借助这项技术,3名脊髓损伤患者如今能够重新行走

22-year-old Errol Samuels from Queens, New York, who lost the use of his legs in 2012 after a roof collapsed onto him at an off-campus house party near where he was attending college in upstate New York, pauses while walking with a ReWalk electric powered exoskeletal suit to talk to Jim Cesario (R), Spinal Chord Injury Outreach Coordinator, during a therapy session with the ReWalk at the Mount Sinai Medical Center in New York City March 26, 2014. Made by the Israeli company Argo Medical Technologies, ReWalk is a computer controlled device that powers the hips and knees to help those with lower limb disabilities and paralysis to walk upright using crutches. Allan Kozlowski, assistant professor of Rehabilitation Medicine at Icahn School of Medicine at Mount Sinai hospital, where patients like Samuels are enrolled in his clinical trials of the ReWalk and another exoskeleton, the Ekso (Ekso Bionics) hopes machines like these will soon offer victims of paralysis new hope for a dramatically improved quality of life and mobility. The ReWalk is currently only approved by the U.S. Food and Drug Administration (FDA) for use in rehabilitation facilities like at Mount Sinai, as they weigh whether to approve the device for home use as it already is in Europe. Picture taken March 26, 2014. REUTERS/Mike Segar (UNITED STATES - Tags: SCIENCE TECHNOLOGY HEALTH BUSINESS) - GM1EA3S1RU901
Our spinal cord serves as the communication highway between our brain and our body.Image: REUTERS/Mike Segar
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脊髓损伤可能在转瞬之间改变你的一生。

但如今,两本顶尖科学期刊发表的研究表明,脊髓损伤患者有望重新行走。

David Mzee 讲述了在6年后重新行走那种“不可思议”的感受。

靶向电刺激

洛桑瑞士联邦理工学院的 Grégoire Courtine 研究团队报告称,一种名为靶向神经技术的治疗方法,让3名曾遭受脊髓损伤的人重新行走。该技术在脊髓表面施加定时电刺激,称为 EES。

Image: Nature

即使损伤发生在四年多以前,而且尽管这些人存在永久性运动功能障碍(肌肉功能丧失)或完全瘫痪,EES 仍然有效;此前他们还接受过长期康复治疗。

接受 EES 后,患者立即出现改善:他们能够自主激活肌肉,使瘫痪腿完成预期动作,例如伸展踝关节。

针对每个人优化 EES 后,他们能够适时配合 EES 序列做出动作。五天内,参与者便能在地面行走,甚至调整腿部动作和行走速度。

或许最令人振奋的是,接受数月的靶向 EES 后,参与者重新获得了对先前瘫痪肌肉的自主控制能力,即使不进行 EES 也能做到。因此,他们能够在实验室外行走,甚至骑自行车。

什么是脊髓损伤?

脊髓损伤通常由创伤事件造成,例如机动车事故、运动相关事故或跌倒。在澳大利亚,250-350例脊髓损伤每年新增,目前有超过10,000人带着脊髓损伤生活。

事故发生时,构成脊柱的椎骨可能脱位或骨折。这会使骨骼挤压脆弱的脊髓,造成出血和挫伤。

损伤会导致受伤部位以下的运动(肌肉)功能和感觉功能丧失。颈椎(颈部区域)以下的损伤通常会导致四肢瘫痪,即四肢均受影响。脊髓胸段或腰段损伤通常会导致截瘫,使躯干、双腿和身体下部瘫痪。

脊髓完全横断并不常见;大多数患者在受伤部位以下通常仍保留少许功能。

沟通高速公路

脊髓是大脑与身体之间传递信息的高速通道。

如果高速公路受损或封闭,你就无法沿路到达目的地。同样,脊髓受损时,通常在大脑与身体之间传递的信号和信息便无法抵达目标。这会导致肌肉控制能力丧失、感觉丧失、大小便问题以及性功能障碍。

行走和其他自主动作由信号控制:这些信号从大脑前部向下传至脊髓中的其他神经细胞,再经由神经从脊髓传至相关肌肉。

这项新研究令人振奋之处在于,它表明数月的 EES 或许能够重新启动这些通路的活动。这与该团队的早期研究结果一致,但这是首次在人类身上证实这种效果。

令人振奋的一步

在脊髓损伤后改善功能的研究领域,许多试验性治疗都未能奏效,而这项研究迈出了令人振奋的一步。

其他尝试因多种原因未能成功。首先,许多用于研究脊髓损伤的模型无法准确模拟脊髓损伤患者所面临的具体问题,因此很难将实验结果转化为临床上的实质进展。

此外,脊髓损伤的情况千差万别,并非所有损伤都一样。因此,很难找到对所有患者都可能有效的治疗方法。

事实上,Courtine 团队的研究也只纳入了脊髓损伤程度较轻、并非完全损伤的患者。这可能限制研究结果对伤势更严重者的适用性。

Courtine 方法的成功似乎也与治疗中采用定时而非持续 EES 有关——这让试验参与者能够保留对双腿空间位置的感知(即本体感觉)。其他试验并未采用这一方法。

未来展望

尽管这些研究取得了令人振奋的进展,该领域未来的研究仍需克服一些局限。

首先,这种方法要求参与者接受一系列侵入性且耗费资源的操作,以植入 EES 电极并确定最佳刺激方案。身体条件或经济状况可能会使其他人难以接受这些操作。

此外,目前这种疗法仅在极少数脊髓损伤程度相对较轻、且并非完全损伤的患者中进行试验。这并不能反映许多患者的损伤严重程度。

未来研究必须探明 EES 对更严重损伤是否也有效,包括完全损伤、仅剩少数甚至没有未受损神经的情况。

我们仍不知道这项技术能否改善日常活动能力。

还应记住,运动功能只是脊髓损伤患者众多症状之一。在一项针对截瘫患者的调查中,他们表示改善大小便控制和恢复性功能,对生活质量而言比重新行走更重要。

因此,尽管脊髓损伤患者有理由谨慎乐观,但这一领域仍有大量工作有待完成。

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