受访专家:首都医科大学宣武医院神经外科主任医师 赵国光 □神经外科主任医师 段婉如
本报记者 牛雨蕾
长久以来,脊髓损伤导致的截瘫被医学界视为不可逆的难题,传统康复仅能预防血栓、压疮等并发症,运动功能恢复成为奢望。今年5月,首都医科大学宣武医院“重拾行走计划”实验室的一条消息引起轰动——完全性脊髓损伤患者志明(化名),在接受脑机接口、脊髓电刺激,以及外骨骼联合训练1年后,重新站了起来(如图)。近日《生命时报》记者实地探访该实验室,挖掘背后的奥秘。

首都医科大学宣武医院神经外科主任医师段婉如介绍,解剖学意义上的完全性脊髓损伤指脊髓完全离断、断裂或错位,但在临床实际中,绝大多数患者并非脊髓真的完全断开,而是表现为损伤节段以下的感觉、运动及直肠肛门功能完全丧失,多由车祸、高处坠落、运动外伤等导致。这意味着,如果能对残余神经通路进行有效激活与训练,功能恢复并非绝无可能。
首都医科大学宣武医院神经外科主任医师、院长赵国光团队创造性地提出脑机接口、脊髓电刺激、外骨骼机器人的“三联合方案”。该方案首先用脑机接口采集患者运动意图,经计算机实时解码后,向脊髓背侧的刺激器下达指令,使其在特定时间点释放预设参数,以激活损伤平面以下的神经通路;与此同时,信号同步触发外骨骼机器人,带动患者肢体完成抬腿、迈步动作。三者协同,重建了生理状态下“大脑-脊髓-肢体”的信号传导通路,形成了“意图识别-神经调控-机械辅助”的完整闭环。
赵国光介绍,此前国际上已有脊髓电刺激联合外骨骼、或脑机接口联合外骨骼的“两联”探索,但多为个案报道且缺乏可复制性,他们的三联路线是全球首创。段婉如表示,团队最早使用的也是脊髓电刺激加外骨骼机器人的两联模式,在患者肌力恢复一些后,让他们自主地去触发外骨骼活动,但过程机械,也无法实现与脑部的连接。直到脑机接口技术进入临床应用,他们才开始“三联”尝试。“加入脑机接口后,患者在康复训练期间注意力高度集中,每一次‘运动想象’都能变为实实在在的运动改善。”
研究团队使用了“北脑一号”脑机接口技术,能采集128个通道的脑电波信号,解码大脑基本意图。该设备为半侵入式,电极需通过微创手术放置于患者硬脑膜外。赵国光介绍,相较于将电极植入大脑皮层,该方案避免了开颅手术对脑组织的直接损伤;相较于无创脑电帽,又保证了脑信号采集的高信噪比,避免了“想N次才动一次”的尴尬。
临床数据也给出积极反馈。团队目前已完成几十例病例,其中10例完成一年随访,均不同程度地实现了运动功能改善。赵国光提到,第一例接受硬脑膜外脑机接口植入的杨先生,此前四肢瘫痪超15年,2023年10月植入后至今近3年,手部功能已部分恢复,能拿起物体、能抱孙子,团队正计划通过钢琴训练进一步提升其手部力量。此外,有调查显示,脊髓损伤患者最大困扰并非不能行走,而是排便排尿失控,在进行“三联”方案康复后,部分患者排便排尿的感觉有所恢复。
从想法到临床,团队走过了一条医工融合的攻坚之路。段婉如坦言:“光有想法还不够,延迟设多少毫秒?训练策略怎么设计?隔多久调整?这些都需要一步步摸索。”起初,由于外科医生不懂康复、康复科医生不懂计算机、工程师没有医学知识,他们遇到了不少阻碍。但过去几年中,团队联合设备厂家、高校研究者等组成医工协作团队,克服了一个个难题,逐步摸索出可操作的规范。
但团队仍清醒地认识到,这个技术距离真正普及还有很远。例如,脊髓电刺激设备目前的注册适应证仍是难治性疼痛,运动障碍治疗属于“扩适应证”的探索性研究。技术层面也有不少瓶颈,有创脑机接口虽信号清晰、随用随有,但仍需进行手术,有一定风险和成本,限制了技术的普及,运动意图识别的校准也比较耗时。赵国光称,从实验室到临床再到基层,需经历研究者发起临床试验、厂家药物临床试验质量管理规范注册试验、改写适应证、纳入医保的漫长链条。这些问题给团队明确了未来方向:努力实现设备微创化甚至是无创化;开发居家可用的设备,打破康复医院的空间限制;探索伤后早期干预方案,实现在神经可塑性窗口期介入等。此外,在更大的神经调控领域,相关方案也可能有应用机会,值得进一步研究。▲


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