新兴科技逆转截瘫的命运！

最近看到一则震惊的消息， 5月25日晚，徐州90后女医学研究生琪琪在网红蹦床馆玩“人体炸弹”时，头部朝下猛地摔进了海洋球池内，当场动弹不得。工作人员立即拨打了120，医生的诊断结果是“完全性截瘫”。小编郑重提醒大家：任何运动类项目，都应该注意安全，避免给自己或者旁人带来意外伤害。

就目前医学水平而言，除在脊髓损伤的急性期采用手术治疗外，对本病症尚无理想的治疗方法。但是科学家们一直在探索新的康复方式去帮助截瘫患者重新站立。这让小编想到16年在《SCIENTIFIC REPORTS》刊登的《基于脑机接口的步态长期训练对辅助截瘫患者部分神经功能恢复的影响》文章，介绍了脑机接口（BMIs）在截瘫康复中提供了一种新的辅助策略，目的是希望恢复严重瘫痪患者的活动性。试验里，让8例慢性（7例完全性损伤，1例不完全性损伤，3-13年）脊髓损伤（SCI）截瘫患者接受长期训练（12个月），并结合了强烈的沉浸式虚拟现实训练提供触觉反馈，佩戴两个脑电波 (EEG)控制的外骨骼机器人驱动器行走。

经过12个月的训练，8名患者在躯体感觉（疼痛定位、精细/粗糙触摸和本体感觉）方面都有神经性改善。根据肌电图的测量，患者在SCI水平以下的关键肌肉中也恢复了自主运动控制，从而显著改善了他们的步行指数。还有50%的患者升级为不完全截瘫分类。作者假设这种前所未有的神经恢复是因为长期使用BMI激活了皮质层和脊髓的可塑性。但是作者也强调，没有研究表明长期的BMI训练可以诱导任何类型的临床康复。

18年Nature子刊《Nature Medicine》上也发表了一篇类似的研究，重点讲了他们是如何让一名瘫了3年的脊髓损伤患者重新站立并恢复行走功能的，并称这可能是首例“物理治疗+脊髓刺激”恢复下肢运动功能的幸运儿。

项目中的男子29岁，三年前车祸导致脊髓损伤，康复评估显示第六胸椎以下完全性瘫痪。梅奥诊所的神经外科团队将刺激电极植入他硬膜外腔受伤区域下方的特定位置，以刺激脊髓，使神经元能够接收站立或步行的信号。在植入电极的4周后，患者需要在训练员以及减重设备帮助下在跑步机上行走；而在持续硬膜外电刺激43周后，患者已经不需要训练员和减重设备，仅靠手扶支撑杆就能在跑步机上行走。

硬膜外电刺激治疗4周VS治疗43周跑步机行走效果图

在治疗16周后，患者需要助行架以及训练员协助其膝盖和臀部发力进行下地行走。到了43周，该患者仅需要训练员给予辅助减重支持就能使用助行架行走。

硬膜外电刺激治疗 4周VS治疗43周平地行走效果图

到训练的最后，患者几乎不需要任何训练员的帮助，就能够在跑步机上独自站立或行走，只需要助行架和训练员偶尔的帮助。可见在这个项目中，患者取得的进步是非常令人惊喜的。

硬膜外电刺激治疗43周行走效果图

踏步速度从第25周提高到第42周的回归分析

今年，医学界又有一则令人激动消息传出，Battelle 研究所工作人员对外宣布，他们首次利用脑机接口（BCI）技术帮助一名高位截瘫的男子恢复了手部触觉。该男子名叫Burkhart，10年前因为水下事故导致脊髓断裂。不仅无法走路，手臂的活动范围也仅限于肩膀和二头肌，几乎完全失去了触觉。但他没有对人生放弃希望，一直积极康复。

2014年，他参与了该机构NeuroLife项目，在大脑的运动皮层上安装了一个脑机接口。首次在脑机接口上成功实时分离了人体神经的运动和触觉信号，并将这些信号同时用于神经反馈和义肢操控，在右手上实现了运动和触觉的同时恢复。提高了脑机接口的工作效率，即使不用一直看自己的右手，通过精确的控制义肢，Burkhart可以同时用右手控制多个物体。

