Neural stimulation til håndgreb hos mennesker med tetraplegi (AGILIS)

Elektrisk stimulering af musklerne har været brugt i årtier i genoptræningsenheder med speciale i behandling af rygmarvsskader. Det har vist sig at være effektivt til at opbygge muskler og forhindre muskelatrofi efter rygmarvsskade (SCI) eller slagtilfælde. Det kan også bruges til at reducere spasticitet og frem for alt til at fremme funktionelt nyttig motorisk kontrol. Det er så en Functional Electric Stimulation (FES). Hos den quadriplegiske person, der er præget af en alvorlig motorisk mangel i de øvre lemmer, er FES i dag den eneste teknik, der gør det muligt at genoprette en funktionel gribebevægelser i det tilfælde, hvor de aktive muskulære ressourcer under albuerne mangler eller er for svage til at tillade seneoverførselskirurgi.

Ligesom "Freehand" stimulerer alle enheder, der anvender FES, musklerne (overflade-, intramuskulære eller epimysiale elektroder) direkte og kræver derfor et stort antal interne komponenter med en teoretisk risiko for infektion og større afstødning. da hver muskel skal aktiveres via en elektrode (op til 12 i tilfælde af "FreeHand"). Forskerne foreslår i stedet selektiv neural stimulation, da den tillader stimulering af flere muskler via en enkelt elektrode. Neural stimulation kræver mindre energi til muskelaktivering. I vores tilgang vil tre elektroder blive implanteret over albuen på medianen, ulnar og de radiale nerver. Dette reducerer antallet af implanterede elementer betydeligt og derfor i) risikoen for infektion, ii) risikoen for svigt, iii) den kirurgiske risiko takket være minimalt invasiv kirurgi. Proceduren bestod i at placere en multi-kontakt manchet elektrode omkring de radiale, ulnare eller mediane nerver og observere virkningerne af elektrisk neural stimulation i form af muskelselektivitet, frembragt kraft og induceret bevægelse. I en tidligere undersøgelse har efterforskerne allerede bevist gennem akut intraoperativ test (under godkendelse af den etiske komité, #NCT03721861), at:

Ingen fejl i elektroderne eller af stimulatoren blev bemærket. For alle de 8 forsøgspersoner var det muligt selektivt at stimulere muskelgrupper for at opnå åbning af tommelfinger og fingre, eller bøjning af tommelfinger, fingre og opnå eventuelt funktionelt greb som pincet med opposition af tommelfinger- eller håndfladegreb.

En anden gennemførlighedsundersøgelse (registrering af etisk udvalg #2016-A00711-50) med 17 quadriplegiske patienter vurderede forsøgspersonens evne til at bruge frivillige sammentrækninger af suslæsionsmuskler (EMG-registreringer hos 8 forsøgspersoner) eller frivillige bevægelser af skuldre (inertielle optagelser hos 9 forsøgspersoner) at kontrollere bevægelserne af en robothånd eller udløsningen af ​​en elektrisk overfladestimulering af underarmens muskler. Alle patienter formåede at mestre den foreslåede grænseflade efter en kort familiariseringsperiode.

På baggrund af resultaterne af disse to undersøgelser ønsker investigator at tage et yderligere skridt i udviklingen af ​​en gribehjælpeanordning til patienter med rygmarvsskade ved at foreslå implantation af tre manchetelektroder med perkutan forbindelse på armen af ​​personer med tetraplegi. Elektroderne vil blive holdt på plads i en periode på 1 måned, før de endeligt eksplanteres. Et implanteret kabel vil forbinde elektroderne til et eksternt stik. En foreløbig undersøgelse baseret på implantation af kun 2 elektroder (på medianen og radialisnerven) blev udført i 2020 med 2 patienter.vIngen af ​​de 2 deltagere viste generel og lokal komorbiditet. Acceptabiliteten var optimal. Ingen af ​​stimulationskonfigurationerne genererede modstridende bevægelser. Succesraten ved udførelse af opgave med den elektrostimulerede hånd oversteg målet på 50 % (henholdsvis 54 % og 51 % for patient 1 og 2). Overholdelsesraten for kontrolordrerne hos begge patienter var > 90 % ved brug af bevægelses-IMU-baseret detektion og 100 % ved brug af EMG-baseret detektion hos patient 1. Disse resultater understøtter relevansen af ​​neural stimulation af den tetraplegiske øvre ekstremitet med en mere selektiv tilgang, ved brug af multi-kontakt epineurale elektroder med 9 og 6 kontaktpunkter for henholdsvis median- og radialnerven.