中国首例！脑机接口+外骨骼帮助一名瘫痪者重新行走

以下文章来源于医学界，作者医学界

51岁的叶先生怎么也不会想到，他会因一次意外导致下肢完全瘫痪。他更不会想到，自己也因此成为我国首个同时配有无创脑机接口、脊髓刺激芯片和机械外骨骼的人。

3月20日，上海市同济医院骨科学术带头人程黎明教授团队宣布，团队完成了中国首例无创脑机接口、脊髓电刺激与下肢外骨骼机器人联合治疗。

“我们检索了全球文献，也未发现有相关的案例报道。”程黎明教授告诉“医学界”，在三技联合作用下，叶先生成功凭借“意念”，控制外骨骼辅助站立行走。

在神经交互脊髓损伤治疗领域，这是我国科学家团队取得的又一次创新突破。据了解，未来，团队还将融合干细胞、神经再生AI小分子新药等手段，向着脊髓损伤的“完美修复”持续迈进。

“世界级难题”

脊髓损伤，是一种由外伤或自身基础疾病等导致的严重致残性损伤。近年来，以外伤为主的脊髓受损发病率明显升高，且由于神经纤维不可再生，脊髓损伤治疗一直被认为是“世界级难题”。

据程黎明介绍，去年8月，叶先生因意外跌落导致胸椎骨折，下肢瘫痪。“他在当地医院接受了骨折复位固定手术，但术后下肢功能并未恢复，双腿没有任何力气，经诊断属于B级脊髓损伤（AIS B）。”

临床中，AIS B属于中重度脊髓损伤，虽然脊髓神经通路未被完全切断，但残留的神经仅能支撑患者保留部分感觉功能，损伤平面以下的关键肌群肌力为0级，无法自主收缩或活动，这意味着叶先生的下半生或许都将在轮椅上度过。

走投无路之际，叶先生经人推荐来到了上海市同济医院，尝试通过脊髓电刺激进行康复。

程黎明告诉“医学界”，通俗而言，健康人的运动指令是由大脑发出，通过脊髓神经传导控制运动行为。而对于脊髓损伤的瘫痪者，正常的运动传导通路受阻。

脊髓电刺激则相当于在损伤处植入一个“神经起搏器”，由外部程序发出电信号，刺激损伤平面下的神经回路处于“待命”状态。当患者尝试运动时，这些“预热”过的神经更容易被残存的微弱信号触发，从而产生运动。

程黎明介绍，在手术植入电刺激芯片后的两个多月，叶先生的下肢肌力得到了部分恢复，但仍不足以支撑其站立、行走。“他感到非常沮丧，折腾了好一阵，改善微乎其微，也看不到什么希望，一度产生放弃念头。”

这促使程黎明进一步思考，在现有的技术发展下，治疗策略能否更进一步？

不仅仅是脊髓电刺激，程黎明告诉“医学界”，他带领团队长期从事脊髓损伤的基础和临床研究，掌握了神经再生修复、脑机接口神经交互、机器人外骨骼等一系列前沿技术，也和众多科研机构和创新企业保持合作。

“如果将这些技术适度整合，打造一个全新的治疗范式，结局会不会有所不同？”程黎明想道。

“意念”驱动行走

今年3月，叶先生回到了上海市同济医院，在脊髓电刺激的基础上，程黎明团队要再帮他“加装”两个设备——脑机接口与机器人外骨骼。

作为一种神经交互装置，脑机接口可以读取并解码脑信号，将大脑控制运动的“意念”，转化为放大后的电信号，绕过受损的神经通路直接传输给外骨骼，并最终将人脑的意图，转化为机器人的实际动作。

这并不是一个新鲜的想法，但进一步融合脊髓电刺激却是第一次。“在这套全新的系统中，不仅外骨骼能接收信号、助力行走，当大脑试图往前迈步时，脊髓芯片中对应的电极也会同步放电，刺激迈步的肌肉收缩、关节屈伸。”

