Низкий

Травма спинного мозга — это событие, изменяющее жизнь, и такие последствия, как мышечная слабость и паралич, могут существенно нарушить жизнь человека. Хотя лекарства от паралича не существует, достигнут некоторый прогресс в разработке потенциальных вариантов лечения для улучшения симптомов. Тем не менее, многое из этого остается недоступным для многих пациентов. Человеку с полной травмой спинного мозга может быть полезен стимулятор спинного мозга, но стоимость, безопасность и готовность пациента перенести операцию являются одними из препятствий на пути лечения.

Теперь группа инженеров из Вашингтонского университета в Сент-Луисе во главе с Исмаэлем Саньесом, доцентом кафедры биомедицинской инженерии Инженерной школы МакКелви и нейрохирургии Медицинской школы, начала работу над недорогим, неинвазивным подходом. к стимуляции спинного мозга, которая дает пациентам доступную надежду. В их работе, опубликованной 25 июля в Журнале нейронной инженерии, используется низкотехнологичная электродная решетка, которая эффективно стимулирует мышцы ног у людей с травмами спинного мозга.

Один из видов стимуляции, называемый эпидуральной стимуляцией спинного мозга (eSCS), заключается в имплантации электродов под кожу рядом с позвоночником и посылании электрических сигналов для стимуляции определенных групп мышц. При травме спинного мозга связь нейронов головного мозга с мышцами тела может быть прервана, но связи спинного мозга с самими мышцами остаются нетронутыми. ESCS может подойти очень близко к позвоночнику и, по сути, позволить ослабленным сигналам головного мозга достичь своих целей в спинном мозге, чтобы реактивировать мышцы.

Из-за того, насколько близко имплантат может подбираться к позвоночнику, «мы можем быть очень внимательны к тому, на какие мышцы нацеливаемся», — сказал Саньес.

ESCS доступен с 1960-х годов для обезболивания, а за последнее десятилетие успешно использовался для создания мышечных движений при таких сложных и ловких занятиях, как езда на велосипеде, плавание и каякинг. Однако необходимая для этого операция, большая команда экспертов, необходимая для ее имплантации, и стоимость в десятки тысяч долларов могут сделать ее недоступной для многих.

Вместо этого Сеньес и его лаборатория обратились к чрескожному SCS (tSCS). Вместо хирургического имплантата непосредственно в тело, tSCS использует серию электродов, помещаемых на кожу для подачи электрических импульсов с целью стимуляции определенных групп мышц. Исследователи изучали tSCS для мышечной стимуляции в течение многих лет в различных конфигурациях как с одноэлектродными, так и с многоэлектродными матрицами, но до этой работы не было комплексного исследования, оценивающего, как лучше всего использовать tSCS для мышечной стимуляции.

Отсутствие детального анализа сдерживает tSCS. Например, конфигурация с одним электродом дает пациенту очень общую стимуляцию, которая активирует практически все двигательные нейроны ниже места стимуляции спинного мозга. Например, вместо того, чтобы целенаправленно сгибать бедро, пациент может просто дернуть всей ногой. Проведя целенаправленное исследование, Саньес предположил, что они смогут создать набор руководств, которые смогут использовать медицинские работники.

Команда Саньеса набрала 16 участников без травм спинного мозга для тестирования системы tSCS. Они обнаружили, что вместо одного электрода, расположенного на коже возле позвоночника, наиболее эффективной конфигурацией было использование нескольких электродов, по три с каждой стороны позвоночника и два с каждой стороны живота, чтобы замкнуть цепь. Это дало им более конкретный контроль над мышцами в отдельных областях, таких как бедро или лодыжка. Группа протестировала различные установки электродов и посредством повторных испытаний рассчитала диаграмму вероятности, которая определяет лучшие места на позвоночнике для размещения электродов и вероятность активации определенных электродов в мышцах. Используя этот эксперимент, Саньес создал карту спинного мозга, которая показывает, на каких участках тела в гипотетическом сценарии реабилитации медицинские работники должны нацеливаться на стимуляцию определенных групп мышц.