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最近看到一則震驚的消息， 5月25日晚，徐州90后女醫(yī)學(xué)研究生琪琪在網(wǎng)紅蹦床館玩“人體炸彈”時(shí)，頭部朝下猛地摔進(jìn)了海洋球池內(nèi)，當(dāng)場(chǎng)動(dòng)彈不得。工作人員立即撥打了120，醫(yī)生的診斷結(jié)果是“完全性截癱”。小編鄭重提醒大家：任何運(yùn)動(dòng)類項(xiàng)目，都應(yīng)該注意安全，避免給自己或者旁人帶來意外傷害。

就目前醫(yī)學(xué)水平而言，除在脊髓損傷的急性期采用手術(shù)治療外，對(duì)本病癥尚無理想的治療方法。但是科學(xué)家們一直在探索新的康復(fù)方式去幫助截癱患者重新站立。這讓小編想到16年在《SCIENTIFIC REPORTS》刊登的《基于腦機(jī)接口的步態(tài)長(zhǎng)期訓(xùn)練對(duì)輔助截癱患者部分神經(jīng)功能恢復(fù)的影響》文章，介紹了腦機(jī)接口（BMIs）在截癱康復(fù)中提供了一種新的輔助策略，目的是希望恢復(fù)嚴(yán)重癱瘓患者的活動(dòng)性。試驗(yàn)里，讓8例慢性（7例完全性損傷，1例不完全性損傷，3-13年）脊髓損傷（SCI）截癱患者接受長(zhǎng)期訓(xùn)練（12個(gè)月），并結(jié)合了強(qiáng)烈的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練提供觸覺反饋，佩戴兩個(gè)腦電波 (EEG)控制的外骨骼機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器行走。

經(jīng)過12個(gè)月的訓(xùn)練，8名患者在軀體感覺（疼痛定位、精細(xì)/粗糙觸摸和本體感覺）方面都有神經(jīng)性改善。根據(jù)肌電圖的測(cè)量，患者在SCI水平以下的關(guān)鍵肌肉中也恢復(fù)了自主運(yùn)動(dòng)控制，從而顯著改善了他們的步行指數(shù)。還有50%的患者升級(jí)為不完全截癱分類。作者假設(shè)這種前所未有的神經(jīng)恢復(fù)是因?yàn)殚L(zhǎng)期使用BMI激活了皮質(zhì)層和脊髓的可塑性。但是作者也強(qiáng)調(diào)，沒有研究表明長(zhǎng)期的BMI訓(xùn)練可以誘導(dǎo)任何類型的臨床康復(fù)。

18年Nature子刊《Nature Medicine》上也發(fā)表了一篇類似的研究，重點(diǎn)講了他們是如何讓一名癱了3年的脊髓損傷患者重新站立并恢復(fù)行走功能的，并稱這可能是首例“物理治療+脊髓刺激”恢復(fù)下肢運(yùn)動(dòng)功能的幸運(yùn)兒。

項(xiàng)目中的男子29歲，三年前車禍導(dǎo)致脊髓損傷，康復(fù)評(píng)估顯示第六胸椎以下完全性癱瘓。梅奧診所的神經(jīng)外科團(tuán)隊(duì)將刺激電極植入他硬膜外腔受傷區(qū)域下方的特定位置，以刺激脊髓，使神經(jīng)元能夠接收站立或步行的信號(hào)。在植入電極的4周后，患者需要在訓(xùn)練員以及減重設(shè)備幫助下在跑步機(jī)上行走；而在持續(xù)硬膜外電刺激43周后，患者已經(jīng)不需要訓(xùn)練員和減重設(shè)備，僅靠手扶支撐桿就能在跑步機(jī)上行走。

硬膜外電刺激治療4周VS治療43周跑步機(jī)行走效果圖

在治療16周后，患者需要助行架以及訓(xùn)練員協(xié)助其膝蓋和臀部發(fā)力進(jìn)行下地行走。到了43周，該患者僅需要訓(xùn)練員給予輔助減重支持就能使用助行架行走。

硬膜外電刺激治療 4周VS治療43周平地行走效果圖

到訓(xùn)練的最后，患者幾乎不需要任何訓(xùn)練員的幫助，就能夠在跑步機(jī)上獨(dú)自站立或行走，只需要助行架和訓(xùn)練員偶爾的幫助。可見在這個(gè)項(xiàng)目中，患者取得的進(jìn)步是非常令人驚喜的。

硬膜外電刺激治療43周行走效果圖

踏步速度從第25周提高到第42周的回歸分析

今年，醫(yī)學(xué)界又有一則令人激動(dòng)消息傳出，Battelle 研究所工作人員對(duì)外宣布，他們首次利用腦機(jī)接口（BCI）技術(shù)幫助一名高位截癱的男子恢復(fù)了手部觸覺。該男子名叫Burkhart，10年前因?yàn)樗率鹿蕦?dǎo)致脊髓斷裂。不僅無法走路，手臂的活動(dòng)范圍也僅限于肩膀和二頭肌，幾乎完全失去了觸覺。但他沒有對(duì)人生放棄希望，一直積極康復(fù)。

