劍橋大學團隊研發(fā)可緩解疼痛的脊柱植入設備

目前，慢性疼痛影響著全球數(shù)百萬人，據(jù)美國疾病控制和預防中心預估， 多達8%的美國人患有頑固性背痛，而非甾體類抗炎藥或阿片類止痛藥等常規(guī)治療方法，對于這種背痛是無效的。

人們一直在探索緩解疼痛的方法，盡管當前已使用一些刺激脊髓的設備來治療嚴重的疼痛，但其設備在使用過程中存在體積龐大、需侵入性手術等不便性，而通過鎖孔設備治療疼痛的效果也并不理想。因此， 簡單、無痛、有效地治療和緩解疼痛的方法顯得尤為迫切。

近期，劍橋大學的工程師和臨床醫(yī)生共同開發(fā)了一種微創(chuàng)槳式脊髓刺激設備，這是一種可治療最嚴重疼痛的超薄充氣的裝置，并且不用進行侵入性手術。通過結合手術設備的臨床有效性和鎖孔設備的植入便利性，該設備可以成為治療頑固性疼痛的有效、長期性解決方案。

劍橋大學工程博士、該論文的共同通訊作者克里斯托弗·普羅克特說：“我們的目標是制造出兩全其美的設備，一種在臨床上有效但不需要復雜和冒險手術的設備，或許它可以將這種治療方式帶給更多人， 改變他們的生活。”

相關論文以《用于微創(chuàng)脊髓刺激的形狀驅動電子設備》為題發(fā)表。

“為了最終得到可以用針頭植入的東西，我們需要使設備盡可能薄一些。”劍橋大學工程系、該論文的共同第一作者本·伍丁頓說。

該設備融合了軟機器人制造技術、超薄電子設備和微流體技術。它的特點是超級薄， 只有60微米， 相當于人類頭發(fā)絲的寬度。并且，它也足夠柔軟，可卷成圓柱體隨針植入脊柱的硬膜外腔， 再通過微流體通道，向外擴展以覆蓋脊髓的廣泛區(qū)域。

該裝置在正確定位后，會用水或空氣來充氣，使其像微型氣墊一樣展開。然后，它與脈沖發(fā)生器連接成功，超薄電極便發(fā)送小電流至脊髓，進而破壞了疼痛的信號。

在此之前，腿部、背部和胸部的疼痛不能通過止痛藥來緩解，而根據(jù)該團隊對設備的早期測試，它能有效地治療多種形式的嚴重疼痛。

一般來說，神經(jīng)性疼痛的患者會將脊髓刺激術作為治療方法。但是，盡管脊髓刺激術對治療疼痛有效，但全球每年僅進行5萬次手術，使用范圍有限。

臨床上最有效的脊髓刺激術裝置是槳型裝置， 它覆蓋脊髓的廣泛區(qū)域， 但體積龐大，而且用這種方法的前提條件是全身麻醉下的侵入性手術。另一種類型的設備只需要局部麻醉，并可隨針頭植入，但其覆蓋面積小，從臨床效果看非最佳選擇。

劍橋大學臨床神經(jīng)科學系博士、該論文的共同通訊作者達米亞諾·巴羅內(nèi)對媒體表示：“對于那些疼痛嚴重到無法進行日常活動的人來說， 脊髓刺激術是最后的治療方法。然而，兩種主要類型的脊髓刺激術設備都存在缺陷，這可能是它們使用受限的原因之一。”

研究人員嘗試利用多種制造技術來構建他們的設備：半導體行業(yè)中使用的柔性電子設備、用于藥物輸送的微小微流體通道、和用于軟機器人的變形材料等。

伍丁頓表示， “ 我們的早期版本非常薄，但也正因為過于薄以至于X射線無法看到它們，外科醫(yī)生需要在給設備充氣之前，使用它來確認處于正確的位置。我們添加了一些鉍顆粒，使其在不增加太多厚度的情況下可見。設計設備是一回事，但將其用于外科手術則是另一回事。”

該團隊認為，該設備還可用于適應癱瘓或帕金森病的潛在治療。但是，仍需要進行廣泛的測試和臨床試驗后，才可以大規(guī)模地應用于相關患者。

目前，該團隊已完成該設備在體外和人體模型的驗證。他們正在與制造合作伙伴進一步開發(fā)和擴大他們的設備，并希望在兩到三年內(nèi)開始進行測試。

據(jù)介紹，這項技術已申請專利，有可能改變臨床治療，顯著的改善許多人的疼痛管理，并惠及現(xiàn)有設備無法治療的患者。