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對于我國370多萬脊(ji)髓損傷(shang)患者來說，這項成(cheng)果的(de)意義是巨大(da)的(de)。
在手術中植入人工脊髓系統，通過(guo)智能(neng)優化調控與針對性康復訓練，近日，一(yi)名車禍截癱患者，成(cheng)功實(shi)現一(yi)步一(yi)步向前行走。
該成果由清華大學神經調控國(guo)家工(gong)程研究中(zhong)心、昌平實(shi)(shi)驗室聯合北京清華長(chang)庚醫院共同(tong)完成。在(zai)團隊(dui)的(de)聯合攻(gong)關下，人工(gong)脊髓系(xi)統在(zai)患者體內發揮神奇功效，實(shi)(shi)現(xian)了和患者的(de)運動(dong)協(xie)同(tong)。從下肢無(wu)法運動(dong)到(dao)逐(zhu)步恢(hui)復自主運動(dong)功能，再到(dao)實(shi)(shi)現(xian)自主站立(li)、手持助行(xing)架自主行(xing)走(zou)，科幻電(dian)影中(zhong)的(de)場景就這樣走(zou)進了現(xian)實(shi)(shi)。
脊髓損(sun)傷(shang)被稱為不可逆轉的(de)“世界性(xing)難(nan)題”。該疾病部分或(huo)全(quan)(quan)部阻斷大腦與外周神經系統之間的(de)聯系，嚴重(zhong)(zhong)影(ying)響(xiang)下(xia)行(xing)控制(zhi)信號及上行(xing)感(gan)(gan)覺信號的(de)編碼和傳輸，導(dao)致損(sun)傷(shang)平面(mian)以下(xia)身(shen)體(ti)區域的(de)運動和感(gan)(gan)覺功能減退甚至完全(quan)(quan)喪失。幾乎所有脊髓損(sun)傷(shang)患(huan)者都(dou)伴(ban)隨著不可逆的(de)四肢或(huo)雙下(xia)肢截癱，導(dao)致無法正常生(sheng)活和從(cong)事(shi)體(ti)力勞(lao)動。同時，住院(yuan)治(zhi)療及后續的(de)康復(fu)費用高達數百(bai)萬(wan)元(yuan)，為患(huan)者家(jia)庭和社會都(dou)帶來沉重(zhong)(zhong)負擔。
團隊帶頭人、神經(jing)(jing)調控國(guo)(guo)家工程研(yan)究(jiu)中心主任李路(lu)明介紹(shao)，人工脊髓項目團隊基(ji)于腦起搏器的(de)研(yan)究(jiu)經(jing)(jing)驗(yan)，經(jing)(jing)過多年的(de)技(ji)術準備，在國(guo)(guo)家工程研(yan)究(jiu)中心和昌平國(guo)(guo)家實驗(yan)室的(de)支持下(xia)，于2021年正(zheng)式(shi)開展脊髓損(sun)傷患者的(de)臨床試驗(yan)，招募了第一位運(yun)(yun)(yun)動完全性(xing)脊髓損(sun)傷的(de)下(xia)肢(zhi)截(jie)癱患者入組(zu)。通過在患者脊髓硬膜外植入高(gao)密度刺激電極(ji)陣列，并對脊髓區域(yu)與(yu)下(xia)肢(zhi)和軀干運(yun)(yun)(yun)動相(xiang)關的(de)神經(jing)(jing)進行(xing)基(ji)于空間-時間編碼(ma)的(de)節律性(xing)序(xu)列刺激，重(zhong)新構建運(yun)(yun)(yun)動指(zhi)令，幫助患者恢復了對其下(xia)肢(zhi)肌肉的(de)部分(fen)控制，重(zhong)建了患者的(de)行(xing)走步態。經(jing)(jing)過一段(duan)時間的(de)康復訓練，患者逐漸恢復自主站立與(yu)行(xing)走等運(yun)(yun)(yun)動功能。
近年來脊(ji)神(shen)經調控治療脊(ji)髓損傷(shang)導致的截癱成為學(xue)術界的一個熱點(dian)，是工(gong)程科學(xue)、神(shen)經科學(xue)和臨(lin)(lin)床(chuang)(chuang)醫學(xue)融合(he)結合(he)解決臨(lin)(lin)床(chuang)(chuang)挑戰(zhan)的一個標桿(gan)。
