可植入性脑深部电极是用于准确地刺激脑组织的装置。电极由4个直径1.27mm，宽约1.5mm的柱状铂金组成。从下向上为0、1、2、3或1、2、3、4计四个电极点。根据核团大小，其电极柱之间的间距可为0.5mm或者1.5mm。用高强度的螺旋体线将四个电极连在一起，以免在体内被轻易拉断。这种结构的电极可支持单极刺激（如1 ^-、刺激器外壳 ⁺）、双负刺激（如1 ^- 2 ^-、刺激器外壳 ⁺）和双极刺激（如2 ⁺1 ^-）。目前电极的阻抗约为1000～4000Ω。近年来的新产品具有刺激和记录双重功能。

植入性刺激器可以恒电压、恒电流输出方式有选择地刺激不同脑区。这是一个“微缩”了的电生理刺激器，可在体内接受电或磁遥控。分单通道机和双通道机用于脑刺激。如根据电池来分，可分为原电池刺激器或可重复充电刺激器。基本刺激参数为：负向方波常用60～90μs波宽，130～180Hz，强度为0～5V或0～4mA（如果采用电流）。目前常用的单通道或者双通道刺激器，其频率调控由一个程序完成，任何其他参数可分别设置。在双通道机调控后的刺激脉冲输出是交替的，而不是同步的，这样可提高电池的使用效率。对于患者应用来说，一个很重要的特点是“软启动”。这样，当开启电源开关时，其输出的电压/电流可缓慢线性地逐渐升高，不会使患者有突然“触电”的感觉。

由于埋植在锁骨下的刺激器是通过电遥控方式进行指令传输程序装载，所以刺激器可受外界电磁干扰，患者应小心进入安检门，如机场、图书馆、商场等。也不可用手棍式探测仪在患者胸前晃动，因为安检电磁信号可能接通或关闭刺激器。在安检前，患者应主动与安检人员联系，以做妥善处理。另外，有些暗藏的防盗装置，也同样可以对体内的刺激器产生干扰。

DBS最突出的两个特点是可逆性和可调节性。可逆性包括如果刺激效果不好，可将电极和刺激器从体内取出，更常用的是将电源暂时关闭。其可调节性比较复杂，所以在此介绍可调参数的基础知识。

目前输出脉冲波形为直流电方波。这种线性方波几何计算简单，方波的极性为负向方波。如基线向下（-5～0V）。近年来的新发展引进动作电位波形（非线性）可使刺激能量增大，从而使刺激更“自然”。当方波的极性为负向方波，这样刺激输出线的负极为刺激点，另一端为参考电极。为什么负极为刺激点，简单来讲：因为神经细胞在静息状态时，细胞内的电位为-60mV，细胞外为+，因此只有负极输入才能使细胞外的正电荷（+）减少而逐渐达到去极化。诱发动作电位，细胞由-55mV达到+30mV，即电位由-60mV到-55mV，激活钠通道从而产生动作电位。如极向接反，细胞外正电荷（+）堆积，造成细胞电位的超极化，细胞内的电位会从-60mV变成-70～-80mV，这样细胞不是被兴奋，而是被抑制。

方波的波宽从小到大会使方波携带的能量也由小到大地增加。在一定范围内，波宽越宽，表示受刺激的组织面积越大。但是在产生治疗疗效的同时，副作用也随之增大。

刺激频率是每秒输出方波的次数。神经调控的治疗效应主要是通过高频（100～180Hz）。医疗实践证明，高频刺激产生损毁效应（抑制）。而低频刺激则有兴奋作用。从电生理上讲，一个Vim细胞的动作电位从始至终至少需要10ms。从理论上讲，处于功能状态的最高动作电位的频率是100Hz（10ms×100=1s）高于100Hz的刺激将使细胞功能“饱和”而无法工作。

刺激强度通常用电压表示，如常用0～5V之间为恒压。近年来也常应用恒流输出，如常用0～3.5mA。这都是直流方波输出，因为上下波动，在某些情况下可能具有正弦交流电的效应。因脑深部电极的阻抗约为1000～4000Ω，所以1V的电压约产生1mA的电流，而3.5mA的电流则大约需要4～4.5V的电压。刺激的脉宽、频率与电压模式图见图2-1-2-1。

