脊椎裡的小電腦,讓癱瘓者重新站起來行走
脊椎裡的小電腦,讓癱瘓者重新站起來行走

人類面臨著許許多多的不治之症。

癱瘓,就是其中之一。無論是因為先天的小兒麻痺、漸凍症,還是後天的中風或意外外傷⋯⋯病人一旦癱瘓,受影響的肢體部位幾乎沒有機會恢復正常工作。

癱瘓當中最為恐怖的,應該就是脊髓損傷(Spinal Cord Injuries)所導致的半身不遂和高位截癱。

一旦不幸癱瘓,意味著患者接下來的人生幾乎完全失去行動和自理能力,還有很大機率罹患繼發性疾病、危及生命安全。

一直以來,脊髓損傷所導致的癱瘓都被專家視為不治之症,復原可能性幾近於零。

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圖/ PingWest

但就在最近,美國專家透過實驗探索出了一種全新的癱瘓治療法。

將一種神奇的小機器植入到體內,再經過一段時間的訓練之後,患者已經能夠正常地站立,並且依靠自己的意志緩慢地操縱雙腿、走路前進。

「醫生告訴我走路是不可能的,但我把不可能變成了可能!」受試者之一的凱利·托馬斯(Kelly Thomas)興奮地表示。

近日,這項治療試驗的結果發表在美國《新英格蘭醫學雜誌》上,包括試驗的大量醫學資料和影片記錄。

透過這些資料,我們得以親眼目睹:在這場讓癱瘓者重獲自由的戰鬥中,專家如何對一個不可思議的小機器進行改造,把它變成了對抗癱瘓的利器。

脊髓損傷:輕易受傷,永難恢復

世界衛生組織指出,脊髓損傷的主要原因是道路交通事故、跌傷和暴力。其實日常生活工作中,的操作都可能導致脊髓損傷。

遺憾的是,這麼輕而易舉的損傷,卻能給患者帶來極大的身體和精神打擊。

對於本次試驗的幾位受試者來說,癱瘓來的太過於突然,太早就奪走了他們的行動能力。

19歲那年,凱利·托馬斯(下圖左)開車時操作不慎導致車輛側翻,在翻滾過程中她的頭以很大的力量撞到了車頂,脊柱壓縮對脊髓的C5造成了嚴重損傷,最終導致她雙腿失去知覺,必須使用輪椅行動,按照美國脊髓損傷學會ASIA評級為B。

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圖/ PingWest

傑夫·麥基(Jeff Marquis)熱愛山地自行車,一次騎車過程中摔下車,同樣傷到了脊椎T1,ASI評級為B,腰下部位完全失去運動功能——也即完全無法站立或行走,無法自主控制腿部運動。

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圖/ PingWest

「電擊療法」派上用場

你有沒有這樣的印象:對於蛇或者昆蟲之類的動物,如果你把它的頭切斷,會發現肢體仍然可以動,有的甚至能保持很久。簡單來說,很多動物的神經系統遍布全身,切斷了中樞,剩餘的神經仍然可以繼續控制肢體活動。只是缺了主心骨,肢體只能亂動而已。

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圖/ PingWest

人跟這些動物不完全一樣,卻也有相似之處。

研究人員發現:即便人的脊髓已經因損傷失去功能,如果對其進行電信號的刺激,仍然可以驅動他們所對應的肢體行動。

而且別說,市面上還真的有這種產品。

因為很多病症都會帶來疼痛,有些嚴重到攝入、注射性的藥物無法抑制。於是,有人發明了脊髓電刺激療法,透過手術的方式,將一個小裝置(本質上是一組電極)放到病人的脊椎內,釋放脈衝電流。

這種裝置利用了人體的一些特殊機制,簡單來說,就是讓大腦沒有能力處理疼痛的訊號,從而減弱甚至消除疼痛。下圖中的RestoreAdvanced SureScan MRI,就是這樣的一款神經刺激器。

