脊髓内微刺激在脊髓损伤后诱发功能性运动

使用传统的功能性电刺激（FES）系统来恢复脊髓损伤后的运动功能一直是一个难以解决的问题。脊髓内微刺激（ISMS）是一种新型的 FES 方法，它通过直接刺激脊髓，利用脊髓的运动回路。此前在脊髓完整猫中进行的研究表明，通过植入在腰骶脊髓 3-cm 区域内的少数微丝进行刺激，可诱导出接近正常的募集顺序、减少疲劳，并诱发功能性、协同性运动。本研究旨在测试 ISMS 在完全性脊髓横断后恢复运动功能的可行性。在四只成年公猫中，脊髓在 T10、T11 或 T12 处被切断。两到四周后，在麻醉状态下将 30 根微丝（30 microm，不锈钢）植入腰骶脊髓双侧。随后对猫进行去大脑处理。通过每个单极电极递送刺激脉冲（40-50 Hz，200 micros，双相），振幅范围为 1-4x 阈值（阈值 = 32 +/- 19 microA）。在将猫悬挂于嵌有后肢测力台的静止跑台上时，采集动力学、运动学和肌电图（EMG）测量数据。通过诱发屈肌或伸肌运动的电极进行时相性、交错刺激，产生了双侧后肢负重迈步，且在摆动相足部有充足的腾空距离。在连续 40 步的过程中，运动学变化极小且几乎未见疲劳。结果表明，ISMS 是一种很有前景的损伤后恢复运动功能的技术。