刺激器是可编程的，刺激参数、患者情况等信息可由医生操作的医用程控仪进行设置。而体外由患者使用的患者程控器可查看刺激器的状态或在医生设置范围内改变刺激参数。医用程控仪及患者程控器见图2-1-2-2。

不同的厂家开发了不同的程控仪。美敦力医用程控仪N'Vision为手持式携带设备，其内含软件卡，使用不同软件卡可用来程控不同疗法的刺激器。医用程控仪N'Vision可通过遥测技术（电磁感应）与体内刺激器和临时测试用的体外刺激器进行通信，以查看和修改参数，并有打印功能。医用程控仪N'Vision的外观和组件见图2-1-2-3。

侧面插入相应的软件卡可进行程控，程控数据存储在软件卡内。

程控前应先安装电池，为4节5号电池，屏幕最上方显示电源状态。安装软件卡、打开电源后即可开始使用。

使用自带的触笔点击触摸屏，选择不同应用选项卡来输入数据和程控刺激器。

按程控键可开始医用程控仪与刺激器的通讯，或把调整的程控参数同步到刺激器中。

上下滚动滚轮可增加或降低某些参数，且对于Activa刺激器而言，使用滚轮可对频率和脉宽进行更精细的微调。

医用程控仪与刺激器进行遥测通讯，期间程控探头必须被稳定地固定在刺激器上方，通过探头内的磁铁与刺激器遥测通讯。程控探头上的指示灯闪现棕黄色表示遥测未成功或中断，指示灯闪现绿色表示医用程控仪与刺激器正在进行通讯。医用程控仪屏幕上会弹出显示一个跟踪遥测进程的状态栏，通讯完成后，弹出屏消失。程控过程中，若程控探头未正确放置到刺激器上方，程控参数不会更改。另请小心拉动程控探头的连接线，勿用力过猛而拉断线缆。

N'Vision通过红外端口可与电脑数据线Report Link通讯，将程控报告以PDF格式导入电脑保存。

N'Vision的导航栏和状态栏有如下4类，其介绍见图2-1-2-4和图2-1-2-5。

显示日期和时间、程控仪的电池状态，以及其他可选的功能和组件。

提供程控仪的系统设置和其他附属功能，如日期、时间、语言、屏幕的亮度和对比度等，任何时候都可点击进入进行修改。

显示刺激器的名字、激活的应用选项卡名字、刺激器开/关键。

提供不同的应用程控选项，老一代单双通道刺激器Soletra/Kinetra与新一代Activa刺激器的程控界面稍有不同，下面是两代刺激器的导航栏介绍：

程控的概念：医用程控仪程控刺激器包括查看和修改信息、设置。修改治疗参数时，根据患者的反应逐渐增加或减少参数。医用程控仪同步刺激器（如按P键或点击屏幕P）可把参数同步到刺激器或从刺激器读取参数，这些同步的参数包括：

包括脉宽、频率、波幅等。

1）电极触点极性：可设为正极（+）、负极（-）或不使用。

2）刺激器（Case/C）：可设为正极（+）或不使用。

3）脉宽（Pulse Width）/μs：每微秒内一个刺激脉冲的持续时间。

4）频率（Rate）/Hz：每秒电脉冲的数量。

5）幅值（Amplitude）/V或mA：电脉冲的强度，用电压或电流表示。常用刺激器的幅值范围：电压是0～10.5V，变化间隔为0.05V或0.1V；电流是0～25.2mA，变化间隔是0.1mA。

1）循环：神经刺激器以设定好的间隔反复在开机和关机间切换。

2）软启动/停止（Soft Start/Stop）/s：当电刺激开启时幅值缓慢（设定的时间）增加到设定值，当电刺激关闭时，幅值缓慢（设定的时间）降低至0。

3）患者控制权限：设定患者使用患者控制器来调节刺激参数的上下限。

4）患者提醒：每天特定时间提醒患者使用患者控制器去检查神经刺激器的电池电量（对于可充电神经刺激器Activa RC，此功能是默认开启的）。

程序（Program）是指在一根电极上设置的一组完整的刺激参数，包括电极触点和刺激器的极性、幅值、频率、脉宽以及软启动/停止。一个程序中至少有一个正极和一个负极，当刺激器设为正极（+）时，该刺激模式称为单极刺激（图2-1-2-6A）；当刺激器不使用，电极触点设置一个正极和一个负极，该刺激模式称为双极刺激（图2-1-2-6B）；当刺激器设为正极（+），电极触点设置了两个负极时，该刺激模式称为双负刺激（图2-1-2-6C），很少会在电极触点上设3个或4个负极。

