2026年11月02日发布 | 2144阅读

精准DBS调控新视野|张建国教授:从神经信号感知谈DBS技术革新与临床实践的相融共进

张建国

首都医科大学附属北京天坛医院

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张建国教授从神经信号感知维度解析DBS技术演进与临床实践融合路径,梳理感知、闭环调控发展方向,了解精准神经调控前沿进展。


引 言

DBS的下一步,不仅是更精准地刺激,更是更深入地理解大脑

脑深部电刺激(Deep Brain Stimulation,DBS)自1987年进入临床应用以来,持续推动功能神经外科的发展。DBS的技术演进始终围绕一个核心目标:在改善患者症状的同时,实现更加精准、更加个体化的神经调控。

今天,随着可感知DBS技术的发展,我们正在迎来新的探索方向:除了调节神经活动,我们能否进一步观察神经活动的变化?能否将这些信息与患者的症状、用药及治疗反应联系起来,为临床决策提供更多依据?又能否在此基础上,推动神经调控走向依据患者状态动态调整的治疗模式?

这些问题,正在拓展我们对DBS临床应用的认识。

DBS的未来,不仅取决于我们能否更精准地实施刺激,也取决于我们能否更深入地理解大脑活动及其变化,并将这种理解转化为更好的临床决策。


一、从精准刺激到感知神经活动:DBS技术演进的新方向

DBS的临床实践告诉我们,同一种疾病的不同患者,其症状特征、神经生理状态和治疗反应可能存在明显差异;对于同一位患者而言,疾病状态也可能随药物作用、日常活动和病程进展而发生变化。因此,精准治疗不能仅仅依赖于更多样、更精细的刺激参数,更需要持续深化对患者个体差异及其动态变化的理解。

过去,临床医生主要通过症状评估、神经系统查体、观察患者对刺激的反应和定期随访,判断治疗效果并调整刺激参数。方向性电极和更灵活的刺激模式,为优化刺激的空间分布和治疗窗口提供了更多可能。

感知技术则进一步拓展了临床观察的维度:在评估患者临床表现的同时,医生还可以通过设备记录的局部场电位(Local Field Potential,LFP)神经信号,观察特定频段神经活动的变化,并探索这些变化与临床状态之间的关系。

脑机接口与神经调控中不同空间尺度的神经信号记录位点与信号类型


这并不意味着神经信号能够直接回答所有临床问题,也不意味着某一信号特征就能决定最佳刺激参数。其真正意义在于,临床医生获得了一个新的观察窗口,可以将神经生理信息与症状、用药、刺激参数及治疗反应结合起来,形成更全面的临床判断。

从精准刺激到神经活动感知,DBS的技术发展正从“如何调控神经活动”,进一步延伸至“如何观察、理解并利用神经活动的信息”。


二、DBS感知技术:让神经信号进入临床决策过程

对于长期开展DBS治疗的医生而言,临床实践中仍有诸多问题需要解决。

患者在门诊时状态良好,回到日常生活后却出现症状波动;某一组参数在一次程控中疗效理想,随访时却发生变化;患者对治疗的主观感受与医生观察到的临床表现,有时也并不完全一致。

这些情况提示我们,一次门诊评估所呈现的,只是患者复杂治疗过程中的一个切面。如何更好地理解不同时间、不同状态下的变化,是进一步优化长期治疗的重要课题。

帕金森病患者运动症状波动与β频段LFP功率变化的动态关联示意图


DBS感知技术的临床价值,在于将神经信号感知与DBS治疗系统及临床程控流程相结合,为医生提供观察神经活动、探索临床相关性和评估刺激反应的工具。

以帕金森病为例,部分患者的β频段神经活动与运动症状及治疗状态存在关联。在合适的临床背景下,医生可以利用DBS感知技术相关功能观察神经信号,比较不同状态下的变化,并结合患者的临床表现、药物状态和刺激参数,进一步理解神经活动与治疗反应之间的关系。

在临床实践中,这种价值可以体现在不同层面:


测绘神经活动:通过调查等功能了解神经信号分布与特征,为后续临床评估提供参考


关联临床事件:通过时间线及相关事件记录,将神经信号变化与用药、症状或日常活动等信息联系起来,帮助医生理解患者在不同状态下的变化


评估刺激反应:通过流传输功能,在特定条件下观察神经信号随刺激参数变化的反应,为刺激参数的准确滴定提供生物标记物参考

丘脑底核(STN)功能亚区划分与β振荡功率空间分布(电生理“甜点区”)


