Nature-Medicine：无创脊髓神经调控临床应用论文分享

点击蓝字，关注我们

/ 2024.09.13

颈脊髓损伤 （Cerebral Palsy, SCI） 会导致手臂和手部功能的永久性损害。本研究中作者进行了一项前瞻性、单臂、多中心、开放、非显著风险试验，评估了ARC(EX) 的安全性和有效性改善慢性SCI患者手臂和手部功能的疗法。ARC(EX) 疗法包括在结构化康复过程中对颈椎脊髓进行外部电刺激。主要终点是安全性和有效性，衡量标准是大多数参与者在接受ARCEX疗法后，其力量和功能表现是否比单独接受同等康复治疗时有明显改善。60名参与者完成了方案。未报告与ARC(EX)疗法相关的严重不良事件，并达到了主要有效性终点。72%的参与者在力量和功能领域的改善程度超过了最小重要差异标准。次要终点分析显示，指尖捏力、手部前伸和力量、上肢运动和感觉能力均有明显改善，自我报告的生活质量也有所提高。这些结果表明，ARCEX疗法对改善颈椎 SCI 患者的手部和手臂功能具有安全性和有效性。

a，ARC(EX)治疗包括在结构化康复期间向颈脊髓进行外部电刺激。刺激电极位于损伤的上方和下方。b，主要有效性终点验证了以下假设，即从单独康复期结束到ARC(EX)结束，大多数参与者将在选定的力量和功能领域表现出显著改善。

Up-LIFT试验是一项前瞻性、单臂、多中心、无重大风险试验，旨在评估ARCEX疗法改善慢性颈椎损伤患者手臂和手部功能的安全性和有效性。参与者在接受基线评估后接受筛选和注册。然后，他们在接受一段时间的单独康复治疗后，再接受相同时间的ARC(EX)治疗。在完成所有单独康复疗程、ARC(EX)疗法和所有研究评估后，参与者被视为完成了试验。

在单独康复治疗期间和ARC(EX)治疗期间，力量和功能表现领域的结果均有所改善。这些结果表明，更长时间的ARC(EX)疗法可能会带来更多益处。红色表示 ARCEX 治疗期。统计结果为单向重复测量方差分析和Tukey's HSD事后检验。*P < 0.05，**P < 0.01 和 ***P < 0.001。NS，无显著性意义。

文献2——脊髓损伤导致的下肢功能障碍

脊髓损伤会导致严重的运动障碍甚至完全瘫痪。本研究作者介绍了有针对性的脊髓刺激神经技术，该技术能让四年多前脊髓损伤的患者自主控制行走，尽管他们进行了大量康复治疗，但仍出现永久性运动障碍或完全瘫痪。通过使用具有实时触发功能的植入式脉冲发生器，作者向腰骶部脊髓提供了一连串空间选择性刺激，其时间与预期运动的时间相吻合。一周内，这种时空刺激重新建立了瘫痪肌肉在地面行走时的适应性控制。在康复过程中，运动能力得到了改善。几个月后，参与者在没有刺激的情况下恢复了对先前瘫痪肌肉的自主控制，并能在时空刺激下在生态环境中行走或骑自行车。这些结果为改善脊髓损伤后的神经康复和支持日常生活活动建立了一个技术框架。

图1 技术和研究设计。a，使SCI后的行走成为可能。躯干运动的多向辅助在地面运动过程中多方位辅助躯干运动，同时无线记录三维运动学、地面反作用力和肌电图活动。同时无线记录三维运动学、地面反作用力和肌电图活动。植入式脉冲与16个电极桨阵列相连的植入式脉冲发生器被用来针对后根投射到特定的运动神经元池，如图所示为髋关节屈肌和踝关节伸肌。实时处理残余运动学确保目标EES 与运动意图相吻合。b，研究时间表。

图6 生态环境中的时空EES。a，支持日常生活的日常生活活动的系统。带有移动应用程序的平板电脑允许参与者选择EES序列，基于位于双脚上的惯性测量单元（ inertial measurement units，IMUs）或连接在三轮车的取柄或框架上进行开环或闭环传输。三轮车的曲柄和车架上。1. 个性化声控手表允许用户打开或关闭 EES。2. IMUs 检测步行或骑车时的脚部或步行或骑车时的曲柄运动。3.控制器向患者编程器发送指令。4. 在闭环中调整时空电动助力系统。b, 在生态环境中步行和骑自行车活动可通过时空电动助力系统实现。

