导读：儿童在生理和心理上与成人有显著差异，因此设计用于治疗儿童神经疾病（如癫痫和肌张力障碍）的医疗设备时，不能简单将成人设备缩小应用。本文简介全球首个癫痫治疗装置在儿童上手术成功的案例。
本文总结：
2023年10月全球首个患有严重癫痫的男孩成为世界上第一个尝试在头骨内安装新装置来控制癫痫发作的患者，使患者白天癫痫发作的次数减少了 80%。
个性化治疗：设备可以根据个体患者的癫痫发作模式和昼夜节律（清醒/睡眠）制定个性化和自适应刺激，并且通过非侵入式充电方式实现这些功能。
儿童特定设计原则：儿童在生理和心理上与成人有显著差异，因此设计用于治疗儿童神经疾病（如癫痫和肌张力障碍）的医疗设备时，不能简单将成人设备缩小应用。
设备适应儿童生长：传统颅内神经刺激设备（如DBS）在儿童中可能会因为身体成长导致设备延长线出现并发症。设计儿童用设备时需考虑设备的可适应性，以适应儿童的成长变化。
考虑儿童及家庭的心理需求：设备的设计不仅要技术先进，还需兼顾儿童及其家庭的心理接受度，解决他们对设备可能带来的副作用、隐私侵犯等担忧。
摘要
一名患有严重癫痫的男孩成为世界上第一个尝试在头骨内安装新装置来控制癫痫发作的患者。神经刺激器将电信号传送至大脑深处，使 Oran Knowlson 白天癫痫发作的次数减少了 80%。他的母亲贾斯汀 (Justine) 告诉 BBC，他现在更快乐了，而且“生活质量好多了”。
图片和文章来源于英国广播公司。
这项手术于去年 10 月在伦敦大奥蒙德街医院作为试验的一部分进行，当时奥兰（现年 13 岁）只有 12 岁。来自萨默塞特的奥兰患有伦诺克斯-加斯托综合征，这是一种难治性癫痫，他在三岁时患上这种病。自那时起，他每天癫痫发作数次，每次二十次至数百次。
去年秋天，在手术之前，我们第一次与奥兰的妈妈交谈，她解释了奥兰的癫痫病是如何控制了他生活的：“它夺走了他整个童年。”她告诉我们，奥兰出现了多种不同的癫痫症状，包括倒在地上、剧烈颤抖并失去意识。她说，有时他会停止呼吸，需要紧急药物来抢救。
奥兰患有自闭症和注意力缺陷多动障碍，但贾斯汀说，他的癫痫病是迄今为止最大的障碍：“我有一个非常聪明的三岁孩子，但在癫痫发作后的几个月内，他的病情迅速恶化，失去了很多技能。”奥兰是CADET 项目的一部分，该项目旨在评估深部脑刺激治疗严重癫痫的安全性和有效性。合作双方包括大奥蒙德街医院、伦敦大学学院、伦敦国王学院医院和牛津大学。Picostim 神经递质由英国公司 Amber Therapeutics 制造。
图一：DBS在儿童上应用概念图。
设备怎么工作的
癫痫发作是由大脑中异常的电活动爆发引起的。该设备发出恒定的电流脉冲，旨在阻止或破坏异常信号。手术前，贾斯汀告诉我们：“我希望他能从癫痫发作的阴影中重新找回自我。我想让我的儿子回来。”该手术于 2023 年 10 月进行，持续了大约八个小时。由儿科神经外科顾问马丁·蒂斯达尔 (Martin Tisdall) 领导的团队将两个电极插入奥兰的大脑深处，直至到达丘脑，即神经信息的重要中转站。导线放置的误差幅度小于一毫米。导线的末端连接到神经刺激器，这是一个 3.5 厘米见方、0.6 厘米厚的装置，被放置在奥兰头骨被移除骨头的缝隙中。然后将神经刺激器拧入周围的头骨，将其固定到位。特征，包括硅视网膜、神经形态视觉传感器、脉冲频率调制、时间至首次脉冲和近传感计算芯片，但在有限的功率和带宽限制下，实现具有高空间分辨率、高速度、高精度和大动态范围的图像传感器仍然面临挑战。
