中大新聞網(wǎng)訊（通訊員胡玄韜、何天威）近日，附屬第三醫(yī)院腦病中心戎利民、胡昔權(quán)和劉斌教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合西安交通大學(xué)徐光華教授團(tuán)隊(duì)在神經(jīng)學(xué)領(lǐng)域頂刊Annals of Neurology發(fā)表了前瞻性隨機(jī)對(duì)照臨床研究成果，首次證實(shí)基于BCI的外骨骼訓(xùn)練可顯著改善脊髓損傷患者下肢運(yùn)動(dòng)能力與抑郁情緒，并通過(guò)腦電（EEG）證據(jù)揭示其促進(jìn)皮層重塑的機(jī)制，為脊髓損傷后的神經(jīng)功能恢復(fù)提供新路徑。
在該項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照臨床研究中，研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)脊髓損傷（SCI）患者首次系統(tǒng)評(píng)估了腦機(jī)接口（BCI）控制的下肢外骨骼訓(xùn)練在運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)與皮層可塑性重建中的雙重作用。
研究初期結(jié)果表明，SCI患者即便處于恢復(fù)早期階段，仍具備良好的神經(jīng)接口適應(yīng)性，其BCI控制精度高達(dá)95.2%，反應(yīng)時(shí)短至1.15秒，接近健康對(duì)照，驗(yàn)證了腦控外骨骼系統(tǒng)在臨床康復(fù)場(chǎng)景中的可行性。
圖1 腦控外骨骼機(jī)器人架構(gòu)示意圖
在為期4周的干預(yù)后，腦控外骨骼訓(xùn)練組（B+E組）在下肢肌力（LEMS）、步行速度（10MWT）、步行耐力（6MWT）及抑郁評(píng)分（HADS-D）等關(guān)鍵功能指標(biāo)上均顯著優(yōu)于僅接受外骨骼訓(xùn)練（E組）的療效（圖2）。
圖2 訓(xùn)練4周前后及組間臨床量表評(píng)分（B+E：腦控外骨骼組；E：?jiǎn)渭兺夤趋澜M）
電生理分析進(jìn)一步揭示，B+E組訓(xùn)練后中線(xiàn)運(yùn)動(dòng)皮層區(qū)域（FCz-Cz-CPz）出現(xiàn)顯著增強(qiáng)的μ/β波段事件相關(guān)去同步化（ERD），并伴隨大腦廣泛功能連接效率提升，提示皮層網(wǎng)絡(luò)發(fā)生結(jié)構(gòu)性重塑（圖3）。
圖3 步行任務(wù)下腦功能網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果（B+E：腦控外骨骼組；E：?jiǎn)渭兺夤趋澜M）
與傳統(tǒng)被動(dòng)式訓(xùn)練不同，BCI系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)解碼運(yùn)動(dòng)意圖并驅(qū)動(dòng)步態(tài)執(zhí)行，建立了“意圖識(shí)別—運(yùn)動(dòng)執(zhí)行—視覺(jué)反饋”的閉環(huán)通路，顯著增強(qiáng)了患者對(duì)步態(tài)控制的主觀(guān)參與感，進(jìn)而觸發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能激活與重建。該研究不僅首次提供了腦控外骨骼相對(duì)單純外骨骼訓(xùn)練改善SCI患者運(yùn)動(dòng)與情緒障礙的循證依據(jù)，更提出了以“腦控驅(qū)動(dòng)-神經(jīng)重塑”為核心的新型脊髓損傷康復(fù)策略。
該研究首次通過(guò)隨機(jī)對(duì)照研究，驗(yàn)證了基于BCI的外骨骼訓(xùn)練在改善脊髓損傷患者運(yùn)動(dòng)功能與情緒障礙方面的顯著優(yōu)勢(shì)，提出了以“腦控驅(qū)動(dòng)—神經(jīng)重塑”為核心的新型康復(fù)策略。BCI技術(shù)通過(guò)增強(qiáng)訓(xùn)練的主動(dòng)性和中樞參與度，不僅提升了神經(jīng)可塑性，也增強(qiáng)了患者的治療體驗(yàn)與依從性。
該研究由附屬第三醫(yī)院戎利民教授團(tuán)隊(duì)牽頭，聯(lián)合西安交通大學(xué)徐光華教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)展。胡玄韜、李娜、龐卯、白淑文為共同第一作者，戎利民、胡昔權(quán)、徐光華、劉斌教授為共同通訊作者。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ana.78144
