患者截瘫卧床6年“脑机接口”重获行走能力

高空坠落导致下肢完全失去知觉，截瘫卧床6年，患者小韩和家属怎么也不敢想到如今还能重新站起来……近日，卧床瘫痪多年的患者小韩借助脑机接口，终于能在使用助行器的情况下独自行走了。

患者小韩6年前在山上牧羊时，不慎跌入一个9米深的洞，导致“完全性脊髓损伤”，下肢完全没有运动和知觉，生活不能自理，一度对生活失去信心。虽然在基层医疗机构进行了传统康复训练，但是仍然不能主动活动双腿，站立也需要在帮助下才能勉强完成。

期间，她偶然参与了首都医科大学宣武医院“重拾行走计划”，通过半年系统的“脑机接口”康复训练，目前已经能够在穿戴支具、使用助行器的情况下独自行走。

图为患者在穿戴支具、使用助行器的情况下独自行走。（首都医科大学宣武医院供图）

“脑机接口”如何发挥作用？首都医科大学宣武医院院长赵国光说，人类大脑可以产生运动意向，以电信号形式输出给肢体，也可以接收来自躯体感觉信息的输入。一旦信息传导功能受损，指令的下行输出和感觉信息的上行输入中断，就会造成严重的功能缺失。“脑机接口”技术是大脑与外部设备之间创建的直接连接。通过该技术，可提取大脑神经电活动信号，并与外部设备建立信息反馈和交互。

赵国光介绍，如果患者的损伤发生于大脑皮层，缺失的功能可以通过“康复训练”引导“大脑功能重组”进行修复。小韩的损伤是脊髓损伤中最严重的“完全性脊髓损伤”。“这些患者的大脑完全接收不到损伤平面以下的感觉输入，同时运动指令也无法发送给肌肉。这种损伤通过传统的外科手段或康复医学手段都难以有效地实现损伤平面以下的功能恢复。”赵国光说。

图为患者在进行“脑机接口”康复训练。（首都医科大学宣武医院供图）

近年来，神经科学的发展对“完全性脊髓损伤”有了新的认识。所谓“完全性脊髓损伤”可能并非脊髓物理上完全断开，其中仍有部分神经纤维可能存在“藕断丝连”。“脑机接口”技术，让“残存的神经纤维”再次发挥功能。

赵国光说，“脑机接口”康复训练可以调动大脑感觉和运动等脑区协同工作，科学地给皮层和肢体施加运动和感觉任务，刺激中枢和效应器产生电信号，并通过“脑机接口”在大脑和肢体之间建立的人工辅助传导通路，使两者之间阻断的信息交流能够延续，这样可以激活脊髓残存的神经纤维，激发出其“残存的潜在能力”，从而在功能上发挥代偿作用，部分恢复脊髓对运动和感觉信息的传导功能。

图为医务人员在为患者进行康复训练。（首都医科大学宣武医院供图）

临床“脑机接口”长什么样子？有关专家介绍，国际上“脑机接口”有很多种技术类型，对于采集“脑电信号”的“脑机接口”，大致可分为有创脑机接口（颅内植入式电极）和无创脑机接口（使用头皮电极）。有创脑机接口颅内脑电信噪比高，信号清晰，但电极覆盖范围比较小，比较适合导出上肢精细运动的控制。而采用头皮脑电的无创脑机接口可采集来自大脑各个脑区的脑电信号，适用范围广，缺点是信号噪声较大，需要复杂算法进行分析，比较适合粗大运动的检测。

图为患者在进行“脑机接口”康复训练。（首都医科大学宣武医院供图）

“类似小韩这种节段的脊髓损伤，更适合使用无创脑机接口恢复下肢粗大的运动功能。”赵国光说，相比于有创脑机接口，无创脑机接口的优点是受众面比较广，成本低，无感染风险。这种脑机接口可能更加适合于临床康复使用。

据介绍，“脑机接口”康复训练还可以促进受损脑网络的完善、促进白质部分恢复，与机器人辅助技术、天轨减重步行训练、传统运动疗法等康复治疗技术互相配合，还能显著提高康复效果和进度。

近年来，国内和国际研究显示，对于常规康复手段难以改善功能的完全性脊髓损伤，“脑机接口”显示出巨大潜力，对于非完全性脊髓损伤及其他脑损伤，“脑机接口”康复训练也表现出明显的优势。

“我们神经外科也正在开发各种有创的闭环'脑机接口’，比如丘脑引出的电信号与电磁刺激组合，用于调控帕金森、癫痫等功能性脑疾病。”赵国光说，重拾行走计划的成套脑机接口技术可以帮助很大范围的患者恢复行走能力，未来将会逐步帮助更多患者康复。（记者侠克）