这些功能不是相互独立的技术展示,而是可以服务于临床问题的不同观察方式。它们的价值不在于产生更多数据,而在于帮助医生围绕具体问题提出假设、观察变化、结合临床证据进行解释,并据此作出审慎的治疗判断。

重要的是,感知技术的意义并不局限于临床程控。对于脑科学研究而言,能够在临床治疗过程中观察神经活动,并在一定条件下将其与症状、用药及刺激状态等信息联系起来,为研究疾病相关神经活动及其动态变化提供了新的工具。随着感知技术与研究方法不断发展,DBS有望不仅作为神经调控的治疗手段,也为研究脑科学相关神经活动及其对干预反应提供的重要临床研究工具。

帕金森病患者运动症状与多频段LFP功率谱特征(生理性与病理性振荡)


因此,DBS感知技术的价值,不在于以神经信号替代临床判断,而在于将神经生理信息纳入临床决策,并为疾病相关神经活动的研究提供新的观察依据。当神经信号能够被观察、分析并与临床问题建立联系时,DBS治疗便拥有了超越单次程控、进一步理解患者动态变化的可能。


三、从感知到闭环:精准神经调控的进阶方向

如果说感知技术拓展了医生观察患者神经活动的能力,那么自适应DBS(adaptive DBS,aDBS)/闭环DBS(Closed-loop DBS)则进一步探索如何利用这些信息动态调整刺激。

传统DBS通常按照医生设定的参数持续提供刺激。自适应DBS则在系统能够识别的相关信号及预设算法策略基础上,根据患者状态的变化相应调整刺激输出。

两者的区别,不是简单地在于刺激是否持续,而在于刺激输出能否根据可识别的生理信息进行动态调节。

基于自适应DBS的动态调控逻辑


从技术逻辑上看,这一过程需要多个环节协同工作:系统获取相关神经信号,算法依据预设规则处理信号并识别相应状态,再由刺激系统执行调整。与此同时,医生需要理解患者的疾病特点、信号特征、治疗目标和算法策略,并判断这种治疗模式是否适合具体患者。

因此,感知是闭环神经调控的重要基础,但感知本身并不等同于闭环。信号能否反映具有临床意义的状态、算法能否可靠地识别相关变化,以及动态刺激能否带来实际临床获益,都需要通过严谨的研究和临床实践加以验证。

对于临床医生而言,感知技术的意义也不应仅仅被理解为未来闭环治疗的准备工作。在当前的临床应用中,感知技术捕捉到的神经信号也能够帮助医生提出新的问题、理解患者差异,并为程控和随访提供补充依据。

从这个角度看,感知与闭环是精准神经调控发展过程中相互关联、逐步深化的两个方向:前者拓展了我们对神经活动的观察能力,后者进一步探索如何将这些信息用于动态调控。

从更广阔的技术发展视角看,闭环DBS也是脑机接口技术在神经调控领域的重要发展方向之一。脑机接口的核心,是在大脑与外部设备之间建立信息通道。对于具备闭环调控能力的植入式神经刺激系统而言,神经信号能够被获取和解码,并依据预设的算法实现刺激反馈,形成感知、处理与调控的闭环。

2026年,国家药监局发布了《脑机接口医疗器械产品分类界定指导原则》,已正式将“闭环神经调控系统”定义为脑机接口的重要组成部分。对于DBS而言,这一发展方向的意义不仅在于刺激方式的变化,更在于探索如何利用与临床状态相关的神经生理信息,使治疗能够更好地适应患者状态的变化。感知技术为理解神经活动提供基础,闭环调控则进一步探索如何将相关信息转化为动态治疗策略。两者的发展,也为脑科学研究与神经工程技术的进一步融合提供了临床实践基础。


四、从技术创新到规范应用:构建协同发展的临床能力体系

随着技术的发展,一个值得特别强调的问题是:当设备能够提供更多神经信号信息,甚至在特定条件下自动调整刺激时,医生的作用是否会减弱?

