Нейронная стимуляция для захвата рук у людей с тетраплегией (AGILIS)

Электростимуляция мышц десятилетиями используется в реабилитационных отделениях, специализирующихся на лечении травм спинного мозга. Было показано, что он эффективен для наращивания мышечной массы и предотвращения атрофии мышц после травмы спинного мозга (SCI) или инсульта. Его также можно использовать для уменьшения спастичности и, прежде всего, для обеспечения функционально полезного контроля движений. Тогда это функциональная электрическая стимуляция (ФЭС). У лиц с параличом нижних конечностей, характеризующихся тяжелым двигательным дефицитом верхних конечностей, ФЭС на сегодняшний день является единственным методом, позволяющим восстановить функциональные хватательные движения в случае, когда активные мышечные ресурсы ниже локтей отсутствуют или слишком слабы для проведения операции по пересадке сухожилий.

Как и «Freehand», все устройства, использующие ФЭС, непосредственно стимулируют мышцы (поверхностные, внутримышечные или эпимизиальные электроды) и, следовательно, требуют большого количества внутренних компонентов с теоретическим риском инфицирования и большим отторжением. поскольку каждая мышца должна активироваться с помощью электрода (до 12 в случае «FreeHand»). Вместо этого исследователи предлагают селективную нейронную стимуляцию, поскольку она позволяет стимулировать несколько мышц с помощью одного электрода. Нервная стимуляция требует меньше энергии для активации мышц. В нашем подходе три электрода будут имплантированы выше локтя на срединный, локтевой и лучевой нервы. Это значительно снижает количество имплантируемых элементов и, следовательно, i) риск инфицирования, ii) риск отказа, iii) хирургический риск благодаря минимально инвазивной хирургии. Процедура заключалась в размещении многоконтактного электрода-манжеты вокруг лучевого, локтевого или срединного нервов и в наблюдении за эффектами электрической стимуляции нейронов с точки зрения мышечной избирательности, производимой силы и индуцированного движения. В предыдущем исследовании исследователи уже доказали с помощью острого интраоперационного тестирования (с одобрения Комитета по этике, №NCT03721861), что:

Отказов электродов или стимулятора не отмечалось. Для всех 8 испытуемых можно было выборочно стимулировать группы мышц, чтобы получить открытие большого пальца и пальцев или сгибание большого пальца, пальцев и получить, возможно, функциональный захват, такой как щипцы с противопоставлением большого пальца или ладонный захват.

Во втором технико-экономическом обосновании (регистрация комитета по этике № 2016-A00711-50) с участием 17 пациентов с параличом нижних конечностей оценивалась способность субъекта использовать произвольные сокращения мышц, поддерживающих опору (записи ЭМГ у 8 субъектов) или произвольные движения плеч (инерционные записи у 9 субъектов). для управления движениями роботизированной руки или срабатывания электрической поверхностной стимуляции мышц предплечья. Всем пациентам удалось освоить предложенный интерфейс после короткого периода ознакомления.

На основании результатов этих двух исследований исследователь желает сделать дополнительный шаг в разработке вспомогательного устройства для захвата пациентов с травмой спинного мозга, предложив имплантацию трех электродов-манжет с чрескожным подключением на руку людям с тетраплегия. Электроды будут оставаться на месте в течение 1 месяца перед окончательной эксплантацией. Имплантированный кабель соединяет электроды с внешним разъемом. Предварительное исследование, основанное на имплантации всего 2-х электродов (на срединный и лучевой нерв), было проведено в 2020 году у 2-х пациентов. Ни у одного из 2-х участников не было выявлено общих и местных сопутствующих заболеваний. Приемлемость была оптимальной. Ни одна из конфигураций стимуляции не вызывала противоречивых движений. Успешность выполнения задачи электростимулируемой рукой превысила целевой показатель в 50% (54% и 51% для пациентов 1 и 2 соответственно). Уровень соблюдения контрольных распоряжений у обоих пациентов составлял > 90% при использовании обнаружения на основе движения IMU и 100% при использовании обнаружения на основе ЭМГ у пациента 1. Эти результаты подтверждают актуальность нейронной стимуляции верхней конечности с тетраплегией при более избирательном подходе с использованием многоконтактных эпиневральных электродов с 9 и 6 контактными точками для срединного и лучевого нервов соответственно.