奇点网|脑部手术时，患者被叫醒拉小提琴是一种怎样的神奇操作？

试想一下，手术过程中，你被主刀医生叫醒，并被要求表演一段节目会是怎样一种感受？
前段时间， 53岁的英国小提琴演奏家Dagmar Turner在接受脑部肿瘤手术时，就曾被医生叫醒，还被要求拉了一段小提琴[1] 。
感受一下这首特别的音乐吧
当然，这种不同寻常的做法并不是因为医生想在手术期间听一听音乐获得放松，而是一次“特别”的安排。
2013年， 46岁的Turner被查出患有严重的二级神经胶质瘤，起初由于肿瘤生长缓慢，她选择了保守治疗。然而很不幸， 2019年肿瘤恶化了。考虑再三， Turner还是决定接受脑部肿瘤切除术。
由于肿瘤位置靠近大脑中负责协调左手微动作的区域， Turner首要担心的问题是，手术结束后自己是否还能正常拉小提琴。为了打消这一顾虑，伦敦国王学院医院的神经外科医生Ashkan做了一个计划，于是才有了文中一开始的场景。
医生打算让Turner在手术过程中拉小提琴，然后通过监听演奏和观察之前绘制拉琴时的大脑活跃区域来进行手术，以保障这一功能的活跃区域完好，不受影响。
最终， Ashkan成功切除了Turner 90%以上的肿瘤，包括所有可能带有侵略性肿瘤的区域，同时还保住了她左手完整的功能。手术3天后， Turner便出院回家休养了。
一场特殊的手术
Turner的故事，很容易让人联想到2010年发生在美国明尼苏达州的另一位主人公[2] 。
主人公的名字叫Roger Frisch ，同样是一名小提琴演奏家。与Turner不同的是， Frisch在2009年被诊断为特发性震颤。
这是一种常见的运动障碍性疾病，常常影响患者的手部运动，发病时，连喝水、吃饭这样的简单动作都会变得很困难。
虽然目前还并不清楚这种疾病是什么原因导致的，但多数专家认为，震颤来源于脑部的异常信号。也就是说，当控制运动的大脑部位发送异常信号时，震颤就会发生。
据国际特发性震颤基金会的数据显示，在美国，有近1000万人患有这种病[3] 。很不幸， Frisch就是其中之一。

本文插图
图源：pixabay.com
作为一名著名的小提琴演奏家， Frisch最害怕的就是被陌生人看到自己的手会不受控制的震颤，所以他总会在手震颤的时候想办法进行掩饰。
要命的是，在音乐会现场表演的时候， Frisch再怎么想进行掩饰，手部震颤的情况也会败露。因为这种病有个很大的特点，就是越注意力集中、精神紧张的时候，手部震颤得就越厉害，所以可想而知， Frisch根本无法进行正常表演。
这对于一个依赖手部精确动作的小提琴演奏家来说，简直是致命的打击。 Frisch也很怕自己的演奏生涯就这样结束了。
但凡有一丝可以挽救这种结果的方法， Frisch都想尝试。于是，他找到了梅奥诊所的神经外科医生Kendall Lee寻求帮助。
作为一个资深的神经外科医生， Lee考虑到核磁共振成像（MRI）、计算机X射线轴向分层造影扫描（CAT）等脑部扫描都检测不到这类震颤，于是他转而尝试采用脑深部电刺激术（DBS）进行治疗。

本文插图
图源：pixabay.com
虽然， DBS在某些疾病领域仍被认为是一种实验性的治疗方法，但它已经被证实可用于帮助特发性震颤患者重新恢复手部控制能力[4] 。如果DBS能够恰好触及脑部准确位置，震颤通常可以得到显著改善，并且还能持续数年。
在和Frisch商量好后， Lee及其团队打算在Frisch脑内安放电极来调节脑内异常冲动。然而，问题出现了：Frisch 的震颤十分细小，医生找不到准确放置电极的最佳位置。分页标题
于是，医生们产生了一个大胆的想法——让Frisch在手术期间拉小提琴，这样外科医生就可以更加精准的定位靶向异常信号的位置。
为了更清晰地观察到Frisch在演奏小提琴的过程中手部是否异常，梅奥诊所的工程师Kevin Bennet还专门设计并制造了一款小提琴装置，用于测量Frisch在演奏时的手部动作情况。

本文插图
图源：pixabay.com
一切准备就绪之后，手术开始了。
在Frisch拉小提琴时，外科医生在他大脑中放置了第一根电线， Frisch感觉到了不同，但震颤没有完全停止，紧接着第二根也成功放入。神奇的事情发生了， Frisch的震颤消失了。
伴随着手术室里的一阵阵掌声， Frisch知道，自己的演奏生涯，从此保住了。
术后第三周， Frisch就已经可以完整演奏一首曲目了。
神奇的DBS到底是什么？
Frisch的故事让很多人产生了好奇，这个能改变Frisch演奏生涯的DBS到底是什么呢？
DBS又称脑起搏器植入术，是一种将电极植入到患者大脑特定位置，通过发送电脉冲，阻止患者脑部错误信号发送的手术[5] 。手术靶点包括苍白球内侧部、丘脑腹中间核、下丘脑底核等。
或许对于很多人来说， DBS还比较陌生，但上世纪60年代， DBS就已经出现了。那时的医生们一般会通过使用手术移除或破坏大脑的某些地方，来治疗帕金森病。为了准确找到不同病人大脑内需要移除或破坏的地方，有些神经外科医生开始使用电刺激进行试验。
随着后来的发展和各方面技术的提高， DBS开始在神经系统性疾病方面展现出巨大的潜能。
这种脑起搏器装置与心脏起搏器相似，是一套精密的微电子器械，由神经刺激器、延长导线和电极组成。手术过程中，这些部件都是需要植入患者体内的。