医用程控仪N'Vision是图标式程控，易于理解，且有演示（demo）模式，便于在没有患者的情况下自学程控操作。此外，对于Activa刺激器，N'Vision还有指导式程控Guided Programming模式，一步一步引导医生程控，指导医生记录疗效和不良反应以保存在刺激器内，方便患者到异地程控时作参考，又可确保无遗漏程控参数，但某些高级程控功能不可用，适于刚开始接触程控的医生。上一代刺激器Soletra/Kinetra的程控模式和当前Activa刺激器的自定义式程控Mannual Programming类似，需医生自行选择参数进行设置，可实现所有的高级功能。

程控前请仔细阅读医用程控仪和刺激器的技术手册，有关适应证、禁忌、警告、预防措施和不良事件的完整列表可参考技术手册。

（1）启动程控仪：将程控仪上的电源按钮向后拉，停留半刻后立即释放。

（2）导航至神经刺激器桌面以进行程控：触笔点击屏幕上的神经刺激器图标。

（3）使程控仪与神经刺激器之间开始遥测通讯：程控探头定位在患者的神经刺激器上方保持不动直至遥测结束，触笔点击屏幕上方任一图标或按程控仪侧面的P键。遥测过程中程控探头闪现绿色，遥测完成时将停止闪烁。遥测过程中屏幕中弹出进度状态栏，遥测完成时消失。若是术后再程控，通讯后可直接看到开始程控预览页面。

（4）输入患者信息：若需要，可选择Profile选项卡。用触笔从弹出键盘中选择适当的字母（触笔接触这些区域时，键盘即会显现）以输入患者ID。输入患者ID后程控仪保持的程控记录上也有患者名字，便于医生管理程控信息。

（5）检查电极电阻，左右两侧分别检查，刺激器的正常电阻范围是单极刺激下250～2000Ω，双极刺激下250～4000Ω，当在3V测量电压下测量的电极电阻大于40 000Ω时可认为是断路。

（6）选择电极和电极极性：选择程控屏（或程控屏的Manual Programming）。电极的负极、正极和关闭可用触笔选择切换。

（7）选择脉宽和频率：用触笔选择脉宽和频率的矩形区域，可从弹出屏中选择数值，或通过程控仪侧面滚筒进行微调。

（8）程控：程控探头固定在神经刺激器上方，按下程控仪侧面P键，或点击屏幕上的P。

（9）选择振幅：用触笔选择振幅输入框，可从弹出屏中选择振幅数值、振幅精度、恒压模式还是恒流模式，也可用程控仪侧面滚筒微调数值。

（10）若需要，设置交叉电脉冲。或选择New，程控另一侧，重复步骤（5）～（8）。

（11）设置循环参数：访问特殊屏。

（12）设置患者控制参数：访问特殊屏。

（13）确认总结屏的参数：访问总结屏或点击end session，查看本次程控参数。

（14）退出程控：点击Exist正常退出，这样本次程控可记录在医用程控仪内。

术中植入电极后可连接体外刺激器（external neurostimulator，ENS）进行刺激，观察疗效和不良反应，以辅助判断电极在大脑核团内的位置，以及对患者的疗效。测试时，医用程控仪N'Vision、体外刺激器、测试线缆、电极依次相连（图2-1-2-7），然后N'Vision程控体外刺激器开始测试。测试线缆有2种：twist-lock线缆和鳄鱼夹线缆，前者只需在医用程控仪上选择电极触点，后者需手动变更线缆与电极触点的连接，多选择twist-lock线缆。可事先连接医用程控仪和体外刺激器，并通讯设置好初始设置，这样节约术中时间。体外刺激器使用2节5号电池，使用医用程控仪与体外刺激器通讯后可查看其电量，确保体外刺激器有电。首先选择DBS疗法，之后选择New，之后选择电极构型、靶点和左右侧大脑，就可按下方X退出进入自定义程控，确认电极电阻正常后即可选择触点和程控参数开始术中测试。

