“我们跑过去帮助稳定病人的情绪。令我惊讶的是，他的母亲平静地向我们保证，他的癫痫发作是正常的，因为他患有癫痫病，”当时还是本科生的SethLieberman说道。他于2021年获得博士学位，于2024年获得兽医学博士学位。

利伯曼后来目睹了第二次癫痫发作(具有讽刺意味的是，当时一位教授正在讲授癫痫病)，并且在康奈尔大学动物医院担任兽医学院研究生期间目睹了多次犬类癫痫发作。这些经历让他对这种疾病有了更多的了解，并点燃了帮助癫痫患者的热情。

如今，利伯曼是康奈尔大学跨学科研究团队的一员，该团队开发了一种新的手术技术，通过使用飞秒激光脉冲进行精确切口，阻止局灶性癫痫在大脑中的扩散。这项前景光明的新方法在《先进科学》杂志上进行了详细介绍，它为现有的治疗方案提供了多种优势。

治疗选择有限

癫痫的特征是由于不受控制的兴奋性大脑活动而导致的慢性癫痫发作，一生中大约每26人中就有1人患有癫痫，也是狗最常见的神经系统疾病。

局灶性癫痫是该疾病的一个亚类，癫痫发作始于大脑的局部区域，然后扩散到周围组织。虽然药物在许多情况下可以控制癫痫，但约45%的局灶性癫痫患者对药物有抵抗力或随着时间的推移变得有抵抗力。对于这些患者，治疗通常包括手术切除大脑的癫痫部位。

“问题在于，当你切除大脑的一大块区域时，有时那部分区域是可以发挥功能的，”研究报告的共同作者、威尔康奈尔医学院微创神经外科大卫和乌塞尔巴恩斯教授西奥多施瓦茨博士说。

近年来出现的一种替代疗法是激光间质热疗法，该疗法使用激光加热目标大脑区域，有效杀死癫痫发作的根源，但同时也杀死与该区域相关的任何正常功能。

施瓦茨说：“只有当你的大脑深层区域面积不超过2或3厘米时，它才真正有用。”

切除或烧毁大脑的癫痫区域会带来失明、神经损失、慢性疼痛、中风和记忆丧失以及许多其他神经系统缺陷的风险，这就是施瓦茨开始研究一种新解决方案的原因——这种解决方案受到50多年前建立的一种无效的手术方法的启发。

让“野蛮”程序现代化

20世纪对癫痫的理解取得了进展，发现局灶性癫痫发作通常始于大脑灰质的某个部分，并传播到特定层的相邻大脑区域，与对正常大脑功能至关重要的连接垂直。这一认识导致了多发性软脑膜下横切术的发展，这是一种于1973年首次发表的外科手术方法，旨在通过在皮质上做小切口来防止癫痫扩散，从而有效地切断癫痫通过大脑的路径。然而，这种技术在临床上的应用有限。

“这是一次非常野蛮的手术，基本上就是拿一根弯曲的金属丝刮过大脑，”施瓦茨说。“这给大脑造成了很大的创伤，而且这是一次不受控制的盲目手术。”

但手术背后的理念——切断癫痫的扩散，同时尽可能多地保留大脑——有其优点。施瓦茨的想法是通过用更精确、更引导的工具代替导线来使手术现代化。在担任神经外科住院医师期间对这个想法进行了初步调查后，施瓦茨转向了生物医学工程教授、这项研究的合著者克里斯·谢弗，他在实验室开发了超精确的激光手术刀和成像技术。两人在康奈尔大学的一次会议上见面，并开始讨论如何合作。

“我们曾有这样的想法，如果我们能制造出合适的手术刀，我们就能重振20世纪70年代的这一想法，也许还能让其在整个神经外科界得到推广，”谢弗说。“这就是我们开始尝试使用这种飞秒激光手术刀的原因。”

激光手术刀的设计和测试

Schaffer的实验室使用高度聚焦、持续时间为飞秒的红外激光脉冲在生物样本内部产生切口，而不会影响上层组织。一飞秒是千万亿分之一秒。这项技术对于瞄准正确的皮质层以阻止癫痫发作同时保护大脑表面的血管至关重要。

该系统经过优化，可产生厚度约55微米的切口，切口可深入大脑1毫米，这是研究中治疗非人类受试者所需的深度。

测试激光的时候，谢弗招募了他当时的一名博士生利伯曼，巧合的是，几年前，外科医生在康涅狄格州利伯曼的高中演讲时，利伯曼曾认识施瓦茨。

“施瓦茨博士在高中那场讲座上激发了我对神经科学和神经外科的最初兴趣，”利伯曼说。“当我发现他是这个项目的神经外科医生合作者时，这一刻更加坚定了我的决心。”

激光手术刀被用来对患有癫痫的老鼠进行手术，然后对其进行3至12个月的监测。利伯曼表示，结果“令人难以置信”。该手术使大多数受试者的癫痫发作频率降低了87%。对于仍然发生的少数癫痫发作，其中95%的癫痫发作被阻止扩散到大脑的其他部位。

至于手术风险，手术会导致皮质血流量暂时轻微下降。然而，当激光切割应用于控制运动的大脑区域时，不会导致受试者的运动任务表现出现明显缺陷，这表明手术不会显著影响大脑结构或功能。

“结果比我们预期的要好，”施瓦茨说。“如果有人有兴趣利用这些原理治疗癫痫，我认为我们已经证明这是一种非常有效的方法。”

关注手术室

剩下的一个问题是如何将这种方法应用到手术室中，因为激光必须能够到达更大、更复杂的大脑，例如狗和人类的大脑。研究人员希望对激光手术刀进行升级，以增加光线穿透深度，在不损伤周围组织的情况下穿过大脑褶皱，并更好地确定癫痫发作的病灶。

“它需要一种反馈机制，可以观察大脑，了解表面血管的位置，并在不损坏血管的情况下用机器人进行切割，”施瓦茨说。“这并不容易做到，但所有这些都是可以克服的技术工程问题。”

利伯曼设想了最直接的兽医应用，并表示即使将狗的癫痫发作频率降低50%也算是成功的结果。他的最终目标是为犬类和人类提供治疗。

“当我第一次看到癫痫发作只局限于我们研究中的焦点区域时，我感到的兴奋是难以形容的，”利伯曼说。“这让我看到了希望，我们可以减轻与癫痫发作相关的恐惧和焦虑。这将改变患者(无论是人类还是动物)及其家人的生活。”

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：