摘要：脊髓损伤作为严重的神经系统疾病，给患者带来极大痛苦，传统治疗手段效果欠佳。近年来，微创脑脊接口技术应运而生，为脊髓损伤治疗开辟了全新路径。本文详细阐述了该技术的背景、原理、临床应用效果、多学科协作创新以及未来展望，展示了其在脊髓损伤治疗领域的巨大潜力与价值。

脊髓损伤（Spinal Cord Injury，SCI）是一种严重威胁人类健康和生活质量的神经系统疾病。它往往导致患者永久性的运动、感觉和自主神经功能障碍，尤其是对下肢运动控制能力的丧失，极大地影响了患者的日常生活自理能力和社会参与度。长期以来，传统治疗方法如药物治疗、手术减压以及康复训练等，虽在一定程度上有助于患者恢复，但总体效果有限，难以实现患者运动功能的实质性恢复。随着科技的飞速发展，特别是脑机接口（Brain - Machine Interface，BMI）技术的兴起，为脊髓损伤治疗带来了新的曙光。复旦大学附属中山医院联合复旦大学类脑智能科学与技术研究院成功研发并应用的全球首例微创脑脊接口技术，成为脊髓损伤治疗领域的一项重大突破，开启了脊髓损伤治疗的新篇章。

脊髓在人体神经系统中起着关键的传导作用，它连接着大脑与身体各部位，负责传递大脑发出的运动指令以及身体各部位反馈给大脑的感觉信息。当脊髓因外伤、疾病等原因受到损伤时，神经传导通路被阻断，大脑无法正常控制下肢运动，从而导致截瘫等严重后果。据统计，全球每年新增脊髓损伤病例众多，且患者多为青壮年，这不仅给患者个人带来了沉重的身心负担，也给家庭和社会造成了巨大的经济压力。传统治疗方法在修复受损脊髓神经方面面临诸多挑战，如神经再生困难、疤痕组织形成阻碍神经修复等。而脑机接口技术的出现，为绕过受损脊髓神经通路，直接建立大脑与下肢之间的连接提供了可能。该技术通过采集大脑信号并将其转化为可控制外部设备或刺激神经组织的指令，有望恢复脊髓损伤患者的运动功能。在这样的背景下，微创脑脊接口技术得以研发，旨在更高效、精准地实现大脑与脊髓之间的信息交互，改善脊髓损伤患者的生活质量。

微创脑脊接口技术的核心是通过一系列精密操作，在大脑与脊髓之间构建起一座 “神经桥”，从而绕过受损的神经通路，重新建立大脑对下肢运动的有效控制。

在患者大脑运动皮层的特定区域进行微创操作植入电极。大脑运动皮层是大脑中负责产生和控制运动的重要区域，不同部位对应着身体不同部位的运动。通过精准定位与下肢运动相关的脑区，利用先进的神经导航技术和微创外科手术器械，将特制的电极植入该区域。这些电极能够高灵敏度地采集大脑在产生运动意图时发出的电信号，为后续的信号处理提供原始数据。例如，通过功能性磁共振成像（fMRI）等技术，能够精确确定负责下肢屈伸、行走等动作的脑区位置，然后在局部麻醉下，通过微小切口将电极植入到目标脑区，确保电极与神经细胞紧密接触，以获取清晰、稳定的脑电信号。

采集到的脑电信号是一种复杂的生物电信号，包含了大量的噪声和冗余信息。因此，需要利用复杂的算法对其进行深度解码。这些算法基于机器学习、模式识别等技术，能够对脑电信号中的特征进行提取和分类，识别出大脑发出的不同运动指令。例如，通过训练算法，使其能够区分大脑发出的 “抬腿”“迈步” 等不同运动意图的信号特征。然后，将解码后的信号转化为特定频率和强度的电刺激信号。这一转化过程需要精确的参数设置，以确保电刺激能够准确模拟大脑正常情况下传递给脊髓的神经信号，从而有效激活脊髓下方的神经组织，引发相应的下肢运动。

将经过解码和转化后的电刺激信号通过植入脊髓硬膜外的电极芯片传递至受损脊髓下方的神经组织。脊髓硬膜外是一个相对安全且易于植入电极的区域，电极芯片能够将电刺激精准地施加到目标神经部位。当电刺激作用于神经组织时，会引起神经细胞膜电位的变化，进而激活神经细胞，引发神经冲动的传导。这些神经冲动沿着正常的神经通路传递至下肢肌肉，从而实现对下肢运动的控制。例如，当大脑发出 “行走” 的运动指令，经过脑部电极采集、信号解码与转化后，脊髓硬膜外的电极芯片接收到相应的电刺激信号，并将其传递至控制下肢行走的神经组织，促使下肢肌肉按照预定的模式收缩和舒张，实现行走动作。