文献3——重度抑郁患者

各种理论框架表明，脊髓互感通路在重度抑郁症（ major depressive disorder，MDD）中具有作用和治疗潜力。本研究作者旨在评估经皮脊髓直流电刺激（transcutaneous spinal direct current stimulation，tsDCS）对重度抑郁症的抗抑郁效果和耐受性。这是一项双盲、随机、假对照、平行组、试验性临床试验，对象是未服药的中度多发性抑郁症成人患者。20名参与者被随机分配（1:1比例）接受 “真实的 ”2.5 毫安或 “伪刺激 ”阳极tsDCS治疗，胸椎（阳极；T10）/右肩（阴极）脑电图电极及导联，每周3次，持续8周。抑郁严重程度（MADRS）评分的变化（预设的主要结果）和次要临床结果采用方差分析模型进行分析。使用主动tsDCS参数生成了E-Field模型。与伪刺激组（n = 9）相比，tsDCS真刺激组（n = 10）的MADRS评分从基线到终点的下降幅度更大，效应量更大（-14.6 ± 2.5 vs. -21.7 ± 2.3，p = 0.040，d = 0.86）。此外，与伪刺激组相比，tsDCS真刺激诱导的MADRS“报告悲伤”项目下降幅度更大（-1.8 ± 0.4 vs. -3.2 ± 0.4，p = 0.012），tsDCS治疗前/后舒张压从基线到终点变化的累积下降幅度更大（组间差异：7.9 ± 3.7 mmHg，p = 0.039）。在MADRS “悲观想法 ”项目和第8周CGI-I评分方面，也观察到了相同方向的统计趋势。在不良事件（adverse events，AEs）方面没有观察到组间差异，也没有发生严重的不良事件。电流模拟显示，电场强度在神经调控范围内（最大~0.45 V/m），可到达胸椎灰质。这项试验性研究的结果表明，tsDCS是可行的，耐受性良好，对 MDD具有治疗潜力。这项工作还为在心理健康研究和治疗的背景下谨慎探索非侵入性脊髓神经调控提供了初步框架，其潜在机制值得进一步研究。

对每位受试者都确定了标准的解剖地标，以确保电极放置的一致性。让受试者坐在椅子上，从肩胛下角向内侧划一条水平线，确定T7棘突水平，然后通过触摸下方的棘突确定T10棘突。将阳极电极海绵的中心（垂直长度）置于第10节脊椎棘突水平。阳极电极用手术胶带固定，腰部BODYstrap（Soterix Medical®，纽约州纽约市）加强了与皮肤的接触。阴极（5×7厘米）电极放置在右肩三角肌后部，用手术胶带和弹力臂带固定（A）。真刺激诱导连续的阳极直流电（direct current，DC）在20分钟内（30秒内）逐渐增加到2.5毫安，然后在30秒内下降到 0 毫安。伪刺激诱导电流逐渐上升至2.5毫安，然后下降至0毫安（30 秒内），在0毫安保持20分钟，最后上升至2.5毫安，然后下降至0毫安（30 秒内）（B）。

图2 纵向MADRS评分以及治疗前后血压（BP）和心率的变化。图中显示了从基线到最后一次观察的MADRS分数的分组平均值和标准误差（A）。纳入分析的所有干预组参与者从基线到最后一次观察的单个原始MADRS分数，放大标记（红色圆圈代表真刺激干预组，蓝色方格代表伪刺激干预组）标明了提前终止参与的个体的最后一次可用评估（B）。每个干预组的舒张压（C）、收缩压（D）和心率（E）从基线到tsDCS疗程前/后最后一次观察值变化的分组平均值和标准误差条。* 混合方差分析模型组间差异 p < 0.05。

图3 电场模拟。采用胸椎（T10；阳极）/右肩（阴极）脑电图电极的 2.5 mA 阳极 TSDCS 电场模拟。部分脊髓灰质二维切片显示阳极电极中心上方（C）和阳极电极下方（D）的电场强度（单个片段最小/最大值）。图像（A）和（B）以不同比例显示。

参考文献

声明

未来脑律Comments

最新VNS文献

1.Navigating the Neuroimmunomodulation Frontier: Pioneering Approaches and Promising Horizons—A Comprehensive Review

驾驭神经免疫调节前沿：开创性方法和前景——全面综述

https://www.mdpi.com/1422-0067/25/17/9695

2.Vagus nerve stimulation for stroke rehabilitation: Neural substrates, neuromodulatory effects and therapeutic implications

迷走神经刺激中风康复：神经基质、神经调节作用和治疗意义

https://physoc.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1113/JP285566

3.Neuromodulation Strategies in Lifelong Bipolar Disorder: A Narrative Review        

终身双相情感障碍的神经调控策略：叙述性回顾

https://www.preprints.org/manuscript/202409.0693/v1

4.Transcutaneous vagus nerve stimulation has no anti-inflammatory effect in diabetes

经皮迷走神经刺激对糖尿病没有抗炎作用

https://www.nature.com/articles/s41598-024-72139-y

5.Research hotspots and trends of non-invasive vagus nerve stimulation: a bibliometric analysis from 2004-2023

无创迷走神经刺激的研究热点与趋势：2004-2023 年的文献计量分析

https://www.frontiersin.org/journals/neurology/articles/10.3389/fneur.2024.1429506/abstract

6.Invasive electrical nerve stimulation for post-stroke motor rehabilitation

用于中风后运动康复的侵入性神经电刺激

https://journals.lww.com/cmj/fulltext/9900/invasive_electrical_nerve_stimulation_for.1226.aspx