图二：DBS实物图。
术后患者反馈
在神经刺激器启动之前，奥兰有一个月的时间进行手术恢复。当它打开时，奥兰感觉不到它的存在。他每天可以通过无线耳机给设备充电，同时还可以做他喜欢的事情，比如看电视。术后七个月，我们去探望了奥兰和他的家人，看看他们的情况如何。贾斯汀告诉我们，奥兰的癫痫有了很大的改善：“他更加警觉，白天不再出现跌倒性癫痫发作。”他的夜间癫痫发作也“变得更短，更不严重”。“我肯定会慢慢让他恢复过来的，”她说。
马丁·蒂斯达尔表示：“我们很高兴看到奥兰和他的家人从治疗中获得了如此巨大的益处，大大改善了他的癫痫发作和生活质量。”奥兰现在正在上骑马课，他显然很喜欢这门课。尽管有一名护士随时准备提供氧气，而且他的一名老师也一直在附近以防万一，但到目前为止，他们都没有需要帮助。作为试验的一部分，另外三名患有 Lennox-Gastaut 综合征的儿童将安装深部脑神经刺激器。目前，奥兰从他的设备中获得持续的电刺激。
但在未来，研究团队计划让神经刺激器实时响应大脑活动的变化，试图在癫痫发作即将发生时阻止它。贾斯汀表示，最让她兴奋的是试验的下一阶段：“大奥蒙德街医院的团队给了我们希望……现在未来看起来更加光明了。”奥兰的家人知道这种治疗无法治愈他的病，但他们乐观地认为，奥兰将会摆脱癫痫病的阴影。
Picostim DBS 设备
尽管Picostim尚未在患有癫痫症的人类身上进行过试验，但它具有多种适合 DBS 治疗儿童癫痫症的需求的功能：
虽然 CADET Pilot 未使用Picostim DyNeuMo-1的先进功能，但它可以根据个体患者的癫痫发作模式和昼夜节律（清醒/睡眠）制定个性化和自适应刺激方案，而这些是 LGS 症状的关键组成部分。这些功能旨在最大限度地发挥 DBS 限制癫痫发作扩散的潜力，并降低癫痫发作的频率和严重程度。
这些功能是通过非侵入式重复充电实现的。患者或家长可以使用手持式或头戴式充电器，通过皮肤安全地为电池充电。
该设备可以记录植入大脑中的电活动，从而可能实现针对 LGS 和个别儿童量身定制刺激参数。
最后，将整个装置安装到颅骨上，无需（痛苦地）将延长导线穿过植入胸壁的电池，从而潜在地降低了感染风险。
儿童神经刺激设备：所获得的经验教训
以下内容来源于文章柳叶刀：
**深脑刺激（DBS）和响应式神经刺激（RNS）是成人神经疾病治疗中公认的治疗方法。然而，近期对这些疗法治疗儿童神经疾病——特别是癫痫和肌张力障碍——的兴趣和使用有所加速。在儿科医学中，一个广受尊重的原则是‘儿童不仅仅是小一号的成人’，这一观点应当在为儿童设计医疗技术时予以考虑。然而，在当前实践中，大多数市场上可用的神经刺激设备最初是为成人设计，之后才被重新用于儿童。因此，这些设备对于满足儿童的特定需求来说是次优的，儿童需要的设计考虑因素超出了成人为中心的技术。
在本评论中，我们基于现有证据、经验和患者/公众参与，定义了开发颅内神经刺激设备的儿童特定要求。虽然关于儿科神经刺激的文献相对较少，但设备设计必须从临床应用报告的缺陷和并发症中学习。例如，Kaminska等人报告称，在接受DBS治疗肌张力障碍的129名儿童（3-18岁）中，频繁的并发症是电极延长线并发症（18.4%）。标准的锁骨下DBS技术需要在胸壁植入一个电池和脉冲发生器，然后通过‘延长线’连接到颅骨装置。固定长度的延长线在儿童中可预见地导致延长线并发症（断裂、断开或拉紧）。因此，有必要开发儿童不会‘长大成人’的设备——即不受影响或能够响应儿童成长的动态设备。然而，应当指出的是，Kaminska的系列报告中的这些并发症仅来自患有肌张力障碍的儿童。因此，很难区分是由于肌张力障碍的症状还是儿童成长导致的延长线并发症。Hudson等人将DBS设备与耳蜗植入物进行了比较，并指出DBS设备的‘微型化’将减少延长线并发症。颅内植入式脉冲发生器（IPG）的成功已经通过RNS®系统得到证明。尽管RNS®系统尚未获得FDA许可或NICE批准，但其在儿科神经刺激方面的证据基础正在形成。
