剑桥年夜学最新研讨：“脊髓刺激”帮你解脱固执性痛苦悲伤，薄如发丝，无需侵入性手术

在英国，背痛是招致残疾的次要起因，每年给整个经济形成的损失高达 120 亿英镑，在美国，疾病节制和预防中间估量，多达 8% 的美国生齿患有固执性背痛，而非甾体抗炎药（NSAIDs）或阿片类药物等惯例医治对此有效。

当初，这些被痛苦悲伤熬煎的患者有了新的愿望，来自英国剑桥年夜学的工程师和临床大夫们构成的团队开辟了一种超薄充气安装，可以用来医治最重大的痛苦悲伤，而无需进行侵入性手术。

这种安装十分薄，年夜约只有一根头发的厚度，约 60 微米，可以卷成一个小圆柱体，拔出针头，然后植入脊柱的硬膜外腔，一旦定位正确，安装就会充入水或空气，会像一个吝啬垫一样开展，笼罩脊髓的年夜范畴区域，当连贯到脉冲产生器时，超薄电极开端向脊髓发送小电流，从而毁坏痛苦悲伤旌旗灯号。研讨成果颁发在《迷信提高》（Science Advances）杂志上。

论文通信作者之一、剑桥年夜学工程系博士克里斯托弗·普罗克特（Christopher Proctor）说：“咱们的目的是制作出一种分身其美的器械，即在临床上无效但不必要简单和冒险手术的医疗设备。这能够有助于为更多人带来改动生存的医治选择。”

这种安装的晚期测试成果标明，它可以无效医治许多模式的重大痛苦悲伤，这些痛苦悲伤并不克不及通过止痛药来治愈缓解，它还可以被用于医治瘫痪或，利用前景非常广大。

一种“分身其美”的方案

作为一种无效的医治缓解方案，脊髓刺激（SCS）是那些患有固执性背痛或其他类型神经性痛苦悲伤的患者的一种选择，虽然很无效，但它的使用十分无限，因为这种安装体积较年夜，必要进行侵入性手术等起因，截至 2018 年，全天下每年仅植入约 50000 台 SCS 设备。

据相识，SCS 设备通常分为两类：经皮线性型探头和桨型探头，别离由一维（1D）和二维（2D）电极阵列构成，但各有弊病：直径小于 2 毫米的线性探头设计，可以通过 Tuohy 针经皮植入，危险绝对较低，但与桨式探头相比，线性电极发生的球形电场只对准脊髓的部门无效区域，招致能量效率较低，其节制痛苦悲伤的才能也非常无限，后果欠安；而通常宽达 12 毫米的桨状电极缓解痛苦悲伤的后果不错，但次要缺陷是必要进行侵入性、危险更高的内科手术来植入设备。

这次剑桥年夜学科研职员的目标很明白，便是联合这两种设备开辟出一种微创桨式 SCS（MI-SCS）植入物，将软机械人制作技术、薄膜电子技术和微流体技术的联合。

该安装可以卷起来以装入针头，许可在低危险手术进程中经皮植入，然后原位扩大以提供桨型相似物，这种才能超出了经皮线性型探头与桨型植入物的二元性，提供了分身其美的劣势，它为新型 SCS 植入物摊平了路途，其形态是一种动静个性，可由临床大夫把持，以最年夜限度地削减神经内科手术的侵入性并得到高性能的外形尺寸。

详细而言，MI-SCS 是使用尺度光刻和软光刻技术设计和制作的，与患者打仗的设备组件完整由生物相容性资料制成，包含聚对二甲苯-C、硅胶、聚乙烯、聚酰亚胺和金。

卷起后，该安装和一切包装，包含流体连贯、电气连贯和撑持管等，都设计为直径小于 2 毫米，包装办法依赖于齐心管，整个设备都封装在一个聚酰亚胺管中，称为引入器，以得当 14 号 Tuohy 针，通罕用于经皮 SCS 引线搁置。

研讨职员可以将 MI-SCS 制作成 30-60μm之间的厚度，此中器件厚度由无机硅流体层决议，而电子层仅为 4μm。

性能参数和植入方式评价

试验室制品诞生后，研讨职员在体外对这些安装的次要个性进行了研讨，包含电稳定性、机器稳定性和射流部件驱动后的尺寸变动，然后将它们置于水浴中，并通过手动打针器添加压力，同时察看是否有气泡从设备中透露。

测试数据显示，使用电阻抗光谱技术表征 MI-SCS 设备的电个性，盘算出了 80% 的电极产率。

研讨职员还测定了反复蜿蜒的安装稳定性，人体脊柱所阅历的矢状面蜿蜒轮回次数各不雷同，但估量约为 4400 次/天，此中年夜多半活动在 10° 的范畴上，研讨职员测试了年夜约 6 年的机器应力，约 10^7 次蜿蜒轮回， 阻抗仍坚持在预期范畴内，此外，还对安装的流体驱动进行三次压力测试评价，MI-SCS 设备在呈现毛病之前可能坚持 8-12kPa的压力。

在胜利的体外验证根底上，研讨职员使用人类遗体模子来测试完整包装的 MI-SCS 安装的拟议手术办法。

试验中，在人体 L3/4 椎体处植入东西通过一名受过训练的神经内科大夫进行，该神经内科大夫尽能够接近经皮东西植入法式，即通过 Tuohy 针，而无需在东西拔出部位进行椎板切除术，终极植入后果和流程方式都获得了初步验证。

仍需进一步优化

研讨职员表现，使用尺度的经皮法式将这种安装引入人体遗体并在脊髓上的临床相关地位将其扩大成桨状结构是能够的。部署后，该设备扩大莅临床上罕见的桨式 SCS 设备的尺寸，宽度高达 14mm，同时可以提供更少的手术危险和复杂的硬膜外针拔出法式。

值得存眷的是，X 射线成像的局限性被证实是在透视领导下搁置薄膜生物电子设备的一项挑战，颠末摸索几种技术和资料来改善 MI-SCS 设备在透视下的不通明度，研讨职员终极找到了一个成绩解决议计划略：将铋微粒掺入 MI-SCS 无机硅基质中，即可塑造标志。将来可以摸索使用这种资料进行图案化，以进一步帮忙设备准确拔出和定位。