Электростимуляция спинного мозга и тренировки поставили парализованного пациента на ноги. Уже без электродов
Специальная двигательная терапия, сопровождавшаяся эпидуральной электростимуляцией спинного мозга, помогла пациенту с полностью парализованными нижними конечностями заново научиться сознательно двигать ногами, стоять и делать шаги. Через четыре года терапии пациент под руководством нейрохирургов из Университета Луисвилля научился делать все это даже без электростимуляции. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.
Эпидуральная электростимуляция спинного мозга — технология, позволяющая путем имплантации электродов в пространство между позвоночником и спинным мозгом избирательно активировать в нем нервные волокна. Таким образом, технология позволяет имитировать электрические сигналы, поступающие из головного мозга в конечности. Эпидуральная стимуляция в том или ином виде применяется уже более тридцати лет и используется в том числе для реабилитации пациентов с повреждениями спинного мозга.
Исследователи из Научного центра травм спинного мозга и отдела нейрохирургии Университета Луисвилля проводили исследование, в ходе которого ученым удалось при помощи имплантации электродов и специальной двигательной терапии, совмещенной с одновременной электростимуляцией спинного мозга, вернуть подвижность четырем пациентам. У всех четверых были полностью парализованы нижние конечности, и прогноз по их восстановлению был неутешительный. Тем не менее, через три с половиной года терапии, пациенты смогли сознательно двигать ногами и самостоятельно стоять — но при помощи электростимуляции. В новой статье та же исследовательская группа сообщила о том, что один участник смог двигать ногами уже без стимуляции.
Мужчина 32 лет (пациент B13) полностью потерял подвижность ног после аварии. Первые два года после аварии пациент занимался специальными тренировками, в ходе которых пытался двигать ногами с помощью тренера. Улучшения в результате двигательной терапии не наступило, и пациенту предложили поучаствовать в экспериментальной программе. Мужчине имплантировали под кожу устройство, генерирующее электрические импульсы, и электроды, которые стимулировали окончания моторных нейронов в спинном мозге.
После имплантации B13 продолжал заниматься тренировками, в ходе которых исследователи регистрировали электрическую активность мышц. Суммарно восстановление заняло более четырех лет, в течение которых пациент по часу в день занимался в лаборатории или дома.
Авторы работы отмечают, что в ходе нескольких подобных исследований, где электростимуляцию совмещали с разного рода двигательной и фармакотерапией, больше десяти человек частично восстановили подвижность конечностей. Вероятно, результат достигается за счет перестройки связей между оставшимися нервными окончаниями. Если на начальной стадии двигательной терапии пациенты не могут контролировать движения, которые осуществляются с участием тренера, формирование новых связей все равно происходит, и через определенный период регулярных тренировок пациент уже может двигать конечностями сознательно. Таким образом, нервная система имеет гораздо больший потенциал к восстановлению, чем считалось ранее.
В последние годы для помощи парализованным пациентам врачи в сотрудничестве с инженерами начали применять различные нейроинтерфейсы. Например, мы
, как вживленный в определенную область мозга чип, соединенный с нервно-мышечным стимулятором, помог пациенту снова начать пользоваться руками и даже сыграть в Guitar Hero. Частично восстановить подвижность и чувствительность конечностей пациентам
также тренировки в специальном экзоскелете, совмещенные с системой виртуальной реальност
Дарья Спасская
Сканер работает в паре со смартфоном
Канадские и мексиканские исследователи представили результаты пилотных клинических испытаний сканера для диагностики воспаления и инфекционного процесса в ранах. Устройство гиперспектральной визуализации, выполненное в виде сменного объектива для смартфона, анализирует изображение, термограмму и флуоресценцию пораженной области. В испытаниях гаджет продемонстрировал общую точность в 74 процента. Отчет о работе опубликован в журнале Frontiers in Medicine. Хронические раны, которые не заживают в течение 8–12 недель, представляют серьезную проблему для общественного здравоохранения. Типичным пусковым фактором для их развития служит инфекция, особенно в том случае, если процесс заживления в силу состояния самой раны и всего организма задержался на воспалительной фазе. Стадии раневой инфекции включают загрязнение (контаминацию), колонизацию, местную инфекцию и ее системное распространение (генерализацию). Для оказания необходимого объема помощи врачу необходимо четко различать загрязненные и колонизированные раны, однако точность подобной диагностики при простом осмотре не достигает и 60 процентов. Как правило, это компенсируют микробиологическими и молекулярными исследованиями, однако они занимают значительное время и не всегда доступны. В силу этого все больший интерес представляют физические методы исследования, такие как инфракрасная термография и регистрация бактериальной флуоресценции, а также анализ изображений с помощью алгоритмов машинного обучения. Чтобы совместить преимущества этих методов, канадская компания Swift Medical разработала устройство гиперспектральной визуализации Swift Ray 1. Оно оснащено инфракрасными датчиками для разных длин волн, источниками видимого и ультрафиолетового излучения и соответствующими камерами высокого разрешения. Они позволяют одновременно выполнять фотосъемку и инфракрасную термографию раны и регистрировать флуоресценцию бактерий в ней. Полученные изображения устройство передает на камеру смартфона с интегрированным приложением Swift Skin and Wound. Оно собирает их в датасет, который содержит информацию о физиологии, морфологии и составе тканей в ране. Роберт Фрейзер (Robert Fraser) с коллегами из трех канадских университетов, Центральной больницы имени Прието в Сан-Луис-Потоси, компаний Swift Medical и Vope Medical провели мультицентровое проспективное испытание устройства Swift Ray 1, в котором оценивали его пригодность для дифференциальной диагностики невоспаленных, воспаленных и инфицированных ран. В исследовании приняли участие 66 амбулаторных пациентов из Мексики и Канады. Сканирование ран проводили хирурги, прошедшие инструктаж, в соответствии с полученными рекомендациями (рану очищали, помещали по ее краям идущий в комплекте маркер и снимали под углом 90 градусов с расстояния 15 сантиметров). Клинические характеристики ран оценивали в соответствии с протоколом Международного института раневых инфекций (IWII). Обработку данных проводили методами главных компонент (PCA) и k-ближайших соседей (KNN) для создания нейросетевой модели, кластеризующей раны по признаку наличия инфекции и воспаления. По результатам испытаний PCA-KNN-кластеризация с учетом всех клинических и визуализационных переменных обеспечила общую точность 74 процента при дифференциальной диагностике невоспаленных, воспаленных и инфицированных ран. Для невоспаленных ран чувствительность и специфичность модели составили соответственно 94 и 70 процентов, для воспаленных — 85 и 77 процентов, для инфицированных — 100 и 91 процент. Таким образом, комбинация множественных методов визуализации позволяет создавать модели для улучшенной оценки ран. Подобные устройства для использования в месте оказания помощи могут помочь клиницистам своевременно выявлять и лечить раневые инфекции, заключают авторы работы. В феврале 2023 года американские, китайские и корейские исследователи представили биорезорбируемый беспроводной электрод для мониторинга состояния и электротерапии хронических ран. В конце 2022 года стэнфордская научная команда продемонстрировала умный пластырь для мониторинга и электростимуляции ран, который атравматично отклеивается после использования.