清华人工脊髓技术帮助截瘫患者重拾行走

对于我国370多万脊髓损伤患者来说，这项成果的意义是巨大的。

在手术中植入人工脊髓系统，通过智能优化调控与针对性康复训练，近日，一名车祸截瘫患者，成功实现一步一步向前行走。

该成果由清华大学神经调控国家工程研究中心、昌平实验室联合北京清华长庚医院共同完成。在团队的联合攻关下，人工脊髓系统在患者体内发挥神奇功效，实现了和患者的运动协同。从下肢无法运动到逐步恢复自主运动功能，再到实现自主站立、手持助行架自主行走，科幻电影中的场景就这样走进了现实。

脊髓损伤被称为不可逆转的“世界性难题”。该疾病部分或全部阻断大脑与外周神经系统之间的联系，严重影响下行控制信号及上行感觉信号的编码和传输，导致损伤平面以下身体区域的运动和感觉功能减退甚至完全丧失。几乎所有脊髓损伤患者都伴随着不可逆的四肢或双下肢截瘫，导致无法正常生活和从事体力劳动。同时，住院治疗及后续的康复费用高达数百万元，为患者家庭和社会都带来沉重负担。

团队带头人、神经调控国家工程研究中心主任李路明介绍，人工脊髓项目团队基于脑起搏器的研究经验，经过多年的技术准备，在国家工程研究中心和昌平国家实验室的支持下，于2021年正式开展脊髓损伤患者的临床试验，招募了第一位运动完全性脊髓损伤的下肢截瘫患者入组。通过在患者脊髓硬膜外植入高密度刺激电极阵列，并对脊髓区域与下肢和躯干运动相关的神经进行基于空间-时间编码的节律性序列刺激，重新构建运动指令，帮助患者恢复了对其下肢肌肉的部分控制，重建了患者的行走步态。经过一段时间的康复训练，患者逐渐恢复自主站立与行走等运动功能。

近年来脊神经调控治疗脊髓损伤导致的截瘫成为学术界的一个热点，是工程科学、神经科学和临床医学融合结合解决临床挑战的一个标杆。

该名患者在清华长庚医院神经外科完成手术植入，后在康复医学科进行了康复训练。“就像电缆断裂后无法继续通信，脊髓损伤患者的神经信号无法在大脑和外周神经之间正常传递。植入人工脊髓系统后，通过电刺激将患者发出的运动信号传递到损伤部位，发挥神经固有的环路功能，作用于患者本身并支撑他完成运动指令，从而实现运动的重建。”清华长庚医院神经外科主任王贵怀表示。

“团队在确认患者进入康复平台期后进行了人工脊髓系统的植入，后续的脊髓神经调控和康复帮助患者重新建立了对损伤平面以下肌肉的适应性控制。患者先是恢复了简单的自主运动功能，之后在减重设备的辅助下实现自主站立和行走，现如今可以摆脱减重设备实现自主站立和手持助行架的自主行走。”清华长庚医院康复医学科主任潘钰介绍道。

团队成员、清华大学航天航空学院眭亚楠副教授介绍，人工脊髓系统让丧失肢体运动能力的脊髓损伤患者恢复了对损伤平面以下肌肉的自主控制。团队研发的智能调控技术，可以根据患者的运动表现优化调控策略，并实现参数的实时调整和多种运动模式的自由切换，适应患者需求，帮助患者进行简单的日常活动。经过优化调控和康复训练，患者的恢复效果得到大幅提升。

服务健康中国战略，提升国民健康水平，人工脊髓技术这一创新疗法正在为脊髓损伤患者的康复开辟一条新路。“这一工作在全球都处于探索阶段，是一项挑战巨大、交叉性很强的研究，多学科研究人员需要与患者通力配合，克服各种困难，推动临床应用。让人欣慰的是，在这个过程中见证了患者运动功能的一步步改善，同时也锻炼了队伍，特别是博士生解决问题的能力得到了提升，神经外科陆洋医生，实验室博士生张熹、李洪达都付出了很大努力。”李路明表示。

清华大学111周年校庆期间，这位人工脊髓受试者来到清华园，通过自主行走展示了他的康复治疗效果。团队多年来磨砥刻厉、潜精研思的成果，能够为更多需要的人带来帮助，李路明说，“这对我们来说是一件非常幸运的事情”。