里德·科恩可以说已经把大脑“捐献”给了科学事业。他从8岁开始就患有癫痫症。为了控制发病次数，他曾尝试过各种办法，从服用尚处于实验阶段的药物到接受痛苦的外科手术，无所不包。神经外科医生一次又一次地从他的大脑中取出使他产生幻觉或病症的物质，切断使异常电脉冲在其脑叶间传输并最终导致疾病全面发作的神经。他们甚至将一些细电线连接到他的颈部神经及大脑深处，希望通过轻微的电击来控制疾病。但这样做的结果仍难控制病情复发，而且还会破坏一些新的脑细胞，从而使他再次丧失能力。科恩是一名大学毕业生，并获得过计算机程序员证书。现年34岁的他仍与父母住在一起，而且从来都没有找到过工作。自从1978年第一次犯病以来，他的发作次数估计已超过了1万次。
近来科恩的生活可能会有所改观。去年秋天，他接受了第12次手术。首先，医生们对他大脑丧失功能的情况进行了图像扫描。然后，根据扫描结果，将电极连接到他大脑深处的8个“热点”上，并在颅骨下植入一种类似起搏器的装置。这种装置是位于加利福尼亚州芒廷维尤的NeuroPace公司生产的，其大小与微型盒式磁带差不多，只是略重一点。里面有一个微处理器，可根据编程探测疾病发作前的脑波波形。当出现这种波形时，该装置就会立即使细小的电流在疾病诱发处来回传输。其目的是控制异常的神经元突触，恢复正常的大脑活动，并使科恩甚至意识不到疾病就要发作。
自去年10月14日做完手术以来，科恩的发病次数从每月50至70次减少到平均10至15次。作为一名有经验的医学实验对象，科恩知道至少要在6个月以后才能测定出某种疗法的效果。所以，对此他不想过早地做出结论。他说：“我现在感觉很好。”他的医生们相信可以通过调整这种装置的设置来降低发病频率，因此他们没有科恩那么谨慎。理查德·伯恩医生说：“长期以来我们一直在寻找解决办法，可能这就是。”伯恩是位于芝加哥的拉什大学医学中心的神经外科医生，这种植体就是由他安装的。
45年前，医生们在美国首次成功地植入了一个心脏起搏器，为数以百万计的心脏病患者带来了长久的希望，并创造了一个盈利丰厚且仍在快速增长的行业，其业务量每年高达100亿美元。现在，电刺激疗法可能快要出现历史性转折了。随着起搏器技术的进步，研究人员和医生们发现，低压电流的快速电击可以消除人体其他许多部位的大量疾病症状。到2010年前，抑郁症、因休克导致的瘫痪、周期性偏头痛、睡眠窒息症、心绞痛、肥胖症、耳鸣及消化道疾病等疑难杂症，也许都能利用神经电刺激器加以治疗。如果初期实验能获得成功的话，那么下一步也许还能治疗阿尔茨海默氏病（老年痴呆症）、妄想强迫症、妥瑞氏（Tourette誷）综合症（共济失调、语言障碍及抽搐——编注）、贪食症以及其他脑部疾病。
治疗方法神秘莫测
人体与电密切相关这种想法的产生使许多医生感到震惊，因为它提供了超出医学界主流看法的新视角。目前，生命科学深受近年来分子生物学进步的影响。人类基因工程以及得到大量资金资助的其他科研活动，发现了基因的内部工作原理和疾病的生物化学通路。相比之下，科学界对电的作用则关注不够。实际上，从思想的微妙传输到心脏有节奏的跳动，人体的一切活动都受电的控制。人们正在竞相设计和试验新的植入器械，此举可能会改变这种失衡状态。
高技术植体既不便宜，也非毫无风险。例如，它们每隔5到10年就必须更换。至于它们为什么能有疗效，目前还令人百思不得其解。此外，神经电刺激疗法虽然能消除某些症状，但不能治愈大多数疾病。医生们注意到，许多研究工作仍处初创阶段，可能还要等10年左右人们才能确切地说出哪种器械是长久之计、哪种是昙花一现。
