今天为大家分享的是“景昱—神经科学专栏”第六十八期，由中南大学湘雅二医院周倩主治医师带来的“脑深部电刺激（DBS）：恒压刺激与恒流刺激的比较”，内容精彩，欢迎阅读。
周倩，中南大学湘雅二医院神经外科，主治医师，医学博士。曾先后在美国罗兰·里根医院学习，并在欧洲赫尔辛基中心医院实习，现就职于湘雅二医院，主攻功能神经外科，包括：帕金森、肌张力障碍等功能神经外科的治疗。工作期间发表本专业论文30余篇，其中SCI 8篇，主持及参与国家级课题多项，拥有国际发明专利1项，国内发明专利2项，多次获得中南大学医疗新技术成果奖，并获得湖南省科技进步奖二等奖等。
脑深部电刺激(Deep Brain Stimulation, DBS)是通过神经外科手术，将被称为神经刺激器(neurostimulator)的医疗装置植入到大脑中，植入的电极会向特定大脑核团发送电脉冲，从而起到治疗作用。
一般的外科操作是通过手术清除病灶来达到治疗作用，而DBS与此不同，它的治疗是由植入的脉冲生成器(implanted pulse generator, IPG)发放电脉冲来调节中枢神经系统。在这里，手术操作就像是将输液的针头插入血管，是开通药物（电脉冲）进入体内通道的方法。（当然，它要复杂、精细得多）。
而手术后，要确保后续治疗安全有效，则需要依据DBS基础原理来对电脉冲参数进行调整。尽管目前对DBS的具体治疗机制还了解甚少，但一些已经积累的最底层原理却是非常坚实、不易动摇的，它们就像药代动力学(pharmacokinetics）、药效动力学(pharmacodynamics)之于临床用药，是永远不会过时的。即技术更迭飞快，医生也能依据它们迅速适应新一代的产品。
DBS治疗的基础是电，因此，电学(electricity)、电子学(electronics)、电生理学(electrophysiology)都是它非常重要的基石，这些知识有助于理解DBS的许多方面，例如，恒流刺激(constant current stimulation)——近年来DBS的一大发展，相较于恒压刺激(constant voltage stimulation)的优势就可以借由电学知识解析。
电流阻抗
DBS最直接的一个作用是引起大脑内的局部电流，更准确的说是引起电荷的流动，具体到人脑则主要是引起带电离子的定向移动，这，也正是它治疗作用的基础。因此，要对DBS的治疗进行定量评估，最基础的就是要能做到对电流定量，而电流的大小又与电压与阻抗有关。
阻抗(impedance)是指阻止电荷流动的力量，它主要有三种来源：电阻(resistance)、容抗(capacitive reactance)、感抗(inductive reactance)。其中容抗与感抗很大程度上由电流变动的速度决定。在直流电路中，电流是恒定的，此两者基本可以忽略，电阻构成阻抗的主要部分。但是，在DBS这样快速产生电脉冲的情况下，后两种力量就在阻抗中占据了重要的一部分。
恒压刺激不能稳定调控电流
恒压刺激就像一个固定了油门位置的汽车，行走平路时自然可以匀速前进，但在崎岖路面上行走时则会出现问题：上坡时会因为重力阻碍而减速；下坡时因为重力辅助而加速。
而DBS正是一条不平的山路，而且还是坡度在不断变化的“怪路”。阻抗会随电流波动而改变，而改变的电流又会反过来引起阻抗变动，恒压刺激只能在这条路上快快慢慢的挣扎，恒流刺激则像有随机应变的好司机驾驶，能够随时保持车速稳定。
恒压刺激的缺点
因此，恒压刺激主要有三个缺点。
第一，单个脉冲中电流不恒定。尽管电脉冲最终会达到恒压，但当它从0增至最大的过程中却会引起容抗、感抗的变动，这种阻抗的变化又会引起电流的波动。因此恒压刺激条件下画出的电流曲线是不规则波形的，意味着在发放一个电脉冲的过程中，注入大脑的电荷也是有快有慢、效果不一的。
第二，治疗效果发生变动几率增加。治疗反应由电流而不是电压决定，当阻抗出现不可预测、不可控制的变化时，电压不变就意味着电流改变，例如，阻抗降低了，原本合适的电压就会产生过量的电流输出，引出明显的副作用；而当阻抗增高时，则无法产生足量的电流，不能起到治疗效果。
第三，不利于总结治疗参数。不同患者的阻抗存在很大的不同，选用电压作为程控参数时，即使采用的是相同的治疗参数，患者们其实也并没有得到相同的治疗。从一个患者上验证出来的有效参数，可能放到另一病例上就毫无作用。
上文的推导过程，让人清楚地认识到基础知识给临床实践提供的指导。在使用DBS进行治疗时，若能对其原理有所钻研，必然能够提高成功几率、取得更好疗效。
参考文献
Deep Brain Stimulation Programming: Mechanisms, Principles and Practice(2nd edition). 2016-12. Erwin B Montgomery Jr
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