本文插图
图源：mayfieldclinic.com
神经刺激器，可以产生电脉冲，通常放置在胸部、锁骨下或腹部的位置。延长导线一般被放置皮肤下，从头皮、耳朵后面，脖子向下一直到胸部，是连接神经刺激器和电极的一根绝缘导线。而电极是被放置在大脑内部的，负责向脑组织传送电脉冲。
植入过程大致可以分为以下几个步骤：
1）给患者安装立体定向头架。这一步可以说是手术的基础，帮助医生进行定位和手术。患者需要进行局部麻醉，过程中可能会有轻度的手压感，但一般不会出现明显的不适症。

本文插图
图源：mayfieldclinic.com
2）使用计算机断层扫描（CT）或磁共振（MRI）进行检查。这一步是为了实现精准定位。
3）行皮肤切口和颅骨打孔。根据之前的定位，沿着切口线剃掉患者约2.5厘米宽的头发，在头顶上做一个皮肤切口，露出颅骨。然后使用钻头，在颅骨的左右两侧钻出两个适合电极插入的小孔。
4）将电极插入大脑。这个过程看似恐怖，但由于大脑本身没有痛觉，所以患者也并不会感到疼痛。为了保证电极放置准确，不影响其他身体功能，医生可能会要求患者举起手或腿，或者有时候让患者数数字。
5）刺激脑细胞，也就是效果测试。植入电极后，医生会进行初步的测试，一边调整参数，一边询问病人症状是否减轻或完全消失。

本文插图
图源：mayfieldclinic.com
6）植入整个装置。如果测试中，患者症状得到控制，医生就可以进行将整个“脑起搏器”装置植入。分页标题
整个放置期间，患者都处于清醒的状态，并随时配合医生的测试，医生也会通过观察患者的手是否还有抖动、肢体僵硬是否缓解来判断手术疗效。
虽然整个植入过程看上去有点让人心惊胆战，但实际上，这属于神经外科微创手术，不仅手术创面小、出血量低、不会损伤脑组织、术后康复也很快。这也是为什么Frisch仅在术后三周就可以拉一首完整曲目的原因。
尽管脑起搏器装置是自动程序，但术后患者也可以根据自己的需要手控调节开关，而且医生也可以使用无线设备对神经刺激器进行编程，从而适应病人病情的变化。
DBS可用于治疗什么？
DBS主要用于治疗影响运动功能的神经系统疾病，比如，特发性震颤、帕金森病和肌张力障碍，也可以用于治疗抑郁症、强迫症和慢性疼痛等。
熟悉帕金森病的人应该知道， DBS是帕金森患者最常用的外科治疗方法[6] 。虽然帕金森患者可以从DBS中获益，但也并不是每个人都适用。
对于没有严重神经精神问题，且患者服用药物曾经有良好疗效，而目前疗效已明显下降或出现严重运动波动或异动症的患者可以考虑进行DBS治疗[7] 。目前，全球已经有超过14万名的帕金森患者因为DBS治疗症状得到了改善。

本文插图
图源：pharmaceutical-technology.com
用DBS治疗帕金森的脑区主要分为四个，分别是苍白球、丘脑、丘脑下核和桥脚核。
其中，苍白球的DBS可改善运动功能，丘脑的DBS可改善震颤，但对运动迟缓和僵直没有明显影响。如果患者有抑郁或神经认知障碍的病史，通常应避免丘脑下核的DBS 。桥脚核的DBS目前还处于实验阶段，希望科学家们能尽早给我们带来这方面的好消息。
DBS治疗效果如何？
需要注意的是，尽管DBS能有效改善患者的生活质量，但这并不代表DBS能根治疾病，甚至多数情况下，患者还需要药物辅助治疗。
对于帕金森病人来说，丘脑下核的DBS可改善约70%患者的迟缓、震颤和僵直症状[8] ，而且大多数患者在进行DBS后还能减少用药的情况。
对于特发性震颤，丘脑深部的DBS可显著减少60%-90%患者的手震颤，对头部和声音震颤也有改善作用。
最近在动物身上的研究表明， DBS可能“保护”或减缓多巴胺神经细胞的死亡[9] 。这对帕金森患者来说，应该也算得上是个好消息。
希望将来随着科学家们探究的不断深入， DBS在治疗领域上能有更大的进展。
参考文献：
1.https://www.kch.nhs.uk/news/public/news/view/31290
2.https://abcnews.go.com/WN/WorldNews/cutting-edge-treating-tremors-deep-brain-stimulation/story?id=10138705
3.https://essentialtremor.org/
4.https://www.bustle.com/articles/35791-watch-inspiring-violinist-roger-frisch-play-during-brain-surgery-with-amazing-results-video
5.https://mayfieldclinic.com/pe-dbs.htm
6.https://www.michaeljfox.org/news/deep-brain-stimulation
7.Bronstein J M, Tagliati M, Alterman R L, et al. Deep brain stimulation for Parkinson disease: an expert consensus and review of key issues[J]. Archives of neurology, 2011, 68(2): 165-165.
8.Deep-Brain Stimulation for Parkinson's Disease Study Group. Deep-brain stimulation of the subthalamic nucleus or the pars interna of the globus pallidus in Parkinson's disease[J]. New England Journal of Medicine, 2001, 345(13): 956-963.
【奇点网|脑部手术时，患者被叫醒拉小提琴是一种怎样的神奇操作？】分页标题9.Spieles-Engemann A L, Behbehani M M, Collier T J, et al. Stimulation of the rat subthalamic nucleus is neuroprotective following significant nigral dopamine neuron loss[J]. Neurobiology of disease, 2010, 39(1): 105-115.