【编者按】上海交通大学与上海第二医科大学强强合并20年来，学校专门设立“医工交叉”研究基金，通过持续搭建平台、探索机制，实现了医学与理工科的深度交叉，培育出多项国家级科研成果，为学校整体实力和学科建设水平实现跨越式提升提供了有力支撑。为反映全校在医工交叉领域的探索经验和取得的不凡成就，新闻网将陆续刊发其中的优秀案例，以期梳理发展历程、总结实践真知，进一步激励广大教职医务工作者深耕交叉融合领域，为推动科技创新、医学发展，早日实现健康中国战略作出新的更大贡献。

孙伯民，上海交通大学医学院附属瑞金医院功能神经外科主任，医学博士，博士生导师。世界立体定向及功能神经外科学会副主席，亚洲-澳大利亚立体定向及功能神经外科学会执行委员会委员，亚洲癫痫外科学会常委，中国医师协会功能神经外科专家委员会副主任委员，中国医师协会神经调控专业委员会副主任委员，中华医学会第四届医疗鉴定专家库成员。在国内率先采用脑深部电刺激治疗帕金森病、手术治疗难治性强迫症等精神疾病，在国际上首次报告内囊前肢毁损产生脑葡萄糖代谢网络改变、丘脑底核电刺激治疗肌张力障碍，首创手术治疗神经性厌食症。近年来在Movement Disorders、Biological Psychiatry、Neurosurgery、Journal of Neurosurgery、Parkinson and Related Disorders等SCI期刊发表论文60余篇。主编专著Neurosurgica Treatments for Psychiatric Disorders，主持国家自然科学基金等多项科研项目。获得第五届人民名医盛典卓越建树奖、上海市科学进步二等奖等奖项。 

帕金森病又称“震颤麻痹”，是一种神经系统退行性疾病。从早年的鲜为人知到如今的普遍认识，帕金森病对患者的折磨及其治疗的难度也是众所周知的。孙伯民率领上海交通大学医学院附属瑞金医院功能神经外科团队，经过20多年不懈努力，以全新的诊疗思路，持续研究、应用、优化脑深部电刺激技术，创下国内、国际多个第一，为帕金森病患者、难治性精神疾病患者带来更安全、精准和舒适的治疗方案，具有里程碑意义。 

脑起搏，在争议声中起锚前行 

孙伯民师从国内最早一批从事功能神经外科研究的专家之一许建平教授，自1986年开始投身功能神经外科领域，曾在美国加利福尼亚大学医学中心进修5年，在此期间接轨国际前沿，接受了功能神经与癫痫外科的基础研究和临床治疗训练。20世纪末，从美国学习回来的孙伯民开始用毁损手术及植入脑起搏器的方式治疗强迫症， 这在当时国内尚属首次，引起不小的争议。甚至有精神科医生质疑：“怎么能开颅?!”

脑深部电刺激术是一种用磁共振导向的立体定向手术。手术时需将一个立体定向头架安装在患者的头部，在高分辨率的磁共振图像中精确定出手术的靶点(也就是电极所要植入的部位),然后在局麻状态下在头顶部钻一个直径为14毫米的孔，将一根直径为1.5毫米的电极准确插入脑内的核团(也就是脑内控制运动的区域)，再将电极与埋藏在胸口皮下的电刺激器相连，由刺激器发出高频电脉冲刺激脑内核团，从而达到控制症状的目的。苍白球毁损术难以控制的症状，如走路困难、翻身困难等，脑深部电刺激疗法都能很好地改善。这种方法比较安全，手术风险很小，没有永久性的副作用。由于脑起搏器可通过体外计算机遥控调整刺激程序及参数，能保持长期的良好效果。研究还显示，脑深部电刺激不仅能修复神经细胞，还可以有效地控制并延缓疾病的发展。脑深部电刺激术对脑组织没有损伤，患者将来仍能接受其他治疗，如脑细胞移植、基因治疗、干细胞治疗等。

2002年，孙伯民在瑞金医院组建了功能神经外科，临床推进脑深部电刺激术。当时，这种治疗方式很小众，在同行中难以获得理解，患者和家属也难以接受和认同。面对仅有一人的科室和屈指可数的床位，孙伯民依然坚信， 脑深部电刺激技术能够给患者带来治疗的希望，因此他亲自向每位患者进行脑深部电刺激技术的科普。当时，一位患病已4年的28岁重症帕金森病女患者来到了瑞金医院。她面部、双手及脚部震颤严重，生活已完全不能自理，连喝水都困难。在接受孙伯民的建议进行脑深部电刺激手术治疗后，她恢复了正常人的生活，并于2003年6月顺利产子。这是世界上首例重症帕金森病患者经手术治疗后完全康复并正常生育的病例，被认为是世界帕金森病治疗史上的一个奇迹。 

