脑卒中或损伤后上肢偏瘫的患者往往生活难以自理，不仅给患者及其家庭带来了巨大的经济负担，也给社会造成了沉重的压力。如何重建严重残障残缺上肢功能是亟待解决的重大问题。复旦大学附属华山医院的徐文东教授带领团队开展了“调控神经可塑性，重建严重残障残缺上肢功能的新理论新技术体系”项目，经过十多年研究，率先提出“成人一侧大脑半球具有支配双侧上肢的潜能”的脑科学领域全新观点，并首创“左右神经互换，一侧大脑管双手”的治疗脑卒中后上肢偏瘫残障的新策略，在此基础上将可以调控神经可塑变化的“左右上肢神经互换”等修复手术以及“多功能仿生学假肢”等残缺肢体重建技术应用于临床治疗中，取得了优异的临床效果。研究成果在国内外广泛推广，取得了显著的社会经济效益和国际影响力。“调控神经可塑性，重建严重残障残缺上肢功能的新理论新技术体系”项目荣获2019年中华医学科技奖医学科学技术奖一等奖。

提出“成人一侧大脑半球具有支配双侧上肢的潜能”理论

健侧颈七神经移位术（顾玉东院士于1986年提出的一种独特的“左右上肢神经互换”手术方式，改变了原有神经投射，将外伤后的瘫痪上肢与同侧半球相连）后，瘫痪上肢功能恢复呈现动态变化过程，即早期需健侧上肢的带动，而经过长时间锻炼后，在远期可以逐渐恢复独立运动控制。项目组对此问题进行了深入研究，发现在术后早期，瘫痪上肢由其同侧皮层支配，但随之大脑支配逐渐由同侧半球转移至对侧半球，发生“跨两半球”的可塑变化，激活瘫痪上肢对侧沉寂的功能区，瘫痪上肢恢复独立运动控制，瘫痪上肢功能明显恢复。项目组进一步研究发现，健侧颈七移位手术后感觉中枢的恢复规律和运动中枢不同。临床上注意到，术后患者瘫痪上肢的感觉和健侧感觉共存，即触摸患者的瘫痪手，健侧和瘫痪侧上肢都有感觉，而随着时间的延长，健侧和瘫痪侧上肢的感觉呈分离趋势。项目组在大鼠模型进行了皮层感觉电位长期记录，发现健侧颈七移位手术改变了外周神经通路，术后初期双侧前爪体感中枢全部集中在患肢同侧半球、互相重叠，随着时间的延长，重叠面积逐渐减小，呈现一种分离的趋势。但感觉中枢的可塑并未出现跨半球的功能可塑，而是“一侧半球内”可塑。这一结果提示，一侧半球具有同时接受双侧上肢感觉的潜能。

一侧半球既然可以同时接受双侧上肢感觉，那一侧半球是否也可以同时支配双侧上肢的运动呢？项目组进一步在大鼠模型上将联系两半球间的“桥梁”胼胝体切断，阻断健侧颈七移位术后运动中枢的“跨半球”重塑过程。运动皮层诱发电位的结果显示，胼胝体切断后5、7和10个月,双侧上肢的支配区都集中在一侧半球内。控制瘫痪上肢的运动代表区和控制健侧上肢的代表区重叠，随着时间推移逐渐分离，瘫痪上肢也逐渐获得独立运动功能。这一结果提示，大脑运动中枢发生了区别于常规的特殊重塑，在一侧半球内完成功能可塑，实现对双侧上肢的运动控制。由于感觉重塑也在同一侧半球内完成，这意味着此时一侧大脑同时支配了双侧上肢，据此项目组原创提出了“成人一侧大脑半球具有支配双侧上肢的潜能”理论。

首创“左右神经互换，一侧大脑管双手”新策略

既往研究大多聚焦恢复损伤半球功能，但无突破，项目组独辟蹊径，基于成人一侧大脑半球具有支配双侧上肢的潜能，提出“左右神经互换，一侧大脑管双手”的偏瘫上肢治疗全新策略，即通过健侧颈七移位手术避开损伤半球，诱导健侧半球出现特殊可塑，突破生理极限，让健侧半球在支配健康上肢基础上，也支配同侧瘫痪上肢。课题组在动物模型中验证这一原创策略的安全性和有效性后，于2008年首次成功将这一原创策略应用于4岁的患儿中，取得显著的恢复效果，患者实现生活自理。课题组随后开展更大规模的临床研究，证实这一手术能够显著恢复15～30岁成人偏瘫上肢功能。项目组进一步通过随机对照临床实验，对一侧大脑损伤后进入平台期（伤后2～30年）的年轻（＜45岁）脑卒中患者开展临床应用，结果表明，接受手术患者患肢功能评分提高了17.7分，相关原创论著于2017年发表在《新英格兰医学杂志》，是该刊发表的第一篇全部由中国学者独立完成的外科新技术原创论著，并被《新英格兰医学杂志》评为“2018年全球最受瞩目论著”第一名，入选“2018年中国十大医学科技新闻”。

