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时空脊髓刺激与实时触发外骨骼恢复行走能力的案例研究

期刊:Annals of Clinical and Translational NeurologyDOI:10.1002/acn3.52281

本文档属于类型b,即一篇病例报告。以下是针对该文档的学术报告:

本文由Penghao Liu、Yuanchen Cheng等作者撰写,他们分别来自首都医科大学宣武医院神经外科和中国国际神经科学研究所(CHINA-INI)脊髓损伤与功能重建实验室。该研究于2024年发表在《Annals of Clinical and Translational Neurology》期刊上,题为“Spatiotemporal spinal cord stimulation with real-time triggering exoskeleton restores walking capability: a case report”。

主要观点一:脊髓损伤(SCI)的康复挑战与现有疗法的局限性
脊髓损伤是一种严重的系统性疾病,直接导致运动功能障碍,并显著增加与卧床相关的并发症风险。传统的康复方法在恢复完全性脊髓损伤患者的运动功能方面往往遇到瓶颈,主要原因是缺乏来自肌肉的传入信号。脊髓刺激(SCS)作为一种有前景的神经调节疗法,通过基于神经元极化原理和脊髓传导通路的内在电活动来调节神经活动。然而,单独的SCS在实现下肢自主控制方面效果有限,尤其是在严重的低位脊髓损伤病例中。

主要观点二:时空SCS与外骨骼辅助训练的整合
本文报告了一例16岁女性患者,因车祸导致T12完全性脊髓损伤,表现为双下肢瘫痪、感觉障碍及大小便失禁。患者接受了T11-L1节段的SCS植入,并结合了一种创新的算法,将时空SCS与实时触发的外骨骼训练(EXS-SCS)相结合。SCS通过精确的电极放置和预定的刺激协议,激活特定脊髓节段的运动神经元,而外骨骼则提供物理支持和运动反馈,帮助患者进行负重训练和主动运动控制。

主要观点三:治疗过程与结果
在术后2周的测试期内,患者接受了长期电刺激协议和被动下肢外骨骼训练。SCS激活模式分为三组:运动刺激、感觉刺激以及排便和排尿功能刺激。经过1个月的治疗,患者的髂腰肌和股四头肌肌力显著改善,从术前的1级提升至3-4级,并能够进行辅助站立和行走。患者的ASIA评分从术前的A级提升至C级。此外,经皮肌电图(EMG)显示,患者的左腓总神经和胫神经的运动传导速度均有不同程度的改善。

主要观点四:SCS与外骨骼同步激活的创新性
本研究开发了一种算法,将外骨骼与SCS设备同步,使得在2秒周期内同时进行刺激和主动肌肉训练。外骨骼系统通过无线传输检测SCS信号,当患者移动腿部时,相应的肌肉被激活,并伴有刺痛感。这种同步激活模式结合了主动肌肉参与和被动运动辅助的优势,使患者能够在当前运动能力的限制下进行受控的阻力训练。

主要观点五:研究的局限性与未来方向
尽管本病例展示了SCS与外骨骼整合治疗的潜力,但研究仍存在一些局限性,包括样本量小、缺乏对照组以及长期疗效的不确定性。未来的研究应进一步探讨SCS对自主神经失调、胃肠和泌尿功能的影响,以及SCS映射模式的作用。此外,阐明功能改善的神经可塑性机制也是未来研究的重要方向。

研究的意义与价值
本病例报告展示了时空SCS与实时触发外骨骼训练在恢复完全性脊髓损伤患者运动功能方面的潜力。这种整合治疗策略通过协调外周和中枢刺激,显著改善了患者的运动恢复。研究为脊髓损伤康复提供了一种创新的治疗思路,值得进一步的前瞻性临床研究以探索其疗效并确定适合的患者群体。

研究亮点
1. 创新性地将时空SCS与实时触发外骨骼训练相结合,显著改善了完全性脊髓损伤患者的运动功能。
2. 开发了一种算法,实现了SCS与外骨骼的同步激活,为脊髓损伤康复提供了新的技术手段。
3. 通过详细的治疗过程和结果分析,展示了整合治疗策略在脊髓损伤康复中的潜力。

本研究为脊髓损伤康复领域提供了重要的临床证据和技术创新,具有重要的科学和应用价值。

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