電影《奇異博士》中，有這樣一位病人，他因?yàn)榧顾钃p傷導(dǎo)致高位截癱，失去了對(duì)胸部以下身體的控制能力，無(wú)法站立或行走。后來(lái)，他通過(guò)魔法恢復(fù)正常，甚至能與朋友打籃球。

3月3日，同樣的奇跡在復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)華山醫(yī)院）發(fā)生了，全球首批第4例、通過(guò)腦脊接口讓癱瘓者重新行走的臨床概念驗(yàn)證手術(shù)成功實(shí)施。

而此次的奇跡，并非藝術(shù)創(chuàng)作，而是源自復(fù)旦大學(xué)類(lèi)腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院青年副研究員加福民團(tuán)隊(duì)全球首創(chuàng)的“三合一”腦脊接口技術(shù)——通過(guò)微創(chuàng)手術(shù)在腦與脊髓間搭建“神經(jīng)橋”，僅需4小時(shí)同步植入電極，術(shù)后24小時(shí)，人工智能輔助下患者即可恢復(fù)腿部運(yùn)動(dòng)。

值得一提的是，今年1~2月，該團(tuán)隊(duì)已聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中山醫(yī)院）成功完成全球首批3例臨床概念驗(yàn)證手術(shù)，嚴(yán)重脊髓損傷患者在兩周內(nèi)實(shí)現(xiàn)自主控腿、邁步行走。

用“意圖”重建運(yùn)動(dòng)能力

脊髓是連接大腦與外周神經(jīng)的關(guān)鍵通路，脊髓一旦損傷，大腦運(yùn)動(dòng)指令無(wú)法到達(dá)脊髓以控制肌肉，患者就可能面臨終身癱瘓。遺憾的是，已有針對(duì)癱瘓患者的康復(fù)技術(shù)，對(duì)于下肢尚未有成熟的技術(shù)。

加福民團(tuán)隊(duì)研發(fā)新一代腦脊接口技術(shù)，基本思路為：通過(guò)大腦內(nèi)植入電極采集患者運(yùn)動(dòng)意圖，并使用該運(yùn)動(dòng)意圖驅(qū)動(dòng)脊髓刺激器，作用于脊髓神經(jīng)根，進(jìn)而激活下肢肌肉，從而重建患者運(yùn)動(dòng)功能，幫助他們重獲行走能力。

加福民介紹，團(tuán)隊(duì)利用3T磁共振成像設(shè)備，設(shè)計(jì)了多種掃描序列的成像方案，并開(kāi)發(fā)自動(dòng)化重建算法精確捕捉腰骶段脊髓神經(jīng)根的結(jié)構(gòu)特征，目前已生成個(gè)體化脊髓神經(jīng)根模型，為個(gè)性化脊髓損傷治療提供了新的方向。

新一代腦脊接口技術(shù)具有“高精準(zhǔn)、高通量、高集成、低延時(shí)”的特點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)使用1毫米左右直徑的電極芯片替代原本的50毫米直徑片狀電極，以微創(chuàng)、更具安全性的方式植入，從而大幅減少手術(shù)創(chuàng)傷。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套運(yùn)算速度快、運(yùn)算能力準(zhǔn)確、算力需求低的輕量級(jí)人工智能算法模型，可實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確率、高實(shí)施性運(yùn)動(dòng)意圖解碼，實(shí)時(shí)解碼大腦發(fā)出的運(yùn)動(dòng)指令。

“如果患者想抬腿，但算法沒(méi)有解碼出來(lái)，或者只是晚了幾秒，患者可能就會(huì)摔跤。”加福民表示，團(tuán)隊(duì)花了將近3年時(shí)間，才在算法層面實(shí)現(xiàn)了對(duì)大腦運(yùn)動(dòng)意圖實(shí)時(shí)解碼的突破。

更重要的是，團(tuán)隊(duì)采取了“三合一”的方法，利用采刺一體腦脊接口系統(tǒng)硬件模塊，將腦電采集與脊髓刺激設(shè)備整合為一臺(tái)微型顱內(nèi)植入設(shè)備，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，提高了腦電信號(hào)采集穩(wěn)定性和效率。

腦脊接口項(xiàng)目是復(fù)旦大學(xué)腦機(jī)接口領(lǐng)域系列突破性成果之一。復(fù)旦大學(xué)已建立神經(jīng)調(diào)控與腦機(jī)接口研究中心，并獲批上海市腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)與轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建了材料、芯片、人工智能到臨床的全技術(shù)鏈條，正在打造腦機(jī)接口、AI for Science交叉學(xué)科科研合作平臺(tái)與融合前沿探索、科創(chuàng)轉(zhuǎn)化與企業(yè)孵化為一體的腦機(jī)接口創(chuàng)新平臺(tái)。

“再次體會(huì)到走路的感覺(jué)了”

“抬腿、邁步、站穩(wěn)了！”在8個(gè)攝像頭的記錄下，小林扶住助行器，緩緩抬起腿。

兩年前，他不慎從近4米高的樓梯上跌落，導(dǎo)致胸椎椎體骨折并椎體脫位、腦出血，被宣判“永遠(yuǎn)站不起來(lái)”。

雙腿絲毫不能動(dòng)彈，從家庭的頂梁柱變?yōu)槔圪槪?4歲的小林曾一度失去生的希望。

轉(zhuǎn)機(jī)發(fā)生在2024年10月，小林得知了加福民團(tuán)隊(duì)正在招募志愿者，他第一時(shí)間報(bào)了名。2025年伊始，小林成為了加福民團(tuán)隊(duì)與中山醫(yī)院教授汪昕、丁晶聯(lián)合開(kāi)展的“腦控閉環(huán)硬膜外電刺激用于脊髓損傷后下肢癱瘓患者的安全性和有效性”臨床研究的首例受試者。

