研究人员建造“仿生乳房”以恢复癌症幸存者的感觉

在美国 350 万乳腺癌幸存者中，约有三分之一接受了乳房切除术以切除一侧或两侧乳房。这些女性中高达77%的人在手术后报告性功能障碍，但Stacy Tessler Lindau说，她们中很少有人有机会处理手术的长期影响，而不仅仅是切除肿瘤的直接目标。

“对于大多数女性来说，从医生说’你得了乳腺癌’到进行乳房切除术之间只有不到几周的时间，”她说。“即使她们的乳房在美容上得到了修复，女性仍然有许多与失去肢体的人相同的经历，比如感觉它不再是她们身体的一部分，完全失去感觉甚至疼痛。对许多人来说，这不仅是身体上的损失，也是心理上甚至存在的损失。

Lindau是芝加哥大学凯瑟琳·林赛·多布森（Catherine Lindsay Dobson）妇产科教授，她的职业生涯一直在研究如何在癌症治疗后保持女性的性功能。现在，她正致力于通过与神经科学家和生物医学工程师的开创性合作来治愈身体和心理上的损失，以构建一种可植入的装置，该装置将在乳房切除术和重建手术后恢复乳房的感觉。

仿生乳房项目由芝加哥大学综合癌症中心和美国国家癌症研究所提供探索性资金启动，最近从美国国立卫生研究院获得了399万美元的资金，用于开始早期临床试验，在患者身上测试该设备的组件。该项目结合了关于大脑如何处理来自神经系统的触摸信息的神经科学研究，以及用于刺激神经以产生触觉的植入式医疗设备的开发，以及用于响应重建乳房中触摸的传感器。

重现自然感觉

该设备基于芝加哥大学神经科学家Sliman Bensmaia的研究，他于8月去世，当时他和Lindau获得了NIH奖。两人于 2016 年开始合作这个想法，当时 Lindau 听说了 Bensmaia 的愿景，即开发可以为截肢者和瘫痪患者恢复逼真触觉的假肢。他的实验室发表了一系列开创性的研究，为将逼真的感官反馈融入假肢提供了蓝图。他们还与匹兹堡大学（University of Pittsburgh）和凯斯西储大学（Case Western Reserve University）的合作伙伴合作，帮助构建机器人假肢，患者既可以随着自己的思想移动，又可以在手移动和抓握物体时获得逼真的触觉。

这些未来主义的壮举是通过将设备直接连接到大脑或截肢中剩余的神经来实现的。这些设备发送和接收电信号，这些信号被转化为来自假肢的运动和感官反馈。这种设备的目标是创造完全“体现”的假肢，这意味着它们感觉像是身体的自然部分，并产生与自然肢体相同的感觉。仿生乳房装置将使用类似的方法，通过敲击肋间神经的分支，进入乳房区域。

虽然本斯迈亚的去世是一个巨大的损失，但林道和她的团队正在与其他合作者一起继承他的遗产。凯斯西储大学的共同研究员艾米丽·格拉奇克（Emily Graczyk）和生物医学工程师达斯汀·泰勒（Dustin Tyler）在为人类上肢和下肢实施神经假体装置方面拥有数十年的集体经验，他们将开发通过一种称为C-FINE的电极连接到神经系统的电子元件，该电极缠绕在肋间神经周围。

Bensmaia实验室的博士后研究员Charles Greenspon将继续研究人们如何区分不同的触觉，以产生相应的电刺激，从传感器发送到神经系统。来自法国国家科学研究中心（CNRS）的神经科学家罗谢尔·阿克利（Rochelle Ackerley）在芝加哥大学和CNRS的联合研究伙伴关系的支持下与该团队合作。Ackerley和她的学生将提供更多关于不同类型皮肤（从乳房和躯干到和乳晕）中的受体如何对触摸做出反应以及不同刺激如何对应愉悦感的专业知识。

“斯利曼是’仿生人’，我是这个项目的’乳房’部分，”林道说。“即使没有他，情况会不一样，我们拥有的团队仍然能够共同创造美丽和影响力。”

专为人体打造的柔性传感器

在新的NIH资金支持下，Lindau将与芝加哥大学医学院的乳腺癌外科医生合作，包括Summer Hanson，Nora Jaskowiak和Sarah Shubeck。该团队将招募即将接受乳房切除术的患者来测试该装置，然后外科医生将在乳房切除术和乳房重建第一阶段的同时植入C-FINE装置。然后，该设备将连接到肋间神经分支，通过细而柔软、柔韧的电引线穿过腋下的皮肤。

在进行第二阶段重建手术之前的剩余时间里，患者将访问实验室，团队将通过导线传递电脉冲来测试设备。患者将报告不同的感觉，它们的强度，他们是否感到自然或疼痛，等等，因此研究人员可以相应地调整设备。最后，当患者返回进行第二阶段的重建手术时，该装置将被移除——除了乳房切除术和重建术外，不需要额外的外科手术。

该设备的最后一个组件将是由芝加哥普利兹克大学分子工程学院分子工程助理教授Sihong Wang开发的柔性传感器。最终，该传感器将被植入和乳晕下方，以响应触摸、运动、压力和其他刺激，以产生电输出，并路由到神经系统接口。