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圖/ PingWest

這個神經刺激器,是醫療器材公司Medtronic開發的。

如前述,它的主要功能是對疼痛神經放電來中和痛感。根據官網,它的特性在於充電間隔(也就是續航時間)長,在過去主要幫助腰椎間盤突出、頸椎,以及脊椎相關手術失敗等患者鎮痛。

來自美國路易斯維爾大學肯塔基脊髓損傷研究中心的研究人員開始思考一個問題:

如果對這種神經刺激器重新編程,對不同的神經進行特定頻率和電流大小的刺激,是不是就能重新激活已經無法使用的脊髓,讓患者重新站起來、走起來?

他們展開了試驗。

第一階段:肌肉運動功能恢復。受試者在跑步機上慢速行走,每天2小時,一周五天,持續兩個月,以激活長期無法運動的關節和肌肉組織,

第二階段:手術植入裝置。L1到S1–S2段的脊髓上植入一組共16枚電極,連接神經刺激器,導線連接到受試者腹部肌肉,術後恢復20天左右;

第三階段:在裝置開啟和關閉時訓練受試者進行基礎運動,包括跑步機慢走,平地站立以及平地行走等,每組1小時,每天1-2組。

經過長達一年的試驗,研究人員得到了他們希望看到的結果。

受試者托馬斯和麥基成功適應了這個神奇的小裝置以及研究人員設計的療法。

在裝置開啟、電極對神經進行刺激的狀態下,他們不但站了起來,還可以使用助行器緩慢行走了!

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圖/ PingWest

經過長期訓練後,受試者(紅衣)已經自主保持長時間站立:

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圖/ PingWest

癱瘓者重獲自由是一種怎樣的體驗?

托馬斯對能夠重新依靠自己的意志站起來、走起來感到特別的興奮。不過,佩戴這種裝置走路的感覺,還是跟她曾經熟悉的不太一樣:

「它並沒有治好我的癱瘓,也不是說打開開關我就立刻回到以前了。我必須搞清楚怎樣借用它的力量,怎樣重新控制我的身體。」

本質上,這台機器是將脊髓損傷斷掉的那段神經,透過一種繞路的方式重新連接起來。

也正是因為這個繞路,過程中很多東西都和受試者癱瘓之前不一樣。

這其實和汽車改裝挺像:汽車裡也有一台小電腦叫做ECU。如果更換了汽車的零部件,可能需要重新調校ECU才能讓它適應新的部件。

在這種治療方法中,電擊刺激器和因受傷和中樞神經「失聯」的那段脊髓,就是 ECU,它們需要重新學習操控肢體運動的方式。

而對於受試者,長達一年的學習和適應,才能讓他們勉強站起來。

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圖/ PingWest

而且,托馬斯和麥基只是幸運者,另有兩位脊髓受損更嚴重的受試者沒能成功站起來,不過倒是恢復了一定程度的運動功能。

這是一個同樣可喜可賀的結果,因為這意味著繼發性疾病(深靜脈血栓、尿道感染、肌肉痙攣、骨質疏鬆、褥瘡、慢性疼痛和呼吸道併發症等)發病的可能性顯著降低了。

接下來呢?
 
首先需要明確的是,儘管試驗中所「借用」的那款電擊刺激器通過了美國食藥監局的認證,這種治療方法卻仍處在極為初級的階段。

其次,這種治療方式的可複製性,或者說規模化能力,還是有待考驗的。因為成功的受試者都可以用雙手操控這台裝置,而很大比例的癱瘓者甚至無法控制雙手。

這意味著研究人員還需要進行更大規模和包容性更高的測試:引入更多不同癱瘓級別的患者,建立測試對照組等等。

以及,她們還需要尋找更有財力和影響力的機構、人士支持,以加速這種治療方法的推廣——前提是它最終被科學證明有效。

希望答案是肯定的。因為全球數以千萬計的癱瘓者,將因此重獲新生。

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圖/ PingWest

本文授權轉載自:PingWest

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關鍵字: #智慧醫療
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重塑世代的起點!BMW Neue Klasse 以傳奇之名開創未來移動新紀元
重塑世代的起點!BMW Neue Klasse 以傳奇之名開創未來移動新紀元