在植入刺激器手术过程中，需使用医用程控仪测量电阻，电阻正常方可将刺激器固定在囊袋并缝合伤口。故在无菌中使用医用程控仪时，应将医用程控仪探头放置在无菌袋中，再放到无菌区的刺激器上方进行遥测通讯，不可对医用程控仪进行消毒。

恒压刺激是指输出的电压固定不变，电流随电阻的变化而变化，电刺激的电场强度用电压V表示。恒流刺激是指输出的电流固定不变，电压随电阻的变化而变化，电刺激的电池强度用电流I表示。虽然电流反应电刺激大脑的强度，但根据欧姆定律：V=I×R（V=电压，I=电流，R=电阻），当电阻不变时，电压和电流是线性相关的；人体的阻抗基本是维持在稳态的，电刺激路径的总阻抗也基本维持在稳态，故电刺激大脑的强度用刺激器输出的电压表征或电流表征都可起到相同的作用。医生广泛认为从效果上看不出恒压刺激和恒流刺激哪一种模式更优。有人认为在术后一两个月内因植入物周围结缔组织不断生成，此时期的阻抗会慢慢增加直至稳定，此期间可尝试应用恒流刺激。目前国际上多采用恒压刺激，恒流刺激因使用不多，故不确定电流值大小与患者疗效之间的关系。当恒压刺激效果不佳时，可尝试使用恒流刺激。刺激器同时可具有恒压刺激和恒流刺激两种模式。

当使用恒流刺激时，若一根电极有2条刺激通路，一条电流通路出现断路时，因输出的总电流不变，故另一条通路的电流强度将变为两条电流通路的总强度，这时可能引起过度刺激从而造成副作用。安全起见，为防止一条电流通路中断造成的过度刺激，刺激器的一根电极上只允许设置一个负极和一个正极。

1）从恒压刺激转变为恒流刺激时，可先测治疗电阻（therapy impedance）以预估转化后的电流幅值大小。若直接使用恒流刺激，可不进行此操作，直接进入下面步骤。

2）在程控页面点击幅值栏，进入后可更改幅值模式，点击Current（mA），确认OK。

3）进入恒流刺激后，程控需重新选择触点以及幅值大小。

双负刺激模式中虽然有2个负极触点，但2个触点的幅值、频率和脉宽是一样的，且同时刺激。对于某些患者来说可能要求2个负极触点的幅值不同，这可通过设置交叉电脉冲来实现。刺激器可在一侧电极上设置2个不同程序交替刺激，这两个程序的频率必须相同、电极触点必须不完全相同、电压和脉宽无限制，这样的刺激模式称为交叉电脉冲（图2-1-2-8、图2-1-2-9）。交叉电脉冲的频率最高是125Hz，但因两个程序交替刺激，对于大脑来说接受到的刺激频率最高是250Hz。交叉电脉冲可应用于对常规程控方式（单个程序、双负刺激，即两个电极触点同时作为负极）仍无法很好控制症状的患者。

使用建议：可先对每个触点作单极刺激，记录疗效和副作用（包括未改善的症状），依据疗效互补、副作用降低的原则，选择2个触点作交叉电脉冲刺激，观察疗效。设置步骤：在设好一侧的一个程控后，点程控页面下方的“New”键（频率自动降为125Hz）→设置参数→点“Program”键。

程序组是对患者的一套完整刺激方案，包含1～4个程序，即每根电极1～2个程序，后面的图2-1-2-15即为更换程序组。程序组内的程序必须有相同的频率、循环设置和软启动/停止设置。刺激器可设置1～4个程序组，以A、B、C、D命名，供患者用患者控制器选择使用。所有程序组都保持在Activa刺激器内，患者随身携带，不会丢失。设置程序组的前提是患者或其照顾者能够正确操作患者控制器。设置程序组的目的是为了更快速地找到适合患者的有效刺激方案：患者可参与到自身治疗中，例如医生设置2个程序组，患者先使用程序组A，一段时间疗效不好后可自行转换到程序组B，适合术后半年内需频繁更换刺激参数或高度依赖程控医生的患者。或者可根据不同活动设置不同的程序组，例如程序组A为患者讲话时使用，程序组B为患者晚上睡觉时使用，程序组C为一般白天活动使用。

