Мозговой имплантат может изменить жизнь парализованных пациентов

Новый эндоваскулярный интерфейс мозг-компьютер (BCI) безопасен и эффективен, позволяя парализованным пациентам использовать свои мысли для выполнения повседневных задач, как показывают результаты небольшого исследования, проведенного впервые на людях.

Потенциальное изменение жизни для пациентов с боковой амиотрофический склероз (ALS), минимально инвазивное устройство позволяет пациентам выполнять важные повседневные действия.

«Наши участники могут использовать устройство для выполнения таких задач, как отправка электронной почты, текстовые сообщения близким и опекунам, просмотр веб-страниц и выполнение личных финансов, таких как онлайн-банкинг», — исследователь Дуглас Дж. Вебер, доктор философии, профессор машиностроения и неврологии Университета Карнеги-Меллона, Питтсбург, Пенсильвания, сказал на брифинге для прессы.

Результаты будут представлены на ежегодном собрании Американской академии неврологии (AAN) 2022 года, которое начнется в субботу и продлится до 7 апреля. Встреча также пройдет виртуально с 24 по 26 апреля.

Минимально инвазивный

БАС, также известный как болезнь Лу Герига, представляет собой прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, поражающее нервные клетки головного и спинного мозга. Пациенты с БАС со временем теряют способность контролировать движения мышц, что часто приводит к полному параличу.

«Увеличение периода, в течение которого пациенты могут общаться с близкими и опекунами, может принести очень значительную пользу пациентам с БАС», — сказал Вебер.

BCI измеряют и транслируют сигналы мозга, некоторые из них функционируют как двигательные нейропротезы (MNP). Эти устройства обеспечивают прямую связь между мозгом и внешним устройством путем записи и декодирования сигналов от прецентральной извилины в результате намерения движения.

«Эта технология может дать возможность более чем пяти миллионам человек в США, которые серьезно парализованы, снова самостоятельно выполнять важные повседневные действия», — сказал Вебер.

До сих пор MNP требовалось хирургическое вмешательство для удаления части черепа и размещения электродов в мозгу. Тем не менее, новый минимально инвазивный MNP достигает головного мозга сосудистым доступом, избавляя от необходимости трепанации черепа.

«Устройство BCI, используемое в нашем исследовании, уникально тем, что для его имплантации не требуется инвазивной открытой операции», — сказал Вебер. «Вместо этого это эндоваскулярный BCI».

С помощью катетера хирурги вводят ИМК через одну из двух яремных вен на шее. Они размещают массив из 16 датчиков или электродов на каркасе, похожем на стент, который развертывается у стенок верхнего сагиттального синуса.

Нет побочных эффектов

Описывая устройство, Вебер сказал, что электроды или чувствительные элементы крошечные, а корпус стента, который служит каркасом для поддержки электродов, напоминает стандартный эндоваскулярный стент.

«Во время родов он очень маленький, потому что удерживается внутри корпуса катетера, но затем, когда его разворачивают, он расширяется, чтобы соприкоснуться со стенкой вены».

Устройство передает мозговые сигналы от моторной коры к электронному блоку, расположенному в подкожном кармане, который расшифровывает сигналы движения. Декодер с машинным обучением запрограммирован следующим образом: когда тренер просит участников выполнить определенные движения, например постучать ногой или разогнуть колено, декодер анализирует сигналы нервных клеток от этих попыток движения. Декодер способен переводить сигналы движения в компьютерную навигацию.

В исследование были включены четыре пациента с БАС, которые были парализованы из-за болезни и были обучены использованию устройства.

Ключевой конечной точкой безопасности были серьезные побочные эффекты, связанные с устройством, которые привели к смерти или увеличению инвалидности в течение периода оценки после имплантации. Результаты показали, что все четыре участника успешно завершили 12-месячное наблюдение без серьезных побочных эффектов.

Исследователи также оценили проходимость целевого сосуда и частоту миграции устройства через 3 и 12 месяцев. Послеоперационная визуализация показала, что у всех участников кровеносный сосуд, удерживающий имплантированное устройство, оставался открытым и оставался на месте.

Говоря о возможности образования тромбов, Вебер сказал, что до сих пор не было никаких признаков тромбообразования или окклюзии сосудов.