打破传统肌电假肢天花板效应，显著提升假肢使用效果

严重创伤所致上肢残缺以传统肌电假肢替代治疗为主，但由于外周信号中断后大脑迅速发生不良重塑，残缺肢体代表区功能沉寂，导致外周肌电信号质量不佳，传统肌电信号处理方式存在天花板效应。项目组基于脑可塑研究成果，率先将“调控神经可塑治疗来增强外周”引入上肢残缺治疗中。通过经颅电刺激直接激活残缺肢体运动代表区，启动大脑良性可塑，进一步将多种触觉信息（压力、振动、滑动、刚度）相结合，开发模拟生理状态的复合感觉反馈假肢，持续诱导大脑良性可塑，并采用脑电信号量化分析触觉反馈诱发的中枢神经响应。由此建立经颅直流电刺激和触觉刺激的规范化治疗模式，从根源上改善肌电信号质量，突破传统肌电假肢控制天花板效应，加速脑可塑过程，增加触觉电刺激反馈功能，开发假肢的双向人机接口，实现了肌电假肢闭环控制，有效提升了肌电假肢的控制性能。与传统肌电假肢的同类研究比较，运动模式识别准确率提升约10%，完成任务成功率提高约12%，时间缩短约25%，达到国际先进水平。

将中国原创手术技术在世界范围推广

脑卒中后上肢偏瘫残障或严重创伤后上肢残缺的功能重建是世界医学难题， 习总书记说： “ 全面建成小康社会，残疾人一个也不能少。”恢复患者瘫痪手的功能、让患者重返工作岗位，对于减轻社会负担、解决社会问题具有重要意义。项目组坚持十多年持续研究，取得多项理论创新和应用转化成果，获多项国家发明专利授权、软件著作权登记及实用新型专利。为了将这一新技术在国内外推广应用，项目组通过开展医教扶贫专项行动、设立偏瘫专项联盟、启动院士工作站、开展全国多中心项目、开办国家级新技术学习班等方法，在全国广泛推广，并运用“互联网+远程医疗”的新技术，开展“轻瘫在基层，重瘫到三甲”的立体覆盖医疗模式，将新技术推广到偏远地区及基层医院，取得显著的社会效益。同时，项目组通过培训国际进修学员、接受国际知名专家特别访问等方式，将中国原创手术技术在国际范围内推广，多项原创成果及后续研究在严重肢体残障、残缺诊治中得到广泛应用，已在美国、法国、瑞典等国家的著名周围神经诊治中心开展应用并得到国际报道，造福了全世界患者。

创新点1. 发现改变外周神经，大脑会发生特殊可塑，在国际上首次提出“成人一侧大脑半球具有支配双侧上肢的潜能”，实现理论创新

（1）运动中枢呈“跨两半球”可塑，实现对瘫痪侧的独立运动控制

（2）感觉中枢表现为 “一侧半球内”可塑，双侧上肢感觉汇聚至一侧半球

（3）将联系双侧半球的“桥梁”胼胝体切断后，运动中枢发生特殊可塑，此时一侧大脑可同时支配两侧上肢

创新点2. 提出“调控神经可塑可以用来治疗中枢神经疾病”，颠覆传统，首创“左右神经互换，一侧大脑管双手”治疗脑卒中后上肢偏瘫残障的新策略

（1）“左右上肢神经互换”手术重建脑卒中后偏瘫上肢功能原创策略的初步验证

（2）“左右上肢神经互换”手术重建脑卒中后偏瘫上肢功能原创策略的大规模应用及推广

创新点3. 率先将“神经可塑可以调控，改变大脑可以增强外周”理念引入上肢残缺治疗中，打破传统肌电假肢天花板效应，显著提升假肢使用效果

（1）通过经颅电刺激直接激活残缺肢体运动代表区，启动大脑良性可塑，增加触觉电刺激反馈功能，开发双向人机接口，实现肌电假肢闭环控制

（2）医工创新结合，阐明外周神经功能解剖，开发多种高选择性神经移位方法，重建残留肢体功能