此外，Kaminska的研究引用了约10%的感染发生率，而来自颅内植入RNS的数据报告为5.2%。因此，对于儿科DBS而言，颅内系统的另一个好处是可能将设备感染风险降至最低。然而，颅内安装的潜在缺点是在设备感染和颅骨生长的背景下更换脉冲发生器/电池的挑战。目前还没有确凿的证据指导这些因素的管理。
黄金标准的设备是一个不需要更换的设备——这对要求在儿童一生中存活的神经刺激器和电池技术来说是一个艰难的要求。虽然例如第一代RNS设备的平均植入到更换时间报告为3.5年，我们现在能够为患者提供无需外科更换的非侵入性可充电设备。尽管如此，可充电电池的寿命仍然有限，可能会因为诸如电池衰减（在重复充电中失去容量）等问题而‘停止工作’。此外，还有证据表明电池寿命依赖于刺激设置。因此，我们面临着开发先进刺激方案的持续挑战，以在不影响设备的时间弹性的情况下提供更有效的治疗。
下一代技术应该不仅允许刺激，还能记录。从颅内导线记录的能力是RNS和一些为研究设计的DBS设备的能力，但在大多数市场可用的神经刺激器中是不可能的。对于患有严重神经疾病的儿童来说，脑机接口的可用性应被视为获取疾病的神经元特征并开发更有效疗法的机会。此外，实时监控可能更好地指导适应性和个性化的神经刺激方案的提供，以最大化临床效益。
频繁且面对面的随访可能会侵入儿童的生活方式、教育和整体生活质量。这对于需要频繁随访的儿童尤其相关，他们需要与地理位置较远的第四级和第五级临床服务进行随访。COVID-19大流行已成为向远程/虚拟咨询转变的催化剂，在成人DBS实践中已被证明是安全和可接受的。新一代神经调节设备允许远程编程和咨询，很可能成为这些技术的基本特征。
设备设计还必须直接从儿童和家庭的感知中学习。我们的公众和患者参与活动发现了对技术的焦虑主题，包括设备故障引起的副作用；植入脑部设备可能‘监视’他们的思想，跟踪他们的行踪或在未经他们同意的情况下远程控制他们的大脑的想法。儿童对DBS治疗的另一个关注主题是，其主要目标被推测为有能力成为或成为一个正常的生活儿童，像他们的同龄人一样，有能力参与运动、玩耍、游泳和教育。设备设计应该仔细考虑这些问题——例如，确保设备的健壮性，减少对撞击可能造成的儿童伤害或设备损坏的担忧。
儿童医疗设备的设计是一个经济挑战。设备公司不太可能投资于儿童特定技术，因此我们依赖于“平台经济”，其中开发成本可以跨多个治疗转移。我们提议，将当前技术设计实践反转，优先开发儿童设备（技术需求更具挑战性）。这种反转可以反过来允许将儿科开发重新用于为成人提供更健壮的设备。
总之，我们认为有意识地为儿童开发神经刺激设备是必要的。我们确认需要设计能够尽管儿童成长而健壮，终身不失败，避免感染，非侵入性可充电，提供适应性/个性化治疗，远程可编程，并且受到儿童和父母信任的设备。最后，需要健全的临床证据来确定‘下一代’设备在儿科神经刺激中的实际优势。为此，我们正在建立我们自己的儿童适应性深脑刺激癫痫治疗试验（CADET），使用颅内神经刺激器旨在提供此类证据。
