Ismael Seáñez و گروه وی در حال توسعه روشی جدید برای درمان آسیب نخاعی هستند. این روش با کمک آرایه‌ای از الکترودهای ساده عضلات را به صورت موثر در افراد آسیب نخاعی برانگیخته می‌سازد. روشی که آنان برای پژوهش خود انتخاب کردند tSCS است که نوآوری آنان تهیه یک نقشه و بهترین آرایه الکترودی برای تحریک عضلات است. در ادامه این مقاله از مجله فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی به مرور بیشتر این روش می‌پردازیم.

آسیب نخاعی برای تمام عمر نوع زندگی فرد را تغییر می‌دهد. مشکلات جانبی آسیب نخاعی مانند ضعف عضلات و بی‌حسی به صورت جدی زندگی فرد را مختل می‌سازد. درحال حاضر درمانی برای آسیب نخاعی وجود ندارد پیشرفت‌هایی برای کاهش علائم آسیب نخاعی صورت گرفته است. در حال حاضر بسیاری از بیماران به این درمان‌ها دسترسی ندارند. یک بیمار آسیب نخاعی کامل تا حد زیادی از یک برانگیزش نخاع سود می‌برد. اما هزینه،‌ ایمنی درمان و خواست بیمار برای قرار گرفتن زیر تیغ جراحی موانعی برای بهبودی شرایط بیمار است.

برانگیختگی عضلات با الکترودها

اینک گروهی از دانشمندان Washington University St. Louis به سرپرستیIsmael Seaez ،‌ استادیار مهندسی پزشکی و جراحی عصبی دانشکده پزشکی،‌ روشی کم هزینه برای انگیزش نخاع ابداع کردند که برای بسیاری بیماران امیدبخش است. این درمان یک آرایه از الکترودها معمولی است. مقاله این پژوهش در Journal of Neural Engineering به چاپ رسیده است.

ایمپلنت‌های الکترودی نزدیک به جمجمه در روش برانگیختگی اپیدورال، Epidural Spinal Cord Stimulation یا eSCS، گروه‌های مختلف عضلات را برانگیخته می‌کند. آسیب نخاعی ارتباط عصبی بین مغز و عضلات را از بین می‌برد اما ارتباط میان نخاع و عضلات را دست نمی‌زند. eSCS به نخاع بسیار نزدیک می‌شود و به این شکل سیگنال‌های ضعیف مغز به اعصاب هدف در نخاع می‌رسد. سپس این سیگنال‌ها عضلات را فعال می‌کند.

با این روش ایمپلنت به نخاع بسیار نزدیک است به همین دلیل متخصصین می‌توانند به دقت در مورد عضلات هدف تصمیم گیری کنند.

eSCS‌ از سال ۱۹۶۰ برای درمان درد در دسترس بوده است. در دهه گذشته نیز به صورت موثر برای ایجاد حرکت در عضلات( هنگام کارهایی مانند دوچرخه سواری، شنا و پاروزدن، به کار رفته است. اما جراحی مورد نیاز برای این کار نیازمند یک گروه متخصص برای کاشت ایمپلنت است. هزینه این کار ده‌ها هزار دلار است که برای بسیاری میسر نیست.

روش tSCS برای برانگیختگی عضلات و بهترین پیکربندی الکترودها

این گروه در عوض به روش transcutaneous SCS یا tSCS روی آوردند. به جای کاشت یک ایمپلنت داخل بدن، tSCS از تعدادی الکترود روی پوست برای انتقال پالس‌های الکتریکی برای برانگیزش گروهی خاص از عضلات بهره می‌برد. پژوهشگران روش tSCS را سال‌ها در پیکربندی‌های مختلف در آرایه‌های تکی و چندتایی بررسی کرده‌اند. اما پیش از این پژوهش گزارشی دقیق برای روش استفاده از tSCS در برانگیختگی عضلات به بهترین شکل وجود نداشت.

 به طور مثال یک پیکربندی تک الکترودی  تمام نورون‌های حرکتی زیر ناحیه برانگیزش نخاع را فعال می‌کند. بنابراین به جای انقباض لگن بیمار کل پا را حرکت می‌دهد. با پژوهشی دقیق‌تر گروه Seanez فرضیاتی به عنوان راهنما برای متخصصین توسعه دادند.

گروه Seanez از ۱۶ داوطلب بدون آسیب نخاعی برای آزمایش دستگاه tSCS کمک گرفتند. آنان دریافتند که به جای یک تک الکترود نزدیک نخاع با چند الکترود( سه الکترود در هر طرف نخاع و دو الکترود در دو طرف شکم برای بستن مدار) بهترین ساختار ممکن است. به این صورت متخصصین کنترل بیشتری روی نواحی انتخابی مانند لگن و قوزک پا دارند. این گروه پیکربندی‌های مختلفی را آزمایش کردند و احتمال‌های مختلف برای هدف گرفتن بهترین نقاط در نخاع را محاسبه کردند. در این محاسبه مکان الکترودها به احتمال فعال شدن ماهیچه‌های مختلف نگاشته شده است. با استفاده از این آزمایش متخصصان می‌توانند، در حالت فرضی برای توانبخشی، مکان‌هایی در بدن را انتخاب کنند که با هدف قرار دادن آن عضلات برانگیخته می‌شوند.

این پژوهش روش tSCS را به روشی جایگزین برای درمان‌های پر هزینه تبدیل می‌کند. یک الکترود کاشته شده در نخاع می‌تواند بیش از ۱۸ هزار دلار هزینه داشته باشد. اما یک واحد tSCS در قیمت و طیف برانگیزش نسبت به دستگاه‌های TENS یا transcutaneous electrical nerve stimulation در کلینیک‌ها به دفعات بهتر است.

چشم انداز Seavez برای آینده

هر چند Seanez قصد دارد tSCS را به بخشی از درمان متداول توانبخشی تبدیل کند، در حال حاضر او این پژوهش را در حد یک مفهوم می‌داند. به عقیده او این کار در مراحل ابتدایی است و تنها تائیدی برای مدارهای عصبی است که می‌توان هدف برانگیزش قرار داد. قدم بعدی بررسی این است که آیا واقعا با این روش می‌تواند قابلیت تحرک فرد را بهبود بخشد.

Bryson N, Lombardi L, Hawthorn R, Fei J, Keesey R, Peiffer JD, Seáñez I. Enhanced selectivity of transcutaneous spinal cord stimulation by multielectrode configuration. Journal of Neural Engineering, July 25, 2023. DOI: https://doi.org/10.1088/1741-2552/ace552

بازیابی حس سرما در عضو مصنوعی با TFTEC
نرم افزار متن باز بهینه سازی و شخصی سازی روش درمان اختلالات حرکتی
تشخیص قصد حرکتی و امکان توانبخشی هدفمند پس از آسیب نخاعی

منبع: McKelvey School of Engineering

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است»