Lancet：瘫痪十年的病人，首次实现随心所欲使用自己的手臂
2017-03-30 佚名 中国生物技术网
一种世界领先的技术能够让一个因骑自行车撞到卡车而导致颈部以下瘫痪的人用意念的力量来控制手臂，他现在还可以独自喝一杯咖啡和用叉子吃土豆泥。
一种世界领先的技术能够让一个因骑自行车撞到卡车而导致颈部以下瘫痪的人用意念的力量来控制手臂，他现在还可以独自喝一杯咖啡和用叉子吃土豆泥。
53岁的Bill Kochevar在大脑运动皮层植入了微型芯片，在前臂植入了传感器，这可以帮助他手臂的肌肉在响应计算机解码的大脑信号时获得刺激。8年后的今天，他无需帮助就能够自己喝水和吃东西。
Kochevar说：“我想做什么，系统就为我做什么。并不需要太多的思考。当我想做某件事情的时候，大脑就会做它要做的了”。
这项实验技术由美国俄亥俄州克里夫兰凯斯西储大学开创，是世界第一个重新让完全瘫痪人群使用人脑控制来伸手和抓取的技术。
目前，这个过程还相对缓慢。但科学家表示，这一突破是对其概念的证明，他们希望简化这个技术，直到该技术成为瘫痪患者的常规治疗手段。在未来，该技术将是无线的，其电极阵列和电传感器将全部植入皮肤下，在外面无法看到。
该研究在医学杂志《柳叶刀》进行了详细说明（点击左下角阅读原文），文章第一作者Bolu Ajiboye博士说“我们的研究还处于早期阶段，但是我们相信神经义肢技术能够为瘫痪患者提供恢复手臂日常活动功能的可能性，让他们更加独立自主。到目前为止，它已经帮助一个四肢瘫痪的人去伸手和抓取，这意味着他能够自己完成饮食行为。随着研究进一步深入，我们相信这个技术将实现更加精准的控制，允许进行更多的行为，以改变瘫痪人群的生活。”
肌肉和神经的功能性电刺激（Functional electrical stimulation，FES）已经在瘫痪患者中测试过，但是他们必需使用他们还能做的动作去触发它，比如耸肩或点头，而Kochevar只需要想他自己要做什么就够了。
此前，他接受了脑部手术，在运动皮层植入控制手部活动的传感器，并与电脑相连。Kochevar历经了四个月的训练，去想他需要的手腕转动和手指抓握动作，来让电脑识别大脑皮层必要的信号，去带动虚拟现实手臂的动作。
他的上下手臂总共植入了36个肌肉刺激电极，包括帮助恢复手指、拇指、手肘和肩膀动作的4个电极。这些电极在使用该技术的第17天开启，每周刺激肌肉8小时，总共持续18周，以改善强度、行为和减少肌肉疲劳。
随着整个系统连接起来，来自大脑的信号通过译码器被转化，触发手臂肌肉和神经的活动。
他惊喜地表示：“哇！我现在竟然可以这样做了！以后，我可以在任何时间喝自己想喝的、吃自己想吃的东西了！”
神经假肢技术如何重新连接大脑和肌肉？
1、肩膀以下瘫痪的人可以将传感器移植到大脑运动皮层——大脑控制手部运动的区域。
2、虚拟现实训练帮助创建大脑－计算机接口。这个可以指导大脑信号指示的动作。
3、刺激肌肉的电极和它们的控制器移植到患者的上下臂。
4、人们在想关于做某个动作的时候，就会将大脑信号传递到电极，刺激肌肉收缩来帮助他们完成活动。
2006年，Kochevar在一次自行车事故中失去了全部的活动能力。他骑在邮车后面，邮车突然停掉，他一头栽了进去。
Ajiboye博士希望Kochevar能够很容易地移动手臂。Kochevar表示，这就是他的目标，通过无痕技术帮助他在感知自己所想后来移动手臂。
目前的限制是能够被刺激的肌肉数量和挤压的电线。然而，活动缓慢并不让患者担忧，因为他们最想要的是功能，而不是速度。毫无疑问，这个技术治愈了瘫痪，而且避免伤害。
华盛顿大学的Steve Perlmutter在《柳叶刀》杂志发表了评论：“我们的目标是面向未来的：一个瘫痪的人想做手臂的动作，就好比大脑与肌肉断开了连接。无痕的移植技术能够帮助他实现他想做的动作。这是一项开创性的研究，是使用电动机神经假肢技术帮助瘫痪四肢进行功能性多关节动作的首次报道。”
“然而，这个治疗方法在实验室以外几乎无法使用。这些动作很粗糙并且缓慢，需要持续的视觉反馈。因为它是在大脑－计算机接口条件下使用，并因使用协助肩膀活动的动力装置而受到限制。所以，该研究只是概念性地证明了可能性，而不是神经义肢技术概念和技术的根本性进步。但是，这项研究仍是令人兴奋的展示，电动机神经义肢技术治疗瘫痪的未来将愈加光明。”
原始出处：
Dr A Bolu Ajiboye,PhD,et al.Restoration of reaching and grasping movements through brain-controlled muscle stimulation in a person with tetraplegia: a proof-of-concept demonstration.Lancet.Published: 28 March 2017.DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(17)30601-3
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