【脊髓损伤康复治疗探究现状探析综述3700字】

脊髓损伤康复治疗研究现状分析综述目录TOC\o"1-2"\h\u18918脊髓损伤康复治疗研究现状分析综述 168251.1脊髓损伤研究发展介绍 1145401.2脊髓损伤患者的临床表现 230911.3脊髓损伤现有的康复治疗方法 31.1脊髓损伤研究发展介绍脊髓损伤可能由创伤或疾病多种原因导致，如：骨折，枪伤，脊髓炎，动脉炎，静脉炎，肿瘤，脊髓型颈椎病等。在过去的一个世纪里，对损伤机制的理解的进步改变了脊髓损伤的临床管理。外科手术、支持措施和康复方案改善了脊髓损伤患者的功能结果，降低了发病率[1]。从创伤性损伤的角度来简述脊髓损伤的过程：在一个外力的作用下导致脊髓损伤之后，首先会触发“即刻损伤”，即损伤部位的脊髓中央灰质会出现小出血点，这些出血点向外逐渐的延伸与融合，然后从灰质中间延伸到白质部分。紧接着的便是“继发性损伤（更严重的损伤）”，受伤者会由于血压降低，因局部血管收缩及破坏诱发受伤组织的血流下降，神经毒性物质的释放或激活，以及氧自由基、磷脂酶、蛋白酶和其他血管活性物质的释放，导致继发性的损伤。大部分脊髓损伤造成的损害都是继发性损伤引起的，因此脊髓损伤在最早期的治疗就成为康复治疗或临床治疗最重要的环节之一。脊髓损伤是脊柱损伤最严重的并发症，伴随着损伤节段以下的肢体严重功能障碍。可以依照脊髓损伤的损伤程度分类分为：“不完全性脊髓损伤”与“完全性脊髓损伤”。实际上，脊髓完全性的损伤较为少见，临床上定义的“完全性脊髓损伤”在损伤节点处也仍伴有部分残余的中枢神经束，严格意义上来讲是不完全损伤。康复治疗也是针对于这些不完全性脊髓损伤的患者进行开展的。通常情况下，脊髓损伤会导致严重的感觉、运动功能障碍，反射功能异常以及自主神经功能紊乱[4]。令人遗憾的是，在成年个体中，相比较于有一定的再生能力的周围神经，中枢神经在损伤后修复自身的能力十分有限，许多缺陷仍然是永久性的，半数受影响的人仍处于瘫痪状态，预期寿命为数十年，并伴有永久性残疾。在动物模型实验中表明，即使在相应治疗策略下触发了中枢神经的部分再生，但再生的中枢神经将存在着功能缺失或者随意生长等问题[1]。目前脊髓损伤尚无有效的临床治疗措施。脊髓损伤不仅会为患者自身带来生理上与心理上的严重伤害，还可能对整个家庭甚至社会带来巨大的经济负担。随着科技的不断进步，针对脊髓损伤的修复技术与康复治疗技术也得到持续的发展，其中，在康复治疗领域的常见方法——利用基于肌电信号主动控制的肌肉功能性电刺激[9][10][11]、基于脑机接口技术的长期步态训练协议[12]，体用肌电信号为反馈信号辅助脑电信号的自身肢体主动控制[13]，体外义肢控制[14]和外骨骼驱动恢复运动功能[15]等治疗策略。生物和工程领域的结合在脊髓损伤后修复中有巨大的潜力[1]。现代外骨骼的技术已经有很多年的发展历史，技术相对成熟，但脑电信号的解码技术，尤其是针对非侵入式脑电帽所采集信号的信噪比低的问题，对实施精确控制策略有巨大的阻碍，而侵入式脑电极的虽然信噪比较高，但不可避免的会对组织带来一定的创伤甚至感染的风险，以及脑电信号采集有着个体特异性等问题，很难实行标准统一的控制策略。因此，为提供稳定的控制，新的控制策略不断被提出，以提高系统的稳健性与精确性。1.2脊髓损伤患者的临床表现引起脊髓损伤的原因可分为创伤与疾病两类；创伤以交通事故、跌倒、刀或枪伤、挥鞭样损伤为主，疾病诱因以感染性脊髓炎，血管性的动脉炎或静脉炎，占位性肿瘤以及退行性疾病等原因。脊髓损伤不仅会导致损伤位点平面以下产生严重的感觉、运动与自主神经功能等障碍，在生理上还会引发多系统并发症，如：反射异常、神经病理性疼痛、呼吸功能障碍、由于患者长期卧床导致的肌肉萎缩、压疮、泌尿系统感染等，从心理层面的角度看，还会引发患者的自卑、抑郁等情绪，导致患者出现情感与社交障碍。从病理学角度分析，脊髓损伤被分为两个相互交织的阶段：原发性损伤与继发性损伤。原发性损伤在损伤后即刻产生，因此又为即刻损伤。骨折脱位所导致的压伤、刀或枪伤等创伤性事件产生的机械力对脊髓造成的直接创伤（包括剪切伤、撕裂伤、挫裂伤等）和持续性的压迫损伤，会导致脊髓血管破裂，轴突断裂，细胞膜破坏等[16]。在原发性损伤之后，一系列的分子级联反应会引发继发性损伤。继发性损伤常被分为急性期、亚急性期、中期和慢性期四个时期[17]。急性期为脊髓损伤后48小时内，血管破裂出血以及残存的血管痉挛会导致局部缺血水肿。