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此次研究揭示了臨床治療癱瘓的可能性，通過不斷優(yōu)化腦脊接口系統(tǒng)治療方案，未來或能幫助患者完成更加精細(xì)的動作。

撰文丨凌 駿

2年前，34歲的林先生從近4米高的樓梯上摔落，脊髓嚴(yán)重?fù)p傷并導(dǎo)致截癱。若不是在復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院參與了最前沿的“腦脊接口”臨床試驗，他一輩子可能都將在輪椅上度過。

今日（4日），復(fù)旦中山醫(yī)院宣布，神經(jīng)內(nèi)科汪昕教授、丁晶教授與復(fù)旦大學(xué)加福民團(tuán)隊合作，利用微創(chuàng)腦脊接口技術(shù)，全球首次實現(xiàn)了完全截癱患者恢復(fù)站立行走。

由于神經(jīng)纖維不可再生，脊髓損傷治療一直是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的“世紀(jì)難題”。最新數(shù)據(jù)顯示，全球有約2000萬人患有脊髓損傷，年新發(fā)病例數(shù)約為90萬，且以外傷為主的脊髓受損發(fā)病率逐年升高。

而截至目前，復(fù)旦中山、華山醫(yī)院聯(lián)合團(tuán)隊已經(jīng)完成了4例癱瘓者的治療，取得了喜人的結(jié)果，有望開啟脊髓損傷治療的新篇章。

加福民團(tuán)隊、中山醫(yī)院聯(lián)合團(tuán)隊與林先生合影 圖源：復(fù)旦大學(xué)微信公眾號

讓癱瘓者重新行走

據(jù)了解，此次的腦脊接口技術(shù)由復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院加福民團(tuán)隊研發(fā)。早在去年10月，該團(tuán)隊就曾首次宣布，經(jīng)過前期的關(guān)鍵技術(shù)積累和動物驗證，將全面推進(jìn)至臨床試驗階段。

林先生也因此成為了試驗的第一位受試者。過去2年多來，他在妻子的陪同下輾轉(zhuǎn)全國各大醫(yī)院，試遍了治療和康復(fù)手段，但雙腿依舊絲毫不能動彈。這次臨床試驗，是他最后的希望。

腦脊接口，通俗而言就是在大腦中植入芯片，采集患者大腦的運動指令。這些信號經(jīng)過解碼后會轉(zhuǎn)換為電信號刺激，繞過受損的脊髓區(qū)域，直接指導(dǎo)和激活下方的肢體活動。

手術(shù)在1月8日進(jìn)行。復(fù)旦中山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科、康復(fù)科等多學(xué)科團(tuán)隊組建了聯(lián)合攻關(guān)小組，為林先生制訂了一套“全球首創(chuàng)方案”。

這種一次性的微創(chuàng)手術(shù)，讓團(tuán)隊僅耗時2小時，就在林先生的大腦和脊髓硬膜外分別完成電極植入。

中山醫(yī)院多學(xué)科團(tuán)隊為林先生開展手術(shù) 圖源：復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院微信公眾號

大腦的電極采集運動信號和刺激，脊髓硬膜外的電極則用于重建“神經(jīng)旁路”。術(shù)后僅1天，林先生的右腿就可以緩慢彎曲，并能將腳背“繃直”——肢體遠(yuǎn)端的踝關(guān)節(jié)活動正常，證明了腦脊接口神經(jīng)通路重建方案初步成功。

之后，林先生的恢復(fù)速度更是超乎想象。

第3天，他實現(xiàn)了雙下肢運動；第8天能在站立架的輔助下站立抬腿訓(xùn)練；第14天，林先生的右腿已經(jīng)能抬高跨越移動的障礙物；第15天，他在懸吊下獨立使用站立架，行走超過了5米。

“我終于再次體會到走路的感覺。”到了第49天，林先生已經(jīng)實現(xiàn)了在懸吊下獨立使用助步器行走。

和林先生一樣“幸運”的，還有此次研究的第二、第三位患者。

河北趙先生因脊髓外傷，癱瘓了22個月，但今年2月5日手術(shù)完成，開啟機器后1小時內(nèi)，他就能通過腦控抬腿，并在術(shù)后兩周實現(xiàn)輔助下行走。山東溫先生的手術(shù)則在2月25日進(jìn)行，術(shù)前完全不能活動雙腿的他，在截至目前1周多觀察期內(nèi)，下肢功能也在日漸恢復(fù)。

3位患者術(shù)后的恢復(fù)情況 圖源：復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院微信公眾號

而就在昨日（3日）晚上8點，第4位癱瘓者的治療，已在復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院成功實施。

更令人興奮的是，據(jù)復(fù)旦大學(xué)介紹，在林先生術(shù)后的康復(fù)過程中，團(tuán)隊還在他身上發(fā)現(xiàn)了腦脊接口對神經(jīng)重塑的作用。

