脑功能性疾病外科诊疗精准定位与反馈式神经调控新 技术研究
发布时间：2021-08-10
信息来源：北京市科技成果信息系统
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发布时间：2021-08-10
信息来源：北京市科技成果信息系统
- 脑功能疾病;立体定向手术;手术机器人;局部场电位;脑深部电刺激;核磁相容;顽固性癫痫
基本信息
所属科技项目名称：脑功能性疾病外科诊疗精准定位与反馈式神经调控新 技术研究
项目主管部门：北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会
科技成果信息
科技成果名称：脑功能性疾病外科诊疗精准定位与反馈式神经调控新 技术研究
关键词：脑功能疾病；立体定向手术；手术机器人；局部场电位；脑深部电刺 激；核磁相容；运动障碍疾病；顽固性癫痫
科技成果类型：原始创新
科技成果所处阶段：其他
科技成果应用领域：卫生和社会工作
科技成果简介：随着我国老龄化人口增加，脑功能疾病患者群体逐渐上升，脑深部电刺 激术（deep brain stimulation, DBS）和立体脑电图（stereo-electroencephalogram， SEEG）深部电极埋藏是目前脑功能疾病治疗或评估的最先进外科手段。电极 埋藏的精准性是该类手术技术的关键。近年来以反馈式电刺激为代表的智能 神经调控，可实现快速、动态调节脑网络，加速脑功能性疾病 DBS 治疗的起 效时间。基于以上研究背景，本课题拟研究神经外科立体定向手术机器人用 以辅助立体定向电极精准植入，随后采集患者脑深部核团电信号并总结疾病 特异性病理信号用以研发反馈式电刺激设备。
本研究通过动物和临床试验证实，研发的国产立体定向手术机器人定位 误差分别是 0.96±0.41mm（家猪和恒河猴动物实验）和 1.13±0.30mm（临床 活检验证，39 例）、1.46±0.27mm（临床 SEEG 电极植入，16 例），并完成 3 例机器人引导 DBS 手术，术中电生理信号典型，符合临床定位标准且研发手 术机器人于 2018 年通过中国 FDA 批准上市并应用于临床。
反馈式电刺激设备研发过程中，课题组首先进行了癫痫大鼠模型丘脑前 核(ANT)局部场电位（LFP）记录和分析，应用 GOFA 算法针对 ANT-LFP 计 算，自动检测到的癫痫发作起始多数早于临床症状发作，提示 ANT 可以作为 反馈刺激的潜在靶点且 GOFA 可作为癫痫发作自动检测的算法；针对癫痫患 者的临床信号分析，课题组自主建立癫痫高频振荡（HFO）自动检测机器学 习模型用以辅助定位致痫灶，合作建立发作期癫痫指数分析用以计算癫痫发 作起始；课题组应用 DBS 电极植入术后测试期间记录帕金森病、肌张力障碍 和舞蹈病电生理信号，通过合作单位自主建立的 LFP 分析脚本，发现 PD 患 者 STN 存在病理性β振荡和肌张力障碍病理性低频振荡活动，与既往文献报 道一致，此外课题首次报道了舞蹈病患者苍白球内侧部（GPi）存在较高能量 的高 beta 频段和低 Gama 频段信号（26-43Hz）振荡活动；上述电信号分析工 作为反馈式电刺激设备的研发提供了一定的理论基础。此外，课题组完成了 3T-MRI 相容 DBS 设备的动物实验和并牵头完成了临床安全性试验（14 例 PD 患者），证实新设备安全有效。
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