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

關鍵字: #智慧醫療
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台灣不只要用國際標準,更要參與討論!TWNIC如何培養下一代網路人才,接軌國際技術社群?
台灣不只要用國際標準,更要參與討論!TWNIC如何培養下一代網路人才,接軌國際技術社群?

打開瀏覽器、觀看串流影片,看似日常的上網行為,背後其實仰賴一套套國際網路標準運作。當網路技術持續演進,台灣除了採用這些標準,能不能進一步參與它們形成的過程?

「即便有很多事情可能要做10年才會有效果,但我想我們應該擔任這樣的角色。」TWNIC執行長余若凡指出,台灣硬體產業在全球已有亮眼成果,但對底層網路技術與國際標準的關注、參與仍有成長空間。對TWNIC而言,除了管理「.tw」、「.台灣」網域名稱與台灣IP位址資源,也希望成為台灣與國際網路社群之間的橋梁。

TWNIC 執行長余若凡
圖/ TWNIC 執行長余若凡

這也是TWNIC與國立虎尾科技大學合作舉辦IETF研習課程的背景。從IETF組織運作、RFC標準形成,到IPv6-only等新一代網路技術,課程不只協助參與者理解國際標準,更希望培養實際參與與落地的能力。透過這場合作,TWNIC也試圖串起國際社群、校園人才與產業需求,讓台灣從採用標準,進一步走向參與標準。

硬體做到世界級,下一步讓台灣人才走進標準制定現場

IETF(Internet Engineering Task Force,網際網路工程任務組)作為全球網際網路技術標準形成的重要場域,許多技術規範最終透過RFC文件發布。對TWNIC而言,台灣若能讓更多企業、學校、研究者與工程師參與,不只能更早掌握國際網路技術變化,也有機會把台灣經驗帶進國際討論。

TWNIC因此一方面把國際議題帶回台灣,另一方面也把台灣人才送出去。透過TWNIC Academy學員計畫,每年資助8位學員參與重要國際組織,時間長達一年;部分學員返台後更自主形成社群,近期一場交流活動便吸引近40位參加,背景從網路工程延伸至政策、法律及社會科學。「我們希望最終有更多人可以參與。」余若凡說。從在台培訓、實際參與國際組織到返台形成社群,TWNIC希望讓人才培育不只停留在單次課程,而能持續累積參與國際標準討論的經驗。

會設定網路還不夠,學校補上「讀懂標準」的能力

但真正想要走進IETF,光是「會用網路技術」還不夠。國立虎尾科技大學電機工程系教授兼秘書室主任秘書蘇暉凱指出,大學課堂教授TCP/IP或網路設定,多半從教科書或整理過的教材入手;真正參與國際標準討論,面對的卻是RFC等第一手技術規範。

他將其中的差距歸納成三種能力:規範閱讀、實作驗證與技術表達。工程師除了讀懂規範,也要能透過實作與工具驗證實際網路行為,最後以精準的技術英文語言與國際社群溝通。「這三種能力不是短期間就能養成。」蘇暉凱指出,因此需要逐步融入大學與研究所的課程及專題。

這也凸顯學校在合作中的角色,TWNIC負責連結國際社群、技術趨勢與參與機會,學校則把這些標準帶進人才培育與實作現場。兩者合作,才能讓「參與國際標準」從少數專家的工作,逐漸變成年輕工程師可以累積的能力。

國立虎尾科技大學電機工程系教授兼秘書室主任秘書蘇暉凱
圖/ 國立虎尾科技大學電機工程系教授兼秘書室主任秘書蘇暉凱

IPv6走向主流,校園先成為產業轉型的試驗場

IPv6正是這套合作模式的具體案例。余若凡指出,全球IPv6使用率已正式跨過五成,迎來關鍵轉折。包含越南、捷克等國皆已將全面轉向IPv6排入國家政策時程,主流行動裝置與微軟Windows作業系統也已原生支援。過去許多環境仍採取IPv4與IPv6並行的架構,隨技術、終端與轉換機制逐漸成熟,進一步走向IPv6-only的條件也開始成形。IPv6-only並不代表與既有IPv4服務切割,而是透過NAT64、DNS64等轉換機制維持連線。對產業而言,真正的問題也逐漸從「技術能不能做到」,轉向是否有足夠經驗與信心部署。

為此,TWNIC 從人才培育到校園實作,持續推動 IPv6-only 環境的應用與部署,除了自行建置 IPv6-only Demo Site,也逐步於北、中、南三地拓展示範場域與實作據點。余若凡觀察,相較於企業在商業效益尚未明朗前,對導入新技術往往較為謹慎,校園更適合作為技術驗證與人才培育的場域。透過 TWNIC 推動的實作機制,讓師生在實際環境中理解 IPv6-only 如何運作,一方面培養未來進入產業的人才,另一方面也能累積可供業界參考的部署經驗。對蘇暉凱而言,這意味著學生不能只學會 IPv6 位址格式,更要從網路維運、資安到應用發展,建立面對 IPv6 環境的完整思維。

從Demo Site、教育訓練、技術活動到實作手冊,TWNIC希望逐步降低新技術的理解與部署門檻。當IPv6走向主流,台灣面對的已不只是「網路要不要升級」;如何讓更多人才讀懂國際標準、具備實作能力,甚至走進IETF參與討論,才是台灣從標準「使用者」走向「參與者」的下一步。

IETF研習課程

TWNIC將於10月29至31日2026年臺灣網際網路研討會(TANET 2026)暨國際計算機會議(ICS)設攤展示,規劃「新世代IPv6-Only Wi-Fi無線網路體驗與建置」及「TWNIC IPv6智慧工作室(IPv6 Smart Studio)」兩大主題。歡迎各界蒞臨參觀與體驗!
詳細介紹請參閱:https://twnic.tw/blog/contents.php?id=253&lang=zh-tw

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