之后会形成血栓，并伴有继发性炎症，兴奋性毒性以及神经细胞的死亡。亚急性期大约为损伤后的2到14天，这期间活化的小胶质细胞释放促炎因子，导致大量炎症细胞与细胞因子浸润。这时反应性星形胶质细胞增生、肥大，试图隔离病变区域。之后瓦勒变性会使轴突和髓鞘碎片持续沉积，导致髓鞘相关抑制蛋白（如CSPGs）积聚，抑制轴突再生。脊髓损伤中期发生在脊髓损伤后的14天到6个月，慢性期则在损伤的6个月以后。中期与慢性期的主要特征是动态性血管重构、细胞外基质分子沉淀（CSPGs沉积）与重塑以及局部和远端神经环路的重组。之后会有胶质瘢痕与囊性空腔的形成，并限制神经的可塑性，阻碍轴突再生。1.3脊髓损伤现有的康复治疗方法伴随着科学技术的进步与发展，人们的生活水平在多个层面上都得到巨大的提升。安全健康问题，也逐渐被人们所重视，因此，医疗领域的发展进程一直以来都备受关注。神经性疾病作为人类21世纪的重大医学难题之一，虽然可以采取相应的手段进行提前预防，但一直都缺乏有效的康复治疗方法。脊髓损伤后功能恢复的主要困难是由于皮质脊髓束内轴突生长有限[20]。目前科学家们正在努力研究如何在脊髓损伤后修复损伤神经并恢复相关功能。到目前为止，大部分研究都是在啮齿类动物身上开展的，研究人员主要通过使用以下方法来尝试解决这个问题：（1）在脊髓损伤早期，常用MPSS治疗以减轻脊髓组织的继发性损伤，增强神经保护，并促进早期脊髓神经的功能修复。作为一种皮质类固醇药物，MPSS治疗脊髓损伤的神经保护机制可能在于：在损伤早期能够抑制氧自由基诱导的脂质过氧化；并在损伤晚期抑制反应性星形细胞胶质化，减轻脊髓胶质瘢痕组织生成。有研究表明，MPSS有助于脊髓冲动的产生，大剂量的皮质类固醇可显著增加脊髓神经系统的兴奋性，增加脊髓血流，降低脊髓脂质过氧化反应及组织退行变性，减少神经丝退化，维持需氧的能量代谢并抑制细胞内钙离子的积蓄等效果[4]。（2）在脊髓损伤的康复期可以通过改变受损神经周围的环境，使其更有利于修复再生，即调低抑制神经再生能力的化学物质。一些分子被科学家疑为可能阻断再生的影响因子，即硫酸软骨蛋白多糖（CSPGs）[18]。研究人员已经表明可以使用软骨素酶改变CSPG分子结构，使得CSPG不再阻碍轴突的生长。（3）通过引入直接作用于受损神经元的细胞机制的因子，可以提高中枢神经元的自我修复能力。研究人员正在尝试使神经元更容易接受来自相邻神经元的促增长信号，名为整合素受体分子，但该分子似乎在神经元成熟时便降解掉了。因此研究人员正在寻找可以将整合素运回受损神经元的途径。研究人员还尝试添加生长因子本身，比如：在新生儿神经突触中，蛋白IGF1和脑衍生神经营养因子（BDNF）能够分别促进皮质脊髓束（CST）轴突的生长和分支[19]。并且在骨桥蛋白OPN的作用下可以增加皮质神经元对IGF1的敏感性，从而提高CST在脊髓损伤后的再生以及相关的功能恢复[20]。（4）结合上述（2）和（3）两种策略的某些方面，一项大鼠研究表明间充质干细胞（MSCs）会自然移到损伤部位，防止免疫系统造成二次伤害，似乎也能促进轴突再生，修复轴突髓鞘磷脂的损伤，并可能直接转化成新的神经元[21]。（5）还可以通过抑制PTEN基因的表达来激活再生。PTEN为一种新发现的抑癌基因。在动物模型实验中表明，沉默PTEN基因能够有效的促进神经元轴突再生及脊髓损伤小鼠功能恢复。PTEN基因诱发的轴突再生与出芽是效果最好且可复现性最高的治疗策略，但是沉默PTEN基因后会使细胞表面变得肿大，增加癌症的诱发风险，因此难以应用于临床上[22]。（6）除了以上采用组织工程领域的药物治疗外，还可以将工程领域的策略应用在脊髓的康复治疗。采用神经调控技术以增强或者修改神经元间的功能活动，如COURTINE团队所开发研究的时空硬膜外电刺激，通过在硬脊膜外植入多通道电极，通过电极各接点部位输出的电流刺激相应脊髓节段的传入神经，通过将电信号上传至脑回路后，产生运动与感觉信号，再传回响应节段，通过运动神经的激活带动肌肉运动，从而恢复运动功能[6]。采用脑机接口的技术将采集的脑信号进行编码与解码，虽然患者脊髓内神经信号断路，但可以通过结合机械臂或肌肉电刺激等设备与深度学习模型训练的方法，可在体外重建一个人工回路，恢复患者的运动功能。基于神经的可塑性原则，可以结合以上策略通过外骨骼机器人辅助患者进行康复训练，避免患者的肌肉萎缩的同时，运动训练可以使患者损伤部分残留的神经元出芽的部分与运动功能相