61歲的金先生癱倒在輪椅上,面對醫生的下肢檢查,即使是最簡單的抬腳動作也無法完成,雙腿仿佛與身體失去了連接?!睹咳战洕侣劇酚浾邚恼憬髮W醫學院附屬第二醫院(以下簡稱浙大二院)提供的視頻資料中看到上述內容。
金先生去年10月因高處墜落傷導致胸3/4椎體骨折,被當地醫院診斷為完全性截癱,醫生一度判斷其“恢復自主行走可能性極低”。今年3月,浙大二院為金先生完成全國首例“閉環脊髓神經接口”植入手術。術后,原本被診斷為完全性截癱的金先生已可實現自主直線行走、轉彎、上下坡、變速行走等復雜動作。值得注意的是,這一手術完全基于國產設備和自主知識產權完成,標志著我國在脊髓神經接口及神經功能重塑領域取得重大技術突破。
“根據金先生目前恢復的情況,我認為脊髓神經接口可以幫他站起來?!眻F隊主刀醫師、浙大二院神經外科朱君明主任醫師表示。此次手術的成功,也為我國370萬名脊髓損傷患者相關功能的恢復帶來了新希望。
金先生 圖片來源:浙大二院提供
脊髓神經接口為何能幫助截癱患者重新站立?
浙大二院提供給《每日經濟新聞》記者的資料顯示,金先生今年61歲,去年10月,他因高處墜落傷導致胸3/4椎體骨折,被當地醫院診斷為完全性截癱。盡管在脊椎手術后接受了為期4個月的系統康復訓練,但傳統康復手段并未帶來顯著改善,醫生一度判斷其“恢復自主行走可能性極低”。
浙大二院提供的視頻資料還原了金先生術前的真實狀態:金先生平躺在病床上,雙下肢僅能貼著床面左右平移,但始終無法抬離床面。
“我們咨詢過很多醫生,都說我爸再也沒有希望站起來了。”金先生的家屬回憶起術前的那段時間,語氣中仍帶著難以掩飾的無力感。
轉折發生在今年3月,金先生在浙大二院接受了國內首例“閉環脊髓神經接口”植入手術。術中,神經外科醫生在他腰部脊椎中精準植入了一根帶有16觸點的脊髓刺激電極,并在其腹部植入火柴盒大小的無線可充電刺激控制器。
術后,項目團隊進一步開展了刺激模式與刺激參數優化調試,效果亦是立竿見影:術后第三天,金先生就能實現彎腿、抬腿等動作控制;術后第十五天,金先生成功實現自主站立及行走動作;術后一個月,金先生下肢運動功能顯著改善,在助行器幫助下,恢復自主邁步行走。一段拍攝于今年5月16日的視頻顯示,通過脊髓刺激配合系統化康復訓練,金先生可以在不依靠他人攙扶的情況下,自行使用助行器實現上坡、轉彎、坐電梯等日常行動。盡管他的步伐略顯踉蹌,但與術前無法站立、無法抬腿的狀態相比,已實現質的飛躍。
更令人欣喜的是,金先生的下肢感覺功能也逐步恢復,自主排便功能恢復,生活質量顯著改善,提示該技術在改善運動功能的同時,也具備促進神經感覺通路修復的潛力。
脊髓神經接口幫助截癱患者重新站立的治療原理是什么?據悉,脊髓神經接口的核心在于幫助患者重新建立和增強受損脊髓的信號傳導,從而加強脊髓的神經修復,加速自主功能恢復。朱君明解釋:“如果把脊髓上的信號傳導比作高速公路,金先生的脊髓損傷情況就像高速公路遭到了破壞,導致大部分車道無法通行,我們團隊采用的脊髓神經接口技術就好比修復受損道路,重新增強了車輛通行能力?!?/p>
浙大二院項目團隊表示,將繼續推進臨床前瞻性研究,開展臨床被試招募工作并計劃招募10名符合標準的脊髓損傷患者進行持續追蹤與康復研究。
腦信號的采集和解碼目前仍是腦機接口企業博弈的主要方向
在截癱患者金先生的案例中,“閉環脊髓神經接口”的成功應用只是腦機接口領域邁向臨床落地的一個縮影。近年來,整個腦機接口行業正處于由實驗室研究邁向規?;瘧玫年P鍵階段。
知名咨詢機構Grand View Research的統計數據顯示,全球腦機接口市場規模由2019年的12億美元,增長至2023年近20億美元,2019—2023年復合增長率超13%,預計到2029年全球腦機接口產業規模將達到76.3億美元。
5月27日,深圳大學特聘研究員、生物醫學工程學院長聘副教授梁臻在接受《每日經濟新聞》記者采訪時指出,腦信號的采集和解碼目前仍是腦機接口企業博弈的主要方向:腦機接口技術主要是通過電極采集腦電信號,再借由理解算法分析解讀意圖并實時反饋給對應的外部設備,由于腦電信號較為微弱且大腦活動非常復雜,因此“如何聽到腦”和“如何理解腦”是現階段腦機接口技術發展面臨的核心難點。
特別是在產學研轉化環節,數據環境差異是當前限制腦機接口大規模落地的主要因素之一。“在實驗室環境下,我們可以獲取非常干凈、結構化的腦電數據,進而做出高精度的情緒識別、認知建模,這也是我們目前能把情緒識別準確率做到90%以上的原因?!绷赫榻忉?。然而,一旦進入現實生活環境,微幅的腦電信號常被肌電等強干擾信號淹沒,加之用戶行為不確定性強,導致腦電數據的質量顯著下降。這導致訓練出的模型穩定性不強,在實際應用中極易失效,阻礙產品從實驗室走向產業化。
上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院功能神經外科主任醫師徐紀文則向記者表示,腦機接口從產品設計到應用于臨床的過程中面臨著“工程邏輯”與“醫學思維”之間的認知斷層。工程師關注的是1+1=2的精密模型,而臨床上同樣的藥物對不同病人可能呈現出完全不同的反應。腦機接口真正要走向大規模應用,最好從一開始就讓臨床與研發同步介入,否則產品成型后往往難以滿足臨床真正的需求。
在徐紀文看來,腦機接口的臨床價值并不限于“幫助截癱患者站起來”,其對癲癇、帕金森病等功能性神經疾病的預測與干預同樣具備廣闊的應用前景。他向記者透露,目前他正在參與的課題聚焦于癲癇發作預測設備的開發。如果能在癲癇發作前5分鐘發出提示,將為患者爭取到關鍵的應對時間?!巴ㄟ^腦電大數據的前期訓練,我們已初步實現對癲癇病人發作前5分鐘的預警,準確率可達70%左右?!毙旒o文說。
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