三技融合让截瘫患者自主行走

近二十年，医学界借助干细胞移植、脊髓电刺激、脑机接口、脑脊接口、神经再生等技术，探索脊髓损伤患者恢复功能的可能性。近段时间，上述多个领域喜讯频传。首款侵入式脑机接口医疗器械获得国家药品监督管理局批准上市引发广泛关注。非侵入式脑机接口领域同样也结出了硕果。

程黎明（左）正指导截瘫患者进行三技融合步行训练

3月20日，在同济大学附属同济医院，一名胸段脊髓损伤截瘫患者在受伤7个月后，借助无创脑电采集、脊髓电刺激、下肢外骨骼机器人三项技术，首次借助自主意识控制，完成了站立和行走。

让患者真正走起来

此次实现行走的截瘫患者叶某，是我国首例同时接受无创脑电采集、脊髓电刺激、下肢外骨骼机器人三种技术融合治疗的患者。

简单来说，无创脑电采集技术主要将患者控制运动的意念转化为电信号，传输给外骨骼机器人和脊髓电刺激芯片。脊髓电刺激技术一方面帮助患者产生关节屈伸运动，另一方面将相关运动的反馈数据传输至外骨骼机器人，并与脑电信号协同调控患者的步态、步频与步幅，最终完成由患者自主控制的行走动作。

同济大学附属同济医院骨科学术带头人程黎明指出，患者此次完成的行走是首次通过采集脑与脊髓电信号，在体外进行放大和重新编程后，借助外骨骼机器人设备实现的行走。未来，团队将继续探索融合干细胞技术、智能响应型新型生物材料、神经再生小分子人工智能新药、正念干预等多种技术的新型疗法，促进神经再生与神经环路重建，推动脊髓损伤患者实现真正意义上的神经修复。

三项技术各司其职

那么，三技融合具体是如何实现的呢？程黎明介绍，三技融合中的无创脑电采集系统，主要由多模态脑电采集系统和主动康复软件平台组成。该系统集成W4代脑电放大器等设备，还配备了智能同步模块等，能实现高质量的脑电信号采集，并能同步获取眼动及多种生理信号，为复杂人机交互研究提供多维数据支持。该系统依托自研的高精度同步技术，可实现全链路时间同步，将时间误差控制在1毫秒以内，从而保障神经响应与外设控制精确匹配，为运动想象训练及闭环神经调控提供技术基础。

在应用层面，该脑电采集系统主要基于运动想象，采集并解析患者的脑电信号，识别运动意图，输出控制指令至外骨骼机器人等设备，驱动肢体完成训练动作，进而提升患者的主动参与度，提高康复训练效果与临床疗效。

在临床实践中，对于肌力为1～3级，接受常规康复训练超过3个月但效果不佳的患者，脊髓电刺激能“唤醒”休眠的神经通路。患者此次使用的脊髓电刺激设备内装有脉冲发生器，可接收无创脑电下行运动指令信号，放大残存皮质脊髓束信号以激活肌肉，还能将运动信号传至外骨骼机器人，形成从感知到运动的调控环路。

此外，此次治疗采用的是刺激、运动、反馈序贯模式。这种序贯模式，短期内可改善患者的肌张力并缓解痉挛，中长期可提升肌力、恢复自主运动功能，助力患者重新获得行走或抓握能力，从而提高生活质量。

对于重度运动功能障碍患者，仅进行神经调控，并不能恢复步行能力，需借助外骨骼机器人巩固神经能力，形成运动控制模式。外骨骼机器人的核心优势在于不仅能“带着患者走起来”，还能实现精准助力、步态匹配和临床可转化训练。

总的来看，在三技融合中，脑电采集系统主要识别患者的主动运动意图，侵入式脊髓电刺激负责激活调节脊髓相关神经通路，而外骨骼机器人则将“神经层面的改善”落实为“可见的功能性运动”，帮助患者完成站立、迈步等。

团队协作助力康复

程黎明进一步表示，在三技融合加持下，重新站立行走的体验，将极大增强患者的康复信心与内在动力。接下来，骨科团队与康复团队将在患者的康复治疗方案中新增一项重要内容：每日进行30分钟三技融合步行训练。“每天进行这项支持性的特定训练任务，不仅能强化患者双下肢的肌力，还可以弥补脊髓损伤后大脑对双下肢正常本体感觉信号输入、反馈与整合过程的‘感知’缺失，从而促进神经环路的功能重塑。”程黎明说。

据了解，康复团队后续还将持续评估患者的双下肢肌力和感觉功能变化，并借助表面肌电监测、体感诱发电位监测和运动诱发电位监测等手段，精准监测患者双下肢运动和感觉神经通路的功能状态，帮助患者在下肢肌力与感觉功能方面获得双提升。

文/供图：同济大学附属同济医院 谢壮丽

编辑：夏海波 杨真宇

校对：于洋

审核：秦明睿 徐秉楠