腦起搏器主要由脈沖發生器、延長導線、電極三大部件組成。脈沖發生器産生電流脈沖，通過皮下的延長導線傳輸到電極所在的神經核團，使不正常的神經電活動恢複平衡，達到控制症狀的目的。
從2000年算起，李路明與他的團隊在國産腦起搏器研發上已經走過了17年。李路明說：“這17年來，我們一直在努力。”攝影王蕾/人民畫報“老先生，握一下拳，胳膊擡起來畫一個圈，腿擡一下，腳腕轉一下……”
北京天壇醫院的手術室内，國産腦起搏器植入手術現場，功能神經外科主任張建國等醫生為一位帕金森病患者腦部植入電極後，進行測試刺激。就在電刺激脈沖開始的一瞬間，老人原本不自主震顫的頭、手、腿都恢複了正常，并可以按照醫生的指令行動了……
神奇的“精靈”
腦起搏器，又稱為腦深部電刺激器，其植入手術是目前外科治療帕金森病等衆多神經疾病的有效療法。腦起搏器的研發開端于法國外科醫生Benabid在1987年偶然的臨床發現。1998年，中國第一例腦起搏器植入手術在北京天壇醫院進行。之後的15年中，中國腦起搏器市場一直被美國公司所壟斷。
2000年起，一群年輕的科研工作者開啟了腦起搏器的國産化之路。13年後，國産腦起搏器獲得中國國家食品藥品監督管理總局頒發的産品注冊證，這意味着，中國腦起搏器手術有了自主産品的選擇。
帕金森病患者一般有震顫或僵直兩種典型症狀，這是由于體内多巴胺能神經元減少、丘腦核團極度活躍造成的。這些神經功能障礙會像“怪獸”一樣興風作浪，嚴重影響患者的日常生活，給患者和家屬帶來極大的痛苦。
腦起搏器實際就是為頭部增加一個幫助其正常工作的“助手”。埋在胸口的脈沖發生器産生電流脈沖，通過皮下的延長導線傳輸到電極所在的神經核團，使不正常的神經電活動恢複平衡，達到控制帕金森病症狀的目的。它具有可逆、微創、可調控等特點。不毀損神經核團，隻是通過給電改善神經功能，而且裝置日後還可以從體内取出，不影響患者嘗試其他療法。面對可能的病情變化，還可以通過調整信号參數來适應。
張建國向記者介紹，手術時，需要先通過成像技術對患者腦内部結構進行觀察，定位與病人震顫直接相關的丘腦核團，随後植入電極，進行電信号測試，調整電極位置……“一台這樣的手術大約要三四個小時，一個月後再實施‘開機’。”張建國說，“開機”意味着腦起搏器開始産生電刺激脈沖，通過電極觸點作用于腦内靶點核團，從而遏制帕金森病的症狀。“開機”後患者的震顫或僵直會立即大幅減輕，效果十分明顯。
事實确實如此，在适合植入腦起搏器的帕金森病患者中，很多患者在“開機”之後會因症狀的消除而喜極而泣。
始于發問實現于行動
17年前，在一次清華大學與北京天壇醫院探讨交叉學科合作和研究的學術交流會議上，中國神經外科事業泰鬥王忠誠院士談到腦起搏器的國産化問題，他問與會的清華人員：“你們能不能幹這個事？”王忠誠院士的發問打動了與會的李路明。
李路明，清華大學腦起搏器攻關項目負責人，現任神經調控技術國家工程實驗室主任、清華大學航天航空學院常務副院長、教授、博士生導師。回憶起當年的情況，他說，當時中國國内醫院的腦起搏器産品均為美國進口，價格不菲，“那個時候，我在醫院見到了很多帕金森病患者，也觀摩了腦起搏器手術，心中是有感慨的。如果能用自己所學減少帕金森病患者痛苦和經濟負擔，對我們來講也是一件有成就感的事情。”張建國（右二）等醫生對患者的病情進行讨論與分析。攝影王蘊聰/人民畫報
張建國（中）等醫生為患者植入電極。之後，還要完成腦起搏器的脈沖發生器與延長導線植入手術。攝影王蘊聰/人民畫報