设置好一个程序组后，添加新的程序组有多种方法：

1）在导航栏的程控菜单内选择“New Group”。

2）在导航栏的程控菜单内选择程序组汇总（Group Summary），然后点击程序组编号的右侧箭头添加一个程序组。

3）从历史记录（Session History）中导入以前日期的程序组，导入后为了安全起见幅值自动归0。

疗效不好的程序和程序组可通过点击页面下方的垃圾桶图标进行删除。使用另一个程序组作刺激可点击该程序组页面下方的激活按键来激活。

刺激器可保存医生程控过程中记录的疾病情况、疗效和不良反应信息，这样患者到外地程控时，即使忘了带程控记录本，医生也可参考刺激器内记录的信息来了解患者情况并给患者程控。医生可在首次程控时，在患者数据（Patient Data）和基线情况（Baseline）页面中输入患者的疾病基线情况，然后在指导式程控模式（Guided Programming）中根据步骤来记录每个电极触点作单极刺激时的疗效和不良反应，或者使用自定义式程控模式（Manual Programming）时自行记录疗效和不良反应。疗效分震颤（Tremor）、肌僵直（Rigidity）、其他运动障碍（Motor Impairment）、步态异常（Gait impairment）以及其他，每个选项下可选择症状的位置以及症状强度评分。不良反应按照感觉、运动、视觉、情感方面来分类，可在下拉框中选择。记录的疗效和不良反应可在以后程控时在程控页面左下方点击“Select”来查看。

程控刺激器的目的是为了设置适用于个别患者的刺激参数，以便优化抑制症状，避免或最小化副作用，延长神经刺激器的电池使用寿命。

为优化控制PD症状而对神经刺激器进行程控的过程非常复杂。因为刺激的部分副作用在急性刺激过程中可不明显，这些副作用大都发生在短暂的程控会话中。很多植入中心让患者在几个小时后返回（有时1天不止1次），以评估刺激的疗效以及针对程控参数变化的要求。为优化刺激参数并调节药物，以便充分控制症状。与震颤患者相比，PD患者似乎需要更频繁地程控。因此，只有能够反复看到患者并评估患者症状的人（例如经过培训的PD程控护士或运动障碍神经科临床医师）才应该程控Activa治疗系统，进行PD症状控制。

不可过度拉拽医用程控仪的程控探头线缆，亦不可使过多潮气进入程控仪。

患者程控器是患者操作的，可通过遥测技术（电磁感应）与体内的刺激器进行通信，之后可查看或修改参数。患者程控器具有以下功能：除了查看刺激器电池的状态、刺激器的开关状态、程控器的电池状态，并可进行关机和开机、、设置声音提示、在医生设置权限内修改刺激电压、频率或脉冲等之外，还具有了新的高级功能：LED屏幕可视化操作、返回初始医生程控参数、更换程序组、每日自动提醒患者检查刺激器电池电量、检查DBS系统的连接情况等。患者使用患者程控器可更多地参与到自身治疗，根据自身症状改变参数，更快速地找到最合适的治疗方案，减少了患者去医院程控的频率。下面按照功能来介绍Activa系列刺激器的患者程控器37642的操作使用。

患者程控器的按键说明见图2-1-2-10，其中治疗开/关键用于开启/关闭患者体内刺激器的治疗；同步键用于患者程控器与刺激器通讯，以及将患者程控器修改的参数同步到刺激器内；选择键用于选择进入屏幕上的相应侧的参数修改页面；导航键用于上、下、左、右选择屏幕上的相应功能选项；控制器开/关键用于开启/关闭患者程控器。

患者程控器具有简单模式和高级模式两种模式供选择。两种模式的功能区别见表2-1-2-1，医生根据患者的需求设置适合患者的模式。

患者程控器的LCD显示屏可显示的内容包括：

（1）刺激器的治疗状态（On/Off）；

（2）刺激器的电池状态（OK/ERI/EOS），RC可显示电池剩余电量的多少；

（3）治疗参数和程序组；

（4）患者程控器的电池剩余电量多少，患者程控器使用2节7号电池；

（5）声音、屏幕对比度、返回初始医生程控参数图标；

（6）每日电池电量检查提醒，每天到了设定时间，患者程控器会自动开机，屏幕显示同步键按键，提醒去同步刺激器，如果开启了声音，会听到提示声3声；停15分钟后继续提醒，直到患者检查刺激器电池电量才停止。医用程控仪可在患者程控器功能页面上设置每日提醒的时刻，并可关闭提醒功能。

