和可靠性顯著提高。
2009年第一次臨床試驗(yàn)成功后，李路明帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)再接再厲：考慮到電池耗盡后患者更換起搏器的痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，經(jīng)大量的研究、驗(yàn)證、動(dòng)物試驗(yàn)，他們又研發(fā)出可充電的新一代腦起搏器，把使用壽命從原來(lái)的3—5年提高到10年以上。
天壇醫(yī)院——
我們?cè)敢饷帮L(fēng)險(xiǎn)做試驗(yàn)、上臨床，一起把這個(gè)“孩子”養(yǎng)大
為了通過(guò)機(jī)制創(chuàng)新加快高端醫(yī)療裝備的研發(fā)、臨床、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，國(guó)家發(fā)改委成立了神經(jīng)調(diào)控技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，由法人建設(shè)單位清華大學(xué)、臨床單位北京天壇醫(yī)院和產(chǎn)業(yè)化單位北京品馳共同組成。
采訪(fǎng)中，李路明特別提到臨床專(zhuān)家的支持，尤其是北京天壇醫(yī)院。1998年，北京天壇醫(yī)院院長(zhǎng)王忠誠(chéng)院士就引進(jìn)美國(guó)的腦起搏器，治療帕金森患者。“2000年，王院長(zhǎng)在和我們座談時(shí)指出，腦起搏器的應(yīng)用前景很廣。他問(wèn)我們：你們能不能干這個(gè)事？”
“王院長(zhǎng)不僅給我們指明了方向，還在此后一直支持我們。” 李路明感激地說(shuō)。
“作為醫(yī)生，我們當(dāng)然希望用質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的國(guó)產(chǎn)設(shè)備，所以愿意冒風(fēng)險(xiǎn)做試驗(yàn)、上臨床，一起把這個(gè)‘孩子’養(yǎng)大，早日為病人解除痛苦、減輕負(fù)擔(dān)。” 王忠誠(chéng)院長(zhǎng)的學(xué)生、天壇醫(yī)院神經(jīng)外科教授張建國(guó)告訴記者，自2006年開(kāi)始，他就和李路明他們?cè)卺t(yī)院開(kāi)展動(dòng)物試驗(yàn)，從兔子、豬一直做到猴子。“其間我們提了不少改進(jìn)意見(jiàn)，他們很虛心，說(shuō)了馬上改，而且改得非常及時(shí)、到位，我們也越來(lái)越有信心。”
2009年11月腦起搏器第一次上臨床試驗(yàn)，王忠誠(chéng)院長(zhǎng)親自指揮，張建國(guó)主刀。志愿者趙先生是來(lái)自河北的一位農(nóng)民患者，之前右腦做過(guò)毀損手術(shù)，過(guò)了幾年左腦又出了問(wèn)題，腿僵直得走不成路。“裝上腦起搏器后，他能跑步、踢球了，到現(xiàn)在情況都不錯(cuò)。”張建國(guó)說(shuō)。
據(jù)張建國(guó)介紹，腦起搏器臨床試驗(yàn)總共做了三次，第一次做的是單通道的，用了1年多時(shí)間才完成；第二次不到半年、第三次不到3個(gè)月就完成了。“一方面是我們?cè)阶鲈接薪?jīng)驗(yàn)，同時(shí)也因?yàn)槟X起搏器的質(zhì)量越來(lái)越好。”
清華腦起搏器還在北京協(xié)和醫(yī)院、廣州珠江醫(yī)院等三甲醫(yī)院做了臨床試驗(yàn)。“做臨床的都是權(quán)威醫(yī)院的權(quán)威醫(yī)生，只有這樣，試驗(yàn)的結(jié)果才有權(quán)威性，我們也才能聽(tīng)到寶貴的意見(jiàn)。”李路明說(shuō)。
北京品馳——
醫(yī)療設(shè)備研制不能走捷徑，公司從2008年成立至今都在“一根筋”地專(zhuān)注于腦起搏器
清華腦起搏器的生產(chǎn)基地，是北京品馳醫(yī)療設(shè)備有限公司，2008年由北京清華工業(yè)開(kāi)發(fā)研究院和投資人共同成立，李路明團(tuán)隊(duì)的郝紅偉教授出任負(fù)責(zé)人。
“跟我一起在基地工作的，還有研發(fā)團(tuán)隊(duì)的5位成員，主要負(fù)責(zé)技術(shù)開(kāi)發(fā)、工藝改進(jìn)、軟件設(shè)計(jì)等。”郝紅偉告訴記者，北京品馳和清華團(tuán)隊(duì)各有分工，后者負(fù)責(zé)起搏器的前期研發(fā)，樣機(jī)出來(lái)以后就由公司接手，進(jìn)行批量生產(chǎn)、臨床試驗(yàn)、申請(qǐng)注冊(cè)、市場(chǎng)推廣等產(chǎn)業(yè)化工作。
從實(shí)驗(yàn)室的樣機(jī)到臨床應(yīng)用的產(chǎn)品，其間要優(yōu)化生產(chǎn)工藝、改進(jìn)生產(chǎn)材料、實(shí)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，最終要確保每一件產(chǎn)品完美無(wú)缺。“從公司成立到2013年拿到第一張獲準(zhǔn)銷(xiāo)售的注冊(cè)證書(shū)，5年間我們都在改進(jìn)工藝、完善產(chǎn)品。”郝紅偉說(shuō)，“有許多人給我們出主意：你們完全可以一邊生產(chǎn)腦起搏器，一邊代理國(guó)外的產(chǎn)品賺點(diǎn)錢(qián)。但我們就是‘一根筋’，心無(wú)旁騖地死磕腦起搏器，直到拿出質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、符合苛刻標(biāo)準(zhǔn)的東西。”