經過兩年多的前沿技術探索，2003年，一個涵蓋了電子、軟件、材料、可靠性工程、臨床醫學等多學科背景的研究團隊成立，清華大學負責研發，天壇醫院功能神經外科提供臨床平台。2006年，腦起搏器研發進入動物試驗階段，研發團隊進行了大量的動物試驗和長期觀察，完成了國産腦起搏器的定型。
2009年11月26日，第一例國産腦起搏器植入手術在天壇醫院實施。手術由王忠誠院士親自指揮，天壇醫院功能神經外科主任張建國主刀。張建國說，自己主刀第一例國産腦起搏器植入手術，既興奮又緊張。
同樣緊張的還有李路明，甚至在第一例手術之前失眠。“畢竟是第一例植入手術，會有擔心。”他說，“這是一種忐忑，并不是擔心産品會有什麼問題，而是在反複思考是不是仍然有極端的情況沒有想到，如此一來便會很糾結。”那段時間，他在腦中将曾經做過的工作一遍遍地回放，糾結，确信，再糾結，再确信，“不會有問題，該想到的我們在前期工作中都想到了。”
手術成功了，第一例國産腦起搏器植入人體正常運行後沒有産生任何問題，研發團隊既欣慰也更加有信心。
清華大學腦起搏器科研團隊。李路明（前排中）強調，工作不是一個人做出來的，它來自一個團隊的力量。攝影王蕾/人民畫報造福患者
早在2016年12月底，在清華大學腦起搏器研發團隊的會議室，記者就參加了一次特殊的“生日會”——團隊成員們在為一位患者“重獲新生”七周年而再次慶祝。
7年半以前，來自河北任丘的帕金森病患者趙先生接受了國産腦起搏器的植入手術。“開機”後手、腳當即停止了震顫，這位年逾五十的患者一下子高興地跳了起來！在此之前，他曾經接受過單側腦毀損手術，但仍無法抑制四肢顫抖，穿衣吃飯都不能自理，一直是妻子、兒子照顧他。植入7年多來，他的生活全部自理，家人也“解放”了。而趙先生仍清晰地記得手術當晚自己入睡時的感受，他對記者說：“真是好多年沒有自己翻身，好多年沒睡那麼舒服了。真是太感激！”
許願、吹蠟燭、切蛋糕……歡聲笑語，其樂融融。李路明代表團隊向趙先生獻上了健康祝福。
現為團隊教師成員的姜長青曾是李路明的博士生，負責電極的研發。電極是腦起搏器脈沖發生器、延長導線與電極三大部件之一，是個直徑隻有1.2毫米的“小不點兒”。姜長青說：“雖然在實驗室已經把電極做得很精細，但在手術顯微鏡下仍然能發現可改進的空間。臨床應用環境十分複雜，電極一旦植入人體内就要保證很多年不出問題。李老師經常提醒我們，如果我們研發的東西是給自己的父母用，我們能不能放心？”在這種研發準則下，研發團隊中每個人都有權“踩刹車”，任何人發現有任何問題都可以要求停下來。利用立體定向頭架，建立空間三維坐标系，确定腦深部核團位置，确保電極精準植入。攝影王蘊聰/人民畫報
手術前，通過影像技術，确定腦深部核團的顱内解剖位置與其在三維坐标系中的坐标值。攝影王蘊聰/人民畫報
張建國（前排右一）等醫生在進行術中電生理測試，确定植入靶點位置準确。攝影王蘊聰/人民畫報加福民是李路明的另一位博士生，也是國産腦起搏器變頻刺激療法的主要研究者之一。他告訴記者，如今，國際上通用的療法為高頻刺激療法，但這無法解決中晚期帕金森病患者的起步困難、轉身困難等障礙，“我們首創了變頻刺激療法，幫助患者克服這些肢體困難。”在加博士演示的兩種療法對比視頻中，變頻刺激療法下的患者有着更加流暢的起步、行走與轉身。2017年1月17日，“變頻刺激療法及植入醫療器械”專利獲得了美國專利局授權。
除了在安全和精密度上水平高外，國産腦起搏器比同類進口産品人平均約節約10萬元人民币。張建國說，兩者質量幾乎不存在什麼差别，“現在越來越多的患者願意用國産産品。在天壇醫院，國産與進口的使用比大概是六比四。”