2014年，他參與了該機(jī)構(gòu)NeuroLife項(xiàng)目，在大腦的運(yùn)動(dòng)皮層上安裝了一個(gè)腦機(jī)接口。首次在腦機(jī)接口上成功實(shí)時(shí)分離了人體神經(jīng)的運(yùn)動(dòng)和觸覺信號(hào)，并將這些信號(hào)同時(shí)用于神經(jīng)反饋和義肢操控，在右手上實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)和觸覺的同時(shí)恢復(fù)。提高了腦機(jī)接口的工作效率，即使不用一直看自己的右手，通過精確的控制義肢，Burkhart可以同時(shí)用右手控制多個(gè)物體。

該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，完全脊柱損傷（受傷部位以下運(yùn)動(dòng)和感覺功能完全喪失）的大腦皮層上的一些體感神經(jīng)纖維仍然是完好的。當(dāng)研究人員對(duì)Burkhart的右臂的不同部位（對(duì)應(yīng)脊柱的高度高于或者低于損傷發(fā)生的位置）施加刺激時(shí)，這些體感神經(jīng)纖維仍可以感知到殘存的信號(hào)。經(jīng)過198次測(cè)試，信號(hào)分離實(shí)現(xiàn)完美控制的成功率為100%。在此之前，從未有有過哪種治療方式可以高效恢復(fù)四肢癱患者的運(yùn)動(dòng)能力和觸覺，這項(xiàng)重磅研究于近日正式刊登在世界頂級(jí)權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上，同時(shí)引起了業(yè)內(nèi)的一陣轟動(dòng)。

脊髓作為中樞神經(jīng)和外周神經(jīng)的橋梁，無論是這幾年大熱的腦機(jī)接口聯(lián)合外骨骼機(jī)器人或減重步行機(jī)進(jìn)行步行訓(xùn)練，還是植入硬膜外電刺激，試驗(yàn)結(jié)果表明，在一定程度上都能改善患者的感覺功能或者是運(yùn)動(dòng)功能。包括脊髓完全性損傷的患者也能在特殊情況下，通過強(qiáng)化訓(xùn)練和電刺激恢復(fù)行走、站立和軀干的活動(dòng)能力。還記得2014年巴西世界杯開幕式上那精彩一幕嗎？癱瘓的青年利亞諾·平托應(yīng)用腦機(jī)雙向接口系統(tǒng)，經(jīng)過虛擬行走、踢球的訓(xùn)練后，學(xué)會(huì)了通過外骨骼控制運(yùn)動(dòng)。穿著龐大的外骨骼踢出了當(dāng)年世界杯的第一球。

為什么科學(xué)家們執(zhí)著于使用外骨骼去結(jié)合最新的腦電技術(shù)或其他電刺激信號(hào)呢？因?yàn)橥夤趋勒Q生之初的目的是為截癱患者進(jìn)功能代償使用，按照設(shè)定的步態(tài)軌跡，使人體與外骨骼之間的相互作用力形成安全有效的步行訓(xùn)練。除此之外，通過腦-機(jī)接口轉(zhuǎn)換獲取特征信號(hào)指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)外骨骼各或功能性電刺激連續(xù)、多維度的有效精確控制，于訓(xùn)練過程中實(shí)時(shí)反饋給患者，激活其大腦神經(jīng)可塑性，提高患者運(yùn)動(dòng)再學(xué)習(xí)能力。

程天科技的悠行機(jī)器人是一款為下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙人群提供康復(fù)訓(xùn)練的智能設(shè)備，適用于中樞神經(jīng)損傷導(dǎo)致的偏癱、截癱人群，設(shè)備采用領(lǐng)先于行業(yè)內(nèi)的“意圖觸發(fā)”技術(shù)，通過數(shù)個(gè)精密的傳感器檢測(cè)患者的行走意圖，無需手杖控制即可邁出每一步。將主動(dòng)權(quán)交予患者，主被動(dòng)相結(jié)合的模式能夠增加訓(xùn)練的積極性。基于中樞神經(jīng)的可塑性原理，提供步行、上下樓梯、平衡訓(xùn)練等多種功能訓(xùn)練。讓脊髓損傷患者從終日端坐的輪椅，找回了曾經(jīng)“腳踏實(shí)地”的感覺。

（悠行下肢外骨骼機(jī)器人）

在以前，一旦被診斷為“完全性截癱”，就是對(duì)患者判了人生的“死刑”；但現(xiàn)在，科研上每一次里程碑式的突破，都會(huì)給截癱患者帶來一份新的希望。新興科技可以改變世界，新聞里的那個(gè)女孩也許就能等來逆轉(zhuǎn)命運(yùn)的機(jī)會(huì)。

參考文獻(xiàn)：

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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.