當前資訊爆炸與人工智慧交織的時代,全球豪華電動車壇不乏以規格參數堆疊或繁複華麗行車介面構築而起的新世代車款。然而,當諸多品牌積極將旗下新世代車款朝向「四輪電子產品」為目標發展時,百年造車巨擘 BMW 卻選擇回歸最純粹的造車目標,重新思考要如何以一款全新的車,來定義下個世代的駕馭體驗。

BMW 給出的解答,是一個貫穿品牌歷史、代表革新的名字:Neue Klasse。這不是單一車型的行銷話術,而是一場從零開始、重新定義 Software-Defined Vehicle(SDV,軟體定義汽車)的軟硬體融合革命!

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將時間軸線拉回 1960 年代,BMW 曾以第一代 Neue Klasse(BMW 1500)打破典範,化解危機並確立超過半世紀的品牌榮耀。1960 年代的 Neue Klasse 是一場深刻影響汽車工業的世紀革新,精準填補了豪車與小車間的市場缺口、開創全球「運動房車」全新級距,更奠定品牌「以駕駛者為中心」的設計語彙,寫下 BMW 接下來半個世紀的靈魂藍圖。發展超過一甲子後,BMW 再次啟用「Neue Klasse」此對於品牌擁有重要意義之傳奇系列。這絕非強調行銷的懷舊或是復刻手法,而是 BMW 期望再次從歷史中汲取經驗,當產業再次面臨典範轉移之際,BMW選擇主動出擊,重新定義自身。Neue Klasse 的誕生,並非賣弄懷舊情緒,而是選擇在電動化與數位化交叉口,主動定義未來的造車標準。

1961 年法蘭克福車展上首度亮相的 BMW 1500,象徵品牌從產品到營運思維的全面轉變。當年的革新勇
1961 年法蘭克福車展上首度亮相的 BMW 1500,象徵品牌從產品到營運思維的全面轉變。當年的革新勇氣,不僅化解了企業危機,更奠定了半世紀以來豪車市場的典範。
圖/ BMW

過往,汽車或許只是將人們從 A 點運送至 B 點的交通工具;但在數位與電動化浪潮推動下,許多車廠僅將「軟體定義」理解為頻繁的 OTA 升級或介面更換。然而,BMW 認為真正的 SDV 意義,必須是造車思維的全面革新。Neue Klasse 建立在一套全新的軟硬體整合架構上,將電子電氣架構(E/E Architecture)、電驅技術、數位互動與永續生產全面重構。BMW 不是被動的將新科技「塞入」舊車殼,而是從基礎的運算邏輯出發,打造一套能持續進化、且品牌靈魂不滅的新世代移動工具。

簡而言之,Neue Klasse 象徵 BMW 從產品設計、電驅科技、數位互動到生產思維的全面重塑,成為開啟下一個純電百年的關鍵轉型起點。

解開多螢幕堆疊的產業迷思!「全視域顯示系統」重構人機介面

Neue Klasse 如何道出品牌自身對於 SDV 的重新解讀,可以從座艙科技介面談起。當前新能源車市場普遍陷入「多螢幕競速」的迷思,過多、過大的螢幕與複雜的子選單,反而導致駕駛人注意力嚴重分散,成為當代人機介面(HMI / UX)於設計面與使用面向的重大痛點。

BMW 秉持駕馭至上的造車理念,在 Neue Klasse 架構下研發出顛覆性的座艙科技:「BMW Panoramic Vision 全視域顯示系統」。

此項技術突破性的將前擋風玻璃下緣全寬度轉換為高解析度顯示區域。結合 3D 車況抬頭顯示器與駕駛導向懸浮中控螢幕,所有關鍵行車資訊都精準投影於駕駛者最自然的視線水平線上。

