脑控功能性电刺激实验示意图。研究人员给予猴子麻醉剂局部阻断了手肘部的神经活动,引起了暂时性的手部瘫痪。在神经假体装置的帮助下,两只猴子均恢复了瘫痪手部的运动,可以接近常规的方式拾起和移动小球,并完成与之前相同的任务。
伸手、拾球、握球、扔球……两只手部瘫痪的猴子竟然完成了这样一组接近常规的复杂动作,这项成果为人类脊髓损伤患者运动功能的恢复带来了希望。
这是来自美国西北大学范伯格医学院的一项最新研究成果,生理学教授米勒(LeeE.Miller)博士带领的研究小组,借助大脑与肌肉的一个人造连接成功地使瘫痪猴子恢复了较为复杂的手部运动能力。这篇论文发布在年4月18日的《自然》杂志上。
据不完全统计,全世界每年超过13万人遭遇脊髓损伤后存活下来,但他们将一直忍受着重度瘫痪之痛。这些瘫痪患者中一半人的第六颈椎以上遭到损伤,直接影响到四肢运动。对于他们中的大多数人来说,重新获得抓取物体的能力是最现实的恩惠。
正是基于这个原因,米勒博士研究小组致力于通过结合两种技术生成一个神经假体装置,用该设备取代丧失或损伤的神经系统功能,来重新恢复瘫痪患者手部的运动能力。
这两种技术对于脑损伤和脊髓损伤康复领域的医患人员来说,都不陌生。但在此之前,两者更像是两条平行轨道上的列车,为了同样的目标在各自的路径上前后奔跑,在偶然的一个弯道,两种技术并入同一轨道,产生了一个令人意想不到的结果——意念取物。
功能性电刺激
第一项技术就是功能性电刺激(FunctionalElectricalStimulation,FES)。
一位瘫痪患者开始时步速慢于0.2m/s,只能拖着一条腿走路,也就是常说的足下垂,使用一条通道的功能性电刺激技术,刺激背刺屈肌即可纠正足下垂,刺激踝关节可使足部抬起。一段时间以后,他可以把步速提高到0.7m/s,而且很快就不需要拐杖了。
这不是发生在童话里的魔法故事,而是早在上世纪60年代就已被证实有效的FES技术。
FES旨在通过使用电刺激的手段,以精确的刺激顺序和刺激强度激活瘫痪或轻瘫的肌肉,使脊髓损伤患者恢复一定运动能力。它的技术原理是通过低频脉冲电流刺激神经或肌肉,引起肌肉收缩,继而实现被刺激肌肉或肌群功能的改善或恢复。
FES最早用于康复医学领域。年美国利伯森(Liberson)等人通过刺激腓总神经,成功治疗了足下垂的7名偏瘫患者。随后的40年中,FES技术在截瘫患者行走能力恢复方面逐步发力,如今已经被证实是一种对瘫痪者下肢能力恢复比较有效的临床工具。
目前在全世界,约有超过24个研究中心都在积极评估FES在恢复站立和行走能力方面的作用,以及开发FES助行系统。
但迄今为止,通过FDA认证的用于短距离步行的FES系统只有Parastep助行系统,该系统由伊利诺斯大学与芝加哥的一个医学中心共同研制,由多通道刺激器、12片表面电极和辅助器械组成,用于训练残疾度介于T4级和T12级之间的截瘫病人的站立和行走。
虽然FES很早就用于临床并取得了显著疗效,但是其刺激信号的控制问题制约了FES的进一步发展。因为如果找不到合适的刺激信号,FES就不能达到很好的治疗效果,而且其对残肢的运动控制只能根据预设的模式进行,不能实时地根据患者意愿来随意进行肢体的运动控制。
更重要的一个现实问题是,在对脊髓损伤患者下肢运动功能恢复取得确实进步的同时,FES似乎对瘫痪者上肢的功能恢复没有找到合适的办法,直到脑机接口技术的出现。
脑机接口技术
年4月29日,香港特区政府新闻网发布消息称,香港中文大学日前成功研制出一个中文脑机接口系统,可将脑电波转换成繁体中文字。
据报道称,全身瘫痪无法说话的病人只要戴上有16个接触面的无线脑电波接收器,面向计算机屏幕上的中文笔画输入接口,想着自己要写的笔画,接收器便能接收到指令,将中文写出来。
研究团队表示,这个系统无疑比直接说话、手语或手写表达慢数十倍,然而对于严重瘫痪的病人来说,这个系统突破障碍,令他们可以表达自己,即使只是简单词组,已是难能可贵的突破。
脑机接口技术(Brain-全国治白癜风最好医院专业治疗白癜风医院