事实可能恰恰相反。

技术的发展并没有消除临床判断的必要性,而是对医生提出了更高要求。

过去,程控工作主要围绕症状评估、刺激参数调整和疗效观察展开。感知技术的引入,使医生还需要进一步理解神经信号的生理意义、信号变化的影响因素,以及这些变化与症状、药物和刺激反应之间的关系。神经信号可以提供重要线索,但最终仍需结合临床评估和治疗目标作出判断。

进入自适应治疗阶段后,医生还需要理解患者选择、信号特征、算法策略和治疗目标之间的关系,评估动态刺激是否适合患者,并在随访中持续观察治疗表现。这意味着,未来的DBS程控将不仅是刺激参数的调整,也将进一步发展为围绕患者个体特征、神经生理信息和临床结局开展的综合治疗决策。

技术越先进,越需要医生理解技术背后的生理机制与临床逻辑;

设备能够完成部分自动化任务,并不意味着临床专业能力可以被简化。

面对感知与自适应神经调控技术的发展,临床能力建设需要从个体经验的积累,进一步走向系统化、规范化的专业培养。除了技术原理和程控方法的培训,还需要结合临床病例讨论、实践经验交流和持续的临床学习,帮助医生逐步提升理解神经信号、分析临床问题和形成综合治疗判断的能力。

医生的专业成长不仅取决于培训本身,也需要持续的临床实践机会、学习支持和与专业能力相匹配的临床服务环境。 如何让医生有机会将所学转化为临床实践,并在持续积累中提升专业能力,是新技术发展过程中需要共同面对的现实问题。这也意味着,临床能力建设不能局限于培训环节,还需要与人才培养机制、临床服务体系和学科发展相衔接。

在这一过程中,不同角色可以在各自职责范围内发挥作用。学术组织在推动学科进步、促进学术交流、提升临床规范化水平和培养专业人才方面发挥着重要作用;临床专家通过持续的临床实践探索新技术的应用价值、总结实践经验,并通过学术交流促进经验分享与专业共识的形成;医疗器械企业持续推进技术创新、提供可靠的产品与专业教育,帮助临床医生理解技术原理、掌握使用方法并认识应用边界。

不同角色的职责各有侧重,也具有互补性。 在坚持科学证据、尊重临床判断和明确各自职责的基础上,加强交流与协作,有助于推动新技术在临床实践中得到审慎、规范的应用,并为临床能力提升和学科长远发展创造有利条件。


结 语

技术不断演进,

精准治疗始终回归临床价值

DBS近四十年的发展,从靶点定位与刺激参数优化,到方向性刺激、神经活动感知及自适应调控,不断拓展精准调控的边界。技术的演进,不仅拓宽了治疗的可能性,也让医生有机会更深入地理解患者神经活动的变化,也为研究疾病相关神经机制、探索更加个体化的神经调控策略提供了新的可能。从当前临床实践中的信号观察,到未来基于神经生理信息的动态调控,技术发展的最终方向,始终是更好地理解患者、改善治疗,并回应患者长期生活中的真实需求。

面向未来,中国神经调控领域既需要持续推进技术创新,也需要加强临床实践、专业能力建设与脑科学研究之间的协同。让新的技术能力转化为更充分的疾病认知、更科学的治疗决策和更高质量的患者服务,是感知与闭环神经调控持续发展的重要意义所在。


作者介绍

张建国 教授

首都医科大学附属北京天坛医院

二级教授,博士生导师,北京学者、享受国务院政府特殊津贴、北京市有突出贡献专家,中国功能神经外科和癫痫外科的领军人物。

现担任首都医科大学附属北京天坛医院功能神经外科主任医师、皖南医科大学脑科学研究院(北京天坛医院安徽分院)院长、神经调控技术国家工程研究中心副主任、神经电刺激研究与治疗北京市重点实验室主任、首都医科大学运动障碍性疾病诊疗与研究中心主任。中国医师协会神经调控专业委员会主任委员和中国抗癫痫协会副会长。

在神经调控和脑功能性疾病的临床诊疗、医工交叉及基础研究领域取得卓越建树,实现国产脑起搏器自主研发和临床推广应用,获得“国家科技进步一等奖”,主编《癫痫外科学》(第三版)。主持科技部、国自然重点及省部级课题20余项,在国际期刊发表相关研究成果150余篇,主编和编译论著8部,主持撰写临床诊疗指南及专家共识11项。


参考文献

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