脑起搏器（又被称为DBS），是治疗控制帕金森病症状、肌张力障碍、脑损伤患者的一种仪器，系统包括电极、脉冲发生器和导线，和心脏起搏器类似。它是利用脑深部电刺激疗法（DBS），通过手术将电极植入到大脑特定脑区，发送一定频率的电脉冲，对异常的大脑放电进行调控，从而达到改善或治疗疾病的目的。

脑起搏器分为中枢型脑起搏器和周围型脑起搏器。1985年，Zabara首次提出应用VNS治疗癫痫的设想。1987年，法国学者Benabid开创的脑深部电刺激术(deep brain stimulation)，被称为脑起搏器。这项技术在20世纪60年代曾用于控制疼痛，进行脑深部电刺激治疗帕金森病的临床研究，同年，美国Cy-beronics公司成功地研制出迷走神经刺激装置，应用于临床。

脑起搏器（DBS），对帕金森综合征和阿尔兹海默症，提供了一种可以调节的可逆性治疗手段，同时对梅杰综合症（一种罕见的颅颈部节段性肌张力障碍），是较安全有效的替代治疗方案。它还能显著提高了患者胰岛素敏感性，dbs和fMRI联用对解析DBS治疗各类神经类疾病的机理和效果有重要意义。

1987年，法国学者Benabid开创的脑深部电刺激术(deep brain stimulation)，亦被称为脑起搏器。这项技术在20世纪60年代曾用于控制疼痛，从1987年开始进行脑深部电刺激治疗帕金森病的临床研究，20世纪90年代中后期起在欧美大量应用于临床。中枢型脑起搏器现被称为是继左旋多巴后帕金森病治疗的又一里程碑，目前已是美国政府指定的帕金森病的有效治疗方案。中国自行研制生产的清华脑起搏器，研发始于2000年，2009年开始临床试验，2013年5月获得医疗器械注册证。研究数据显示，到2030年，全球一半帕金森病患者将在中国，预计将达1500万人。然而，受信息、经济等条件的制约，我国许多帕金森病患者并没有能够得到及时正确的治疗。以治疗3~5期帕金森病最主流的脑起搏器手术为例，全球有超过60000人接受该治疗，而我国仅2000余人，所以有必要普及中枢型脑起搏器这项技术的相关知识。

即迷走神经刺激治疗(vagus nerve stimulation，VNS)，是目前治疗难治型癫痫的有力手段。早在20世纪20~30年代，人们就认识到VNS可引起脑电活动的变化，1985年，Zabara首次提出应用VNS治疗癫痫的设想，1988年，美国Cy-beronics公司成功地研制出迷走神经刺激装置，应用于临床。VNS手术是将刺激器植入左侧锁骨下，刺激器电极固定于颈部迷走神经，胸壁刺激器不断发放电流引起脑电活动及神经递质变化，达到治疗癫痫的目的。迄今为止，全世界已有超过75个国家的8万多例患者接受迷走神经刺激术治疗。目前国内已完成300余例手术。我国约有癫痫患者900万，包括活动性癫痛约600万，其中20%~30%的患者对药物治疗效果不佳，即难治性癫痫随着功能神经外科的发展，难治性癫痴治疗取得了突破性的进展，VNS被广泛的关注。

世界上共有两种脑起搏器：中枢型脑起搏器和周围型脑起搏器。

只有原发性帕金森病患者，对左旋多巴药物敏感，发病至少5年，具有明显的运动功能障碍，患者精神状态评估必须是正常的，没有明显焦虑抑郁和记忆力减退，年龄应在75岁以下，磁共振检查显示脑萎缩不明显的患者才适合中枢型脑起搏器。由于安装中枢型脑起搏器后部分患者的智力会有所减退，故该手术并不适合已经出现记忆力衰退的患者。正确地选择患者接受中枢型脑起搏器是术后取得较好疗效的保证。

帕金森病的中枢型脑起搏器手术适用于：1、原发性帕金森病，服用左旋多巴曾经有效；2、药物疗效已逐渐降低或出现副作用；3、疾病已开始严重影响正常工作生活；4、没有明确智力障碍，手术和随访合作良好；5术中或术后的测试刺激能有效控制症状。

