Implanturile spinale de ultimă generație ajută persoanele cu paralizie severă să meargă, să meargă cu bicicleta și să înoate | Ştiinţă

Trei bărbați paralizați în accidente de motocicletă au devenit primele povești de succes pentru un nou dispozitiv de stimulare a coloanei vertebrale care ar putea permite recuperări mai rapide și mai ușoare decât predecesorii săi. Bărbații, care nu aveau nicio senzație sau control asupra picioarelor lor, au reușit să facă pași susținuți în decurs de 1 zi de la pornirea stimulării electrice și au putut să se plimbe afară cu un plimbător după câteva luni, informează cercetătorii astăzi. Dispozitivul de stimulare a nervilor nu vindecă leziunile măduvei spinării și probabil că nu va elimina utilizarea scaunului cu rotile, dar ridică speranțe că tehnologia de asistență este suficient de practică pentru o utilizare pe scară largă.

„Este [result] Aș numi mare lucru”, spune Vivian Mushahwar, inginer biomedical și neuroștiință la Universitatea Alberta, Edmonton, care nu a fost implicată în lucrare. „Acest lucru adaugă un nivel de rafinament care permite ca aceste abordări să ajungă la clinică și, sperăm, să ajute un număr mare de oameni.”

Când trauma afectează grav mănunchiul de nervi care alcătuiește măduva spinării unei persoane, semnalele electrice ale creierului nu mai ajung la mușchii corpului, ceea ce duce la paralizie. Dar dispozitivele de stimulare epidurală, foi subțiri de electrozi implantate sub vertebra coloanei vertebrale inferioare, pot recrea acele comenzi dincolo de locul leziunii și pot declanșa mișcările picioarelor. Când o astfel de stimulare este activată, chiar și unii pacienți cu paraplegie „completă” – fără mișcare sau senzație în partea inferioară a corpului – au putut să meargă după un antrenament extins și cu asistență din partea dispozitivelor de susținere sau a unui terapeut.

Dar stimulatoarele măduvei spinării, dezvoltate în anii 1980 pentru a trata durerea cronică, nu au fost concepute pentru leziunile măduvei spinării, spune Grégoire Courtine și neuroștiință la Institutul Federal de Tehnologie Elvețian, Lausanne. O problemă cu implanturile existente este forma lor: acestea constau dintr-o bandă îngustă de silicon care vizează centrul măduvei spinării pentru a perturba semnalele de durere care urcă către creier. Pentru a declanșa mișcările picioarelor și ale trunchiului, cercetătorii trebuie să stimuleze rădăcinile dorsale, perechi de fibre senzoriale groase care se extind de fiecare parte a măduvei spinării. Benzile de electrozi existente sunt, de asemenea, prea scurte pentru a ajunge la rădăcinile dorsale care controlează trunchiul și permit îndoirea și îndreptarea trunchiului, spune Courtine.

Așa că el și colegii săi au proiectat un implant mai lung și mai lat, aproximativ de mărimea unui deget arătător. Pentru a poziționa electrozii de-a lungul suprafeței sale astfel încât să stimuleze cu precizie rădăcinile dorsale, cercetătorii au studiat cadavrele și imaginile coloanelor vertebrale sănătoase. Odată ce au avut noul design, au folosit modele computerizate pentru a prezice poziția ideală a implantului pe măduva spinării fiecărui pacient.

În cele din urmă, echipa a conceput un software pentru a activa electrozii în modele stabilite care produc mișcări precum ridicarea în picioare și pasul. Implanturile epidurale tipice furnizează impulsuri uniforme, repetitive de electricitate, spune Peter Grahn, neuroștiință la Clinica Mayo. Stimularea modelată ar putea ajuta la reantrenarea rețelelor deteriorate de nervi din măduva spinării pentru a primi și interpreta mai bine semnalele care coboară din creier, care sunt păstrate după leziuni ale măduvei spinării, spune el. Dar modul în care stimularea electrică interacționează cu rețelele coloanei vertebrale și, la rândul lor, avantajele relative ale celor două abordări, nu sunt încă clare, adaugă el.

