作者:辛雨 来源:中国科学报 发布时间:2020/6/24 19:49:53
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让大脑再次“牵”起放下的手
脑重构助力偏瘫治疗“中国方案”

 

徐文东正在术中操作。图片来源:复旦大学附属华山医院

近日,复旦大学附属华山医院手外科教授徐文东和中国工程院院士、复旦大学附属华山医院手外科教授顾玉东领衔的科研成果“基于脑可塑理论新发展修复残障上肢功能的新方案”荣获2019年度上海市科学技术进步奖特等奖。这是上海市自2012年设立科技进步特等奖以来第一个临床医学领域的获奖项目。

该团队的“改变外周神经通路可诱导脑功能重塑”理论拓宽了传统神经科学的理论体系,首次证实了中枢损伤后,健康大脑半球的可塑性能被“诱发和调控”,为周围神经和中枢神经“一体化”提供了理论支撑。

在此基础上,团队根据该理论进行了新技术的研发和应用,使中枢性偏瘫患者的瘫痪肢体重新恢复功能。对此,《新英格兰医学杂志》评价该成果“为深入理解神经解剖学和神经生理学的基本问题提供了机会”。

颈7移位让“坏手”变“好手”

臂丛神经由颈5~8和胸1五根神经组成,其分支主要分布于人体的双侧上肢,负责支配上肢、肩背和胸部的感觉运动功能,是人体运动神经中极其重要的一组。

1962年,顾玉东开始研究臂丛神经损伤的临床治疗。“我做手术有个习惯,除了写病史和手术记录,每完成一台手术,我都会做一个卡片,记录病人不同于手术常规的特殊情况。”顾玉东告诉《中国科学报》。

1986年,顾玉东遇到了一位29岁因车祸导致上肢功能丧失的病人,车祸使他一侧的臂丛神经发生了根性撕脱断裂,与中枢神经彻底分离,这种严重的外伤后遗症在当时是医治不好的。“他还年轻,如果手得不到恢复,今后的生活可怎么办。”虽无计可施,但顾玉东想治好这位年轻人。

翻看24年来积累的1000多例病例登记卡总结的臂丛神经损伤治疗经验,顾玉东发现了一个特殊现象——单纯颈7神经的断裂不会发生肢体功能障碍的症状。

“颈5、颈6、颈8和胸1的断裂都会影响肢体功能,只有颈7断裂时不会影响。”顾玉东大胆设想,“如果把病人‘好手’侧的颈7‘搬’到‘坏手’一侧,那么‘坏手’就可以重新恢复功能。”

基于这个思路,顾玉东在国际上首创“健侧颈七移位术”,将健侧颈七神经束作为供体连接瘫痪侧肢体的靶神经,通过健侧上肢神经束的“动力”带动患肢运动,进而改善了患肢功能。手术非常成功,经过一定的功能锻炼,这名患者偏瘫的肢体成功恢复了运动功能。

“经过几十年的发展,‘健侧颈七移位术’已经非常成熟,在世界范围内得到广泛应用。”顾玉东说,“但这并不意味着‘健侧颈七移位术’的发展就到此为止了。”

作为顾玉东的学生,徐文东巧妙地扩大了这个手术的适应症,在肢体功能重建临床治疗领域,又向前迈了一步。

颈7交叉移位诱发脑重构

20世纪50年代末,美国加州理工学院教授罗杰·斯佩里通过割裂脑实验,证实了大脑不对称性的“左右脑分工理论”——一侧脑接受身体对侧的感官知觉和支配对侧半身的活动,并因此获1981年诺贝尔生理学或医学奖。

“传统观点认为,肢体主要由对侧大脑支配。然而我们发现,一些临床现象和传统观点不符。”徐文东说,通过对接受“健侧颈七移位术”治疗的臂丛神经损伤患者进行术后长期随访,他们发现了诸多难以解释的临床现象,例如触摸患者瘫痪侧的指尖,对侧健康手的手指同样有被触摸的感觉。

