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下肢截肢者常因缺乏假肢感觉反馈面临行走障碍等问题。研究人员开展基于经皮电刺激神经疗法（TENS）恢复下肢截肢者躯体感觉反馈的研究，结果显示 TENS 能改善患者行走能力和减轻疼痛，为该领域提供了新的非侵入性解决方案。
在现代医疗领域，下肢截肢对患者的生活质量有着极大的负面影响。每年，欧洲和美国分别有 87,000 例和 240,000 例新增下肢截肢病例，这已然成为一个沉重的全球负担。尽管如今的假肢在设计上取得了不少进步，比如在支撑、推进、灵活性和减轻负荷等方面都有提升，可美中不足的是，目前市面上的商业下肢假肢无法为使用者提供感觉反馈。
想象一下，下肢截肢患者在行走时，只能依靠视觉以及残肢与假肢接受腔接口处的触觉信息来感知周围环境。这种感觉反馈的缺失，使得他们容易出现行走障碍，像行走速度缓慢、步态不对称、健全肢体过度负重，甚至还会增加摔倒的风险，同时在行走过程中需要消耗更多的能量。不仅如此，由于无法获得缺失肢体的感觉反馈，患者对假肢的感知较差，缺乏信心，这也导致了下肢假肢的弃用率居高不下。
为了解决这些棘手的问题，不少科研人员都在努力探索。此前，一些研究尝试通过侵入性的外周神经接口来恢复下肢截肢者的躯体感觉。这种方法虽然能够引发与生理感觉相似的感觉，在改善患者的站立时间、推进力、步态对称性等方面取得了一定成果，可它也存在明显的弊端，比如需要进行手术，术后可能会在电极附近出现纤维化反应，而且植入物的长期稳定性也欠佳。还有一些非侵入性的方法，像振动触觉和电触觉刺激，虽然不需要植入，但引发的感觉在质量和位置上与生理感觉并不相符。
在这样的背景下，来自国外研究机构的研究人员开展了一项关于经皮电刺激神经疗法（Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation，TENS）的研究，该研究成果发表在《Cyborg and Bionic Systems》上。他们旨在探究 TENS 作为一种非侵入性手段，能否为不同截肢水平（如经胫骨截肢 Transtibial Amputation，TTA 和经股骨截肢 Transfemoral Amputation，TFA）的下肢截肢者恢复躯体感觉反馈，并评估该系统在 4 周实验方案中的效果。
研究人员用到了以下几个主要关键的技术方法：
- 参与者招募：从罗马的 Fondazione Don Carlo Gnocchi 康复中心招募符合条件的患者，制定了详细的纳入和排除标准，并获得伦理委员会批准和参与者的知情同意。
- 感觉映射与参数调节：对 13 名截肢患者进行感觉映射，通过不同阶段的刺激参数调节，确定最佳电极位置和刺激参数，以引发幻肢的触觉感觉。
- 实验方案设计：为两名不同截肢水平的患者（S1 和 S7）制定 4 周实验方案，包括映射、刺激强度辨别、步态训练和步态分析等多个环节，全面评估 TENS 对患者的影响。
- 仪器化假肢与数据采集：开发仪器化鞋垫测量垂直地面反作用力（vGRF），并以此调制电刺激，同时利用定制图形用户界面（GUIs）收集数据，运用多种评估指标和统计方法进行分析。
下面来看看具体的研究结果：
- 感觉特征刻画：研究发现，截肢肢体的感知阈值高于健全肢体，刺激强度与感觉强度呈正相关。在 TTA 患者中，TENS 能在截肢肢体的不同远端区域引发触觉；而在 TFA 患者中，只有少数情况下能在幻足脚底引发触觉。
- 感觉变化评估：随着时间推移，S1 和 S7 患者的截肢肢体中引发感觉的区域逐渐扩大。在刺激强度辨别测试中，两名患者对不同强度刺激的辨别能力不断提高。
- 行走感觉反馈恢复：TENS 显著改善了 S1 和 S7 的行走能力。S1 的 vGRF 峰值增加，步长对称性提高；S7 的 vGRF 峰值和站立相对称性也有所提升，且二者的变化均具有统计学意义。
- 神经病理性疼痛临床评估：4 周实验后，S1 的截肢后神经病理性疼痛减轻，NRS 评分从 6 降至 2，NPSI 评分从 6 降至 0；S7 原本无神经病理性疼痛，实验前后评分均为 0。
综合研究结论和讨论部分，此次研究意义重大。一方面，这是首次对不同截肢水平（TTA 和 TFA）的患者进行全面的 TENS 引发感觉的特征刻画，证实了 TENS 能以非侵入性的方式在幻肢引发自然、无痛的触觉感觉，且重复性良好。另一方面，TENS 显著提升了患者的行走能力，改善了步态对称性，还减轻了部分患者的神经病理性疼痛。该研究成果为下肢假肢领域开辟了新的道路，克服了现有侵入性和非侵入性方法的主要缺点。不过，研究也存在一些局限性，比如样本量较小，实验场景不够真实等。后续研究可以从扩大样本量、在更真实场景中测试、改进系统的可穿戴性和自动调节功能等方面展开，进一步推动该领域的发展，为下肢截肢患者带来更多的希望和福祉。