În 2018, această abordare de stimulare modelată a primit un mare test: persoanele cu leziuni ale măduvei spinării care au avut o senzație sau mișcare reziduală a picioarelor. au putut să meargă și să meargă cu bicicleta. Dar participanții la noul studiu au avut leziuni mai grave și complete, toate au avut loc cu cel puțin 1 an înainte de înscriere. Cu noul implant mai mare și electrozii poziționați la comandă, toate trei ar putea face pași pe o bandă de alergare în prima zi după ce stimularea a fost pornită — deși cu hamuri care susțineau mai mult de jumătate din greutatea lor, relatează echipa astăzi în Medicina naturista.

Este remarcabil să vezi în decurs de 1 zi cu o rănire gravă ca aceasta”, spune Megan Gill, un kinetoterapeut de cercetare la Clinica Mayo, care nu a fost implicat în studiu. Studiile anterioare au arătat devreme mișcările picioarelor pentru persoanele cu paralizie completă, dar aceasta este prima dată când Gill a auzit de astfel de pacienți care își calcă picioarele într-o poziție verticală, „încărcată” în prima zi de terapie.

După 4 până la 6 luni, toți cei trei participanți au putut să meargă pe pământ folosind doar un premergător pentru stabilitate. Participanților la studiile anterioare le-a fost nevoie de mai mult de 1 an pentru a realiza pasul suprateran, notează Mushahwar. „Terapia intensă timp de un an și jumătate este puțin nepractică în sistemele actuale de îngrijire a sănătății, cel puțin în SUA”, spune ea. Noua lucrare face ca o astfel de terapie să aibă sens din perspectiva managementului asistenței medicale. Iar o astfel de mișcare zilnică este valoroasă pentru pacienții cu leziuni ale măduvei spinării: chiar și plimbările scurte pot duce la o mai bună funcție cardiovasculară, un control mai bun al intestinului și vezicii urinare, densitate osoasă crescută și un risc mai mic de leziuni de presiune în timpul șederii prelungite.

Folosind diferite modele de stimulare, participanții la noul studiu au putut să înoate, să pedaleze și să facă presse pentru picioare și să se îndoaie în față. Un pacient a putut chiar să urce o scară. Dar cu stimularea oprită, abilitățile lor rămân limitate. Unul și-a recăpătat o oarecare capacitate de a activa mușchii picioarelor, dar nu de a face mișcări funcționale. Și doi participanți la un studiu anterior care aveau paralizie incompletă au putut în cele din urmă să stea în picioare fără stimulare. Cât de multă capacitate de stimulare a măduvei spinării poate restabili pe termen lung este neclar, spune Courtine. Poate depinde de severitatea rănii inițiale și de cât de curând după acea leziune este implantat dispozitivul, adaugă el.

Deocamdată, trimiterea comenzilor către dispozitiv este greoaie. Utilizatorii trebuie să își selecteze mișcarea dorită pe o tabletă, care trimite comenzi Bluetooth către un transmițător purtat în jurul taliei. Acel dispozitiv trebuie poziționat lângă un „generator de puls” implantat în abdomen, care apoi activează electrozii de-a lungul coloanei vertebrale. Configurarea pentru a utiliza stimularea durează între 5 și 10 minute, spune Courtine.

Dar următoarea generație de dispozitive ar trebui să permită utilizatorilor să activeze generatorul de impulsuri dând comenzi vocale unui ceas inteligent, spune Courtine, care este și director științific al companiei de tehnologie medicală ONWARD. În 2024, compania intenționează să testeze acest sistem de mobilitate mai nou într-un studiu clinic pe mai multe locații cu 70 până la 100 de participanți, despre care echipa speră că va duce la aprobarea de reglementare din SUA.

Leave a Comment