将患者程控器的电源打开，放于体内刺激器上，按下同步键，如果声音功能打开，可听到提示声，然后可将患者程控器离开刺激器，查看患者程控器的屏幕。在简单模式下，患者程控器的页面显示见图2-1-2-11。在高级模式下，患者程控器的页面显示见图2-1-2-12。

将患者程控器的电源打开，放于体内刺激器上，按下同步键，然后按治疗开/关键即可改变刺激器的治疗状态，可查看患者程控器屏幕显示以确认刺激器的治疗状态。如果声音功能打开，可听到提示声。图2-1-2-13显示的是刺激器Activa SC的治疗开启和关闭。植入Activa刺激器的患者在做磁共振MRI扫描前须关闭刺激器，可直接用患者程控器来关闭刺激器而不需要找程控医生用医用程控仪来关机。MRI扫描后，患者可再用患者程控器来开启刺激器治疗。

医生可根据患者情况开启患者调节参数权限，例如患者家在外地、不方便经常来医院，或患者高度依赖程控医生，但前提是患者或其照顾者可正确操作患者程控器。

（1）医生使用医用程控仪设置患者程控器的高级模式、调节参数和参数调节的上下限，步骤如下。

1）在患者程控器页面，选中高级模式（Advanced）；

2）选择想要让患者调整的一个参数，只能选择一个参数，临床上多选择电压可调；

3）在下拉栏中选择参数既可查看又可调整（View and adjust）；

4）点击“Set limits”来设置参数调整的上限和下限，左右两侧电极的调节权限需要分别设置，电压调整的上限为可在当前值基础上增加0.1V，下限为可在当前值基础上降低0.1V。

（2）医生设置好参数调节权限后，患者使用患者程控器可查看、增加和减少参数值，操作步骤如下：

1）打开患者程控器，与刺激器通讯，可离开刺激器；

2）按向下的导航键选中屏幕的参数行，如图2-1-2-14A；

3）面对患者程控器，左侧的选择键即控制左侧身体，右侧的选择键即控制右侧身体，若想调整右侧身体参数，可按右侧的选择键，进入参数调整页面（如图2-1-2-14B）；

4）将患者程控器放于刺激器上，按左侧的选择键即可降低电压值，按右侧的选择键即可增加电压值。

医生可给植入Activa刺激器的患者设置1～4个程序组，分别以A、B、C、D命名，患者使用患者程控器可更改正使用的程序组，更改程序组的步骤如下：

（1）打开患者程控仪，与刺激器通讯，之后离开刺激器；

（2）按向下的导航键选中参数行，如图2-1-2-15A；

（3）按向左或向右的导航键，进入程序组列表，如图2-1-2-15B；

（4）按向下的导航键，选中想要使用的程序组，如想用程序组B，如图2-1-2-15C；

（5）将患者程控器放于刺激器上，按同步键，即可转变到程序组B，如图2-1-2-15D。

这是一个安全保护措施，当医生给患者开启了调整参数权限后，患者回家后根据自身情况调整参数，但如果调整后疗效还不如调整前，那么可用患者程控器返回到出院时医生设置的参数值。操作步骤如下：

（1）打开患者程控器与刺激器同步后，在主页面上按向下的导航键选中参数行，如图2-1-2-16A；

（2）再按向左或向右导航键，进入程控组列表，如图2-1-2-16B；

（3）接着按向左或向右导航键，看到医生图标如图2-1-2-16C；

（4）把患者程控器放于刺激器上，按同步键，可返回到医生设置的参数值。

当患者疗效不佳而怀疑刺激器系统出问题，或怀疑有断路时，可使用患者程控器来检查电极、延伸导线和刺激器的连接情况，可检查出断路，但无法检查出短路，如需检查短路需要返回医院用医用程控仪来检查。操作步骤如下：

（1）打开患者程控器，先不与刺激器通讯，同时按下患者程控器的两个选择键并保持片刻，进入检查电极界面，如图2-1-2-17A；

（2）患者程控器放于刺激器上，按同步键，等待片刻查看结果。双侧电极，则检查8个电极触点，单侧电极，则检查4个电极触点。图2-1-2-17B结果显示“OK”和OK的电极触点数量。