中山醫(yī)院為臨床試驗(yàn)提供人員、場(chǎng)地等全方位保障。期間，加福民團(tuán)隊(duì)與神經(jīng)內(nèi)科、神經(jīng)外科、康復(fù)醫(yī)學(xué)科、影像科等多科室專(zhuān)家緊密配合，就臨床試驗(yàn)方案開(kāi)展多輪討論。

經(jīng)過(guò)全面評(píng)估與檢查，多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)在準(zhǔn)確定位的基礎(chǔ)上，為小林制訂了一套“前所未有”的方案：立體定向電極置入術(shù)與脊髓神經(jīng)刺激電極置入術(shù)。2025年1月8日，研究團(tuán)隊(duì)用時(shí)4小時(shí)，通過(guò)微創(chuàng)手術(shù)的方式，完成了在腦內(nèi)和脊髓硬膜外的關(guān)鍵調(diào)控部位精準(zhǔn)置入電極。

術(shù)后第1天，小林的右腿就出現(xiàn)了緩慢的屈曲；第3天，他實(shí)現(xiàn)了自主腦控狀態(tài)下的雙下肢運(yùn)動(dòng)；第8天，他開(kāi)始在站立架輔助下站立抬腿訓(xùn)練；第10天，他就能在“天軌”驅(qū)動(dòng)下嘗試跨步，并逐漸適應(yīng)步行模式，實(shí)現(xiàn)自主控制雙側(cè)下肢跨步行走；第14天，他的右腿已經(jīng)能抬高跨越移動(dòng)的障礙物；第15天，他在懸吊下獨(dú)立使用站立架行走超過(guò)了5米；第49天，他可以在懸吊下獨(dú)立使用助步器行走……

小林激動(dòng)地說(shuō)：“我終于再次體會(huì)到走路的感覺(jué)了?！?/p>

面向全球招募患者

第一次面向社會(huì)公開(kāi)招募患者，共有300多位患者報(bào)名參加臨床試驗(yàn)，綜合考慮患者的年齡、病情、心理健康等各項(xiàng)條件，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)最終選取的受試者均為男性“90”后。

加福民解釋?zhuān)骸澳壳把邪l(fā)的腦脊接口設(shè)備僅適用于成年患者，且參與臨床試驗(yàn)的患者每日要進(jìn)行5-7小時(shí)的康復(fù)訓(xùn)練，這需要患者和患者家屬的積極配合?！?/p>

而第一例患者小林以令人驚喜的速度恢復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)能的同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)也在持續(xù)推動(dòng)臨床試驗(yàn)。

第二例患者是來(lái)自河北的小趙，他也是外傷后截癱，癱瘓22個(gè)月。他的雙下肢肌肉極度萎縮，很可能成為恢復(fù)行走的障礙。腦脊接口攻關(guān)團(tuán)隊(duì)迎難而上，在2月5日通過(guò)精準(zhǔn)的植入方案完成植入，聯(lián)合智能化信號(hào)解碼，最終讓術(shù)前下肢萎縮完全不能動(dòng)的趙先生，術(shù)后第一天開(kāi)機(jī)1小時(shí)即腦控抬腿、術(shù)后兩周實(shí)現(xiàn)輔助下行走的驚人效果。

來(lái)自山東的小溫是第三例患者，癱瘓10個(gè)月。由于脊髓損傷后原先脊柱手術(shù)后固定的釘子靠近植入部位，給微創(chuàng)手術(shù)帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，稍有偏差，不但可能影響患者的整個(gè)康復(fù)進(jìn)程還有可能加重脊髓損傷。多學(xué)科團(tuán)隊(duì)依靠自行研發(fā)的術(shù)前神經(jīng)重建成像技術(shù)，通過(guò)精湛的手術(shù)成功把電極置入預(yù)定的位置。2月25日手術(shù)后，術(shù)前完全不能活動(dòng)下肢的溫先生也實(shí)現(xiàn)了次日開(kāi)機(jī)1小時(shí)即腦控抬腿的巨大效果。

這次從塞爾維亞受傷輾轉(zhuǎn)到華山手術(shù)的海員小周則是第四例患者。

“這幾位截癱患者治療效果符合甚至超出我們的預(yù)期，初步證明新一代腦脊接口方案的可行性。2家醫(yī)院、4例手術(shù)的完成，也證明腦脊接口技術(shù)可復(fù)制可推廣。這不僅是技術(shù)的勝利，更是癱瘓患者重獲新生的開(kāi)始?！奔痈Ｃ癖硎荆瑘F(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家臨床單位，開(kāi)展更多腦脊接口臨床概念驗(yàn)證工作，積累更多真實(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步迭代算法。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)也將繼續(xù)完善“三合一”顱骨植入式腦脊接口微型設(shè)備，完成第三方產(chǎn)品型式檢驗(yàn)，做好產(chǎn)品注冊(cè)臨床試驗(yàn)準(zhǔn)備。在此基礎(chǔ)上，他們還將研發(fā)針對(duì)脊髓損傷患者的系列神經(jīng)調(diào)控新方法、新技術(shù)，如針對(duì)輕癥患者開(kāi)發(fā)穿戴式神經(jīng)調(diào)控裝備、多模態(tài)運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

“硬件產(chǎn)品有望年底進(jìn)入臨床，我們也正在面向全球招募患者。”加福民說(shuō)道。

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)