該名患者(zhe)(zhe)(zhe)在清華長庚(geng)醫(yi)院(yuan)神(shen)經(jing)外科完成手術(shu)植(zhi)(zhi)入，后(hou)在康(kang)復(fu)醫(yi)學科進行了康(kang)復(fu)訓練。“就像電纜斷(duan)裂(lie)后(hou)無(wu)法(fa)(fa)繼續通(tong)信，脊髓損(sun)傷(shang)患者(zhe)(zhe)(zhe)的(de)神(shen)經(jing)信號無(wu)法(fa)(fa)在大腦和外周神(shen)經(jing)之(zhi)間正常傳(chuan)遞。植(zhi)(zhi)入人工(gong)脊髓系統后(hou)，通(tong)過(guo)電刺激將患者(zhe)(zhe)(zhe)發出的(de)運動信號傳(chuan)遞到損(sun)傷(shang)部位(wei)，發揮神(shen)經(jing)固有(you)的(de)環路(lu)功(gong)能，作用于患者(zhe)(zhe)(zhe)本(ben)身并(bing)支撐他(ta)完成運動指令(ling)，從而實現運動的(de)重建。”清華長庚(geng)醫(yi)院(yuan)神(shen)經(jing)外科主任王貴懷表示。
“團隊在確認(ren)患者(zhe)進入(ru)康(kang)復平臺期后(hou)進行(xing)了(le)人(ren)工脊髓系統的(de)植入(ru)，后(hou)續的(de)脊髓神經(jing)調控和康(kang)復幫助(zhu)患者(zhe)重(zhong)(zhong)新建立了(le)對損傷平面(mian)以下肌肉的(de)適(shi)應性控制。患者(zhe)先是恢復了(le)簡單的(de)自主運(yun)動功能，之后(hou)在減重(zhong)(zhong)設(she)備的(de)輔助(zhu)下實(shi)現(xian)自主站立和行(xing)走，現(xian)如今可(ke)以擺脫減重(zhong)(zhong)設(she)備實(shi)現(xian)自主站立和手持助(zhu)行(xing)架的(de)自主行(xing)走。”清華長庚醫院(yuan)康(kang)復醫學科(ke)主任潘鈺(yu)介紹道。
患者自主行走步態分析(xi)
團隊(dui)成(cheng)員(yuan)、清華大學航天航空學院眭亞楠副教(jiao)授介紹，人工脊髓系(xi)統(tong)讓(rang)喪(sang)失肢體(ti)運(yun)動(dong)能力的(de)(de)脊髓損(sun)傷患(huan)者恢復了對(dui)損(sun)傷平面以(yi)下肌肉的(de)(de)自主控(kong)制。團隊(dui)研發的(de)(de)智能調(diao)(diao)控(kong)技術，可以(yi)根(gen)據患(huan)者的(de)(de)運(yun)動(dong)表(biao)現(xian)優化調(diao)(diao)控(kong)策(ce)略，并(bing)實現(xian)參數的(de)(de)實時調(diao)(diao)整和多種運(yun)動(dong)模式(shi)的(de)(de)自由切換，適應患(huan)者需求，幫(bang)助(zhu)患(huan)者進行簡(jian)單的(de)(de)日常活動(dong)。經過優化調(diao)(diao)控(kong)和康復訓練，患(huan)者的(de)(de)恢復效果(guo)得到大幅提升(sheng)。
服務健康中國戰(zhan)略，提升(sheng)國民健康水平，人工(gong)脊髓技(ji)術這(zhe)一創新療(liao)法(fa)正在(zai)為脊髓損傷患者的康復(fu)開辟一條新路(lu)。“這(zhe)一工(gong)作在(zai)全(quan)球(qiu)都處于探索(suo)階(jie)段，是一項挑(tiao)戰(zhan)巨大、交(jiao)叉(cha)性很強的研究(jiu)(jiu)，多學(xue)科研究(jiu)(jiu)人員(yuan)需要(yao)與患者通力(li)配合，克服各種(zhong)困難，推動臨(lin)床應(ying)用。讓(rang)人欣慰(wei)的是，在(zai)這(zhe)個過程中見(jian)證了(le)患者運(yun)動功能(neng)的一步步改善，同時也鍛煉了(le)隊伍(wu)，特別是博士(shi)生(sheng)解決問題的能(neng)力(li)得到(dao)了(le)提升(sheng)，神經外科陸洋(yang)醫生(sheng)，實驗室博士(shi)生(sheng)張熹、李洪達都付出了(le)很大努力(li)。”李路(lu)明表示。
清華(hua)大學111周年校慶期(qi)間，這(zhe)位人(ren)工脊髓受試(shi)者來到清華(hua)園，通過自主行走展示(shi)了(le)他的康(kang)復治療效果。團隊(dui)多(duo)年來磨砥(di)刻厲、潛精研思的成果，能夠為更多(duo)需要的人(ren)帶來幫助，李路明說，“這(zhe)對(dui)我們來說是(shi)一件非常幸運的事(shi)情(qing)”。
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