然而，它的潜在好处的确是巨大的。与大多数药物不同，这些植体只会产生少量的副作用。最初它们可能对保险机构来说是个负担，但研究结果表明，从长远看它们可能会节省大量住院治疗费用。而且，这些器械针对的是一些广泛流行的疾病，这些疾病有时是无药可治的。所以，医疗产品公司的高层管理人员及其外科医生伙伴们预计，这些植体有朝一日可能会像用于治疗心脏病的器械那样成为常用器械，而心脏病器械目前正在为200万美国人提供帮助。
因此，一些最大的医疗保健公司正在想方设法进入这个市场。强生公司于去年12月斥资239亿美元并购了植体制造商Guidant公司。克利夫兰门诊医院功能神经外科主任阿里·礼萨伊医生说：“这种技术对受神经影响的任何器官或者说人体的所有器官都有疗效。这是神经病学的新时代。”
植入式微型医疗器械的使用要比人们想像的更加广泛。目前已有19万病人在脑部装有电极或脊髓刺激器，前者用于控制帕金森氏病引起的震颤，后者用于减轻疼痛或预防尿失禁。大约有３万病人体内装有与其颈部交感神经相连的电线，用于治疗癫痫病。还有６万病人在其内耳装有微型发射器，用以恢复听力。使用这类器械的病人数量还会迅速增加。最具前景的一种器械是1.5万美元的神经刺激器，它可以用来治疗慢性抑郁症。这种器械由Cyberonics公司生产，并于今年2 月2日已经有条件地通过了美国食品与药品管理局的批准。
坎迪·布拉德肖可以为神经电刺激疗法的疗效作证。1999年，位于波士顿的塔夫茨-新英格兰医疗中心在她的腹部植入了一个胃起搏器，这是由Transneuronix公司资助的早期试验项目之一。现年47岁的布拉德肖体重已从手术前的127公斤减至90公斤。尽管她仍需要注意饮食和定期锻炼，但这种起搏器使她比以前能更快地感到肚子饱了，所以吃得少了。在马萨诸塞州伍斯特当办公室管理员的布拉德肖说：“疗效棒极了。”位于新泽西州芒特阿灵顿的Transneuronix公司的高层管理人员说，这种植体目前正处于关键的试验阶段，也许在３年内可供使用。这种疗法侵入性较小，可以替代胃间隔疗法。
在位于印第安纳波利斯的印第安纳大学医疗中心，研究人员希望神经刺激器可使下身瘫痪的病人恢复行走能力。他们研制的刺激器能使微量电压通过以外科手术植入的６个电极传输到脊髓的受损部位，每隔15分钟电场就能改变一次方向或产生震荡。印第安纳大学与普度大学联合进行了一项研究，据参加该项研究的医生说，在刚完成的对10名志愿者所做的实验中，经过14周的治疗后，震荡刺激使神经开始恢复功能。其中，有两名病人甚至恢复了一定的腿部运动能力，还有一名男性病人恢复了性功能。然而医生们深知，早期他们在该领域里所做的工作目前尚未取得满意的结果，所以他们现在正在对下身瘫痪的病人继续进行检查，以便进行第二轮试验。
存在感染风险
随着神经刺激器体积的进一步缩小及其微型芯片功能的不断增强，医生们预计这种植体还将会有新的用途。Advanced Bionics公司是一家新公司，2004年被波士顿科学公司（Boston Scientific Corp）并购。该公司正在试验一种可以充电的器械，其体积非常小，几乎可以植入人体的任何部位，用来治疗疼痛或肌肉功能障碍。该植体还能当作传感器，可以使微型药泵及时向人体内的准确部位输送药物或特制蛋白质。最大的植入式电疗器械制造商Medtronic公司的首席医疗官斯蒂芬·奥斯特勒说：“人体与电息息相关。如果能从这样一种观念出发，你就可以尽情地发挥你的想象力了。”
与任何侵入性疗法一样，植体外科手术也存在一定危险。例如，植入一个治疗心脏病的器械，其感染率为3%至4%，相当于普通外科手术平均感染率的两倍。由于器械中的电池只有5年至10年的使用寿命，因此这意味着病人还可能需要进行第二次植入手术。（一般来说第二次手术因不动电线所以难度较小，费用较低。）一些医疗器械专家还担心，机场的扫描仪可能会对植体产生干扰。此外，这些器械有可能失灵。去年，Medtronic公司发现其心脏防颤器的电池因消耗过快而出现电量不足，不得不召回数以千计的防颤器，结果令至少４人因产品缺陷而死亡。但如果从另一个角度看，假如对这些病人采取其他疗法或视其不管，他们有可能会死亡。总之，正如斯图尔特·波特努瓦医生所说的，“这些器械是低风险产品”。波特努瓦曾是美国食品与药品管理局的心脏器械专家，现在是位于新泽西州普林斯顿的咨询机构PharmaNet公司的产业顾问。
