脊柱植入物幫助晚期帕金森病患者流暢行走
當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月6日，《自然-醫(yī)學(xué)》（Nature Medicine）發(fā)布的一項(xiàng)研究顯示，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne，EPFL）的研究人員開(kāi)發(fā)了一種脊柱植入物，可以向脊髓輸送電刺激，極大地改善了一名晚期帕金森病患者的活動(dòng)能力，使其可以流暢地行走，這種治療效果已經(jīng)持續(xù)了兩年。
論文的主要作者、EPFL的神經(jīng)外科醫(yī)生喬斯林·布洛赫（Jocelyne Bloch）說(shuō):“目前還沒(méi)有治療帕金森病晚期出現(xiàn)的嚴(yán)重步態(tài)問(wèn)題的方法，所以看到他能走路讓人印象深刻?！?/span>
《中華神經(jīng)科雜志》于2023年8月發(fā)表的一篇文章介紹，帕金森病（Parkinson′s Disease，PD）是第二常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病，在中國(guó)65歲以上老年人中的患病率為1.7%，2030年中國(guó)患病人數(shù)或達(dá)500萬(wàn)。其臨床特征包括以運(yùn)動(dòng)遲緩、靜止性震顫、肌強(qiáng)直和姿勢(shì)平衡障礙為主的運(yùn)動(dòng)癥狀，和嗅覺(jué)減退、自主神經(jīng)功能障礙、睡眠障礙、抑郁和認(rèn)知障礙等非運(yùn)動(dòng)癥狀。隨著帕金森病患者年齡的增長(zhǎng)與疾病的進(jìn)展，其運(yùn)動(dòng)癥狀與非運(yùn)動(dòng)癥狀會(huì)逐漸加重，可致患者殘疾，給患者和社會(huì)帶來(lái)極大的負(fù)擔(dān)。
“正如作者們本人所說(shuō)，這項(xiàng)研究目前較大的問(wèn)題是應(yīng)用的案例不多，它適用于這位患者，但未必適用于另一位患者，而且長(zhǎng)期的效果也不清楚。但無(wú)論如何，在目前披露的個(gè)例上，效果是非常驚人的?！睆?fù)旦大學(xué)復(fù)雜體系多尺度研究院首任院長(zhǎng)、上海人工智能實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)軍科學(xué)家馬劍鵬向澎湃科技表示。
馬劍鵬的研究方向?yàn)樯镂锢?、?jì)算生物學(xué)及結(jié)構(gòu)生物學(xué)，致力于發(fā)展針對(duì)生物體系研究的人工智能計(jì)算方法，將其與實(shí)驗(yàn)手段相結(jié)合，解決復(fù)雜生物體系中的重要問(wèn)題?！拔艺J(rèn)為這種方法的發(fā)展前景是非常大的。神經(jīng)科學(xué)難的問(wèn)題之一就是，如果脊柱上的神經(jīng)中樞全部斷掉了，現(xiàn)有的方法無(wú)法將它們重新連接。如果他們能夠搭一座‘橋’繞過(guò)去，是非常了不起的。”
脊柱植入物改善晚期帕金森病患者活動(dòng)能力。
“現(xiàn)在，我甚至不再害怕樓梯了”
此次參與試驗(yàn)的患者名為馬克·高蒂爾（Marc Gauthier），現(xiàn)年62歲，已經(jīng)與帕金森病共同生活近30年。高蒂爾以前是一名建筑師，還是法國(guó)波爾多（Bordeaux）附近小鎮(zhèn)的鎮(zhèn)長(zhǎng)。
