2025年08月25日发布 | 136阅读

【风向标|研究】闭环迷走神经刺激联合康复训练可以显著改善脊髓损伤患者的上肢功能

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慢性神经损伤患者的功能康复长期面临疗效有限的困境,尤其在单纯依靠常规康复训练时,往往难以取得显著改善。近年来,研究表明,将多种互补性治疗方法联合应用,可显著提升康复效果。闭环迷走神经刺激(CLV)正是此类创新策略的代表,其核心在于将高强度、个体化的康复训练与精准时序的迷走神经刺激(VNS)相结合。当患者完成一次高质量的目标动作时,VNS在数秒内启动,诱发乙酰胆碱、去甲肾上腺素和5-羟色胺等多种神经递质在中枢神经系统中释放,从而增强与该动作相关的神经连接和突触可塑性。动物研究已证实,该方法能够显著促进运动控制网络在皮层、皮层下结构及脊髓水平的重塑,实现单纯康复难以达到的功能恢复。其关键在于刺激与动作的精准同步,以及高频次、长周期的“动作-刺激”配对,为改善慢性期脊髓损伤患者的运动功能提供了新的治疗思路与科学依据。


在此背景下,来自美国德克萨斯大学达拉斯分校的研究团队,牵头评估了闭环迷走神经刺激联合高强度康复训练改善慢性不完全颈髓损伤上肢功能的效果,结果显示该方法在受试者中安全可行,并显著提升了手臂力量与日常功能。相关研究结果以“闭环迷走神经刺激有助于促进脊髓损伤康复”(doi:10.1038/s41586-025-09028-5)为题于2025年5月21日发表在《Nature》(IF:48.5/Q1)



研究团队自主开发了一套由两大核心模块组成的综合系统,以实现高强度康复训练与实时神经调控的协同作用。第一模块为基于传感器的康复训练平台,能够实时采集多种运动参数,并以个性化视频游戏的形式融入数十种针对特定功能受限肌群的训练任务。系统可根据参与者的实时表现动态调整训练难度,使所需的速度、力量与活动范围始终贴合其最佳能力水平,确保全程保持高强度与持续挑战。第二模块为微型化植入式迷走神经刺激(VNS)装置,其体积较传统系统缩小约50倍,采用简化的颈部手术植入方式。该装置可通过低延迟、自适应实时算法实现无线激活,当治疗师或康复软件检测到患者完成接近期望目标的动作时,立即触发一次0.5秒的VNS刺激(0.8 mA,30 Hz),确保刺激与关键动作高度同步。


试验共纳入19例距损伤≥12个月、符合美国脊髓损伤协会(AIS)B~D级标准的慢性不完全性颈髓损伤患者,均具备上肢及手部残余运动功能。受试者在年龄(21~65岁,中位数40岁)、距损伤时间(13~541个月,中位数54个月)、损伤严重程度(AIS B、C、D级)及上肢手部功能缺损程度(GRASSP评分33~101分,中位数64分)等方面存在显著差异,这一多样化人群为初步探索人口学因素对CLV疗效反应的潜在影响提供了基础。


所有受试者均接受VNS装置颈部植入术,术后约4周进行基线评估。随后,受试者按照随机分组接受18次主动CLV康复训练或假刺激康复训练;在此阶段结束后,无论先前分组如何,全部受试者再统一接受18次主动CLV训练。康复任务结合外设传感器与视频游戏化形式,为每位患者定制6~9项针对性练习,实时采集力量、速度与活动范围等数据,并根据表现动态调整任务难度。闭环VNS在患者完成优于平均水平的目标动作时即时触发,每日约实施300~350次刺激,疗程共36次(每周3次)。疗效评估分别在入组后、植入后、完成18次治疗后以及完成36次治疗后进行,并在整个研究过程中持续监测不良事件的发生情况。



在19名完成疗程的受试者中,18人捏力显著提升(平均增加936 g,较基线提高约393%),13人腕部扭矩显著增强(平均提高152%)。多项力量、速度及活动度指标较基线翻倍临床评估方面,36次CLV训练后GRASSP评分平均提升4.1分(P=0.01),改善幅度约为18次疗程的两倍,8名患者达到≥6分的临床显著改善标准,其中多数为运动不完全型(AIS C/D级)。日常活动能力(Jebsen–Taylor手功能测验及SCIM-III上肢功能分量表)亦有统计学显著提高。


安全性方面,研究累计完成760人次随访、约370万次刺激,无严重或意外的装置相关不良事件。轻度不良反应(如切口疼痛)发生率与既往VNS临床应用相当,且未观察到自主神经反射异常或心血管参数改变。


据悉,研究人员将进一步开展一项Ⅲ期关键性临床试验,该研究将招募70名受试者,并在多家美国脊髓损伤专业机构开展。


研究通讯作者、美国德克萨斯大学达拉斯分校Michael Kilgard教授指出,用CLV治疗脊髓损伤与以往针对其他疾病的研究有本质区别。他解释说:“在卒中康复中,单纯的康复训练可能带来一定改善,而结合CLV则能将这一进步成倍放大。但本研究不同:对于脊髓损伤患者,单靠康复训练对我们的受试者完全无效。真正具有突破性意义的是,我们在原本不可能出现改善的情况下,实现了功能的提升。”


研究共同作者、微型植入式CLV装置的设计者、美国德克萨斯大学达拉斯分校Robert Rennaker教授表示,这些活动能够帮助患者恢复力量、速度、活动范围和手部功能,从而简化日常生活。


研究共同作者、美国德克萨斯大学达拉斯分校Seth Hays教授表示:“在本研究之前,从未有脊髓损伤患者接受过CLV治疗,这也是首次获得其能够带来功能改善的证据。接下来,我们将致力于探索如何将疗效发挥至最佳。然而,前路依然漫长。无论是资金、监管,还是科学等多方面因素,这一项目都可能在过程中夭折。但我们已经为最终成功奠定了坚实基础。”








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