同时，脊髓电刺激也能和脑电信号协同，调控患者的步态、步频与步幅。“对于叶先生而言，他会感觉是自己在指挥下肢的运动行为，带着外骨骼行走，而不是外骨骼带着他。”程黎明说。

然而，要想快速、精准地提取脑电信号并解码，再和提前植入的脊髓电刺激设备形成闭环联动，使其能够稳定接收、传输和执行，这需要一套高效的信号协调系统。据程黎明介绍，为此，团队和企业研发方耗时两个多月，联合开发了一套软件系统，专门解决了信号对接的问题。

“企业研发团队有着深厚的工程学背景和技术积淀，而我们则提供了基础研究和临床真实需求的医学闭环。这种医工融合的跨学科合作，是解决复杂临床难题的关键。”程黎明说。

在双方的合作下，3月20日下午在上海市同济医院同康楼骨科研究型病房，截瘫7个月的叶先生首次依靠自身意识控制，实现了自主站立与行走。

据介绍，目前，叶先生恢复良好，心理状态得到明显改善。接下来，他将在医院持续接受这套系统的康复训练，并进一步评估下肢的功能恢复情况。

值得一提的是，以“脊髓神经接口”为代表的神经调控技术，设计之初的主要目标，是代偿性地恢复患者运动功能。但随着相关研究不断开展，这类技术正在逐渐展现出“神经重塑”的潜力。

“对于不完全截瘫患者，受损的神经通路仍保留部分功能结构。因此，电刺激或许能促进受损的神经环路自我修复，重建残存的神经纤维的连接。我们希望有一天，患者能离开外部设备，真正意义上恢复自主运动。”程黎明说。

脊髓损伤的“完美修复”

程黎明告诉“医学界”，此次治疗使用的是非植入式脑机接口设备。相比植入式设备，虽然信号采集精度相对有限，但患者无需接受手术，安全性更好。更重要的是，这是一个可逆的过程，设备可随时摘除，未来随着技术发展，也能灵活更换治疗策略。

相关统计数据，截至2019年，全球有超过2000万人患有脊髓损伤，年新发病例数约为90万。从1990年到2019年，全球脊髓损伤发病率、患病率和残疾生活年数（YLDs）均大幅增加，最主要的致伤因素是跌倒和交通意外。

而“神经修复或再生”和“神经调控”，则被认为是治疗截瘫患者最具前景的技术方向。

早在2009年，程黎明就在上海市同济医院建立了脊柱损伤专科，确立了以脊髓损伤为主攻方向的研究体系，瞄准脊髓损伤病理机制的探索、神经修复的临床转化，开展了一系列科研攻关，先后承担了多项国家重点研发计划。

2025年10月，程黎明团队在《自然·生物医学工程》发布重磅研究成果，团队利用诱导多能干细胞（iPSC）技术，再生了脊髓类器官，在完全脊髓损伤的小鼠中重建神经环路，瘫痪小鼠得以站立并迈，被国际神经科学界视为“走向临床瘫痪治愈的关键一步”。

与此同时，随着近年来以“脑机接口”“脑脊接口”为代表的神经调控技术火热发展，程黎明进一步拓展了研发方向。而此次的“三技融合”，便是团队将神经调控技术与康复工程深度融合的一次创新实践。

据了解，团队将根据叶先生的恢复情况，适时制定下一步的临床招募计划，希望能积累更多真实世界数据，迭代算法、升级系统，以期实现更好的性能控制。

更长远来看，程黎明告诉“医学界”，理想的脊髓损伤修复应实现“再生修复”——通过干细胞、外泌体等生物学方法，让受损的脊髓组织重新长出、产生新功能。而神经调控则是在功能恢复的基础上，促进局部组织的“功能重塑”。

“如果这些不同方向的创新探索，最终能汇聚在一起，实现强强联合，促进神经再生与神经环路重建，我们就能朝着脊髓损伤的‘完美修复’持续迈进。”程黎明说。

加入读者交流群：

联 系 我 们 ：wbfsh@staff.weibo.com