AI驱动的闭环多电极经皮脊髓刺激：实时调节以增强脊髓损伤运动功能恢复（AIM RECOVER） (AIM RECOVER)

脊髓损伤（SCI）是一种致残性疾病，全球约有2060万人受其影响，年发病率为90万例。 在新加坡，SCI的患病率从1990年的每10万人5至6例增加到2019年的每10万人13至15例。 SCI通常导致严重且长期的神经功能障碍，特别是运动功能受损，从而显著限制日常生活活动（ADLs）和行走能力。 与SCI急性治疗、康复和长期护理相关的费用十分高昂。 尽管传统康复策略仍然至关重要，但其在恢复丧失的运动功能方面效果有限，导致许多患者终身残疾。

脊髓刺激（SCS）已成为一种有前景的神经调控技术，用于改善SCI后的神经功能恢复。 SCS通过传递电脉冲激活传入纤维，增强中间神经元连接、运动神经元兴奋性以及脊髓网络之间的通信。SCS可大致分为硬膜外SCS（eSCS）和经皮SCS（tSCS）。 由于tSCS的非侵入性和治疗潜力，它受到了广泛关注，众多研究已证明其在改善SCI后运动功能方面的有效性。 目前大多数用于下肢运动控制的tSCS方案涉及在胸腰椎（T10至L2）放置一个或两个有效电极，并在整个治疗过程中使用固定的刺激部位和参数。 这种方法基于一个假设，即tSCS通过增加感觉输入来增强神经网络的整体兴奋性。 然而，缺乏针对特定肌肉的刺激可能导致拮抗肌的不必要共收缩，阻碍功能性运动并降低整体步态效率。

新兴证据表明，脊髓兴奋性对刺激部位和参数的变化有动态反应。 具有实时处理能力的空间选择性eSCS已被证明能够快速恢复慢性、运动完全性SCI患者的自主运动控制。 在动物研究中，结合硬膜外脊髓刺激和周围肌肉刺激的综合方法（旨在模拟感觉反馈和前馈肌肉收缩环路）显示出协同效应，为开发增强SCI后运动恢复的神经调控系统提供了框架。 在人类研究中，另一研究团队报告称，多电极tSCS通过持续刺激来激活中枢模式发生器（CPG）网络，并结合针对投射至腿部屈肌和伸肌运动池的背根进行时空交替刺激，可以诱发交替的步态活动。 值得注意的是，这种方法甚至在临床完全性SCI患者中，也能使严重下肢运动障碍的患者立即恢复行走功能。

迄今为止，与单独持续刺激相比，结合持续刺激与时空调制的相对疗效尚未在人体中进行系统评估。 本研究旨在通过开发和评估一种AI驱动的闭环多电极tSCS系统来填补这些空白，该系统将中线持续刺激与实时、反馈驱动的时空调制相结合。 该系统利用可穿戴运动学传感器和表面肌电图（EMG），根据实时步态和肌肉激活模式动态调整刺激时机和强度。 通过使刺激传递与生理运动需求相匹配，所提出的方法旨在增强肌肉选择性、优化下肢运动募集，并改善不完全性SCI患者的步态表现。

如果成功，本研究将提供关键证据支持适应性、AI驱动的神经调控策略，并为下一代tSCS系统奠定基础，这些系统能更有效地激活脊髓感觉运动回路，以促进SCI后的功能恢复。