過(guò)去，他接受過(guò)帕金森病的標(biāo)準(zhǔn)治療方法，包括多巴胺替代療法和腦深部電刺激（DBS）療法。2004年，他接受了DBS治療，醫(yī)生將一種“神經(jīng)假體”植入他的大腦深處，幫助他減輕了一些帕金森病癥狀，如震顫和僵硬。
近期，他患上了嚴(yán)重的行走障礙，DBS也無(wú)濟(jì)于事?！拔?guī)缀踉僖沧卟粍?dòng)了，每天都會(huì)摔倒好幾次。在某些情況下，比如進(jìn)入電梯，我會(huì)踩在原地，就像我在那里被凍住了一樣。”高蒂爾說(shuō)。
兩年前，EPFL的神經(jīng)科學(xué)家格雷瓜爾·考廷（Grégoire Courtine）團(tuán)隊(duì)在洛桑大學(xué)醫(yī)院（CHUV）為高蒂爾進(jìn)行了精密的“神經(jīng)假體”植入手術(shù)，該“神經(jīng)假體”由一個(gè)緊靠在脊髓上、控制行走的電極場(chǎng)和一個(gè)植入腹部皮膚下的電脈沖發(fā)生器組成，可向脊髓的特定區(qū)域傳遞電脈沖，以激活功能障礙的神經(jīng)元回路。植入的位置是高蒂爾的下背部，腰骶（指臀部上緣水平面的脊椎及以下的所有脊椎骨）脊髓的上方。
為對(duì)高蒂爾進(jìn)行個(gè)性化刺激，考廷在他的腿和腳上安裝了傳感器，收集他行走缺陷和模式的數(shù)據(jù)，然后配置電刺激來(lái)補(bǔ)償他的功能障礙，包括膝關(guān)節(jié)伸展無(wú)力或臀部肌肉收縮等問(wèn)題。通過(guò)針對(duì)性的脊髓刺激編程，該裝置可以實(shí)時(shí)適應(yīng)高蒂爾的運(yùn)動(dòng)。
高蒂爾的行走障礙很快消失，目前，他每天約使用“神經(jīng)假體”8小時(shí)，只有在長(zhǎng)時(shí)間坐下或睡覺(jué)時(shí)才會(huì)關(guān)閉。
高蒂爾說(shuō):“三年前我被迫停止工作，經(jīng)常待在家里，不可能走進(jìn)一家商店?，F(xiàn)在這種情況不會(huì)再發(fā)生了。我早上打開(kāi)刺激，晚上關(guān)閉。它讓我走得更好，更穩(wěn)定?，F(xiàn)在，我甚至不再害怕樓梯了。每個(gè)星期天我都會(huì)去湖邊，步行約6公里。這太不可思議了?！?/span>
該技術(shù)的開(kāi)發(fā)者考廷解釋：“不同于帕金森病的常規(guī)治療，它們針對(duì)受到產(chǎn)生多巴胺的神經(jīng)元喪失的直接影響的大腦區(qū)域，該‘神經(jīng)假體’針對(duì)負(fù)責(zé)在行走時(shí)激活腿部肌肉的脊柱區(qū)域，而這個(gè)區(qū)域似乎沒(méi)有直接受到帕金森病的影響。”
他說(shuō)：“開(kāi)發(fā)一種‘神經(jīng)假體’，電刺激脊髓以矯正帕金森病患者的運(yùn)動(dòng)障礙，是多年來(lái)研究脊髓損傷引起的癱瘓的治療方式的結(jié)果。”2018年10月31日，該研究小組在《自然》（Nature）發(fā)表論文，表明已經(jīng)成功將前述技術(shù)應(yīng)用于因脊髓損傷而癱瘓的患者身上，使他們能自己站立，甚至可以短距離行走。
“我們的專長(zhǎng)在于了解如何刺激脊髓，以便非常精確地調(diào)整腿部運(yùn)動(dòng)?！笨纪ⅲ℅régoire Courtine)說(shuō)，“這項(xiàng)研究的新穎之處在于將這種理解和技術(shù)應(yīng)用于帕金森癥?！?/span>
需要更大規(guī)模的研究
據(jù)《今日美國(guó)》報(bào)道，布洛赫表示，這種刺激器類似于幾十年來(lái)用于治療神經(jīng)性疼痛的刺激器，盡管它必須精確定位，但植入手術(shù)很簡(jiǎn)單。
