Gehirn-kontrollierten, nicht-invasive Muskel-stimulation kann chronische querschnittsgelähmte zu laufen

In anderen wichtigen klinischen Durchbruch des Walk Again Projekt, eine gemeinnützige internationale Konsortium zur Entwicklung neuer neurorehabilitation Protokolle, Technologien und Therapien für Rückenmarksverletzungen, zwei Patienten mit Querschnittslähmung wieder die Möglichkeit, zu Fuß mit minimalen Hilfen, über eine vollständig nicht-invasive Gehirn-Maschine-Schnittstelle, die nicht erfordert den Einsatz von jedem invasiven Rückenmark chirurgische Verfahren. Die Ergebnisse dieser Studie erschien in der Mai-1 Ausgabe von Wissenschaftlichen Berichten.

Die beiden Patienten mit Querschnittslähmung (AIS-C) verwendet werden, Ihre eigene Hirnaktivität zu Steuern, die Lieferung von elektrischen Impulsen auf insgesamt 16 Muskeln (acht in jedem Bein), so dass Sie, um mehr zu produzieren physiologische gehen als die bisherigen Anstrengungen, mit nur einem konventionellen walker und einem Körpergewicht support-system. Insgesamt zwei Patienten waren in der Lage zu produzieren mehr als 4.500 Schritte mit dieser neuen Technologie, die verbindet eine nicht-invasive brain-machine-interface, basierend auf einem 16-Kanal-EEG zur Steuerung eines multi-channel-functional electrical stimulation system (FES). Das system ist auf die Herstellung eines wesentlich flüssigeren Gangbild als mit bisherigen Methoden.

„Was uns überrascht war, dass darüber hinaus ermöglicht diese dem Patienten zu gehen, mit wenig Hilfe, einer von Ihnen angezeigt, klar, motor Verbesserung durch das üben mit diesem neuen Ansatz. Die Patienten benötigten etwa 25 Sitzungen zu meistern, die Ausbildung, bevor Sie gehen konnten mit diesem Apparat“, sagte Sulayman Shokur einer der Autoren der Studie.

Die beiden Patienten, die diesen neuen Reha-Ansatz bisher teilgenommen hatten, die langfristige neurorehabilitation Studie durchgeführt mit dem Walk Again Projekt Neurorehabilitation (WANR) – Protokoll. Wie berichtet kürzlich in einer Publikation aus dem gleichen team (Shokur et al., PLoS One, Nov. 2018), werden alle sieben Patienten, die an diesem Protokoll für einen Zeitraum von 28 Monaten verbesserten Ihre klinischen status von kompletten Paraplegie (AIS-A oder B, D. H. keine motorischen Funktionen unterhalb der Ebene der Verletzung, nach der ASIEN-Klassifikation) , partielle Querschnittslähmungen (AIS-C, d.h. die teilweise Wiederherstellung der sensorischen und motorischen Funktionen unterhalb der Verletzung-Niveau). Diese signifikante neurologische Genesung enthalten wesentliche klinische Verbesserungen in der sensorischen Diskriminierung (Tastsinn, Schmerzempfinden, vibration und Druck), Freiwilligen-motor-Steuerung von Bauch und Beinmuskeln, sowie wichtige Fortschritte in autonome Kontrolle, wie Blasen -, Darm -, und sexuellen Funktionen.

„Die letzten zwei Studien veröffentlicht, die durch den Walk Wieder Projekt zeigen deutlich, dass teilweise neurologische und funktionelle Erholung induziert werden können, die in der chronischen Rückenmarksverletzungen Patienten durch die Kombination mehrerer nicht-invasive Technologien, um das Konzept der mit einer Gehirn-Maschine-Schnittstelle zur Steuerung verschiedener Arten von Aktoren, wie virtuelle Avatare, Roboter-Wanderer, oder Muskel-stimulierenden Geräten zu ermöglichen, um die totale Einbindung der Patienten in Ihre eigene rehabilitation-routine“, sagt Miguel Nicolelis, wissenschaftlicher Direktor des “ Walk Again Projekt, und einer der Autoren der Studie.

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In einem jüngsten Bericht von einer anderen Gruppe, einer AIS-C und zwei AIS-D-Patienten waren in der Lage, zu Fuß über eine invasive Methode für die spinal cord electrical stimulation, die durch eine Wirbelsäulen-op. Im Gegensatz dazu in der vorliegenden Studie, zwei AIS-C-Patienten, und ein Dritter AIS B Thema konnten wieder einen bedeutenden Grad Autonomer zu Fuß, ohne die Notwendigkeit für eine solche invasive Behandlungen. Stattdessen werden diese Patienten erhalten nur die elektrische stimulation Muster geliefert, um die Oberfläche der Haut Ihrer Beine, so dass insgesamt acht Muskeln in der jedes Glied sein könnte elektrisch angeregt in eine physiologisch genaue Abfolge. Dies wurde getan, um einen glatteren und mehr natürlichen Muster der Fortbewegung.

„Entscheidend für die Umsetzung war die Entwicklung eines closed-loop-controller, erlaubt die Echtzeit-Korrektur von den Patienten Fuß-Muster, unter Berücksichtigung der Ermüdung der Muskulatur und externe Störungen, um zu einem vordefinierten Gang Flugbahn. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil unseres Ansatzes war die Verwendung einer tragbaren haptischen display zu liefern taktile Rückmeldung an den Patienten Unterarme, um Sie mit einer kontinuierlichen Quelle von propriozeptiven feedback in Bezug auf Ihre zu Fuß,“ sagte Sulayman Shokur.

Zur Kontrolle der Muster der elektrischen-Muskel-stimulation in jedes Bein, diese Patienten verwendet eine EEG-basierte brain-machine-interface. In diesem setup, Patienten gelernt alternativen die Generierung von „stepping motor imagery“ Aktivität in der rechten und linken motorischen Cortex, um abwechselnd die Bewegungen der linken und rechten Beine.

Nach Ansicht der Autoren die Patienten zeigten nicht nur „weniger Abhängigkeit auf geh-Hilfen, aber auch teilweise neurologische Erholung, mit erheblichen Preisen der motorischen Verbesserung in einer von Ihnen.“ Die Verbesserung in der motorischen Kontrolle in dieser letzten AIS-C patient wurde neun Punkten in der unteren Extremität motor score (LEMS), die vergleichbar war mit jener über invasive spinal cord stimulation.

Auf der Grundlage der Ergebnisse über die letzten fünf Jahre, die WAP nun beabsichtigt, zu kombinieren, seinen neurorehabilitation-tools in einer einzigen, integrierten, nicht-invasive Plattform zur Behandlung von Rückenmarksverletzungen Patienten. Diese Plattform soll es den Patienten ermöglichen, um das training zu beginnen bald nach der Verletzung Auftritt. Es wird außerdem die Beschäftigung eines mehrdimensionalen integrierten Gehirn-Maschine-Schnittstelle in der Lage, gleichzeitig Steuerung von virtuellen und Roboter-Aktuatoren (wie eine der unteren Extremität Exoskelett), eine multi-Kanal-nicht-invasive Elektro-Muskel-Stimulations-system (wie die FES, die in der vorliegenden Studie) und eine neuartige nicht-invasive spinal cord stimulation Ansatz. In dieser endgültigen Konfiguration, das die WAP-Plattform integrieren alle diese Technologien zusammen, um zu maximieren, neurologische und funktionelle Erholung in der kürzest möglichen Zeit, ohne die Notwendigkeit einer invasiven Prozedur.

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