正在给患者做手术的孙伯民(左一) 

在推动临床应用的同时，孙伯民团队也进行了大量研究，比较了脑深部刺激治疗前后的脑葡萄糖代谢的变化，证实了使用脑起搏器刺激可使中脑黑质状体区的代谢增加，从而异化了黑质神经细胞的功能，达到治疗目的。同时，这种局部的代谢增加可能对神经细胞产生保护作用，从而延缓帕金森病的进程。这是世界上首次通过脑代谢的变化阐明了脑深部刺激的治疗原理。2003年5月，孙伯民在美国纽约举行的国际功能神经外科大会上作为唯一的中国代表报告了这一成果，引起了全场轰动，该报告被大会主席称为获得掌声最长的报告。这项成果可解释脑深部刺激的治疗机制，为手术的选择提供了重要依据，可大大提高手术疗效并防止严重并发症的产生。

随着脑深部电刺激治疗的不断优化，越来越多的患者慕名而来。时至今日，瑞金医院功能神经外科每年平均完成超过500例的脑深部电刺激植入，已经成为全世界规模名列前茅的植入中心之一。

方向性电极系统，推动精准化个性化治疗 

2024年10月25日，孙伯民团队成功为一名饱受帕金森病折磨的78岁老人植入了具有大脑感知功能的方向性电极系统SenSightTM。患者于15年前确诊患帕金森病，药物治疗起初效果良好，但后来所需药物的种类和剂量越来越大，症状控制却越来越差，急需新的治疗方法。经过充分的医患沟通，团队选择为患者植入可感知脑起搏器 PerceptTM  PC 和 SenSightTM 方向性电极系统，在孙伯民及瑞金医院功能神经外科主任医师占世坤团队的保驾护航下，手术圆满完成，患者顺利康复出院。

孙伯民介绍，相比于传统的脑起搏器和电极系统，应用具备强大的精准刺激和大脑感知能力的方向性电极系统是实现脑起搏器个体化精准治疗的重要革新，该系统首次实现对特定脑部区域的“方向性刺激”,有效作用于靶点区域，最大限度地减少刺激的副作用。

“电极的精准植入是决定脑起搏器手术效果的关键因素之一，别看它细细一根，科技含量却非常高，能把电刺激精准、稳定地传输至患者脑内的靶点核团， 并保障患者术后的长期治疗。”占世坤表示，“方向性电极系统的应用是脑起搏器个体化精准治疗进程中的重要革新之一，也是必经之路，相较于传统的环形电极，SenSightTM 方向性电极系统最大的优势一方面在于它实现了方向性刺激， 通过独特的1-3-3-1圆角分段式八触点设计来自由调整刺激方向，独立控制触点电流，从而精准治疗目标核团，避开无须刺激的大脑部位，实现‘疗效最大化，副反应最小化’；另一方面在于它具备强大的大脑感知能力，能够精准捕捉患者大脑内与疾病症状相关的特定脑电信号，灵敏度达到了刺激脉冲的百万分之一 ，客观的大脑数据将会辅助医生的治疗决策，以应对疾病的进展和变化，后续团队将根据患者的情况实施个性化的治疗措施，帮助他改善症状。”

孙伯民带领的脑病无创治疗团队 

随着技术的发展，可感知脑起搏器的临床应用实现了疾病的智能交互治疗，在发射治疗电脉冲的同时，感知和记录患者脑内异常的脑电信号并加以智能算法分析，为医生的治疗决策提供客观依据和重要参考，从而向患者提供更精准、个性化的治疗，并根据疾病进展和患者需求变化调整治疗策略。 该技术的应用标志着瑞金医院在帕金森病精准治疗领域迈向新纪元，开启了国内脑起搏器个体化精准治疗新进程。

