为大脑与脊髓建立“新路” 我国科学家研制新技术助瘫痪病人康复行走
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新华社上海3月9日电(记者龚雯、吴振东)走路,本是一桩简略的小事,但对瘫痪患者而言,却是遥不行及的愿望。记者从复旦大学隶属中山医院得悉,已有首位批瘫痪患者,经过新一代用于脊髓损害患者的植入式脑脊接口技能,完结辅佐下从头站立和跨步。
复旦大学研制团队、复旦大学隶属中山医院临床团队与首例患者合影。新华社发。
作为衔接大脑与外周神经系统的“信息高速通道”,脊髓若遭到损害,大脑宣布的指令就无法传递给肌肉,患者因而失掉自主举动才能。由于神经损害的不行逆性,现在针对脊髓损害患者的医治手法作用有限。直至近年,有研讨证明脊髓硬膜外电影响能够从头激活神经肌肉活动,明显促进脊髓损害后的运动康复。
复旦大学类脑智能科学与技能研讨院加福民团队新近研制的脑脊接口技能,以微创手术在瘫痪患者脑部和脊髓植入电极芯片,在大脑与脊髓间奇妙搭建起“神经旁路”。
电极芯片精准收集大脑宣布的运动信号,再凭借算法对信号进行深度解码,将其转化为特定频率和强度的电影响。这些电影响经过植入脊髓相应区域的电极芯片,作用于受损脊髓下方的神经安排,激活下肢指令性活动。由此,患者能够自主操控肌肉,康复下肢站立及行走功用。
两年前,林先生因意外下跌,导致胸椎椎体骨折并椎体脱位、脑出血,后只能依托轮椅日子。上一年10月他经过报名,在本年1月8日成为首位承受一次性立体定向颅内电极置入术与脊髓神经影响电极置入术的患者。
复旦大学隶属中山医院神经内科主任丁晶表明,术后,林先生的身体改变快到以天核算:第1天右腿呈现缓慢的委曲;第3天完结自主脑控状态下的双下肢运动;第8天开端在站立架辅佐下站立抬腿练习;第10天在重力悬吊支撑下逐渐习惯步行形式,完结自主操控双侧下肢跨步;第14天运动反响才能逐渐进步,右腿能举高跨过移动障碍物;第15天在悬吊下独立运用站立架行走超越5米;第49天可在悬吊下独立运用助步器行走……。
继林先生之后,来自河北的赵先生、山东的温先生分别在2月5日、2月25日成功手术,他们也在术后次日,开机1小时完结脑控抬腿。
据悉,2023年瑞士团队宣布的论文称,经过收集数据、电影响、神经解码等手法衔接神经通路,让患者自主操控瘫痪肌肉。尽管这与加福民团队的原理根本共同,但办法和作用悬殊:瑞士方案要在患者双侧开颅,植入两块芯片,创面到达两个掌心巨细,极易导致感染。此外,脑部和脊髓的手术,距离长达2年。
而加福民团队采纳微创手术,将2个直径约1毫米的电极芯片植入到运动脑区,脑部、脊髓的手术可在4小时左右一次完结。这是由于将过去用于脑电收集、脊髓影响的多台设备集合为一台颅骨植入式微型设备,不只大大下降手术伤口,也能完结收集与影响一体化,进步脑电信号收集稳定性和功率。
更令团队振奋的是,在受试者身上发现了脑脊接口对神经重塑的作用。在瑞士团队的研讨中,脑脊接口植入手术后6个月左右呈现神经重塑作用,即患者在没有外部影响的情况下也能自主操控瘫痪肌肉。而林先生在术后不到2周,就已表现出神经重塑作用。
“这比如大脑与脊髓断掉的‘路’接通后,神经像春天万物复苏一般。”丁晶说,首例患者还有许多令人欢喜的改变:脊椎损害感觉平面有所下移,脚会发热出汗、有酥麻感,站的时分感到腿部肌肉缩短等。
据统计,我国现存脊髓损害患者人数约374万,每年新增脊髓损害患者约9万。脑脊接口技能的新打破,正为瘫痪患者带来新期望。
复旦大学类脑智能科学与技能研讨院青年副研讨员加福民坦言,现在想要“广掩盖”还有难度:一方面,可用于植入人体的老练电极通道数比较少,信息量受限的情况下,怎么完结对人体运动解码的实时性、准确性,是团队面对的规模大应战;另一方面,每个人的脊髓生理结构不一样,且人体运动非常复杂,站着和坐着抬腿的脑电信号都会有差异。
此外,现在研制的脑脊接口设备仅适用于成年患者,且参加临床试验的患者每日要进行5小时至7小时的康复练习,需求患者和家族的活跃合作。
下一步,加福民团队方案持续联合临床单位,展开更多脑脊接口临床概念验证作业,堆集更多实在数据,进一步迭代算法。一起,将完善颅骨植入式脑脊接口微型设备,做好产品注册临床试验预备。