中枢型脑起搏器技术还可以治疗特发性震颤、扭转痉挛、癫痴和强迫症、严重抑郁症、严重焦虑症和恐怖症神经性厌食症、痉挛型脑瘫等功能疾病。

迷走神经电刺激术适用于不适宜作切除手术的难治性癫痫，有部分复杂性和(或)继发性全身性癫痫发作患者，但目前适应证有扩大趋势。如可用于儿童，治疗Lennox-Gastant综合征或原发性全身性癫痫。以往左侧颈部有迷走神经切断史。有进展性神经系统或全身疾病。

按照美国食品药品监督管理局的认可，VNS适用于那些已接受23种对症的抗癫痫药物但治疗失败且不适合癫病手术的患者(有良好的手术适应证时，手术治疗仍为第一选择，因彻底控制癫痛发作方面，手术治疗优于VNS)。癫病手术失败的患者也可考虑VNS。对12岁以上的青少年和成人患者，VNS治疗只作为减少癫痛发作频率的一个辅助治疗方法。

中枢型脑起搏器在脑内特定的神经核团植入电极，释放高频电刺激，抑制了这些因多巴胺能神经元减少而过度兴奋的神经元的电冲动，减低其过度兴奋的状态从而减轻帕金森病症状。中枢型脑起搏器治疗缓解帕金森病的3个主要症状：震颤、僵直和运动迟缓，尤其对中线症状有很好的改善作用，如起步和翻身困难等。

中枢型脑起搏器是一套精致小巧的微电子装置，包括一个脉冲发生器、一根电极和一根延伸导线，这些部件均植入体内植入体内的部件不会影响患者的日常生活。

1、神经刺激器：如同起搏器的装置，包括一个电池和一组微电路系统。将之植入于锁骨附近皮下，可经由延长线产生电子讯号而传导至脑内深层的目标部位。其规格尺寸与秒表类似(6cmx5.5cmx1cm)神经刺激器重约42g。

2、脑起搏器导线：每条导线都包括4条薄绝缘线圈以及尖端的4个1.5mm电极。导线植于帕金森病患者脑部之丘脑下核或苍白球区，或植于帕金森病或自发性颤抖患者之腹间核。此导线利用一个电极或一个多电极组合来传递刺激。

A.脑起搏器治疗帕金森病；B.脑起搏导线；C.神经刺激器；D.患者使用的控制器；E.医生使用的程控仪；F.植入中枢型脑起搏器后影像。

患者将此小巧可握式控制器置于神经刺激器上方，按压其上的按钮以可控制神经刺激器的开与关，检测系统的开关状态以及检查电池状态

临床医生可使用此仪器，以无创伤的方式检查神经刺激器的工作状态，并根据病情和反应调整设置合适的刺激参数，还可以得知电池的使用情况

(1)安装立体定向头架：立体定向头架帮助神经外科医生确定放入电极的位置。此过程采用局部麻醉，除轻度的受压感外般无明显不适。(2)固定头架。(3)CT或磁共振(MRI)检查。(4)仿真定位解剖。(5)植入电极：根据前面的定位找准刺激部位后，把电极放进大脑。(6)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。(7)复检核磁，查看电极植入。(8)植入整个系统：如果测试中症状得到控制，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。中枢型脑起搏器则很少出现副作用，这是患者乐于接受的重要原因。正由于上述优点，在美国、加拿大和欧洲等发达国家已经很少人去做毁损术，接受脑起搏器治疗的帕金森病患者越来越多。在国内，复旦大学附属华山医院等已经治疗了相当多的病例。但需要强调的是，放置中枢型脑起搏器后并不能完全替代药物治疗。手术仅能延缓帕金森病的进程，却不能令疾病消除。

VNS抗癫病作用的机制目前尚不十分清楚。VNS的工作原理是将刺激器植入左锁骨下的胸大肌浅层，刺激器电极固定于颈部迷走神经，胸壁刺激器不断发射电流引起脑电活动及神经递质变化，达到治疗癫病的目的