“如果通過植入腦脊接口，加上三五年的康復(fù)訓(xùn)練，患者的神經(jīng)重新連接、得到重塑，最終我們可能會為患者擺脫設(shè)備，而不是終身依賴它?！奔痈Ｃ癖硎?，團(tuán)隊將開展進(jìn)一步的觀察，以了解其背后機制。

面向全球招募患者

這不是學(xué)界第一次嘗試用腦脊接口技術(shù)治療脊髓受損的癱瘓者。

目前，“晚期”脊髓癱瘓者的治療研究，主要集中在“神經(jīng)再生和修復(fù)”和“精準(zhǔn)神經(jīng)調(diào)控”兩大領(lǐng)域，被譽為是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最前沿，也是最難的技術(shù)探索之一。

腦脊接口則屬于“精準(zhǔn)神經(jīng)調(diào)控”。在這一領(lǐng)域，全球的領(lǐng)軍人物莫過于瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的Grégoire Courtine教授。

過去20多年間，Grégoire Courtine教授團(tuán)隊通過硬膜外刺激、腦機/腦脊接口等不同技術(shù)路線，讓不少脊髓受損患者恢復(fù)了一定的行動功能，相關(guān)成果6次登上頂刊《自然》。

加福民團(tuán)隊此次運用的“治療原理”，此前Grégoire Courtine也進(jìn)行了嘗試，并于2023年發(fā)表在《自然》。但不同的是，瑞士團(tuán)隊使用的是傳統(tǒng)手術(shù)，需要在患者雙側(cè)開顱，創(chuàng)面大，且腦部和脊髓的手術(shù)間隔長達(dá)2年。

而加福民團(tuán)隊則將多臺設(shè)備，集合為一臺腦部植入式微型設(shè)備，電極芯片直徑僅約1毫米，從而使得復(fù)旦的醫(yī)生團(tuán)隊能采取微創(chuàng)手術(shù)，平均用時4小時，就能一次性完成腦部和脊髓的手術(shù)。

植入大腦電極的通道數(shù)也是一大技術(shù)難關(guān)?！暗屯ǖ罃?shù)”能采集的大腦信號有限，但通道過多，又可能導(dǎo)致電極發(fā)熱等問題，產(chǎn)生安全隱患。

破局的關(guān)鍵在于，研發(fā)一套運算速度快、運算能力準(zhǔn)確、算力需求低的輕量級AI算法模型。

“如果患者想抬腿，但算法沒有解碼出來，或者只是晚了幾秒，患者可能就會摔跤?！奔痈Ｃ癖硎?，團(tuán)隊花了將近3年時間，終于在算法層面，實現(xiàn)了對大腦運動意圖實時解碼的突破。

加福民與團(tuán)隊學(xué)生討論算法優(yōu)化相關(guān)問題 圖源：復(fù)旦大學(xué)微信公眾號

此外，加福民團(tuán)隊還搭建了仿真計算平臺，根據(jù)仿真人受到電刺激后的仿真計算結(jié)果，在電腦上調(diào)整參數(shù)，排除掉大多數(shù)無效刺激參數(shù)，效率大大提升。

“任何醫(yī)生聽到這個技術(shù)都會很興奮?！睆?fù)旦中山醫(yī)院神經(jīng)外科胡凡教授表示，此次研究揭示了治療癱瘓的可能性，既然站立、行走是可行的，不斷優(yōu)化腦脊接口系統(tǒng)治療方案，未來或能幫助患者完成更加精細(xì)的動作。

但這就不僅需要硬件層面的突破了。

事實上，無論是腦機/腦脊接口，還是顱內(nèi)、硬膜外電刺激，目前最大的難題，還在于臨床，以及神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)研究，對大腦功能機制和通路的進(jìn)一步發(fā)掘。

不同程度、類型的脊髓損傷，各自最合適的療法是什么？最終獲益又有多大？還有很多疑問等待解答。

據(jù)了解，下一步加福民團(tuán)隊計劃繼續(xù)聯(lián)合中山醫(yī)院、華山醫(yī)院等臨床單位，開展更多腦脊接口臨床概念驗證工作，積累更多真實數(shù)據(jù)，迭代算法，并推進(jìn)顱骨植入式腦脊接口微型設(shè)備的注冊臨床試驗準(zhǔn)備，面向全球招募患者。

“過去，大家熟悉的是國外的高端醫(yī)療器械國產(chǎn)化，但現(xiàn)在我們進(jìn)入了‘無人區(qū)’，在全球首次實現(xiàn)了新一代原創(chuàng)性腦脊接口系統(tǒng)方案?！奔痈Ｃ裾f。

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本文來源：醫(yī)學(xué)界

責(zé)任編輯：葉子

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