剑桥大学团队研发可缓解疼痛的脊柱植入设备

目前，慢性疼痛影响着全球数百万人，据美国疾病控制和预防中心预估， 多达8%的美国人患有顽固性背痛，而非甾体类抗炎药或阿片类止痛药等常规治疗方法，对于这种背痛是无效的。

人们一直在探索缓解疼痛的方法，尽管当前已使用一些刺激脊髓的设备来治疗严重的疼痛，但其设备在使用过程中存在体积庞大、需侵入性手术等不便性，而通过锁孔设备治疗疼痛的效果也并不理想。因此， 简单、无痛、有效地治疗和缓解疼痛的方法显得尤为迫切。

近期，剑桥大学的工程师和临床医生共同开发了一种微创桨式脊髓刺激设备，这是一種可治疗最严重疼痛的超薄充气的装置，并且不用进行侵入性手术。通过结合手术设备的临床有效性和锁孔设备的植入便利性，该设备可以成为治疗顽固性疼痛的有效、长期性解决方案。

剑桥大学工程博士、该论文的共同通讯作者克里斯托弗·普罗克特说：“我们的目标是制造出两全其美的设备，一种在临床上有效但不需要复杂和冒险手术的设备，或许它可以将这种治疗方式带给更多人， 改变他们的生活。”

相关论文以《用于微创脊髓刺激的形状驱动电子设备》为题发表。

“为了最终得到可以用针头植入的东西，我们需要使设备尽可能薄一些。”剑桥大学工程系、该论文的共同第一作者本·伍丁顿说。

该设备融合了软机器人制造技术、超薄电子设备和微流体技术。它的特点是超级薄， 只有60微米， 相当于人类头发丝的宽度。并且，它也足够柔软，可卷成圆柱体随针植入脊柱的硬膜外腔， 再通过微流体通道，向外扩展以覆盖脊髓的广泛区域。

该装置在正确定位后，会用水或空气来充气，使其像微型气垫一样展开。然后，它与脉冲发生器连接成功，超薄电极便发送小电流至脊髓，进而破坏了疼痛的信号。

在此之前，腿部、背部和胸部的疼痛不能通过止痛药来缓解，而根据该团队对设备的早期测试，它能有效地治疗多种形式的严重疼痛。

一般来说，神经性疼痛的患者会将脊髓刺激术作为治疗方法。但是，尽管脊髓刺激术对治疗疼痛有效，但全球每年仅进行5万次手术，使用范围有限。

临床上最有效的脊髓刺激术装置是桨型装置， 它覆盖脊髓的广泛区域， 但体积庞大，而且用这种方法的前提条件是全身麻醉下的侵入性手术。另一种类型的设备只需要局部麻醉，并可随针头植入，但其覆盖面积小，从临床效果看非最佳选择。

剑桥大学临床神经科学系博士、该论文的共同通讯作者达米亚诺·巴罗内对媒体表示：“对于那些疼痛严重到无法进行日常活动的人来说， 脊髓刺激术是最后的治疗方法。然而，两种主要类型的脊髓刺激术设备都存在缺陷，这可能是它们使用受限的原因之一。”

研究人员尝试利用多种制造技术来构建他们的设备：半导体行业中使用的柔性电子设备、用于药物输送的微小微流体通道、和用于软机器人的变形材料等。

伍丁顿表示， “ 我们的早期版本非常薄，但也正因为过于薄以至于X射线无法看到它们，外科医生需要在给设备充气之前，使用它来确认处于正确的位置。我们添加了一些铋颗粒，使其在不增加太多厚度的情况下可见。设计设备是一回事，但将其用于外科手术则是另一回事。”

该团队认为，该设备还可用于适应瘫痪或帕金森病的潜在治疗。但是，仍需要进行广泛的测试和临床试验后，才可以大规模地应用于相关患者。

目前，该团队已完成该设备在体外和人体模型的验证。他们正在与制造合作伙伴进一步开发和扩大他们的设备，并希望在两到三年内开始进行测试。

据介绍，这项技术已申请专利，有可能改变临床治疗，显著的改善许多人的疼痛管理，并惠及现有设备无法治疗的患者。