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基于脊髓硬膜外刺激的活动恢复训练显著改善颈髓损伤患者的站立功能
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月01日 来源:Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation 5.2
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本研究针对临床完全性脊髓损伤(SCI)患者无法独立站立的问题,通过脊髓硬膜外刺激(scES)联合活动恢复训练(ABRT)的干预方案,使30名慢性颈髓损伤患者实现了不同等级的无辅助站立能力。研究证实scES能调节损伤脊髓网络的兴奋性,整合感觉输入与下行传导信号,为SCI患者功能重建提供了新范式。
站立能力丧失是脊髓损伤患者面临的核心功能障碍之一。对于临床完全性颈髓损伤患者而言,由于运动传导通路的中断,传统康复手段难以实现独立站立。这不仅导致患者生活质量急剧下降,还会引发肌肉萎缩、骨质疏松等继发性并发症。更棘手的是,现有针对不完全性损伤的平衡训练方案对完全性损伤收效甚微,而功能性电刺激等替代方案又存在动作模式不自然的局限。
美国路易斯维尔大学等机构的研究团队另辟蹊径,将脊髓硬膜外刺激(scES)技术与活动恢复训练(ABRT)相结合,在30例慢性颈髓损伤患者中实现了突破性进展。这项发表在《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》的研究显示,通过精准调控脊髓神经网络兴奋性,配合特定姿势的任务导向训练,即使是AIS-A分级(完全性损伤)的患者也能重获站立能力。
研究采用多模态技术方案:首先通过手术植入16电极阵列于腰骶段脊髓,采用神经电生理监测精确定位;随后针对站立功能优化刺激参数(Stand-scES),结合每日2小时、持续80-160次的标准化ABRT训练;运用LabVIEW系统实时记录关节辅助等级,并通过力台和表面肌电(EMG)量化神经肌肉激活模式。特别值得注意的是,研究创新性地对比了心血管调控(CV-scES)和自主运动(Vol-scES)两种预处理模式对站立功能的影响。
研究结果呈现三大发现:在功能改善方面,所有受试者均实现单侧下肢无辅助伸展,71%训练达到2小时目标时长,16人更实现髋-膝-躯干同步独立伸展。肌电分析显示,独立站立时肌电变异系数(EMG CV)显著降低0.35→0.28,中位频率标准差(EMG MDF SD)减小,提示运动控制趋于稳定。训练方案比较揭示,接受Vol-scES预训练的组别表现出更优的双膝独立伸展能力(效应量d=1.35),其躯干独立时间占比达94%,显著优于CV-scES组。
讨论部分强调,该研究首次系统证实了scES通过"重新激活"腰骶脊髓中枢模式发生器,使完全性损伤患者能整合残余下行信号与本体感觉输入。特别有价值的是发现神经损伤平面与功能恢复程度无直接相关性,C3-C8患者均可通过训练获得躯干控制能力。研究者提出"神经调控-任务训练"协同机制:scES提供基础神经兴奋性,而ABRT通过重复负重练习重塑脊髓-肌肉控制环路。
这项研究为完全性脊髓损伤康复开辟了新途径,其临床意义在于:确立可量化的功能恢复标准(如独立伸展时长),验证多靶点神经调控的可行性,并为个性化康复方案设计提供依据。未来研究可进一步探索刺激参数优化、居家训练方案等方向,推动这项技术从实验室向临床转化。
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