该技术通过 “三合一” 的微创手术，能够在仅 2 小时内完成脑部和脊髓电极的植入，具有 “高精准、高通量、高集成、低延时” 的显著特点。高精准确保了电极植入位置的准确性，从而提高信号采集和刺激的精度；高通量能够同时处理大量的神经信号，保证信息传输的完整性；高集成使得整个系统更加紧凑、稳定；低延时则保证了大脑指令能够快速传递至脊髓，实现实时的运动控制，极大地提高了该技术的临床应用价值。

2025 年 1 月，全球首例微创脑脊接口手术在中山医院成功实施，这一里程碑事件标志着该技术从理论研究走向临床实践。34 岁的林先生因两年前的意外导致截瘫，成为这项技术的首位受益者。术后仅 1 天，林先生的右腿就出现了缓慢屈曲，这一微小的变化却意义重大，表明大脑与下肢之间的新连接开始发挥作用。第 3 天，林先生实现了自主脑控双下肢运动，这是一个令人振奋的突破，意味着他能够通过自己的大脑控制下肢进行有意识的活动。到了第 14 天，林先生成功独立行走超过 5 米，这一成果让他和他的家人看到了重新回归正常生活的希望。随后，团队又成功完成了第二例和第三例手术，同样取得了显著的康复效果。这些患者在术后短时间内均实现了不同程度的运动功能恢复，如能够自主控制下肢进行简单的屈伸、站立以及短距离行走等动作。临床应用结果表明，微创脑脊接口技术在恢复脊髓损伤患者下肢运动功能方面具有显著的效果，为患者带来了实实在在的生活改变。

该技术的成功离不开中山医院多学科团队的紧密合作。神经内科专家凭借其对神经系统疾病的深入理解，参与术前对患者神经功能的全面评估，为手术方案的制定提供重要依据。神经外科专家则负责精准的脑部和脊髓电极植入手术，他们运用精湛的手术技巧和先进的手术设备，确保电极植入位置的准确性和手术的安全性。康复科专家在术后为患者制定个性化的康复训练计划，通过物理治疗、运动训练等手段，帮助患者更好地适应新的神经控制模式，进一步提高运动功能的恢复效果。影像科专家利用先进的影像学技术，如术前的神经重建成像技术，为手术提供清晰、准确的神经结构图像，辅助手术团队确定电极植入的最佳位置。护理部则在围手术期为患者提供全方位的护理服务，包括术后伤口护理、并发症预防以及患者心理支持等，保障患者的身体恢复和心理健康。各学科专家从术前评估到术后康复，紧密配合，为患者提供了全方位的支持，是该技术成功应用的重要保障。

团队还自主研发了术前神经重建成像技术，这一技术是该项目的重要创新点之一。传统的影像学技术在显示脊髓损伤后的神经结构变化以及与周围组织的关系方面存在一定的局限性。而团队研发的神经重建成像技术，能够通过多模态成像手段，如磁共振成像（MRI）与弥散张量成像（DTI）等技术的结合，清晰地显示受损脊髓的神经纤维走向、损伤范围以及周围神经组织的代偿情况。在手术前，通过该成像技术，手术团队能够精确规划电极植入路径，避开重要的神经血管结构，确保电极能够准确植入到目标位置，提高手术的精准性和安全性。同时，该成像技术还能够为术后评估神经功能恢复情况提供直观、准确的影像依据，有助于及时调整康复治疗方案，进一步提高治疗效果。

微创脑脊接口技术的成功为脊髓损伤治疗开辟了新的广阔前景。目前，团队已成功完成全球首批 4 例临床概念验证手术，验证了该技术的可行性和有效性。在未来，团队将致力于进一步优化技术，降低手术风险，提高治疗效果。一方面，通过改进电极材料和设计，提高电极的生物相容性和信号采集、刺激性能，减少电极植入对神经组织的损伤，降低术后感染等并发症的发生风险。另一方面，持续优化信号解码与转化算法，提高系统对大脑运动指令的识别准确率和响应速度，实现更加自然、流畅的下肢运动控制。随着技术的不断成熟，未来该技术有望在全球范围内广泛推广，为更多的脊髓损伤患者带来重新行走的希望。同时，该技术的成功也将为其他神经系统疾病的治疗提供借鉴和思路，推动整个神经功能重建领域的发展。

微创脑脊接口技术是医学与人工智能深度融合的杰出典范。它巧妙地利用了现代科技手段，绕过受损的脊髓神经通路，实现了大脑对下肢运动的重新控制，为截瘫患者带来了重新行走的曙光。该技术在原理创新、临床应用以及多学科协作等方面均取得了显著成果，为神经功能重建领域提供了全新的思路和方法。随着技术的不断优化和推广，在未来，微创脑脊接口技术有望成为脊髓损伤治疗的主流方案，为改善全球脊髓损伤患者的生活质量做出巨大贡献，推动医学科技迈向新的高度。