2年前，34歲的林先生從近4米高的樓梯上摔落，脊髓嚴重損傷並導致截癱。若不是在復旦大學附屬中山醫院參與了最前沿的「腦脊介面」臨床試驗，他一輩子可能都將在輪椅上度過。
今日（4日），復旦中山醫院宣布，神經內科汪昕教授、丁晶教授與復旦大學加福民團隊合作，利用微創腦脊介面技術，全球首次實現了完全截癱患者恢復站立行走。
由於神經纖維不可再生，脊髓損傷治療一直是醫學領域的「世紀難題」。最新數據顯示，全球有約2000萬人患有脊髓損傷，年新發病例數約為90萬，且以外傷為主的脊髓受損發病率逐年升高。
而截至目前，復旦中山、華山醫院聯合團隊已經完成了4例癱瘓者的治療，取得了喜人的結果，有望開啟脊髓損傷治療的新篇章。
加福民團隊、中山醫院聯合團隊與林先生合影 圖源：復旦大學微信公眾號
讓癱瘓者重新行走
據了解，此次的腦脊介面技術由復旦大學類腦智能科學與技術研究院加福民團隊研發。早在去年10月，該團隊就曾首次宣布，經過前期的關鍵技術積累和動物驗證，將全面推進至臨床試驗階段。
林先生也因此成為了試驗的第一位受試者。過去2年多來，他在妻子的陪同下輾轉全國各大醫院，試遍了治療和康復手段，但雙腿依舊絲毫不能動彈。這次臨床試驗，是他最後的希望。
腦脊介面，通俗而言就是在大腦中植入晶元，採集患者大腦的運動指令。這些信號經過解碼後會轉換為電信號刺激，繞過受損的脊髓區域，直接指導和激活下方的肢體活動。
手術在1月8日進行。復旦中山醫院神經內科、神經外科、康復科等多學科團隊組建了聯合攻關小組，為林先生制訂了一套「全球首創方案」。
這種一次性的微創手術，讓團隊僅耗時2小時，就在林先生的大腦和脊髓硬膜外分別完成電極植入。
中山醫院多學科團隊為林先生開展手術 圖源：復旦大學附屬中山醫院微信公眾號
大腦的電極採集運動信號和刺激，脊髓硬膜外的電極則用於重建「神經旁路」。術後僅1天，林先生的右腿就可以緩慢彎曲，並能將腳背「綳直」——肢體遠端的踝關節活動正常，證明了腦脊介面神經通路重建方案初步成功。
之後，林先生的恢復速度更是超乎想像。
第3天，他實現了雙下肢運動；第8天能在站立架的輔助下站立抬腿訓練；第14天，林先生的右腿已經能抬高跨越移動的障礙物；第15天，他在懸吊下獨立使用站立架，行走超過了5米。
「我終於再次體會到走路的感覺。」到了第49天，林先生已經實現了在懸吊下獨立使用助步器行走。
和林先生一樣「幸運」的，還有此次研究的第二、第三位患者。
河北趙先生因脊髓外傷，癱瘓了22個月，但今年2月5日手術完成，開啟機器後1小時內，他就能通過腦控抬腿，並在術後兩周實現輔助下行走。山東溫先生的手術則在2月25日進行，術前完全不能活動雙腿的他，在截至目前1周多觀察期內，下肢功能也在日漸恢復。
3位患者術後的恢復情況 圖源：復旦大學附屬中山醫院微信公眾號
而就在昨日（3日）晚上8點，第4位癱瘓者的治療，已在復旦大學附屬華山醫院成功實施。
更令人興奮的是，據復旦大學介紹，在林先生術後的康復過程中，團隊還在他身上發現了腦脊介面對神經重塑的作用。
「如果通過植入腦脊介面，加上三五年的康復訓練，患者的神經重新連接、得到重塑，最終我們可能會為患者擺脫設備，而不是終身依賴它。」加福民表示，團隊將開展進一步的觀察，以了解其背後機制。
面向全球招募患者
這不是學界第一次嘗試用腦脊介面技術治療脊髓受損的癱瘓者。
目前，「晚期」脊髓癱瘓者的治療研究，主要集中在「神經再生和修復」和「精準神經調控」兩大領域，被譽為是醫學領域最前沿，也是最難的技術探索之一。
腦脊介面則屬於「精準神經調控」。在這一領域，全球的領軍人物莫過於瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）的Grégoire Courtine教授。
過去20多年間，Grégoire Courtine教授團隊通過硬膜外刺激、腦機/腦脊介面等不同技術路線，讓不少脊髓受損患者恢復了一定的行動功能，相關成果6次登上頂刊《自然》。
加福民團隊此次運用的「治療原理」，此前Grégoire Courtine也進行了嘗試，並於2023年發表在《自然》。但不同的是，瑞士團隊使用的是傳統手術，需要在患者雙側開顱，創面大，且腦部和脊髓的手術間隔長達2年。
而加福民團隊則將多台設備，集合為一台腦部植入式微型設備，電極晶元直徑僅約1毫米，從而使得復旦的醫生團隊能採取微創手術，平均用時4小時，就能一次性完成腦部和脊髓的手術。
植入大腦電極的通道數也是一大技術難關。「低通道數」能採集的大腦信號有限，但通道過多，又可能導致電極發熱等問題，產生安全隱患。
破局的關鍵在於，研發一套運算速度快、運算能力準確、算力需求低的輕量級AI演算法模型。
「如果患者想抬腿，但演算法沒有解碼出來，或者只是晚了幾秒，患者可能就會摔跤。」加福民表示，團隊花了將近3年時間，終於在演算法層面，實現了對大腦運動意圖實時解碼的突破。
加福民與團隊學生討論演算法優化相關問題 圖源：復旦大學微信公眾號
此外，加福民團隊還搭建了模擬計算平台，根據模擬人受到電刺激後的模擬計算結果，在電腦上調整參數，排除掉大多數無效刺激參數，效率大大提升。
「任何醫生聽到這個技術都會很興奮。」復旦中山醫院神經外科胡凡教授表示，此次研究揭示了治療癱瘓的可能性，既然站立、行走是可行的，不斷優化腦脊介面系統治療方案，未來或能幫助患者完成更加精細的動作。
但這就不僅需要硬體層面的突破了。
事實上，無論是腦機/腦脊介面，還是顱內、硬膜外電刺激，目前最大的難題，還在於臨床，以及神經科學基礎研究，對大腦功能機制和通路的進一步發掘。
不同程度、類型的脊髓損傷，各自最合適的療法是什麼？最終獲益又有多大？還有很多疑問等待解答。
據了解，下一步加福民團隊計劃繼續聯合中山醫院、華山醫院等臨床單位，開展更多腦脊介面臨床概念驗證工作，積累更多真實數據，迭代演算法，並推進顱骨植入式腦脊介面微型設備的註冊臨床試驗準備，面向全球招募患者。
「過去，大家熟悉的是國外的高端醫療器械國產化，但現在我們進入了『無人區』，在全球首次實現了新一代原創性腦脊介面系統方案。」加福民說。
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