NEJM背靠背NM:完全性脊髓損傷病人重新站立和行走

本週一（2018年9月24日）新英格蘭醫學雜誌（The new England journal of medicine）和自然醫學雜誌（NatureMedicine）背靠背發表文章，完全性脊髓損傷病人通過硬膜外電刺激和康復訓練，實現了站立和行走。這兩篇文章引起了美國巨大轟動，除了醫學界，也有不少新聞媒體和視頻媒體報道。這種方法點燃起了美國120萬脊髓損傷患者的希望之火，也是脊髓損傷研究上一個階段性的里程碑，肯定會刺激更多工程學和生物學方面的深入研究。

新英格蘭醫學雜誌的作者單位是肯塔基脊髓損傷研究中心（Kentucky Spinal Cord Injury Research Center），他們報道的是4位完全運動性脊髓損傷患者，癱瘓接近3年，每位患者每天訓練2小時，每週5天，在8、9周植入硬膜外刺激器。經過一段時間治療，4位患者都可以站立，其中2位患者實現了地面行走，一位經過了85週期間的278次電刺激加康復訓練，另一位經過了15週期間的81次電刺激加康復訓練。

自然醫學的作者單位是梅奧診所和加州大學洛杉磯分校（Mayo Clinic and University of California Los Angeles）。自然醫學的病例爲29歲男性，癱瘓3年，經過22周訓練後植入刺激電極。4周可在支具（body-weight support system）和訓練員幫助下跑步機行走，43周後靠手杖可在跑步機行走，65周後可在偶爾幫助下地面行走。

這種方法的原理是：康復訓練+脊髓刺激。這兩篇文章並沒有仔細討論這個原理，我的理解如下。脊髓電刺激本是用於中樞性疼痛治療，用於阻斷痛覺電信號傳達到下丘腦神經神經元。在這裏的硬膜外刺激器的作用是充當低級中樞，可能有三方面的作用，一是將通過中間神經元網絡直接刺激損傷下區的運動神經元，產生運動；二是接收肢體運動電位產生運動迴路；三是通過脊髓損傷區以內或以外或可塑性變化的神經連接，接收或傳遞腦信號。反覆康復訓練的作用是，增加神經元的可塑性、中間神經元連接、腦適應電極電信號。從這個方面上來說，這種方法的原理還非常難以完全闡明和控制，要完全運用到每一個病人還非常困難。

阿凡達電影中有一種單兵輔助機器人，其依靠四肢肌電，放大到機器人，產生與四肢相同活動。從工程學上講，脊髓損傷康復的終極目標，我能想到的是，將腦運動意識活動的電信號通過電裝置，直接傳遞到脊髓損傷下區，再將電信號轉換爲肌肉活動。從目前的腦科學上講，這個原理是存在的，但要將電活動提取和再作用於脊髓，卻有很長的路要走。從生物學上講，脊髓損傷的終極目標是軸突的再生和突觸連接，其方式在一定程度上是一種發育的再現，其研究之路一樣很長。工程學在脊髓損傷上會取得一個又一個階段性成果，而最後攻克脊髓損傷難題的還是生物學。