行走，本是再簡單不過的事，對于千萬癱瘓病人而言，幾乎是遙不可及的夢。全球超過2000萬人患有脊髓損傷，脊髓損傷導(dǎo)致的癱瘓，在醫(yī)學界一直被視為“不治之癥”。復(fù)旦一項重磅突破，正為癱瘓者帶來新的希望。
3月3日20點，全球首批第4例、通過腦脊接口讓癱瘓者重新行走的臨床概念驗證手術(shù)在復(fù)旦大學附屬華山醫(yī)院成功實施。
讓癱瘓者再次站立和行走。這一跨越“不可能”的奇跡，源自復(fù)旦大學類腦智能科學與技術(shù)研究院加福民團隊全球首創(chuàng)的“三合一”腦脊接口技術(shù)——通過微創(chuàng)手術(shù)在腦與脊髓間搭建“神經(jīng)橋”，僅需4小時同步植入電極，術(shù)后24小時，在人工智能的輔助下患者即可恢復(fù)腿部運動。加福民與中山醫(yī)院聯(lián)合團隊研討 復(fù)旦大學 供圖
2025年1月-2月，該團隊已聯(lián)合復(fù)旦大學附屬中山醫(yī)院成功完成全球首批3例臨床概念驗證手術(shù)，嚴重脊髓損傷患者在兩周內(nèi)實現(xiàn)自主控腿、邁步行走，標志著脊髓損傷治療邁入“神經(jīng)功能重建”新紀元。
“讓截癱患者重新行走，是我最大的夢想。”加福民教授在接受澎湃新聞（www.thepaper.cn）記者采訪時表示。他希望通過植入式腦脊接口技術(shù)，在大腦和脊髓間搭建一條“神經(jīng)橋”，采集、解碼腦電信號，給特定神經(jīng)根進行時空電刺激，讓癱瘓者再次掌控自己的肢體，而非依靠外部設(shè)備。加福民與團隊博士生觀看患者的腦電、肌電等康復(fù)數(shù)據(jù)。 澎湃新聞記者 鞠文韜 攝
加福民團隊采取了“三合一”的方法，將多臺設(shè)備集合為一臺腦部植入式微型設(shè)備，不僅大大降低手術(shù)創(chuàng)傷，也有助于提高腦電信號采集的穩(wěn)定性和效率，具有“高精準、高通量、高集成、低延時”的特點。采取微創(chuàng)手術(shù)，通過2個直徑1毫米左右的電極芯片植入到運動腦區(qū)，腦部、脊髓的手術(shù)可以在4小時左右一次完成，手術(shù)效率較前者顯著提高。
澎湃新聞記者了解到，首例接受腦脊手術(shù)的患者小林，于兩年前從三米高的地方墜落，導(dǎo)致脊髓外傷后截癱。癱瘓兩年后，34歲的小林于今年1月8日接受腦脊手術(shù)，術(shù)后24小時內(nèi)，他的左右腿便都能抬了起來。接下來的身體變化，更是快到以“天”計算：第3天就實現(xiàn)腦控狀態(tài)下的雙下肢自主運動；第10天，在重力懸吊支撐下可通過自身運動意圖自主控制雙側(cè)下肢跨步；第14天，運動反應(yīng)能力逐步提升，右腿可快速反應(yīng)抬高跨越移動的障礙物，懸吊下獨立使用站立架行走可超過5米。1月20日，小林術(shù)后12天，正在聯(lián)合團隊指導(dǎo)下開展康復(fù)訓練 復(fù)旦大學供圖 李玲 攝
參與手術(shù)的臨床醫(yī)生，用“震撼”形容第一次看到小林站立的畫面。對于脊髓損傷患者，遠端肢體受到的影響最為嚴重，患者腳背翹起說明其踝關(guān)節(jié)活動正常，印證了腦脊接口使患者的神經(jīng)通路得到重建。
2月底再回中山醫(yī)院隨訪，小林的脊椎損傷感覺平面（身體兩側(cè)具有正常感覺功能的最低脊髓節(jié)段）有所下移，腳會發(fā)熱出汗、有酥麻感，站的時候感到腿部肌肉收縮、大小便也開始有感覺……諸多變化令人欣喜。
同樣感到重獲新生的，還有來自河北的小趙、來自山東的小溫，以及從塞爾維亞受傷輾轉(zhuǎn)到華山手術(shù)的海員小周，他們分別在2月5日、2月25日、3月3日成功手術(shù)。