配合零層級架構的介面設計與獨家專利塗層,即便在強光直射或戴墨鏡下也能清晰判讀。BMW 運用極致的人體工學與投影技術,將科技巧妙隱形於駕駛體驗之中,讓資訊傳遞回歸直覺與安全。

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iX3 橫跨前擋風玻璃下緣的 BMW 全視域顯示系統、微傾向駕駛者的懸浮中控螢幕,配合超感智慧方向盤,實現「眼不離路、手不離盤」的直覺式駕馭體驗。
圖/ BMW

單一超級大腦即時協調!「Heart of Joy」打造極致動態控制網

傳統車輛的動力、煞車、懸吊與轉向,通常由數十個分散的控制單元(ECU)各自運作,彼此間訊號傳遞的延遲,往往成為純電時代限制操控靈敏度與順暢感的原因。

Neue Klasse 徹底打破這種分散式邏輯,導入了四組中央集中式「超級大腦」。其中,掌管駕馭靈魂的 Heart of Joy 駕趣核心,實現了高達 10 倍的運算速度提升。而這,更是 BMW 重新定義 SDV 的最佳體現。

「10 倍速」背後的真正技術價值,在於 BMW 將底盤控制、動力分配、煞車煞停與轉向演算法,全部整合至同一個高效能系統內進行同步運作。每秒進行高達 1,000 次的超高速精密運算,讓前後軸馬達輸出與動能回收達成毫秒級的完美協調,更令人驚豔的是,日常高達 98% 的煞車都能單靠平順的「動能回收」完成,實體煞車僅在必要時無縫介入。這不僅大幅提升能源效率,更徹底消除了傳統電動車動能回收時的頓挫感。無論是高速過彎的穩定性還是踏板回饋的細致度,都達到傳統架構無法企及的即時性,讓純電駕馭依然充滿悸動與溫度。

全新 BMW iX3 搭載 Heart of Joy 駕趣核心與第六代 eDrive 科技,以毫秒級的精準控制,
全新 BMW iX3 搭載 Heart of Joy 駕趣核心與第六代 eDrive 科技,以毫秒級的精準控制,在公路馳騁中完美詮釋純電時代的極致操控。
圖/ BMW

首款跨世代量產結晶 BMW iX3 以產品實績宣告未來已屆

從 1961 年法蘭克福車展上亮相的初代 Neue Klasse,到如今蓄勢待發的新世代純電陣容,跨越六十餘年的時空,車輛的外觀形態與動力心臟或許截然不同,但 BMW 對於「駕馭樂趣」的追求從未改變。

身為 Neue Klasse 架構下的首款純電豪華休旅量產車,全新 BMW iX3 絕非只是一台新車上市,而是 BMW 移動願景的具體實踐。

從設計語言分析,iX3 摒棄繁複飾條,以如隕石雕琢般的一體化線條形塑車身;前臉標誌性的垂直飾光水箱護罩,在致敬經典的同時,巧妙包裹了高階雷達與感測器,達成「形式服從功能」的科技美學。

全新 BMW iX3 以垂直式飾光水箱護罩向初代 Neue Klasse 致敬,搭配如雕刻般流暢的一體式線條
全新 BMW iX3 以垂直式飾光水箱護罩向初代 Neue Klasse 致敬,搭配如雕刻般流暢的一體式線條與幾何輪弧設計,在傳承經典基因的同時,展現前瞻未來的純電豪華姿態。
圖/ BMW

而在海外市場開賣後短時間內訂單爆發、甚至吸引高比例非 BMW 車主的實績,更強烈證明了市場對於這套跨世代理念的高度認同。

跨越世代的革新之作,即將在台灣市場開啟宣傳與銷售。這不僅是一台新車的登台,更是 BMW 再次向世界宣告:未來無需等待被定義,因為極致的駕馭體驗,始終由 BMW 主動創造。

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