一直前進的研發力量
李路明曾經帶領科研團隊研制出神經肌肉刺激儀等4種航天員醫監、醫保型号産品，成功應用于“天宮一号”“神舟九号”和“神舟十号”等載人航天任務。
2003年多學科研究團隊成立時，大家都對這份挑戰有所準備，最基本的材料、接頭、密封、重量、電池等一系列問題都需要從零開始摸索。2013年，單通道腦起搏器獲得中國國家食品藥品監督管理總局頒發的産品注冊證，國産腦起搏器可以進入市場。“為什麼我們做了十年這麼久？因為要保證安全。”李路明說。航天出身的他，對“可靠性”有着極為深刻的認識，每一步都要十分缜密。
十年中，為了更好地了解臨床需求點，李路明要求研發團隊到手術室中觀摩手術，聽取醫生和患者的反饋。他說：“你隻有到臨床上才會真正了解到醫生與患者的需要和想法，也才會對自己的研發有更清楚的認識和定位。”張建國介紹，因為思維方式不同，工科背景的清華研發團隊不僅看重産品的安全性和有效性，還會更多地從産品可靠性的角度來思考問題，比如電路是否能接通，電阻是否太高。但作為醫生，在産品安全性、有效性沒問題的情況下，更關注可用性。
在推動腦起搏器國産化的合作中，張建國對清華研發團隊有着很高的評價。他說，清華研發團隊非常敬業，一直在不斷鑽研，“讓人挺佩服的，确實是幹事的人。”
不斷優化
2009年第一例國産腦起搏器植入人體。那時腦起搏器的電池還不能充電，在電量耗盡之後，患者需要再次接受手術更換脈沖發生器。這既會給患者造成額外的痛苦，也會增加他們的經濟負擔。于是，在2012年，李路明帶領團隊研發出了可充電的第二代産品。李路明（右二）和他的團隊為患者趙先生（左二）精心準備的“生日會”。攝影王蕾/人民畫報
張建國（前排中）與前來參加“腦起搏器第一屆國際培訓班”的巴基斯坦醫生進行交流。天壇醫院供圖2015年，研發團隊完成3T核磁相容技術臨床試驗，解決了患者在腦起搏器“開機”之後，不能做核磁共振掃描的問題；2016年，完成變頻電刺激療法臨床随訪，在療法上實現腦起搏器從高頻電刺激到變頻刺激的轉變；同年，國産腦起搏器獲得歐盟強制性安全認證（CE認證），從此可以進入歐盟市場……
2017年3月，“腦起搏器第一屆國際培訓班”在天壇醫院功能神經外科舉辦，來自巴基斯坦的三名醫生學習了腦起搏器植入手術。“他們觀摩了幾台手術，與我們交流了相關的研究進展、帕金森病患者的治療情況等。”張建國說，他非常願意也十分期待同巴方開展合作。前來參加培訓的巴基斯坦神經外科主席ShahzadShams教授說，希望從國家渠道引進中國自主研發的腦起搏器産品，與其他國家産品相比，中國的性價比高。今年6月份，中方将在巴基斯坦開展境外首批3例腦起搏器手術……
從2003年算起，在國産腦起搏器的研發上，清華科研團隊已經做了14年，與天壇醫院功能神經外科也合作了14年。
李路明對張建國的團隊也充滿了尊重與感激。“工作不是一個人做出來的，是一個團隊的力量。他們給了我們非常大的幫助，我非常尊重他們。”
有數據顯示，目前中國有近300萬帕金森病患者，患病後期生活不能自理，必須有人照顧，如此一來，因帕金森病而受到影響的人數便要在300萬基礎上成倍增加。如果再加上其他類型的神經疾病，受影響的人數就會更多。
為此，記者問張建國和李路明：“覺不覺得你們為别人的家庭，或者說整個社會做了很大貢獻？”
“稱不上貢獻，做好本職工作而已。”張建國說。
“我們所做的事，是科研工作者應該做的事情。”李路明說。