(Harkema, et al. 2011) 脊髄損傷に対する電気刺激治療

脊髄損傷で完全麻痺となった場合、現状では一般的に有効な治療法はない。研究が進められている方法はいくつかあり、幹細胞等による再生治療、ロボット工学を応用した外骨格によるアシスト、そして下記の研究のような電気刺激による方法などである。電気刺激による方法は適切な刺激パターンを作り出すことが困難であったが、次第に改善されつつあり、本研究では介助付きでの起立まで可能となっている。自律歩行が可能になるのも、時間の問題かもしれない。

http://download.thelancet.com/images/journalimages/0140-6736/S0140673611X60233_cov150h.gifLancet. 2011 Jun 4;377(9781):1938-47. Epub 2011 May 19.

Effect of epidural stimulation of the lumbosacral spinal cord on voluntary movement, standing, and assisted stepping after motor complete paraplegia: a case study.

Harkema S, Gerasimenko Y, Hodes J, Burdick J, Angeli C, Chen Y, Ferreira C, Willhite A, Rejc E, Grossman RG, Edgerton VR.
Department of Neurological Surgery, Kentucky Spinal Cord Research Center, University of Louisville, KY, USA.

Abstract
BACKGROUND:
Repeated periods of stimulation of the spinal cord and training increased the ability to control movement in animal models of spinal cord injury. We hypothesised that tonic epidural spinal cord stimulation can modulate spinal circuitry in human beings into a physiological state that enables sensory input from standing and stepping movements to serve as a source of neural control to undertake these tasks.
METHODS:
A 23-year-old man who had paraplegia from a C7-T1 subluxation as a result of a motor vehicle accident in July 2006, presented with complete loss of clinically detectable voluntary motor function and partial preservation of sensation below the T1 cord segment. After 170 locomotor training sessions over 26 months, a 16-electrode array was surgically placed on the dura (L1-S1 cord segments) in December 2009, to allow for chronic electrical stimulation. Spinal cord stimulation was done during sessions that lasted up to 250 min. We did 29 experiments and tested several stimulation combinations and parameters with the aim of the patient achieving standing and stepping.
FINDINGS:
Epidural stimulation enabled the man to achieve full weight-bearing standing with assistance provided only for balance for 4·25 min. The patient achieved this standing during stimulation using parameters identified as specific for standing while providing bilateral load-bearing proprioceptive input. We also noted locomotor-like patterns when stimulation parameters were optimised for stepping. Additionally, 7 months after implantation, the patient recovered supraspinal control of some leg movements, but only during epidural stimulation.
INTERPRETATION:
Task-specific training with epidural stimulation might reactivate previously silent spared neural circuits or promote plasticity. These interventions could be a viable clinical approach for functional recovery after severe paralysis.

FUNDING:
National Institutes of Health and Christopher and Dana Reeve Foundation.
Copyright © 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Comment in
Lancet. 2011 Jun 4;377(9781):1896-8.
PMID: 21601270 [PubMed - indexed for MEDLINE]
Effect of epidural stimulation of the lumbosacral spinal cord on voluntary movement, standing, and assisted stepping after motor complete paraplegi... - PubMed - NCBI

完全運動対麻痺後の随意運動、起立、介助付き歩行における腰仙部脊髄硬膜外刺激の効果：症例研究
背景:
反復脊髄刺激とトレーニングは、脊髄損傷動物モデルでの運動制御能力を向上させる。持続性の硬膜外脊髄刺激によりヒトの脊髄神経回路網を生理的状態へと調整でき、立位や歩行運動からの感覚入力が可能となり、それらのタスクをおこなうための神経制御の供給源としの役割を果たすと仮定した。
方法:
23歳の男性。2006年7月の交通事故でのC7-T1の亜脱臼による対麻痺がある。臨床的には随意運動機能は完全に失われており、脊髄T1区域以下の感覚は部分的に残存している。26ヶ月以上に渡る170回の運動訓練セッションののち、2009年12月に脊髄L1-S1区域の硬膜上に16個の電極配列を外科的に設置し、慢性的な電気刺激を可能とした。脊髄刺激は、最大250分間のセッションの間行われた。患者の起立や歩行を達成させる目的で、いくつかの刺激の組み合わせとパラメータにて、29件の実験と試験をおこなった。
知見:
硬膜外刺激にて、バランスのみの介助で全体重負荷での起立が4.25分間達成できた。この刺激中の起立は、両側過重負荷の自己受容性インプットによりもたらされた、起立用に特異的に同定されたパラメータを用いることにより達成された。また、刺激パラメータを歩行用に最適化した際の、歩行運動様のパターンに注目した。加えて植え込み7ヶ月後には、いくつかの下肢運動の上脊髄性コントロールが回復したが、それは硬膜外刺激の間のみであった。
解釈:
硬膜外刺激をともなう課題特異的な訓練により、沈黙している予備の神経回路網の再活性化や可塑性の促進がもたらされるかもしれない。このような介入は、重症麻痺後の機能回復のための実行可能な臨床的アプローチとなる可能性がある。