“這幾位截癱患者治療效果符合甚至超出我們的預(yù)期，術(shù)后第一天，3位受試者都可以躺在床上自主抬左右腿。初步證明新一代腦脊接口方案的可行性。2家醫(yī)院、4例手術(shù)的完成，也證明腦脊接口技術(shù)可復(fù)制可推廣。這不僅是技術(shù)的勝利，更是癱瘓患者重獲新生的開始。”加福民向記者介紹道，對于腦脊接口技術(shù)來說，腦電意圖的解碼如何達到高實時性是技術(shù)突破的難點。“如果解碼不夠?qū)崟r，患者過馬路等情境下可能因一兩秒的差池而出現(xiàn)危險。我們的解決辦法，就是設(shè)計一套運算速度快、運算能力準確、算力需求低的輕量級AI算法模型，為此團隊花了近3年時間，才在算法層面實現(xiàn)了對大腦運動意圖實時解碼的突破。目前我們的技術(shù)在腦電解碼實時性上，已經(jīng)達到了300多毫秒的速度，之后會朝百毫秒的速度邁進。”
此外，每個人的脊髓生理結(jié)構(gòu)都不一樣，且人體運動非常復(fù)雜，站著抬腿和坐著抬腿的腦電信號都會有所差異。如何精準刺激脊髓特定神經(jīng)根，是另一個難題。加福民團隊搭建了電刺激參數(shù)-神經(jīng)激活-肌肉骨骼運動仿真計算平臺，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。
如今，在患者康復(fù)訓練現(xiàn)場，紅外動捕攝像頭用于實時記錄患者步態(tài)。團隊每天記錄下患者的腦電、肌電和步態(tài)等康復(fù)數(shù)據(jù)，用于進一步優(yōu)化仿真模型，隨著模型不斷優(yōu)化，病人逐漸適應(yīng)模型，就會越走越好。
“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。”加福民說，下一步，仍將持續(xù)優(yōu)化、迭代該技術(shù)，讓更多脊椎損傷患者重獲行走能力，未來如果通過植入腦脊接口，加上三五年的康復(fù)訓練，患者的神經(jīng)重新連接、得到重塑，最終可能會為患者擺脫設(shè)備，而不是終生依賴它。
腦脊接口項目是復(fù)旦大學腦機接口領(lǐng)域系列突破性成果之一。學校建立了神經(jīng)調(diào)控與腦機接口研究中心，打造腦機接口交叉學科科研合作平臺，構(gòu)建了材料、芯片、人工智能到臨床的全技術(shù)鏈條，正在建設(shè)融合前沿探索、科創(chuàng)轉(zhuǎn)化與企業(yè)孵化為一體的腦機接口創(chuàng)新平臺。復(fù)旦大學自由探索與交叉融合的科研文化正在孕育腦脊接口、人工視網(wǎng)膜、超時空分辨超聲成像、人腦言語解碼等一系列顛覆性技術(shù)的突破。
此外，腦脊技術(shù)的突破與迭代也離不開深度的醫(yī)工交叉融合。真正地從臨床發(fā)現(xiàn)問題，再由實驗室實現(xiàn)突破，最終回到臨床，這是深度推進醫(yī)工交叉融合創(chuàng)新的正循環(huán)。臨床試驗期間，復(fù)旦大學附屬中山醫(yī)院曾為3位臨床試驗提供人員、場地等全方位保障。其間，加福民團隊與神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科、康復(fù)醫(yī)學科、影像科等多科室專家緊密配合，就臨床試驗方案開展多輪討論。加福民表示，團隊也計劃繼續(xù)聯(lián)合復(fù)旦大學附屬中山醫(yī)院、附屬華山醫(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)，進一步迭代算法，進一步完善“三合一”顱骨植入式腦脊接口微型設(shè)備，完成第三方產(chǎn)品型式檢驗，做好產(chǎn)品注冊臨床試驗準備。
來源：澎湃新聞
本文鏈接：讓癱瘓者重新行走，復(fù)旦全球首創(chuàng)的腦脊接口技術(shù)如何跨越技術(shù)難點？http://m.lensthegame.com/show-5-48351-0.html
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