Lekarze wszczepili w kręgosłup trzem sparaliżowanym pacjentom elektrody, dzięki którym mogą teraz stać, chodzić, pływać, jeździć na rowerze, kajaku i nie tylko. Opracowanie to kompleks elastycznych elektrod sterowanych bezprzewodowo za pomocą tabletu. Pacjent wybiera na tablecie rodzaj aktywności, po czym odpowiednie sygnały wysyłane są przez elektrody do rdzenia kręgowego, aktywując ruch kończyn.
Technologia ta nosi nazwę Elektrostymulacja zewnątrzoponowa (EES). Elektrody umieszcza się w przestrzeni między kręgosłupem a rdzeniem kręgowym, po czym zgodnie z wydanym poleceniem następuje selektywna aktywacja włókien nerwowych. Dzięki temu możliwe jest naśladowanie naturalnych sygnałów układu nerwowego docierających do kończyn z mózgu. EES bardzo dobrze sprawdził się w sprawach rehabilitacji i przywracania funkcji ruchowych u sparaliżowanych pacjentów. Na przykład w 2017 roku w „Scientific Reports” opublikowano badanie pokazujące, w jaki sposób pacjent był w stanie ponownie poruszać nogami po zastosowaniu EES wraz ze specjalnym programem treningowym.
Naukowcy wykorzystali już istniejące doświadczenia z EES jako podstawę i zmodernizowali je. Opracowano dwa programy - za pomocą jednego naukowcy nieznacznie zmienili położenie elektrod, za pomocą drugiego zapewnili szybkie ustawienie poleceń stymulacyjnych dla określonych czynności, które odtwarzały naturalną aktywację neuronów ruchowych podczas różnych czynności .
Powyższy rysunek przedstawia elastyczną podstawę (pręt) z 16 elektrodami, opracowaną przez autorów w trakcie badania. Po lewej stronie znajduje się nowy pasek, po prawej poprzednia wersja, która była używana w 2017 roku. Przed instalacją lekarze wykonują tomografię komputerową i rezonans magnetyczny, aby spersonalizować położenie elektrod. Na ich podstawie powstał trójwymiarowy atlas anatomiczny odcinka kręgosłupa, w którym planowane jest zamontowanie elektrod - odcinek kręgosłupa od T10 do L5.
Następnie uzyskane dane zostały przepuszczone przez 15 modeli obliczeniowych. Wykazali, że wymagana jest dodatkowa personalizacja rozmieszczenia elektrod i dodali więcej danych do symulacji na temat ruchu nóg i procesów zachodzących w odpowiedzi na sygnał do nóg z układu nerwowego. W sumie w badaniu wzięły udział trzy osoby, a dla każdej z nich opracowano spersonalizowany atlas z własnym modelem. Jak pokazała praktyka, spersonalizowane modele wykazały znacznie wyższe wskaźniki niż ogólne. Aby umożliwić zdalne sterowanie neuronami, autorzy uzupełnili wszczepialny generator impulsów Activa RC o moduły komunikacji bezprzewodowej. Activa RC została wszczepiona do jamy brzusznej i podłączono do niej elektrody.
W trakcie doświadczeń do mięśni prostowników doprowadzano prąd pulsacyjny o częstotliwości 20 Hz, zginacze - 100 Hz. Początkowo pacjent był w pozycji leżącej, aby ułatwić dostrojenie. Następnie naukowcy zaczęli eksperymentować z kombinacjami odpalania neuronów, aby odtworzyć naturalne wzorce odpalania neuronów podczas chodzenia. Co ciekawe, pierwszego dnia wszyscy trzej uczestnicy byli w stanie samodzielnie chodzić po bieżni. Po dodatkowej optymalizacji modelu chód stał się pewniejszy już trzeciego dnia. Wszyscy pacjenci poruszali się przy wsparciu specjalnych urządzeń, takich jak chodziki.
Ostatecznie trzech uczestników badania ukończyło 5-miesięczny program neurorehabilitacji, podczas którego EES pozwalało im stać, chodzić i wykonywać szeroki zakres ćwiczeń cztery lub pięć razy w tygodniu. Autorzy opracowali dla nich uproszczony interfejs oprogramowania, który umożliwiał przełączanie między programami stymulacyjnymi zależnymi od aktywności oraz dostrajanie kluczowych parametrów tych programów. Urządzenia pomocnicze zostały wyposażone w ergonomicznie zaprojektowane przyciski, które uruchamiają programy EES do woli.
Wszyscy uczestnicy stopniowo odzyskiwali pełną nośność, co skutkuje możliwością samodzielnego stania (przy użyciu chodzika). Jeden z uczestników odzyskał nawet umiejętność wchodzenia po schodach i poruszania się po trudnym terenie. Dzięki EES i ćwiczeniom pacjenci odzyskali masę mięśniową w sparaliżowanych kończynach, co znacznie poprawiło wyniki terapii.
Wyniki badania można przeczytać w .epdf - Zależna od aktywności neuromodulacja rdzenia kręgowego szybko przywraca funkcje motoryczne tułowia i nóg po całkowitym paraliżu.
bbabo.Net