神经调节医疗市场潜力巨大。美国约有300万人患有周期性偏头痛，400万人患有抑郁症，而药物对他们来说根本不起作用。在美国的成年人中，约有400万人患恶性肥胖症。另外还有大约500万人患有因中风造成的不同程度残疾，这个数字还在以每年约75万人的速度不断增加，而他们中的大多数又不会急于去做植入手术。但据医疗器械公司的高层管理人员预计，即使只有很少一部分人接受植体，脉冲发生器（不包括心脏脉冲发生器）的销售总额也会直线上升，有可能从目前的16亿美元增加到10至15年后的100亿美元，这要取决于美国食品与药品管理局批准使用这些新产品的速度。托德·怀特赫斯特说：“这一市场最终将与心率控制市场一样大。”怀特赫斯特是位于加利福尼亚州瓦伦西亚的Advanced Bionics公司的副总裁，主要负责跟踪产品最新发展情况。
投资者也可能获得丰厚的回报。目前，大多数神经刺激器还没有赚到钱，原因是这种产品多年来在研发和市场开发方面的开支大大超过了其开始阶段的微薄收入。尽管如此，位于得克萨斯州普莱诺的高级神经调节系统公司（Advanced Neuromodulation System Inc.）平均仍有70%的毛利来自其用于治疗慢性疼痛的脊髓器械。位于休斯敦的Cyberonics公司、Medtronic公司、波士顿科学公司以及拥有美国食品与药品管理局批准的神经调节器的其他公司均获利较为丰厚。
随着植入器械销售额的不断增长，器械制造商的效益也随之提高。据位于波士顿的爱德华兹父子公司（A.G. Edwards & Sons Inc.）的医疗器械分析师简·沃尔德说，如果美国食品与药品管理局批准其新型治疗器，那么规模较小公司的税前盈利将有望提高20%至30%，这一回报并不亚于那些销售稳定的产品，如起搏器等。他说：“市场离转折点不远了。”位于宾夕法尼亚州巴拉金维德的Susquehanna金融集团公司的分析师马克·兰迪也认为，今后几年的市场增幅将达20%。尽管如此，他仍告诫人们不要购买这类股票，他说这类股票的股价已经建立在过高回报的基础上了。
然而，随着越来越多的病人要求采用植体来治疗无法用药物治疗的疾病，摇摇欲坠的医疗保健系统将不得不面临更严重的经费紧张局面。目前，一名周期性偏头痛患者每天需要10美元的药物才能勉强维持下去。相比之下，一部神经刺激器通常要花1.5万美元，大致相当于一部心脏起搏器或防颤器的费用；再加上医生和医院的收费，总费用可能高达5万美元。美国约有50万癫痫病患者无法用药物治疗，仅仅为他们中的10%安装神经刺激器就需要花25亿美元。每部刺激器的平均使用寿命为7年半，如果把5万美元分摊到7年半中，那么每天的费用大约为17美元。
好事会过头吗？
除了费用惊人之外，美国医疗保险与医疗补助中心的官员还担心，随着其他诱人治疗器械的不断涌现，市场上这类器械的数量会激增，而其中有些并不是病人真正需要的。该中心首席医疗官肖恩·图尼斯指出，假如医生首先采取更便宜的疗法，比如定期进行抑郁症检查并在病情发展到无法治疗之前再进行药物治疗，那么，美国可以更有效地使用医疗经费。卡伦·伊尼亚尼说：“生产新器械的数量是无限度的，但雇员福利计划的吸纳能力却是有限的。”伊尼亚尼是美国医疗保险计划组织的首席执行官，该组织是一个代表主要医疗保险机构的行业性组织。