 “脑机接口”，助力抑郁症患者重启人生 

孙伯民的职业生涯是从精神科医生开始的。治疗精神疾病大多沿用传统的“经验诊断法”，面对抑郁症患者，他只能仔细倾听，写下诊断，然后为不同的人开出有限的几种药物。 一种药从研发到临床再到最终上市，平均需要 12年，而抑郁症药物的研发速度更是缓慢。有些患者虽在接受治疗，病情却每况愈下。孙伯民清楚医学的局限性，但他还是不喜欢这种“无能为力”。转向功能神经外科这一新领域，他如同找到了打开治疗精神疾病大门的新钥匙。

“简单来说，脑机接口就是把大脑里的信息转化到计算机上，然后由计算机来做深度学习。”脑机接口医疗近年来开始在功能神经外科领域用于治疗难治性抑郁症，并帮助鉴别诊断单纯性抑郁和双相情感障碍。2020年，孙伯民启动了“脑机接口治疗难治性抑郁症”的临床研究。他介绍，人的大脑有很多神经环路，其中一些被证实与情绪、情感、行为活动相关。通过手术，可以将两个电极植入大脑相应神经环路，并在胸腔右侧埋入起搏器。术后，医生用设备远程操控电极释放电流，刺激神经核团，调控因病变而紊乱的大脑神经环路，从而改善抑郁症状。通过带有脑机接口功能的起搏器，记录电生理信号，经过人工智能分析，这些信号成为医生研究抑郁症发病机制和调节电刺激参数的依据。“脑部结构复杂，空间有限，不适合放很多东西，植 入的是两个单纯的刺激电极，胸口植入的是两个硬币大小的脑起搏器。脑起搏器的作用有两个，一是供电，二是放置计算机芯片。连接线在皮下连接电极和刺激发射器。”瑞金医院已开展临床试验——用带有脑机接口功能的脑起搏器治疗难治性抑郁症，这样的“黑科技”正在成为现实。多篇“情绪开关”“一按就快乐了”的报道让这项研究迅速走红。

用“情感的开关”治疗精神疾病，早年是有争议的，近年才在业界形成趋势。2011年，世界功能神经外科协会专门成立了精神病外科治疗委员会，孙伯民是发起人之一，并担任该委员会主席。委员会成立后制订了临床治疗专家指南，定期举办学术会议，对新技术、新适应证、多中心研究等都出台了相应的规范和标准。“神经调控治疗在精神疾病领域的适应证不断拓展，精神疾病患者拥有了更多的治疗机会和更大的潜在临床获益。”孙伯民说，现在全世界的精神科已经广泛认可精神病的外科治疗，中国也有不少精神科开始实施手术治疗。

治疗脑机接口的设备植入体内示意

脑机接口调控的APP界面 

多学科交叉，精神疾病治疗或将“翻天覆地” 

从精神科医生到功能神经外科医生，站在精神疾病的另一种视角下，用外科手术的方式治疗精神疾病，从有创到微创再到无创，在过去几十年已经发生了历史性的跨越。功能神经外科作为神经外科领域发展最快、最迅猛的细分领域之一，是神经外科中比较少有的以多学科交叉融合为基础的神经科学，交叉领域的每一点进步都会给功能神经外科引入新的理念和新的适应证。 孙伯民表示：“我的观点是，跨学科融合和技术创新是功能神经外科领域未来的一大发展趋势。”

在脑中植入芯片、将人脑与外部设备连接等让科幻画面变为现实的医疗实践，恰恰是医工交叉合作和融合非常紧密且成功的案例之一。神经科学、材料科学、AI 等学科每进步一点，都为功能神经外科领域的发展带来新的突破和可能性，也为未来功能神经外科领域的生态指明方向。孙伯民认为，神经调控手术未来有望出现“翻天覆地”进展的领域，很可能是精神疾病的治疗。这个领域在全球范围内都有极大的发展空间，中国这样一个人口基数巨大、被精神疾病困扰者不在少数的国家，更是具有得天独厚的发展土壤。孙伯民认为，目前看来最有可能突破的疾病是强迫谱系障碍，以及瘾症(如毒  瘾、酒瘾等)、神经性厌食症、抑郁症、焦虑症、睡眠障碍等。 

精准医疗是国家“2030健康战略”的重要举措，也是功能神经外科治疗的重要发展趋势。医工交叉和工程学科的发展为患者和医生提供了更多可能 。

(摘编自《交叉融合 医工同行 上海交通大学医工交叉二十年》 上海交通大学出版社 2025年11月第一版 主编 曾小勤 郑俊克 李冬凉）