Az EEG agy-számítógép interfész klinikai bemutatása ALS-betegek számára (ALS)

A súlyos motoros rendellenességekben, például az amiotrófiás laterális szklerózisban (ALS) szenvedő betegeknek alternatív kommunikációs és ellenőrzési módszerekre van szükségük. Előfordulhat, hogy még a legalapvetőbb hagyományos kisegítő technológiákat sem tudják használni, amelyek mindegyike így vagy úgy az izmokra támaszkodik. Ezeknél az embereknél elengedhetetlen a neuromuszkuláris működéstől nem függő kommunikációs és vezérlési technológia. Az agy-számítógép interfészek (BCI-k) olyan kommunikációs és irányítási kapacitást biztosíthatnak ezeknek az egyéneknek, amelyek nem függnek az idegektől és az izmoktól. Kimutatták, hogy még a szinte teljesen lebénult emberek is képesek szabályozni a szenzormotoros ritmusokat és a fejbőrön rögzített elektroencefalográfiás (EEG) tevékenység egyéb jellemzőit, és ezzel a vezérlővel képesek a számítógép kurzorának egy vagy két dimenzióban történő mozgatására, betűk kiválasztására. vagy ikonokat, vagy akár egy robotkart mozgatni. A csoport most a klinikailag praktikus BCI-alkalmazások fejlesztésére, a laboratóriumból az emberek otthonába történő átültetésére összpontosít, és annak megállapítására, hogy ezek pozitív hatással lehetnek a súlyosan fogyatékos emberek életére.

A VA demonstrációs projekt célja annak bemutatása, hogy a BCI technológia klinikailag praktikus és fontos új kommunikációs és ellenőrzési lehetőség, amely javíthatja az amiotrófiás laterális szklerózisban (ALS) szenvedő veteránok életét. A projekt négy jól alátámasztott hipotézist fog tesztelni: (1) azok az ALS-ben szenvedők, akik a hagyományos segítő technológiát nem találják (vagy hamarosan találják) nem megfelelőnek, használhatják és fogják is használni a BCI-rendszert mindennapi életükben fontos célokra szoros technikai felügyelet nélkül, 2) folytatják, sőt növelik ezt a használatot a tanulmány teljes időtartama alatt, (3) hogy a BCI használata javítja az életüket, és 4) a BCI javítja családjaik és gondozóik életét.

Ezekkel a hipotézisekkel összhangban a célok a következők:

1. cél: 2-4 fős VA egészségügyi szakemberekből álló csapatok toborzása (pl. orvosok, ápolónők, ápolónők, asszisztensek, EEG-technikusok, terapeuták, rehabilitációs szakemberek, orvoskutatók) mind az 5-6 részt vevő VA-központban, és betanítja őket a BCI otthoni rendszer használatára és folyamatos támogatására. Ezek a csapatok a VA ALS-adatbázist, a helyi ALS-szövetség leányvállalatait és a VA-klinikákat fogják használni, hogy minden helyszínen azonosítsanak és toborozzanak 3-4 ALS-ben szenvedő beteget, akiket a hagyományos segítő technológia nem szolgál ki megfelelően; stabil fizikai és szociális környezettel rendelkeznek; és alapvető számítógépes ismeretekkel rendelkező gondozói vannak, akik hajlandóak támogatni a BCI használatát. A VA-csapatok BCI rendszereket állítanak fel a betegek otthonában, és megtanítják őket és gondozóikat a rendszer napi használatára olyan alkalmazásokhoz, amelyekre az egyes betegek vágynak, mint például az e-mail, a környezetvédelem, a számítógépes beszélgetések, szövegszerkesztés és/vagy szórakoztatás. A VA-csapatok hosszú távú, internet-alapú felügyeletet fognak biztosítani, amikor a betegek elkezdik használni a BCI technológiát kommunikációra és irányításra mindennapi életük során. A projektcsapatok a BCI használat kezdetén helyszíni felügyeletre, később pedig rendszeres otthoni értékelésre állnak majd rendelkezésre. A projekt folyamatos felügyelete és útmutatása mellett a csoport a folyamatos (helyszíni és távoli) szakértői támogatás szükségességének csökkentésére fog összpontosítani azáltal, hogy a BCI szoftverbe beépít olyan adaptációkat és kiigazításokat, amelyek elengedhetetlenek a megbízható működéshez, és tovább egyszerűsítik a gondozói felület és a rendszer működésének egyéb szempontjainak egyszerűsítése. A végső cél egy olyan praktikus rendszer, amelyet sok súlyosan fogyatékos ember használhat otthonában minimális folyamatos technikai támogatás mellett.