然而从长远看，这些器械不仅能使生命恢复健康，而且还能省钱。2002年，在一项对脊髓刺激疗法进行的系统调研中，荷兰马斯特里赫特大学医院的一位医生和一位经济学家在报告中说，用于器械植入的费用在两年半之内就可以被在理疗和其他方面节省出来的费用所抵消。参与撰写这份研究报告的作者对54名病人进行了5年多的跟踪调查，他们还推断出每个病人在其一生中可节省6万美元。美国医疗保险与医疗补助中心及蓝十字蓝盾牌协会等大多数私营机构都把美国食品与药品管理局批准的器械纳入了保险范围，但手术费的报销金额和条件却不尽相同。
神经刺激器还有一个卖点。由于这类植体只会改变其接触点的人体组织，其副作用一般来说微乎其微。如果在癫痫病患者体内植入电极，以电脉冲刺激其交感神经，那么最严重的副作用只不过是使病人声音沙哑，有时想要清一下嗓子。而且只有3%的病人说有这种轻微的并发症状。大多数病人对电刺激根本感觉不到。相比之下，如果采用最常见的药物疗法，即让病人服用“癫立停”（Dilantin），则会使病人感到头晕、恶心，并对肝脏造成损害。高级神经调节公司的首席执行官克里斯托弗·查维斯说：“可以把这种器械看作是个灵巧炸弹。”
医疗器械公司的高层管理人员和外科医生指出，总体来讲目前的植体还不是首选的治疗器。例如，患有心脏疾病的人一开始需要服用降胆固醇的药物并严格控制饮食，然后再安装植入式防颤器。神经刺激器的使用也是如此，只有在无法治疗时才对患有疾病或残疾的病人采用这种疗法。人们喜欢像伊利诺伊州埃尔姆伍德公园的朱迪思·沃尔什那样做。1999年，刚到45岁的沃尔什犯了中风，身体左侧全部瘫痪。通过积极理疗，她恢复了说话能力，还重新学会了走路。但她的左臂仍处于萎缩状态，左手总是呈握拳姿势，几乎什么都不能做。
去年2月，她开始接受电刺激疗法。在Northstar神经科学公司资助的一个研究项目中，芝加哥西北纪念医院的医生们在她的胸部植入了一个起搏器，并沿着她的颈部将电线连接到其头部。他们将其颅骨钻开，把一个邮票大小的电极片植入其脑周围的保护隔膜上，紧邻因中风受损的部位。手术进行了90分钟。在接下来的6周里，她每天都在医生的监督下进行3个半小时的康复训练，试图让左臂和左手运动。与此同时，她植入的器械向目标区通电。然后，医生再通过外科手术将植体和电极取出来。
如今，沃尔什能做花生黄油果酱三明治了，还能用左手抓汽车方向盘。更加令她高兴的是，她还能照顾5个月大的孙女，而她的3个年龄较大的孙子小的时候，她却不能照顾他们。她说：“那时候当祖母的连抱孙子的能力都没有，真让人难受。现在我有能力这么做了。这是我生活中的一大惊喜。”目前强生公司与波士顿科学公司在西雅图合资新建的Northstar公司以及其他公司的高层管理人员正在就最后阶段临床实验的有关事宜与美国食品与药品管理局谈判。
人们尚不明白的问题是：这些器械是通过何种方式消除病症的？以中风病人的康复为例，医生们不能肯定究竟是电刺激使中风部位的脑细胞学会了新的功能，还是电脉冲帮助被中风损坏的组织细胞恢复了功能。同样，医生们在试验用起搏器治疗肥胖症时也感到迷惑不解，他们只知道这种器械对胃产生刺激，从而使病人不再感到饥饿；但他们不能肯定究竟是哪个器官（胃还是大脑）被蒙骗了。西北纪念医院的胃肠与内分泌外科主任杰伊·普里斯托瓦斯基医生说：“肯定有一个中枢机制。但至少可以说，我们真的不知道这种机制的确切工作原理。”
开始大量使用
这些基本情况依然是个谜，不免让人感到奇怪，因为科学界长期以来一直在研究对人体的电刺激。早在18世纪末，实验人员就表明他们可以利用静电发生器产生的电击使肌肉抽动。到20世纪30年代，由于工程师们完善了控制电功率和电流的方法，科学家们试图利用由电池提供电源的起搏器使心脏跳动。早期的这些器械体积很大，所以一般都把装置固定到病人体外。接着，电气工程师威尔逊·格雷特巴奇在1960年成功地发明了第一个可以植入人体体内的起搏器，并获得了专利。最后，美国食品与药品管理局在20世纪90年代中期开始批准起搏器在心脏以外的部位使用。
