Läkare implanterade elektroder i ryggraden på tre förlamade patienter, tack vare vilka de nu kan stå, gå, simma, cykla eller kanot och mycket mer. Utvecklingen är ett komplex av flexibla elektroder som styrs trådlöst via en surfplatta. Patienten väljer typ av aktivitet på tabletten, varefter motsvarande signaler skickas genom elektroderna till ryggmärgen, vilket aktiverar rörelsen av extremiteterna.
Tekniken kallas Epidural elektrisk stimulering (EES). Elektroderna placeras i utrymmet mellan ryggraden och ryggmärgen, varefter nervfibrerna i enlighet med givna kommandon aktiveras selektivt. Tack vare detta är det möjligt att imitera de naturliga signalerna från nervsystemet som kommer in i extremiteterna från hjärnan. EES har visat sig mycket väl i frågor om rehabilitering och återställande av motoriska funktioner hos förlamade patienter. Till exempel, 2017 publicerades en studie i Scientific Reports som visar hur en patient kunde röra sina ben igen efter att ha använt EES tillsammans med ett speciellt träningsprogram.
Forskarna tog den redan befintliga erfarenheten av EES som grund och moderniserade den. Två program utvecklades - med hjälp av det ena reviderade forskarna platsen för elektroderna något, med hjälp av det andra gav de en snabb inställning av stimuleringskommandon för specifika aktiviteter som reproducerade den naturliga aktiveringen av motorneuroner under olika aktiviteter .
Bilden ovan visar en flexibel bas (stång) med 16 elektroder, utvecklad av författarna under studien. Till vänster finns den nya stapeln, till höger den tidigare versionen, som användes 2017. Före installationen gör läkare CT och MRI för att anpassa placeringen av elektroderna. På grundval av dem skapades en tredimensionell anatomisk atlas av ryggraden, där elektroderna är planerade att installeras - en sektion av ryggraden från T10 till L5.
Därefter kördes den erhållna datan genom 15 beräkningsmodeller. De visade att ytterligare personalisering av elektrodplaceringen krävs, och lade till mer data till simuleringen om benens rörelser och de processer som svar på en signal till benen från nervsystemet. Totalt deltog tre personer i studien och för var och en av dem sammanställdes en personlig atlas med en egen modell. Som praxis har visat, visade personaliserade modeller betydligt högre frekvenser än allmänna. För att möjliggöra fjärrstyrning av neuroner, kompletterade författarna den implanterbara pulsgeneratorn Activa RC med trådlösa kommunikationsmoduler. Activa RC implanterades i bukhålan och elektroder kopplades till den.
Under experimenten försågs extensormusklerna med en pulsad ström med en frekvens på 20 Hz, flexorerna - 100 Hz. Till en början låg patienten i ryggläge för att underlätta finjusteringen. Forskarna började sedan experimentera med avfyrningskombinationer av neuroner för att återskapa de naturliga avfyringsmönstren hos neuroner under gång. Anmärkningsvärt nog, den första dagen kunde alla tre deltagarna gå på löpbandet på egen hand. Efter ytterligare optimering av modellen blev gångarten mer självsäker redan på tredje dagen. Alla patienter rörde sig med stöd av speciella anordningar såsom rollatorer.
Till slut genomförde tre studiedeltagare ett 5-månaders neurorehabiliteringsprogram under vilket EES tillät dem att stå, gå och utföra ett brett utbud av övningar fyra eller fem gånger i veckan. Författarna utvecklade ett förenklat mjukvarugränssnitt för dem, som gjorde det möjligt att växla mellan aktivitetsberoende stimuleringsprogram och finjustera nyckelparametrarna för dessa program. Extrautrustningar har försetts med ergonomiskt designade knappar som startar EES-program efter behag.
Alla deltagare återfick gradvis sin fulla viktbärande förmåga, vilket resulterade i förmågan att stå självständigt (med hjälp av en rollator). En deltagare fick till och med tillbaka förmågan att gå i trappor och navigera i svår terräng. Tack vare EES och träning fick patienterna tillbaka muskelmassa i sina förlamade armar och ben, vilket avsevärt förbättrade behandlingens resultat.
Resultaten av studien finns att läsa i .epdf - Aktivitetsberoende neuromodulering av ryggmärgen återställer snabbt bål- och benmotoriska funktioner efter fullständig förlamning.
bbabo.Net