迷走神经刺激术的植入式治疗系统包括脉冲发生器、导线、掘进器、编程棒、患者工具盒、软件和掌上电脑等。

Cyberonics Inc.生产的刺激电极(Cy-beronics Model 300-20，Model 300-30)呈稀疏的螺旋形，用硅橡胶制成三环螺旋圈，形状与迷走神经相一致。三环中的中间一环的内侧放铂条电极，迷走神经包围在环内，调节环的大小，使迷走神经与电极接触。由于电极的接触面积大，可使刺激闯值较低。

可编程脉冲发生器(Cyberonics Model100)是用几块互补型金属氧化物半导体(CMOS)集成电路，包括一个微型信息处理器。装置内的天线接收编程信号用来改变刺激参数，并通过射频信号传递遥测信息。能源系一个密封于钵壳内的-氯化亚硫酷电池。系统编程功能包括控制输出电流、刺激频率、脉冲宽度、刺激开启时间和关闭时间、每日治疗时间及信号起始延迟时间。一旦刺激系统编好程序，脉冲发生器即按固定程序连续工作，直至再一次编入新程序为止

使用编程软件(Model 250)和编程棒(Cyberonics Model 200)，通过IBM兼容的personal computer能对脉冲发生器编制程序一旦脉冲发生器植入患者锁骨下的胸部皮下，编程棒可无创地与脉冲发生器进行通讯联络。

手术时主要将一微型组件的刺激器(55mmx13mm)埋植于左锁骨下区皮下组织内的小囊袋中，并将电极经皮下隧道引入颈下部，缠绕在迷走神经上

一般选用左侧迷走神经行刺激治疗(选用右侧迷走神经有可能导致重度心动过缓)。在手术中，医生需要在患者全麻后于其颈部和左侧胸部做两个小切口，为患者植入类似于起搏器的，厚约6.99mm直径为52mm的小型脉冲发生器一其可发送电刺激至颈部的迷走神经左支，迷走神经将电刺激传入大脑，以此来减少引起癫病的不规则放电。

主要步骤包括：

1、切口：全麻后，于左锁骨上一横指半的颈下部做一横切口，潜行向上下分离皮下，牵开器牵开皮肤，垂直切开颈阔肌，分离出胸锁乳突肌、颈动脉鞘。2、显露迷走神经。3、植入刺激器于左锁骨下区胸壁上做一横切口，长710cm。从胸筋膜上钝性分离锁骨下区的皮下组织，做成一囊袋状，以备能容纳刺激器，然后用分流引导器从胸部切口经皮下隧道将电极导线引至颈部切口中，将螺旋状的电极缠绕在左侧迷走神经上。将短导线在下方相衔接，长导线向上衔接导线与刺激器相连接完好。4、术中测试将刺激器开启，持续刺激15分钟，观察患者反应，特别是要严密观察有无快或慢的心律失常出现。一旦出现严重心律失常等将影响患者生活质量乃至威胁生命的并发症时，则需要慎重判断患者是否能承受VNS治疗的副作用，再选择为其最终植入或终止手术。5、逐层缝合：缝合术毕先不开启刺激程序，待术后伤口稳定(-般2~3周)再启用。6、术后程控：脉冲发生器发出的电脉冲频率因患者而异，大约每隔3~5分钟向大脑发出约30秒的刺激，输出电流可根据患者的实际需要进行调整。在医生或护士对装置进行设定之后，该装置会按照程序24小时工作。般情况下，电池寿命为6~11年。该系统的“立即开启”功能可以在患者感觉癫病要发作时或在发作过程中，将一块磁铁擦过装置相对于体表的位置来立即启动装置，这样能终止癫痫发作、缩短发作时间或减轻发作强度。

VNS不同于其他疗法还在于治疗的长期性。脉冲电流的各项参数，根据患者的不同发作情况，可以通过外部的程控器，随时进行调控，以便于找到最适合患者的刺激参数，达到最佳的状态。提供的外部磁铁，还可以让患者自己，根据具体的情况，简单的改变刺激形式，有助于疗效的进一步稳定。