«Само устройство со временем хорошо интегрируется в стенки кровеносного сосуда», — сказал он. «В остром периоде после имплантации есть время, когда устройство подвергается воздействию кровотока, но как только оно становится инкапсулированным и полностью интегрируется в стенку кровеносного сосуда, риск тромбоза уменьшается».

Большая независимость

Исследователи также зафиксировали точность и стабильность сигнала в течение 12 месяцев и использование BCI для выполнения рутинных задач. Все участники научились использовать MNP с отслеживанием взгляда для работы на компьютере. Технология отслеживания взгляда помогает компьютеру определить, на что смотрит человек.

Используя систему, пациенты могли выполнять задания без посторонней помощи. К ним относятся обмен текстовыми сообщениями и управление финансами. «Поскольку устройство полностью имплантировано и его легко использовать пациентам, они могут использовать эту технологию самостоятельно и у себя дома», — сказал Вебер.

Потенциально изменяющее жизнь устройство, технология позволила одному пациенту написать книгу (которая должна выйти в конце этого года), а другому пациенту поддерживать общение, несмотря на то, что он потерял способность говорить, ведущий автор исследования Брюс Кэмпбелл, MBBS, доктор философии, профессор. неврологии, Королевский госпиталь Мельбурна, Мельбурнский университет, Австралия. Медицинские новости Medscape.

«В дополнение к предоставлению пациентам коммуникативных возможностей, которые невозможны из-за их болезни, наша цель — дать пациентам возможность более независимо участвовать в уходе за ними в будущем, обеспечивая эффективное и быстрое общение непосредственно с их опекуном и врачом». — сказал Кэмпбелл.

Хотя исследование началось с пациентов с БАС, парализованных по другим причинам, таким как верхняя травмы спинного мозга или ствол мозга Инсульттакже могут извлечь выгоду из этой технологии, сказал Вебер.

Кроме того, технология может быть расширена, чтобы расширить возможности мозговой коммуникации, потенциально включая роботизированные конечности, сказал он.

Существует даже потенциал использования этой минимально инвазивной технологии интерфейса мозга для проведения таких видов терапии, как глубокая стимуляция мозга (DBS), которая, по словам Вебера, является растущей областью.

“Его [the] в самом начале, но это очень интересное новое направление в технологии интерфейса мозга», — сказал Вебер.

По словам Вебера, в настоящее время исследователи набирают пациентов для первого технико-экономического испытания устройства в США, которое будет финансироваться NIH.. Ограничением исследования был небольшой размер исследования.

Продвижение области

Получив комментарий, Кевин С. Дэвис, доктор медицинских наук и аспирант кафедры биомедицинской инженерии Медицинской школы Миллера Университета Майами, Майами, Флорида, сказал, что эта новая работа значительно продвигает эту область вперед.

Дэвис и его коллеги продемонстрировали эффективность еще одной технологии, используемой для преодоления паралича, — небольшой портативной системы, которая облегчает захват руками пациента с травмой спинного мозга. Он сообщил об этой системе BCI на основе DBS на ежегодном собрании Американской ассоциации нейрохирургов (AANS) в 2021 году.

Дэвис сказал, что разработка эффективных BCI и протезов двигательных нейронов, которые избегают хирургического вмешательства, как это сделала команда в этом новом исследовании, «стоит изучить». Медицинские новости Medscape.

Однако, хотя устройство, используемое в этом новом исследовании, позволяет избежать операций на черепе, «единственный сосудистый доступ может ограничить способность устройства достигать других областей мозга, более подходящих для моторного протезирования верхних конечностей», — сказал он.

«Определение того, какую функцию такое устройство может обеспечить людям с синдромом запертости или параличом, будет важно для определения его жизнеспособности в качестве возможного клинического инструмента для пациентов».

Исследование было поддержано Synchron Inc, производителем устройства, Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США, Управлением военно-морских исследований, Национальным советом по здравоохранению и медицинским исследованиям Австралии, Фондом федерального правительства Австралии и Исследовательским центром по изучению заболеваний двигательных нейронов. Институт Австралии.

Ежегодное собрание Американской академии неврологии (AAN) 2021. 2-7 апреля 2022 г.

Чтобы узнать больше новостей о неврологии Medscape, присоединяйтесь к нам на Фейсбук а также Твиттер

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.