脊髓裡的小電腦,或許能讓千萬癱瘓者重新站起來

作者 | 發布日期 2018 年 10 月 02 日 8:30 | 分類 尖端科技 , 醫療科技 follow us in feedly

人類面臨許多不治之症,無論先天的小兒麻痺或漸凍人症,還是後天中風或嚴重外傷──病人一旦癱瘓,受影響的肢體部位幾乎不可能恢復正常。



癱瘓中最恐怖的,應該就是脊髓損傷(Spinal Cord Injuries)導致的半身不遂和高位截癱。

一旦癱瘓,意味著患者接下來的人生失去行動和自理能力,還有很大機率罹患繼發性疾病,危及生命安全。

一直以來,脊髓損傷導致的癱瘓都被專家視為不治之症,當問及治好可能性,專家都會表示「趨近於零」。

但就在最近,美國專家透過試驗探索出一種全新的癱瘓治療法。

將一種神奇的小機器植入體內,再經過一段時間訓練之後,患者能正常站立,並依靠意志緩慢操縱雙腿走路!

「醫生告訴我走路不可能,但我把不可能變成了可能!」受試者之一的凱莉‧湯瑪斯(Kelly Thomas)興奮地表示。

這項試驗的結果發表在美國《新英格蘭醫學雜誌》,包括試驗的大量醫學資料和影片。

透過這些資料,我們得以親眼目睹:在這場幫助一部分人重獲自由的戰鬥中,聰明的專家如何改造一個不可思議的小機器,把它變成對抗癱瘓的利器。

脊髓損傷:輕易受傷,永難恢復

世界衛生組織指出,脊髓損傷的主要原因是道路交通事故、跌傷和暴力。大部分人很多日常生活工作都可能導致脊髓損傷。

遺憾的是,這麼輕而易舉的損傷,卻給患者帶來極大的身體和精神打擊。

對本次試驗的幾位受試者來說,癱瘓來得太過突然,太早奪走了他們的行動能力。

19 歲那年,凱莉‧湯瑪斯(下圖左)開車時不慎車輛側翻,翻滾過程中她的頭撞到車頂,脊椎壓縮對 C5 節造成嚴重損傷,導致她雙腿失去知覺,必須使用輪椅行動,按照美國脊髓損傷學會 ASIA 評級為 B

傑夫‧麥基(Jeff Marquis)熱愛騎越野單車,一次騎車過程中摔下車,同樣傷到脊椎 T1ASI 評級為 B,腰下部位完全失去運動功能──即完全無法站立或行走,無法自主控制腿部運動。

「電擊療法」派上用場

你有沒有這種印象:對蛇或昆蟲之類的動物,如果把頭切斷,肢體仍然可以動,有的甚至能動很久。

簡單來說,很多動物的神經系統遍布全身,切斷了中樞,剩餘神經仍可以繼續控制肢體活動。只是缺了主心骨,肢體只能亂動而已。

人跟這些動物不完全一樣,卻也有相似之處。

研究人員發現:即便人的脊髓因損傷失去功能,如果以電流刺激,仍可驅動對應的肢體行動。

而且市面上還真的有這種產品。

因為很多病症都會帶來疼痛,有些嚴重到內服、注射性的藥物都無法抑制,於是有人發明了脊髓電療,透過手術,將一個小裝置(本質上是一組電極)放到病人脊髓內,釋放脈衝電流。

這種裝置利用人體一些特殊機制,簡單來說,就是讓大腦沒有能力處理疼痛訊號,進而減弱甚至消除疼痛。下圖的 RestoreAdvanced SureScan MRI,就是這類神經刺激器。

此神經刺激器,是醫療裝置公司 Medtronic 開發的。

如前述,主要功能是對疼痛神經放電中和痛感。根據官網,特徴在於充電間隔(也就是續航時間)長,過去主要幫助腰椎間盤突出、頸椎及脊椎相關手術失敗等患者鎮痛。

美國路易斯維爾大學肯塔基脊髓損傷研究中心的研究人員開始思考一個問題:

如果重新設計這種神經刺激器,對不同的神經進行特定頻率和電流的刺激,是不是就能觸發無法使用的脊髓,讓患者重新站起來,甚至行走?

他們展開了實驗。

第一階段:肌肉運動功能恢復。受試者在跑步機上慢速行走,每天 2 小時,一週 5 天,持續兩個月,以觸發長期無法運動的關節和肌肉組織。

第二階段:手術植入裝置。L1 S1~S2 段的脊髓植入一組共 16 枚電極,連線神經刺激器,導線連線到受試者腹部肌肉,術後恢復 20 天左右。

第三階段:裝置開啟和關閉時訓練受試者進行基礎運動,包括跑步機慢走,平底站立以及平底行走等,每組 小時,每天 1~2 組。

經過長達一年的實驗,研究人員得到了希望看到的結果。

受試者湯瑪斯和麥基成功適應了這個神奇的小裝置及研究人員設計的療法。

裝置開啟、電極對神經進行刺激的狀態下,他們不但站起來,還可以使用助行器緩慢行走了!

經過長期訓練後,受試者(紅衣)已能自主長時間站立:

癱瘓者重獲自由是一種怎樣的體驗?

湯瑪斯對能重新靠自己的意志站起來行走特別興奮。不過,佩戴這種裝置走路的感覺,還是跟她曾經熟悉的不太一樣:

「它並沒有治好我的癱瘓,也不是說開啟開關我就立刻回到以前了。我必須搞清楚怎樣借用它的力量,怎樣重新控制我的身體。」

本質上,這台機器是將脊髓損傷斷掉的那段神經,透過繞路方式重新連起來。

也正是因繞路,過程中很多東西都和癱瘓之前不一樣。

這其實和汽車改裝挺像:汽車裡也有一台小電腦叫 ECU。如果換了汽車零組件,可能需要重新調校 ECU 才能讓它適應新零件。

在這種治療方法,電擊刺激器和受傷與中樞神經「失聯」的那段脊髓,就是 ECU,它們需要重新學習操控肢體運動的方式。

對受試者而言,長達一年的學習和適應,才能讓他們勉強站起來。

而且,湯瑪斯和麥基只是幸運者,另兩位脊髓受損更嚴重的受試者沒能成功站起來,不過倒是恢復一定程度的運動功能。

這是同樣可喜可賀的結果,因為這意味著繼發性疾病(深靜脈血栓、尿道感染、肌肉痙攣、骨質疏鬆、褥瘡、慢性疼痛和呼吸道並發症等)發病的可能性顯著降低了。

接下來呢?

首先需要確定的是,儘管實驗「借用」的那款電擊刺激器通過美國 FDA 認證,這種治療方法卻仍在極初級階段。

其次,這種治療方式的可複製性,或說規模化能力,還有待考驗。因成功的受試者都可用雙手操控裝置,而很大比例的癱瘓者甚至無法控制雙手。

這意味著研究人員還需要進行更大規模和包容性更高的測試:引入更多不同癱瘓等級的患者,建立測試對照組等。以及,還需要搜尋更有財力和影響力的機構、人士支援,以加速治療方法的推廣──前提是最終科學證明有效。

希望答案是肯定的。因為全球數以千萬計的癱瘓者,將因此重獲新生。

(本文由 PingWest 授權轉載;首圖來源:pixabay