全球首例！植入電極向腿部發射信號，讓癱瘓者重新行走、游泳

2022-02-09 19:20

來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客

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作者：Mickey

五年前，Michel Roccati在一次摩托車事故中癱瘓。由于脊髓完全被切斷，他的腿之后再也沒有任何感覺。

不過最近，他又可以重新走路了。通過一次手術，研究者將一塊電子芯片植入物連接到他的脊椎上，代替脊髓向腿部肌肉發射信號。

脊髓中的神經將信號從大腦發送到腿部，但當神經因受傷而受損時，可能會導致癱瘓。對于Michel這樣的患者，因為脊髓完全被切斷了，他的腿已經完全無法接收信號。通過植入電極，可以直接向他的腿發送信號，使他能夠行走。

這一技術由瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）研究團隊開發，也是脊髓完全切斷的人第一次依靠科技重新自由行走。同樣的技術還改善了另一名癱瘓病人的生活狀態，讓他能夠成為一名父親，并和自己的女兒一起重新學習走路。

目前這一研究已發表在最新的《自然醫學》雜志上。

在該論文中，研究者表示，本次研究建立了一個計算框架，該框架為電極的最佳布置提供信息，并指導其神經外科定位。這一研究組還開發了支持快速配置活動特異性刺激程序的軟件，該程序再現了每個活動背后的運動神經元的自然激活。

作為正在進行的臨床試驗的一部分，研究者在三個完全運動感知麻痹患者中測試了這些神經技術。在一天之內，針對特定活動的刺激使這三個人能夠站立、行走、騎自行車、游泳和控制軀干運動，這為支持 SCI 患者的 EES 日常活動開辟了一條可行之徑。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41591-021-01663-5.epdf?sharing_token=u3R8WAF9jcI1Hy18uXAx0NRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0OPJ3tW7TNw81W26gtsAuO4FNR69SPZVc_sE3HSlTiEwiAAJiFUofG3bZYRloL4DUi5UimFvkDmYl3t6pMEbVZrXDSC_AZw7VPaX0o6LLJHzYozrTakBKN5Lc-1cQvuvqfE4gbLB3Q3gQJy9hDJ3SPgwRwmTZ8HxUlqT21A-h2y6A%3D%3D&tracking_referrer=www.bbc.com

研究人員強調，這一技術目前還不能徹底治愈脊柱損傷，并且由于該技術涉及復雜的系統，尚無法在日常生活中大規模使用，但仍應該將其視為提高患者生活質量的重要一步。

對于米歇爾這樣的患者，正如他自己所說，這項技術“是給我的禮物”。

該研究得到了謝菲爾德北部總醫院顧問 Ram Hariharan 博士的支持，“他們做了一些以前沒有做過的事情。“我還沒有聽說過任何研究，他們將植入物（植入脊髓完全切斷的患者體內）并展示肌肉運動和改善平衡，足以站立和行走。”

但他補充說，這一技術還需要進行更多的臨床試驗。

“我們需要更多的[患者]來證明它的安全性，并且它顯著改善了他們的生活。只有這樣，它才能被推進。”

不能完全治愈癱瘓，但能極大提高生活質量

到目前為止，通過該技術方案，已有九人接受了植入電極方案并恢復了行走能力。

David M'zee是第一批接受植入物的患者之一。在獲得治療之前，他已經癱瘓了12年，像Michel一樣，他能夠在打開植入電極后使用助行器行走。更讓人驚喜的是，David的健康狀況得到改善后，順利和他的伴侶Jenny生下一個女嬰。

他的女兒Zoe現在一歲了。她目前可以和她的爸爸一起各自帶著自己的學步車賽跑。

“這很有趣。這是我第一次和她一起走路——她和她的嬰兒學步車，我和我的學步車。”

擁有一個家庭給了David很大的快樂。植入物以微妙但重要的方式幫助了他。

洛桑聯邦理工學院 (EPFL) 領導該技術開發團隊的 Grégoire Courtine 教授表示，在常規使用該技術來幫助癱瘓的人行走之前，還有很長的路要走。

“這不是治療脊髓損傷的方法。但它是提高人們生活質量的關鍵一步。它將賦予他們站立的能力，這是一個顯著的進步。”

治愈需要脊髓再生，可能使用干細胞療法，這仍處于研究的早期階段。Courtine 教授認為，一旦準備就緒，這一植入技術可以與神經再生治療結合使用。

腦機輔助癱瘓患者，只憑意念，操縱機器移動、拿取物體成為現實

這不是洛桑聯邦理工學院（EPFL）的首個幫助癱瘓患者的技術。去年12月，來自洛桑聯邦理工學院（EPFL）、得克薩斯大學奧斯汀分校（UT）的科學家團隊，開發了一種可以僅借助人類大腦發出的電信號就能控制機器人的強化學習系統——無需任何語音控制或觸控功能，使用者只需要簡單地“想一想”，就可以操控機器人完成移動、拿取物體等任務。

據論文描述，這項基于腦機接口的研究，目前主要針對癱瘓患者，可以讓機器人更加準確、快捷地輔助癱瘓患者的正常生活，以提高他們身體的靈活性。

相關研究論文以“Customizing skills for assistive robotic manipulators, an inverse reinforcement learning approach with error-related potentials”為題發表在 Nature 子刊 Communications Biology 上。