“醫(yī)療設(shè)備研制沒(méi)有捷徑可走。”郝紅偉說(shuō)，“5年來(lái)腦起搏器的每一個(gè)生產(chǎn)細(xì)節(jié)、每一種原料、每一個(gè)零件，我們都琢磨得很透了。這樣拿出來(lái)的東西，醫(yī)院才愿意用，患者才放心裝。”
慢工出細(xì)活，厚積能薄發(fā)。“就拿可充電的腦起搏器來(lái)說(shuō)，自今年8月底上市以來(lái)，短短一個(gè)月就開(kāi)展了10多例植入手術(shù)。”郝偉紅說(shuō)，“如果我們當(dāng)初走捷徑，后面肯定會(huì)摔跟頭。”
政府部門(mén)——
研發(fā)團(tuán)隊(duì)很執(zhí)著，政府支持也要執(zhí)著，扶上馬再送一程
“腦起搏器研發(fā)是一場(chǎng)馬拉松，如果沒(méi)有政府部門(mén)和清華大學(xué)的長(zhǎng)期支持，我們很難走到今天。”李路明說(shuō)。
2005年首臺(tái)樣機(jī)研制成功后，清華大學(xué)把李路明團(tuán)隊(duì)選為7個(gè)校級(jí)團(tuán)隊(duì)之一，支持他們繼續(xù)研發(fā)。不同以往對(duì)教師的單個(gè)考核，校級(jí)團(tuán)隊(duì)采取的是整體考核，“團(tuán)隊(duì)考核有利于發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的協(xié)同作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)，如果還按老辦法考核，每個(gè)人既要發(fā)文章又要搞教學(xué)，我們就只能改做其他項(xiàng)目了。”郝紅偉說(shuō)。
2006年到2012年，科技部在“十一五”“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃中專(zhuān)門(mén)立了3個(gè)課題，支持腦起搏器技術(shù)研究和系列化產(chǎn)品研發(fā)。
2011年，在資金短缺的關(guān)鍵時(shí)刻，北京市科委把1000萬(wàn)元科研經(jīng)費(fèi)以政府股權(quán)投資的方式注入，為北京品馳雪中送炭；同年5月，北京市科委和清華大學(xué)共同啟動(dòng)國(guó)產(chǎn)腦起搏器臨床應(yīng)用，幫助他們與北京天壇醫(yī)院、北京協(xié)和醫(yī)院、解放軍總醫(yī)院等聯(lián)合推動(dòng)臨床應(yīng)用；2013年6月，北京市科委又穿針引線(xiàn)，幫助可充電腦起搏器進(jìn)入國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局的創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審評(píng)審批綠色通道，加快了注冊(cè)進(jìn)程……
“研發(fā)團(tuán)隊(duì)很執(zhí)著，政府支持也要執(zhí)著。”北京市科委主任閆傲霜說(shuō)，“從2009年至今，我自己就到清華大學(xué)和北京品馳跑了六七趟。對(duì)于這樣的好團(tuán)隊(duì)、好項(xiàng)目，政府就要鼎力支持，扶上馬還要再送一程。”
據(jù)介紹，我國(guó)目前有250萬(wàn)名帕金森病患者，到2030年將占全球患者總數(shù)的一半；近年來(lái)全球開(kāi)展腦起搏器植入手術(shù)11萬(wàn)例，而我國(guó)僅做了600多例——清華腦起搏器的應(yīng)用前景可以想見(jiàn)。
“腦起搏器項(xiàng)目的意義遠(yuǎn)大于此。無(wú)論是基礎(chǔ)研究還是臨床應(yīng)用，神經(jīng)調(diào)控都是前景廣闊的藍(lán)海。”李路明告訴記者，除了治療帕金森，他們還準(zhǔn)備在癲癇、老年癡呆、抑郁、戒毒等方面有所作為。“目前我們做了14例癲癇病人的臨床試驗(yàn)，效果不錯(cuò)。要知道，我國(guó)有癲癇病患者900多萬(wàn)名，而且以青少年居多。”
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腦起搏器，正式名稱(chēng)為腦深部電刺激器，包括脈沖發(fā)生器、延長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)和電極三個(gè)部件，電極植入腦內(nèi)，脈沖發(fā)生器植于胸前皮下，延長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)在皮下連接脈沖發(fā)生器和電極。腦起搏器產(chǎn)生的高頻電刺激脈沖，通過(guò)電極觸點(diǎn)作用于腦內(nèi)靶點(diǎn)核團(tuán)，如丘腦底核，抑制因多巴胺能神經(jīng)元減少而過(guò)度興奮的神經(jīng)元的電沖動(dòng)，減低其過(guò)度興奮的狀態(tài)，從而減輕帕金森病的震顫、僵直和運(yùn)動(dòng)遲緩等癥狀。2003年，清華大學(xué)啟動(dòng)腦起搏器工程化；2013年，單通道腦起搏器取得注冊(cè)證書(shū)；2014年8月，首例可充電腦起搏器植入手術(shù)成功實(shí)施。