2. cél: A BCI használat mértékének és sikerének, valamint az életminőségre gyakorolt ​​hatásának felmérése. Az internetes hivatkozáson és az időszakos látogatásokon keresztül a projektcsapatok számszerűsítik a BCI-használat mennyiségét mind abszolút értékben, mind pedig az egyes funkciók (pl. családdal való interakció, e-mail) támogatása szempontjából; és számszerűsíti a BCI teljesítményét a pontosság és a sebesség szempontjából. Ezen túlmenően szabványos és speciális életminőség-mérőszámokat és BCI-értékelő kérdőíveket használnak a BCI technológia hosszú távú hatásának kvantitatív értékelésére a felhasználók, gondozóik és családjaik életére. A betegség progressziójának (pl. a fennmaradó neuromuszkuláris funkció elvesztése) hatásait a BCI használat mértékére és jellegére is figyelemmel kísérik. Elvárjuk, hogy ez a munka megállapítsa, hogy a BCI rendszer által biztosított kommunikációs és vezérlőalkalmazásokat az ALS-ben súlyosan fogyatékos emberek nagymértékben használják, hogy a BCI tartós javulást tud elérni az ő életükben és a hozzájuk közel állók életében, valamint A BCI még azt is lehetővé teheti, hogy azok az emberek, akik egyébként teljesen bezárkóznának, továbbra is érintkezzenek családjukkal és barátaikkal.

A projekt sikere a megbízható, nagy sebességű napi kommunikáció kialakításán és fenntartásán múlik az alanyok, a VA telephelyei és a projektcsapat között. A VA-nak és a vizsgálóknak képesnek kell lenniük az egyes alanyok EEG-adatainak értékelésére minden nap, heti 7 napon belül, hogy 24 órán belül meg lehessen válaszolni a kérdéseket, meg lehessen oldani a problémákat, és optimalizálni lehessen a rendszerparamétereket.

Ebben a tanulmányban az első elsődleges hipotézis az, hogy az alanyok elkezdik használni a BCI-t mindennapi életük fontos céljaira, és ezt a használatot folytatják, sőt növelik a vizsgálat teljes időtartama alatt. Így ennek a hipotézisnek az elsődleges kvantitatív eredménye 1) a BCI használatával töltött idő és 2) ennek az időnek a változása a vizsgálati időszak során. Ha a BCI-használati idejük jelentős, és stabil marad vagy növekszik a vizsgálat során, akkor arra a következtetésre juthatunk, hogy az alanyok kívánatosnak és értékesnek találták a BCI-rendszert. A második elsődleges hipotézis az, hogy a BCI javítja az ALS által súlyosan fogyatékos emberek életminőségét. A másodlagos eredmények a következők: a gondozók életminőségére vonatkozó intézkedések; a betegek és a gondozók értékelése a BCI hasznosságáról; a BCI teljesítménye (azaz sebesség és pontosság); és a projekt személyzete által a technikai támogatással töltött idő mennyisége.

A tanulmány befejezése és céljainak elérése hozzá fog járulni ahhoz, hogy az EEG-alapú BCI technológiát kikerüljék a laboratóriumból, és bebizonyítsák, hogy ez egy hatékony, klinikailag praktikus és megfizethető kommunikációs és vezérlési technológia, amely jelentősen javíthatja a betegek életét. ALS. Ezenkívül a tanulmánynak érvényesítenie kell és létre kell hoznia egy fontos új lehetőséget, a BCI-alapú kommunikációt, amelyet a VA sok legsúlyosabban fogyatékos beteg számára nyújthat. Ezzel a sikerrel a VA az első és egyetlen entitás a világon, amely ezt a radikálisan új és fontos kisegítő technológiát nyújthatja pácienseinek.

Negyven leendő BCI-felhasználó teljesítette a felvételi kritériumokat, és tájékozott beleegyezését adta*. [*1. lábjegyzet: A későbbiekben kiderült, hogy két további személy, aki beleegyezését adta, nem felelt meg a felvételi kritériumoknak.] Harminchaten fejezték be a BCI-értékelési üléseket, 28-an teljesítették a BCI pontossági kritériumát, és 27-en helyezték el otthonukban a BCI-rendszert.