困難的部分是在正確的時(shí)間和地點(diǎn)傳遞能量脈沖?！叭绻阌缅e(cuò)誤的方式、錯(cuò)誤的模式和錯(cuò)誤的參數(shù)刺激，真的會(huì)擾亂步態(tài)?！甭迳４髮W(xué)醫(yī)院神經(jīng)調(diào)控專家愛(ài)德華多·馬丁·莫羅德（Eduardo Martin Moraud）說(shuō)。
馬劍鵬表示，與DBS相比，該裝置植入的位置比較淺，刺激量也不大，安全風(fēng)險(xiǎn)比較可控。但長(zhǎng)期的電刺激會(huì)不會(huì)導(dǎo)致患者對(duì)其“麻痹”，需要長(zhǎng)期的安全性評(píng)估。
據(jù)前述《今日美國(guó)》報(bào)道，隨著疾病的進(jìn)展，考廷預(yù)計(jì)他們將不得不重新調(diào)整設(shè)備，以防止每個(gè)患者病情倒退。
該報(bào)道還稱，兩名未參與這項(xiàng)工作的研究人員也表示，他們擔(dān)心的是，結(jié)果可能是可變的。他們想了解它是否對(duì)每個(gè)人都足夠有效，或者是否需要更多的侵入性技術(shù)來(lái)獲得每個(gè)患者所需的特定數(shù)據(jù)。
目前，由于該試驗(yàn)只對(duì)一個(gè)人進(jìn)行了測(cè)試，尚不清楚這種方法是否適用于其他帕金森病患者?！跋乱徊綄⑹沁M(jìn)行隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)?！泵绹?guó)路易斯維爾大學(xué)（University of Louisville）神經(jīng)科學(xué)家蘇珊·哈克瑪（Susan Harkema）表示，她主要從事脊髓損傷患者刺激療法研究。
哈克瑪說(shuō)，這篇論文中沒(méi)有充分的數(shù)據(jù)證明這種方法將優(yōu)于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)療法。過(guò)去已有數(shù)十項(xiàng)研究測(cè)試了脊髓刺激能否改善帕金森病患者的步態(tài)，但大多數(shù)研究只有少數(shù)參與者，因此療效仍具有不確定性?！斑@個(gè)領(lǐng)域迫切需要更大規(guī)模的研究。”她說(shuō)。
莫羅德表示，其研究團(tuán)隊(duì)已在第2名帕金森病患者身上植入該裝置，該患者顯示出早期進(jìn)展跡象，研究人員尚未寫(xiě)下結(jié)果。他們計(jì)劃再對(duì)6名帕金森病患者進(jìn)行脊髓刺激療法，更好地了解患者對(duì)刺激的反應(yīng)有何不同，以及有些人是否根本不會(huì)受益。
在這項(xiàng)研究中，考廷和布洛赫還測(cè)試了單獨(dú)的脊髓刺激療法和脊髓刺激與DBS相結(jié)合的療法，他們發(fā)現(xiàn)這兩種刺激物的組合產(chǎn)生了較好的效果。
更先進(jìn)的DBS系統(tǒng)可以記錄大腦活動(dòng)，因此研究人員正在研究一種策略，利用這些記錄來(lái)了解步態(tài)凍結(jié)的電信號(hào)特征。這些數(shù)據(jù)可以用于一種反饋模式，以便在腿部需要的時(shí)候刺激脊髓。
“這種探索性的嘗試非常值得做。希望國(guó)內(nèi)的神經(jīng)外科也能跟上，這是一個(gè)很好的理念，而具體的安全性等問(wèn)題，未來(lái)可以慢慢研究?！瘪R劍鵬說(shuō)。
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