Eine Weltneuheit! KI-Algorithmus ermöglicht medizinische Behandlung, Querschnittsgelähmter steht wieder auf

Rückenmarksverletzungen werden als „Mount Everest der medizinischen Welt“ bezeichnet. Hinter jeder beschädigten Nervenfaser steckt die Hoffnung von Millionen von Familien. Wenn das Rückenmark, die „Informationsautobahn“, die Gehirn und Körper verbindet, einem Unfall oder einer Erkrankung ausgesetzt ist, verlieren Querschnittsgelähmte nicht nur ihre Bewegungsfähigkeit, sondern müssen mit einer Reihe von Komplikationen wie Harnwegsinfektionen, Muskelschwund und Druckgeschwüren rechnen. Traditionelle Behandlungen wie physikalische Rehabilitation und Medikamente zur Nervenreparatur können das Fortschreiten der Krankheit oft nur verzögern, eine funktionelle Wiederherstellung ist jedoch schwierig zu erreichen.

Anfang 2025 schrieb jedoch eine bahnbrechende Technologie, die von Jia Fumins Team an der Universität Fudan entwickelt wurde, die Medizingeschichte auf diesem Gebiet völlig neu. Der weltweit erste Patient mit vollständiger Querschnittslähmung konnte durch eine minimalinvasive Gehirn-Rückenmarks-Schnittstelle wieder aufstehen und gehen, was für die Menschheit einen historischen Fortschritt auf dem Gebiet der Neurowissenschaften darstellt.

Technologische Revolution: Eine „digitale Brücke“ zur Dekodierung neuronaler Signale

Der Kern dieser Technologie, die als „Gehirn-Rückenmarks-Schnittstelle“ bezeichnet wird, besteht darin, einen „neuronalen Bypass“ über den Bereich der Rückenmarksverletzung zu bauen . Durch minimalinvasive Chirurgie implantierte das Forschungsteam flexible Elektroden mit einem Durchmesser von nur 1 mm präzise in den Motorkortex und den Epiduralbereich des Rückenmarks des Patienten. Wenn der Patient gehen möchte, erfassen die Elektroden die vom Gehirn ausgesendeten elektrischen Signale in Echtzeit. Diese werden von einem leichten KI-Algorithmus dekodiert und in elektrische Stimulationsbefehle umgewandelt. Dabei wird das beschädigte Rückenmark umgangen und die Motoneuronen der unteren Gliedmaßen direkt aktiviert. Dieser Vorgang dauert von der Signalerfassung bis zur Aktionsausführung nur 50 Millisekunden und ist damit nahezu mit der Nervenleitgeschwindigkeit eines gesunden menschlichen Körpers synchronisiert.

Die Operation selbst dauert nur zwei Stunden und die Elektrodenimplantation im Gehirn und Rückenmark erfolgt gleichzeitig durch eine einmalige stereotaktische Technik, wodurch das Traumarisiko minimiert wird. Der erste Patient, Herr Lin, zeigte am ersten Tag nach der Operation eine Beugereaktion des rechten Beins, konnte am 10. Tag selbstständig schreiten und gehen und konnte sich am 49. Tag mit Hilfe einer Gehhilfe selbstständig fortbewegen. Noch aufregender ist, dass der zweite Patient, Herr Zhao, aufgrund einer langfristigen Lähmung unter einer schweren Atrophie der Muskeln der unteren Extremitäten litt, jedoch zwei Wochen nach der Operation mit Hilfe gehen konnte; Beim dritten Patienten, Herrn Wen, konnte die Bewegung der unteren Gliedmaßen am nächsten Tag erfolgreich aktiviert werden, obwohl die Implantation von Stahlnägeln in die Wirbelsäule den Operationsaufwand erhöhte. Diese Ergebnisse bestätigen nicht nur die Zuverlässigkeit der Technologie, sondern zeigen auch ihre breite Anwendbarkeit bei Patienten mit unterschiedlichen Verletzungsgraden.

Vom Labor ins Leben: Das „Schicksal“ der Patienten neu schreiben

Für die Gemeinschaft der Rückenmarksverletzten geht die Bedeutung dieser Technologie weit über die Wiederherstellung physiologischer Funktionen hinaus. Nach der Operation gab Herr Lin, der erste Patient, zu: „Ich hatte endlich wieder Lust zu gehen.“ Hinter diesem Satz steht die Rückgabe der Würde und die Neugestaltung gesellschaftlicher Rollen. Die Daten zeigten, dass sich die Lebensqualitätswerte der behandelten Patienten im Bereich der psychischen Gesundheit um 47 % und im Bereich der sozialen Funktion um 62 % verbesserten. Aus medizinökonomischer Sicht betragen die jährlichen Behandlungskosten für herkömmliche Rückenmarkstimulatoren bis zu 200.000 Yuan, während das im Inland produzierte Brain-Spinal-Interface-System die Kosten voraussichtlich auf weniger als 50.000 Yuan senken wird. Wenn es sich in Zukunft durchsetzt, kann mein Land jedes Jahr über 500 Milliarden Yuan an medizinischen Kosten einsparen.

