2年前，34岁的林先生从近4米高的楼梯上摔落，脊髓严重损伤并导致截瘫。若不是在复旦大学附属中山医院参与了最前沿的“脑脊接口”临床试验，他一辈子可能都将在轮椅上度过。
今日（4日），复旦中山医院宣布，神经内科汪昕教授、丁晶教授与复旦大学加福民团队合作，利用微创脑脊接口技术，全球首次实现了完全截瘫患者恢复站立行走。
由于神经纤维不可再生，脊髓损伤治疗一直是医学领域的“世纪难题”。最新数据显示，全球有约2000万人患有脊髓损伤，年新发病例数约为90万，且以外伤为主的脊髓受损发病率逐年升高。
而截至目前，复旦中山、华山医院联合团队已经完成了4例瘫痪者的治疗，取得了喜人的结果，有望开启脊髓损伤治疗的新篇章。
加福民团队、中山医院联合团队与林先生合影 图源：复旦大学微信公众号
让瘫痪者重新行走
据了解，此次的脑脊接口技术由复旦大学类脑智能科学与技术研究院加福民团队研发。早在去年10月，该团队就曾首次宣布，经过前期的关键技术积累和动物验证，将全面推进至临床试验阶段。
林先生也因此成为了试验的第一位受试者。过去2年多来，他在妻子的陪同下辗转全国各大医院，试遍了治疗和康复手段，但双腿依旧丝毫不能动弹。这次临床试验，是他最后的希望。
脑脊接口，通俗而言就是在大脑中植入芯片，采集患者大脑的运动指令。这些信号经过解码后会转换为电信号刺激，绕过受损的脊髓区域，直接指导和激活下方的肢体活动。
手术在1月8日进行。复旦中山医院神经内科、神经外科、康复科等多学科团队组建了联合攻关小组，为林先生制订了一套“全球首创方案”。
这种一次性的微创手术，让团队仅耗时2小时，就在林先生的大脑和脊髓硬膜外分别完成电极植入。
中山医院多学科团队为林先生开展手术 图源：复旦大学附属中山医院微信公众号
大脑的电极采集运动信号和刺激，脊髓硬膜外的电极则用于重建“神经旁路”。术后仅1天，林先生的右腿就可以缓慢弯曲，并能将脚背“绷直”——肢体远端的踝关节活动正常，证明了脑脊接口神经通路重建方案初步成功。
之后，林先生的恢复速度更是超乎想象。
第3天，他实现了双下肢运动；第8天能在站立架的辅助下站立抬腿训练；第14天，林先生的右腿已经能抬高跨越移动的障碍物；第15天，他在悬吊下独立使用站立架，行走超过了5米。
“我终于再次体会到走路的感觉。”到了第49天，林先生已经实现了在悬吊下独立使用助步器行走。
和林先生一样“幸运”的，还有此次研究的第二、第三位患者。
河北赵先生因脊髓外伤，瘫痪了22个月，但今年2月5日手术完成，开启机器后1小时内，他就能通过脑控抬腿，并在术后两周实现辅助下行走。山东温先生的手术则在2月25日进行，术前完全不能活动双腿的他，在截至目前1周多观察期内，下肢功能也在日渐恢复。
3位患者术后的恢复情况 图源：复旦大学附属中山医院微信公众号
而就在昨日（3日）晚上8点，第4位瘫痪者的治疗，已在复旦大学附属华山医院成功实施。
更令人兴奋的是，据复旦大学介绍，在林先生术后的康复过程中，团队还在他身上发现了脑脊接口对神经重塑的作用。
“如果通过植入脑脊接口，加上三五年的康复训练，患者的神经重新连接、得到重塑，最终我们可能会为患者摆脱设备，而不是终身依赖它。”加福民表示，团队将开展进一步的观察，以了解其背后机制。
面向全球招募患者
这不是学界第一次尝试用脑脊接口技术治疗脊髓受损的瘫痪者。
目前，“晚期”脊髓瘫痪者的治疗研究，主要集中在“神经再生和修复”和“精准神经调控”两大领域，被誉为是医学领域最前沿，也是最难的技术探索之一。
脑脊接口则属于“精准神经调控”。在这一领域，全球的领军人物莫过于瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的Grégoire Courtine教授。
过去20多年间，Grégoire Courtine教授团队通过硬膜外刺激、脑机/脑脊接口等不同技术路线，让不少脊髓受损患者恢复了一定的行动功能，相关成果6次登上顶刊《自然》。
加福民团队此次运用的“治疗原理”，此前Grégoire Courtine也进行了尝试，并于2023年发表在《自然》。但不同的是，瑞士团队使用的是传统手术，需要在患者双侧开颅，创面大，且脑部和脊髓的手术间隔长达2年。
而加福民团队则将多台设备，集合为一台脑部植入式微型设备，电极芯片直径仅约1毫米，从而使得复旦的医生团队能采取微创手术，平均用时4小时，就能一次性完成脑部和脊髓的手术。
植入大脑电极的通道数也是一大技术难关。“低通道数”能采集的大脑信号有限，但通道过多，又可能导致电极发热等问题，产生安全隐患。
破局的关键在于，研发一套运算速度快、运算能力准确、算力需求低的轻量级AI算法模型。
“如果患者想抬腿，但算法没有解码出来，或者只是晚了几秒，患者可能就会摔跤。”加福民表示，团队花了将近3年时间，终于在算法层面，实现了对大脑运动意图实时解码的突破。
加福民与团队学生讨论算法优化相关问题 图源：复旦大学微信公众号
此外，加福民团队还搭建了仿真计算平台，根据仿真人受到电刺激后的仿真计算结果，在电脑上调整参数，排除掉大多数无效刺激参数，效率大大提升。
“任何医生听到这个技术都会很兴奋。”复旦中山医院神经外科胡凡教授表示，此次研究揭示了治疗瘫痪的可能性，既然站立、行走是可行的，不断优化脑脊接口系统治疗方案，未来或能帮助患者完成更加精细的动作。
但这就不仅需要硬件层面的突破了。
事实上，无论是脑机/脑脊接口，还是颅内、硬膜外电刺激，目前最大的难题，还在于临床，以及神经科学基础研究，对大脑功能机制和通路的进一步发掘。
不同程度、类型的脊髓损伤，各自最合适的疗法是什么？最终获益又有多大？还有很多疑问等待解答。
据了解，下一步加福民团队计划继续联合中山医院、华山医院等临床单位，开展更多脑脊接口临床概念验证工作，积累更多真实数据，迭代算法，并推进颅骨植入式脑脊接口微型设备的注册临床试验准备，面向全球招募患者。
“过去，大家熟悉的是国外的高端医疗器械国产化，但现在我们进入了‘无人区’，在全球首次实现了新一代原创性脑脊接口系统方案。”加福民说。
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