脑机接口控制的外骨骼训练在脊髓损伤患者下肢康复中的应用：一项初步随机临床试验

《Annals of Neurology》：Brain-Computer Interface-Controlled Exoskeleton Training for Lower-Limb Rehabilitation in Spinal Cord Injury: A Pilot Randomized Clinical Trial

本研究评估了脑机接口（BCI）控制的机械外骨骼训练对脊髓损伤（SCI）患者下肢功能恢复、心理状态及神经可塑性的影响。通过前瞻性随机单盲试验，21名SCI患者分为BCI+外骨骼组（10人）和仅外骨骼组（11人），4周训练后，BCI组在肌无力症状（LEMS，p=0.003）、步行速度（10MWT，p<0.001）和耐力（6MWT，p=0.031）上显著优于对照组，且抑郁症状缓解更明显（HADS，p=0.003）。EEG显示神经可塑性增强（μ/β去同步化），但MRI未发现结构变化。结论BCI辅助外骨骼训练可能更有效促进SCI康复。

　　

摘要

目的

本研究旨在评估脑机接口（BCI）控制的外骨骼训练对脊髓损伤（SCI）患者下肢功能恢复、心理状况以及神经可塑性的影响。

方法

我们进行了一项单中心、前瞻性、随机、单盲的试点试验（ChiCTR2300074503），共有21名SCI患者参与。参与者被随机分为BCI-外骨骼组（B+E，n=10）和仅使用外骨骼组（E，n=11），进行下肢训练。两组患者均接受了常规康复治疗，并每周6天、每天30分钟的外骨骼训练，持续4周。主要评估指标为脊髓损伤步行指数II（WISCI II）得分。次要评估指标包括兰伯特-伊顿肌无力综合征（LEMS）、脊髓独立性测量量表III版（SCIM III）、国际神经康复学会脊髓损伤功能评分量表（IANR-SCIFRS）、10米步行测试（10MWT）、6分钟步行测试（6MWT）以及医院焦虑抑郁量表（HADS）。大脑可塑性通过脑电图（EEG）和磁共振成像（MRI）进行评估。

结果

BCI-外骨骼组在兰伯特-伊顿肌无力综合征方面表现出显著改善（p=0.003），而两组患者的IANR-SCIFRS评分均有提升（p<0.05）。BCI-外骨骼组在步行速度（10MWT，p<0.001）和耐力（6MWT，p=0.031）方面表现出显著的组内改善，但组间差异不显著。与仅使用外骨骼组相比，BCI-外骨骼组的HADS评分降低更为明显（p=0.003）。EEG分析显示μ/β脱同步现象增强，网络效率提高，而MRI未发现结构变化。

解读

BCI控制的外骨骼训练比单独使用外骨骼训练更能改善运动功能、步行表现和抑郁症状，这可能是由于大脑皮层的重组作用。延长训练时间可能进一步巩固这些益处，支持将BCI与外骨骼结合作为脊髓损伤患者的有效康复策略。

潜在利益冲突

无需要报告的利益冲突。

数据获取

由于患者隐私和机构限制，本研究的数据尚未公开。不过，经合理请求，相关作者可提供去标识化的数据。