Technologische Durchbrüche bringen auch unerwartete Ketteneffekte mit sich. So bestätigte beispielsweise die Wiederherstellung der Beweglichkeit des Sprunggelenks des Patienten nach der Operation die Rekonstruktion der Nervenbahnen. Das biomechanische Feedbacksystem in Echtzeit förderte sogar die Axonregeneration im verletzten Bereich und bei einigen Patienten zeigten sich Anzeichen einer taktilen Erholung. Dies legt den Grundstein für die zukünftige Erforschung der Wiederherstellung komplexerer motorischer Funktionen, wie beispielsweise feiner Handbewegungen.

Blaupause für die Zukunft: Ein Jahrzehntplan für die Neurowissenschaften

Das Team von Jia Fumin hat einen klaren strategischen Plan im Bereich der Neuromodulation vorgelegt und ist bestrebt, die klinische Transformation der Gehirn-Rückenmarks-Schnittstellentechnologie schrittweise voranzutreiben. Für schwerkranke Patienten entwickelt das Team ein implantierbares Gehirn-Rückenmarks-Schnittstellensystem, um durch minimalinvasive Chirurgie eine Rekonstruktion neuronaler Signale und eine funktionelle Wiederherstellung zu erreichen. Für leicht erkrankte Patienten entwickelt das Team gleichzeitig nicht implantierbare tragbare Geräte, die den Patienten dabei helfen sollen, ihre motorischen Fähigkeiten auf bequemere Weise wiederzuerlangen. Es wird erwartet, dass sich diese Technologie in den nächsten fünf bis zehn Jahren flächendeckend durchsetzen und mehr Patienten mit Rückenmarksverletzungen zugutekommen wird. Das langfristige Ziel des Teams besteht darin, durch den Aufbau eines völlig unabhängigen Systems für geistiges Eigentum die weltweite Anwendung der Technologie zu fördern und den 20 Millionen Patienten mit Rückenmarksverletzungen auf der ganzen Welt letztlich Hoffnung auf ein neues Leben zu geben.

Allerdings bringen technologische Sprünge auch ethische Herausforderungen mit sich. Wenn die Neuromodulation von der Behandlung zur Funktionsverbesserung übergeht, wie definieren wir dann die Grenze zwischen „Reparatur“ und „Transformation“? Die Europäische Union hat ein Gesetz zum „Neural Rights Act“ erlassen, und das Wissenschafts- und Technologieministerium meines Landes hat außerdem die „Ethischen Richtlinien für die Forschung zu Gehirn-Computer-Schnittstellen“ herausgegeben, in denen der Grundsatz „Behandlung zuerst, erhöhte Umsicht“ betont wird. Dies erinnert uns daran, dass wir beim Aufstieg an die Spitze der Technologie das ethische „Sicherheitsseil“ anlegen müssen.

Dieser Durchbruch ist nicht nur eine Symphonie aus Medizin und Ingenieurskunst, sondern auch ein Mikrokosmos des technologischen Fortschritts Chinas vom Aufholen zum Führenden. Als nationales medizinisches Zentrum stützte sich das der Universität Fudan angeschlossene Zhongshan-Krankenhaus auf ein multidisziplinäres Team, um Schlüsseltechnologien wie die präoperative neuronale Rekonstruktionsbildgebung und minimalinvasive Implantation zu beherrschen und demonstrierte damit die Leistungsfähigkeit des kollaborativen Modells der „Big Science“. Professor Jia Fumin sagte dazu: „Wir reparieren nicht nur die Nervenbahnen, sondern auch den Mut des Menschen, die Grenzen des Lebens zu durchbrechen.“ Als das Bild von Herrn Lins ersten Schritten um die Welt ging, wurde es zu einem Leuchtfeuer und erleuchtete 20 Millionen gelähmten Patienten auf der ganzen Welt den Weg, ihr Leben wiederzuerlangen. In Zukunft werden mit der Popularisierung und Weiterentwicklung der Technologie noch mehr „unmögliche“ Dinge neu definiert werden – dies könnte die bewegendste Mission der Medizin sein: den Verzweifelten neue Hoffnung zu geben und Gefangenen ihre Freiheit zurückzugeben.

Informationsquelle: Zhongshan-Krankenhaus der Fudan-Universität, CCTV News