国外的大宗病例统计结果表明，VNS后24个月，癫痫发作次数平均减少50%左右。5%~9%的患者发作完全停止;7%的患者发作次数减少90%以上；30%的患者减少75%以上；55%的患者减少50%以上，13%的患者癫痛发作次数仅减少30%~50%;10%的患者无效。国外另项纳入3822例癫痴患者的研究显示VNS术后3、6、12、18和24个月，患者癫痛发作次数分别减少47.0%、52.9%60.0%、62.7%和66.7%;术后24个月8.3%的患者发作完全停止，26.8%的患者发作次数减少90%以上，43.7%的患者减少75%以上，62.2%的患者减少50%以。

迄今为止，我国共计完成300余例VNS手术。由于治疗成本的限制(植入装置费用十余万元)，我国在2009年以前完成的例数较少，总计为31例。近年来，相关研究进展很快，仅2009年就完成了47例超过了以往例数总和，总体效果比较理想。

是否可将VNS应用于治疗难治性抑郁症的患者，目前存有争论。2005年，美国食品药品监督管理局批准将VNS用于抑郁症的治疗。但时至2007年2月，美国医疗保险及公共医疗补助中心颁布的初步决议未将VNS纳入保险服务范围，认为其治疗抑郁症的有效性缺乏科学依据。而另一家蓝十字保险公司也以相同的理由，拒绝了为VNS用于抑郁症治疗的患者提供保险，但这两家机构都将VNS用于癫病治疗纳入了保险范围控制癫痛的一些其他的神经刺激方式目前还在研究。包括前丘脑刺激、反应性神经刺激和三叉神经刺激。现在还没有一种被FDA批准。

中枢型脑起搏器则很少出现副作用，这是患者接受的重要原因。正由于上述优点，在美国、加拿大和欧洲等发达国家已经很少人去做毁损术，接受脑起搏器治疗的帕金森病患者越来越多。在国内，复旦大学附属华山医院等已经治疗了相当多的病例。但需要强调的是，放置中枢型脑起搏器后并不能完全替代药物治疗。手术仅能延缓帕金森病的进程，却不能令疾病消除。

VNS对患者的认知功能无明确的副作用，现已证明对于已服用1种或1种以上抗癫痛药物的患者有益，但对有心律失常哮喘或活动性肺疾病、消化性溃疡、胰岛素依赖型糖尿病及妊娠者禁忌使用。

基于VNS的工作方式，刺激点在颈部的迷走神经左支，虽比在右侧刺激好些，但仍然不能完全避免对心脏传导的抑制作用，尤其是对房室结。术中虽有15分钟的刺激测试，但患者处于全麻状态，全身反应性较低，不能完全客观地反映出其对迷走神经刺激后的心脏耐受情况。且在术后的刺激程序中其刺激电压的设置会比术中测试时低，刺激时间也由测试时的持续15分钟转为每5分钟刺激30秒，这样刺激强度明显降低，所以即使术中测试时真的出现了迷走刺激的心律失常，既往的资料表明大多数患者在术后的治疗强度刺激时并没有再出现类似的心脏抑制。且接受VNS治疗的儿童和年轻患者居多，这些患者大多没有器质性心脏疾病。根据Arde-sch JJ，2007年报道，111名接受VNS治疗的患者在术中测试时3名出现心脏副作用，但在术后使用VNS时未再出现。根据Tatum WO1999年的报道，VNS心脏副作用的发生在1‰。所以一方面对于整个患者群来说，VNS的治疗是很安全的但另一方面也让我们清醒地看到，对于真正存在不可忽视的心脏副作用隐患的患者，我们很难早期识别。

目前，美国已经开始在临床使用应答式的迷走神经刺激治疗(response nervestimulation，RNS)，这种对脑电图有监测和判断功能的新型刺激器，会在程序中设定一个电压的上限，一旦患者脑电波中出现了超过设置上限的，也就是临床上认为会引起癫痛发作的“先兆异常高压”就会被刺激器识别，从而触发对迷走神经的刺激来预防癫病发作。这种有针对性的刺激发放，大大减少了刺激器的工作频度也相应减少了迷走神经刺激带来的副作用。