科学家们揭示了一种令人着迷的新设计，一种极其微小的充气脊髓植入物，适用于治疗对药物无反应的严重慢性背痛。
充气电子装置是充气电子装置的一部分脊髓刺激器(SCS) 设置，一种成熟的疗法，通过植入电极向人的脊髓提供温和的电流。该电流由一个小型植入式脉冲发生器装置发送，整个装置可以减轻疼痛，因为电脉冲有助于掩盖通过脊髓传播到大脑的疼痛信号。
如果这一切听起来相当具有侵略性，那是因为事实确实如此。但这种由英国剑桥大学科学家领导的团队设计的新设备可能有助于改变这一现状——且手术要求侵入性较小。
剑桥大学表示：“对于那些疼痛严重到无法进行日常活动的人来说，脊髓刺激是最后的治疗方法”临床神经科学家达米亚诺·巴罗内。
“一种不需要侵入性手术的有效设备可以为很多人带来缓解。”
目前可用的 SCS 设备最棘手的部分是您必须将电极粘贴到人的脊柱中，并将其放置在穿过硬脑膜，包裹着神经细胞的纤维外层。
虽然这些电极植入物很小——只有几毫米宽——但通过我们的骨质保护性椎骨到达脊柱并不是一件容易的事。为了植入目前最有效的装置（形状像小桨），外科医生必须取出一小块椎骨并将其穿过。
典型桨式植入路线示意图。 (库马尔等人，神经调节, 2009）
或者，还有一些较小的设备可以用大针插入，但事实证明这些设备在实际控制疼痛方面效果较差，可能是因为它们往往在较小的区域控制较少的电极。
新型充气装置结合了两全其美的优点。巧妙的是，它的直径可以卷至仅 2 毫米，使其能够安装在标准空心针内，该针仅比通常用于硬膜外麻醉的针稍粗。
一旦就位，该设备就会被展开成更有效的桨状形状，就像一个厚度达 60 微米的微型充气床垫，只需喷射少量空气或液体。
完整的设备（顶部），以卷起和展开的形状（底部）显示。 （伍丁顿等人，科学。副词。2021）
这种巧妙的应用之所以成为可能，是因为研究团队在设计中结合了两种范例——允许设备在植入后改变其形状的柔性电子设备，以及添加微流控为其充气的渠道。
“薄膜电子器件并不新鲜，但结合流体室是我们设备的独特之处——一旦进入患者体内，它就可以膨胀成桨状形状，”工程师克里斯托弗·普罗克特解释道，同样来自剑桥大学。
该团队测试了他们的设备体外，使用脊柱模型来观察电极在滚动和膨胀后的表现，并取得了优异的结果。然后，他们通过对捐赠给科学的人体尸体进行植入手术来验证该设计。
“这背后的目的是验证设备的基本操作模式并测试其机械性能，”该团队在他们的研究中写道。
总体而言，研究人员认为，他们的设计（已获得剑桥大学商业化部门的专利）不仅可以减少侵入性手术的需要，为患有严重疼痛的人提供改变生活的 SCS 治疗，而且可以增强此类设备在未来应用中的可用性。
“我们设想一种设备可以覆盖更大的区域，同时保留较小的插入足迹，为中枢神经系统接口提供新的范例，”他们写了。
描述新设计的研究发表于科学进步。