继最初的一大批起搏器被批准使用之后，一批新的治疗器可能不久就会投入使用。今年2月2日，美国食品与药品管理局批准了Cyberonics公司用于治疗慢性抑郁症的交感神经刺激器，只是这种器械的标识还有待批准。据董事会主席兼首席执行官罗伯特·卡明斯说，在对240名长期患抑郁症的病人进行了为期两年的神经电刺激治疗后，治疗小组发现大约有一半病人的病情明显好转，其中有18%的病人说他们不再忧郁了。而在进行该项治疗之前，药物对所有这些病人都没疗效。卡明斯说，在继续获得美国食品与药品管理局的批准之后，Cyberonics公司将开始对老年痴呆症、头痛、焦虑症和贪食症等疾病进行实验性研究。Medtronic公司可能即将推出以下一些新的治疗器械，其产品正处于临床试验阶段，如用电脉冲对丘脑进行刺激治疗癫痫病、对脑深部的另一个部位进行刺激治疗周期性偏头痛、抑郁症及妄想强迫症、对颈部的舌下神经进行刺激治疗睡眠窒息症、对骶神经进行刺激治疗肠道疾病、对胃进行刺激治疗肥胖症。Medtronic公司在两三年内还有可能推出一种治疗癫痫病的脑深部治疗器。
随着器械尺寸的缩小和充电电池技术的发展，一些新的治疗器械还会不断出现。例如，Advanced Bionics公司研制出一种可充电的植体，大小与钢笔芯差不多，粗细和圆珠笔相当，长度为1英寸。在欧洲，这种器械已获准使用，主要用来预防尿失禁，方法是直接对膀胱进行刺激，而不是对骶神经进行刺激。波士顿公司的这家下属公司已开始进行第一阶段的试验，看是否能将这种器械植入颅骨底部，刺激大脑枕叶，用这种办法来治疗慢性头痛。该公司高层管理人员说，他们希望不久就能开始在腿部和臂部对这种器械进行试验，用来治疗疼痛或腕管综合症。
生产心脏病医疗器械的主要制造商正在使其最新的植体具有足够的计算能力，能感知周围的环境，并根据需要改变对病人的治疗。下一步将是把装有传感器的神经刺激器与微型药泵相连。这样就能在需要时向病人输送准确剂量的药物，并将药物准确输送到能发挥最大药效的部位。研究人员说，这种方法可将用药量减少1000倍，并消除副作用。有了这种系统，就能使用通过生物工程技术制造的药物和蛋白质来治疗病人。否则，由于药物体积太大，如果采取吞服药片的方法，病人无法吸收。这种将神经刺激器与药泵相连的疗法在治疗脑疾病方面似乎最具前景，许多脑疾病可用蛋白质药物并辅之以电脉冲来治疗。
随着这些新疗法逐步成为现实，医疗产品行业的并购蔚然成风。去年6月，波士顿科学公司以7.4亿美元现金并购了Advanced Bionics公司。波士顿科学公司还持有Cyberonics公司14%的股份。接着，强生公司在去年12月与Guidant公司做了一笔大并购交易。虽然Guidant公司没有处于临床试验阶段的神经刺激器，但这家位于印第安纳波利斯的公司用于研制这类器械的经费在其研发预算中所占比例一直呈增势。据一些医疗产品公司的高层管理人员预测，强生公司或波士顿科学公司下一步可能并购Cyberonics公司或高级神经调节系统公司。
植入式医疗器械并不能治愈困扰我们的所有疾病。例如，目前在治疗帕金森氏病方面，这种器械虽然能止住震颤，但不能根治此病。然而，这类疗法正在与时俱进。它们都得益于微电子技术的进步以及我们对大脑和神经系统更深入的了解。罗伯特·利维惊叹道：“20年前，这类器械还只是个科学幻想。”利维是西北纪念医院的神经外科医生，他亲眼目睹过神经电刺激疗法使朱迪思·沃尔什这样的中风病人重新恢复四肢功能的过程。总之，随着医学事业的不断发展，人们将愈发认识到，人体的确与电密切相关。
作者：迈克尔·阿恩特（Michael Arndt）翻译：聂风，周洁