“这反映了原有脑理论体系的不完整。”徐文东认为,大脑可能存在一种尚未被重视和理解的重要脑可塑机制,一旦在某种条件下被合理地诱导,大脑一侧半球有可能同时具有支配双侧上肢的能力。“这种可塑性可能并不局限于幼年,成人也有可塑性,关键是如何诱发。”徐文东说。

大约150年前,美国科学家布朗·塞卡尔提出了著名的“布朗塞卡尔猜想”(又称“一侧半脑猜想”):人类可以完成一侧半脑对双侧肢体的控制。虽然这只是一个未被证实的猜想,但经过近20年的努力,徐文东团队向世界证明了这是真的。

2001年起,徐文东带领团队开始迈入一个新的研究领域——周围神经损伤移位与脑功能重塑。通过探索外周神经系统和中枢神经系统之间的关系,团队成员潜心研究了“健侧颈七移位术”术后运动、感觉中枢的可塑性规律,他们发现,外周神经连接通路的改变可导致成人大脑发生功能区改变,证实了改造“手”可诱发重构“脑”。

在此基础上,徐文东团队成功地将“健侧颈七移位术”发展为“左右颈七交叉移位”,实现了“一侧大脑从同时支配双侧手局部功能到支配双侧上肢整体功能”的跨越,进一步发展了脑可塑理论。

“这是一种理念突破,让我们对大脑的认知发生了改变。” 徐文东表示,以此为原理,团队提出了治疗中枢神经损伤后肢体功能障碍的新策略:通过“左右颈七交叉移位”显微手术,避开损伤大脑半球,使偏瘫上肢与同侧健康大脑半球连接,通过重塑健侧大脑半球的功能,促使其实现对双侧上肢的控制,进而恢复瘫痪上肢的功能。

徐文东特别提到,该治疗策略不仅适用于脑卒中、脑外伤、脑瘫等中枢神经损伤造成的上肢偏瘫,对偏瘫下肢也可以进行功能重建。

顾玉东表示,“健侧颈七移位术”主要治疗外伤、创伤后的肢体功能障碍,而“左右颈七交叉移位”把手术技术应用到了脑等中枢损伤类疾病的治疗。“以前是治‘手’,现在是治‘脑’了”。

徐文东与患者沟通手术方案。图片来源:复旦大学附属华山医院

解锁瘫痪治疗新方案

数据显示,我国因脑中风、严重创伤等中枢神经损伤造成终身残疾者达3000余万。徐文东表示,基于“脑可塑理论”发展而来的修复残障上肢功能的新方案,给这些残疾人士带来了肢体功能重建的希望。

“针对不同年龄、不同疾病严重程度,我们会制定不同的治疗方案。”徐文东告诉《中国科学报》,轻、中度偏瘫患者经“左右颈七交叉移位”手术治疗后,肢体功能明显提升,可生活自理甚至重返工作岗位。“从‘包袱’变成社会财富的创造者,这对残疾家庭来说意义重大”。

“传统的脑科学理念认为是左脑支配右手,右脑支配左手,而现在我们发现一侧脑不仅支配对侧的手,也能支配同侧的手。”顾玉东认为,这不仅扩大了神经领域临床治疗范围,更让我们对对大脑的基础研究有了新认识、新突破。

2017年,该原创成果发表在《新英格兰医学杂志》,成为该刊第一篇中国学者独立完成的外科原创论著。《新英格兰医学杂志》发表长篇社论:“这项工作创造性地通过切断外周神经并(左右)移位治疗中枢神经疾病,是全新的途径。”

十多年来,徐文东团队结合“互联网+远程医疗”等技术,将该系列研究的多项创新成果在全国范围推广。此外,通过举办国际学习班,开展多中心研究,成立专病联盟,吸纳国内外进修医生来学习等方式,团队在世界范围内传授手术方法,至今相关创新技术已成功在美国、英国、韩国等国际著名医疗机构开展应用,造福全世界患者千余人。

“这项手术方案凝集了华山医院手外科团队的精神传承和科研创新。下一步,我们会继续研究如何提升重度偏瘫患者的肢体功能,进一步探索通过治疗肢体运动功能障碍解锁中枢损伤引起的面瘫、言语障碍等。”徐文东说。

 
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