该研究团队发现，完全脊柱损伤（受伤部位以下运动和感觉功能完全丧失）的大脑皮层上的一些体感神经纤维仍然是完好的。当研究人员对Burkhart的右臂的不同部位（对应脊柱的高度高于或者低于损伤发生的位置）施加刺激时，这些体感神经纤维仍可以感知到残存的信号。经过198次测试，信号分离实现完美控制的成功率为100%。在此之前，从未有有过哪种治疗方式可以高效恢复四肢瘫患者的运动能力和触觉，这项重磅研究于近日正式刊登在世界顶级权威学术期刊《细胞》上，同时引起了业内的一阵轰动。

脊髓作为中枢神经和外周神经的桥梁，无论是这几年大热的脑机接口联合外骨骼机器人或减重步行机进行步行训练，还是植入硬膜外电刺激，试验结果表明，在一定程度上都能改善患者的感觉功能或者是运动功能。包括脊髓完全性损伤的患者也能在特殊情况下，通过强化训练和电刺激恢复行走、站立和躯干的活动能力。还记得2014年巴西世界杯开幕式上那精彩一幕吗？瘫痪的青年利亚诺·平托应用脑机双向接口系统，经过虚拟行走、踢球的训练后，学会了通过外骨骼控制运动。穿着庞大的外骨骼踢出了当年世界杯的第一球。

为什么科学家们执着于使用外骨骼去结合最新的脑电技术或其他电刺激信号呢？因为外骨骼诞生之初的目的是为截瘫患者进功能代偿使用，按照设定的步态轨迹，使人体与外骨骼之间的相互作用力形成安全有效的步行训练。除此之外，通过脑-机接口转换获取特征信号指令，实现对外骨骼各或功能性电刺激连续、多维度的有效精确控制，于训练过程中实时反馈给患者，激活其大脑神经可塑性，提高患者运动再学习能力。

程天科技的悠行机器人是一款为下肢运动功能障碍人群提供康复训练的智能设备，适用于中枢神经损伤导致的偏瘫、截瘫人群，设备采用领先于行业内的“意图触发”技术，通过数个精密的传感器检测患者的行走意图，无需手杖控制即可迈出每一步。将主动权交予患者，主被动相结合的模式能够增加训练的积极性。基于中枢神经的可塑性原理，提供步行、上下楼梯、平衡训练等多种功能训练。让脊髓损伤患者从终日端坐的轮椅，找回了曾经“脚踏实地”的感觉。

（悠行下肢外骨骼机器人）

在以前，一旦被诊断为“完全性截瘫”，就是对患者判了人生的“死刑”；但现在，科研上每一次里程碑式的突破，都会给截瘫患者带来一份新的希望。新兴科技可以改变世界，新闻里的那个女孩也许就能等来逆转命运的机会。

参考文献：

1. Ana R. C. Donati, Solaiman Shokur1,Edgard Morya, Debora S. F. Campos etal. Long-Term Training with a Brain-MachineInterface-Based Gait Protocol Induces Partial Neurological Recovery inParaplegic Patients . SCIENTIFIC REPORTS 2016 August 11. doi: 10.1038/srep30383.

2. Gill ML, Grahn PJ, Calvert JS, Linde MB, Lavrov IA, Strommen JA,Beck LA, Sayenko DG, Van Straaten MG, Drubach DI, Veith DD, Thoreson AR, LopezC, Gerasimenko YP, Edgerton etal. Neuromodulation of lumbosacral spinalnetworks enables independent stepping after completeparaplegia.Nat Med. 2018 Sep 24. doi: 10.1038/s41591-018-0175-7.

3. Patrick D.Ganzer, Samuel C.Colachis4th,Michael A.Schwemmer, David A.F riedenberg, Collin F.Dunlap, Carly E.Swiftney,Adam F.Jacobowitz., Doug J.Weber, Marcia A.Bockbrader, Gaurav Sharma. Restoringthe Sense of Touch Using a Sensorimotor Demultiplexing Neural Interface .Cell. 2020 April 16. Pages 763-773.