Очувствление протезов и купирование фантомных болей: четвертый этап завершен
Завершился 4-й этап исследований ДВФУ, «Моторики» и Сколтеха по очувствлению протезов и купированию фантомных болей. Цель этапа — проверить протез с новой системой очувствления. Отличие этого прототипа от предыдущих заключается в том, что новая кибер-рука двигается свободно, без фиксации. Пилоты-испытатели брали хрупкие предметы кибер-рукой и перемещали их.
Исследования в этой области ведутся российской коллаборацией с 2021 года. Одно из ключевых достижений — разработка прототипа серийной модели протеза, главная отличительная особенность которого — сенсорная обратная связь.
«Управление бионическим протезом всё ещё существенно отличается от использования естественной руки. Мы работаем над тем, чтобы сделать киберпротезы с очувствлением. В 2024 году планируется открытие Центра кибернетической медицины и нейропротезирования, где одной из главных задач будет создание и применение новых типов протезов с обратной связью», — Андрей Давидюк, генеральный директор “Моторики”.
«Мы вживили электрод в периферический нерв и спинной мозг и провели ряд исследований, чтобы создать протез, идеально соответствующий индивидуальным параметрам пациента», — рассказал нейрохирург Медицинского комплекса ДВФУ Артур Биктимиров. Он отметил, что в России только в ДВФУ проводятся операции по очувствлению протезов и купированию фантомных болей. Работа ведётся в рамках программы «Приоритет-2030».
«Новый пациент потерял кисть в результате взрыва и испытывал сильные боли. Нам удалось снизить их на 70–80% с помощью электростимуляции, даже без протеза. С протезом мы полностью избавили пациента от фантомных болей. Этот этап очень значим для нас, так как мы рассчитываем на долгосрочный результат. Специалисты продолжат отслеживать и корректировать лечение, когда электрод полностью приживется к нерву. Если предыдущие этапы были направлены на мгновенный результат, то сейчас мы хотим оценить, как будут меняться показатели с течением времени. Для этого нужно делать акцент на послеоперационном состоянии», — добавил Биктимиров.
«Мы тщательно проработали протокол исследований, чтобы с уверенностью сказать, что эффект стимуляции сохраняется в течение длительного периода после стабилизации на нерве и будет таким же эффективным, как и на первоначальном этапе. Мы подтвердили наши гипотезы, однако для продолжения исследования нам все еще необходима большая выборка пациентов. Сейчас мы ищем пациентов с травмой верхней конечности и фантомными болями, для участия нужно обратиться в “Моторику”», — сказал Юрий Матвиенко, руководитель департамента нейротехнологий “Моторики”.
В отличие от предыдущих этапов, на этот раз исследование проводилось в два раунда, с расширенным периодом реабилитации после вживления электродов. Второй раунд, который прошел спустя несколько месяцев после операции, позволил специалистам проверить протокол реабилитации пациентов. Также были получены ценные сведения о снижении подвижности электродов в ткани с течением времени. Дело в том, что электроды не сразу «приживаются» и принимают неподвижное положение.
«На этом этапе мы впервые в полной мере реализовали систему двунаправленного нейропротеза. Этот протез управляется через электромиографический интерфейс и позволяет получать сенсорную обратную связь в виде электростимуляции, которая вызывает ощущения в утраченной конечности», — сказал Гурген Согоян, аспирант Сколтеха и научный координатор проекта. «Пациент выполнял задания по перемещению объектов при помощи протеза руки в движении. Он ощущал их кончиками пальцев. Пациент смог даже перенести стакан, полный хрупких шариков, и не рассыпать их. Кроме того, одному пациенту удалось почувствовать пятку протеза при помощи умной стельки», — добавил Согоян.
Еще одно новшество четвертого этапа — использование айтрекинга — технологии отслеживания положения глаз. При помощи алгоритмов искусственного интеллекта и системы слежения за взглядом пациентов, измерялись разные показатели: фиксация пациентом на своем протезе, на перемещаемом предмете и на других объектах среды. Такая система позволяет определить увеличение когнитивной нагрузки пациента при выполнении заданий при помощи протеза.
Также исследовали корреляцию между активностью мозга и интенсивностью тактильных ощущений. Исследователи учатся в режиме реального времени извлекать данные об ощущениях человека из электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Подобные эксперименты проводились на животных около 20 лет назад под руководством нейробиолога Михаила Лебедева, научного лидера и вдохновителя проекта. Теперь же аналогичные результаты, полученные в исследованиях на людях, представляют собой значительный шаг в развитии науки.
Текст: ДВФУ