Stentrode ( регистрирующая решетка стент-электродов ) — это небольшая решетка электродов, смонтированная на стенте , которая постоянно имплантируется в кровеносный сосуд мозга без необходимости проведения открытой операции на мозге. Она проходит клинические испытания в качестве интерфейса мозг-компьютер (BCI) для людей с парализованными или отсутствующими конечностями, [1] которые будут использовать свои нейронные сигналы или мысли для управления внешними устройствами, которые в настоящее время включают компьютерные операционные системы. Устройство в конечном итоге может быть использовано для управления экзоскелетами с электроприводом , роботизированными протезами , компьютерами или другими устройствами. [2]
Устройство было задумано австралийским неврологом Томасом Оксли и построено австралийским биомедицинским инженером Николасом Опи , который разрабатывал медицинский имплантат с 2010 года, используя овец для тестирования. Испытания на людях начались в августе 2019 года [3] с участниками, страдающими боковым амиотрофическим склерозом , типом заболевания двигательных нейронов . [1] [4] Грэм Фелстед был первым человеком, получившим имплантат. [5] На сегодняшний день восемь пациентов были имплантированы и могут беспроводным образом управлять операционной системой для отправки текстовых сообщений, электронной почты, покупок и банковских операций, используя прямую мысль через интерфейс мозг-компьютер Stentrode, что ознаменовало первый случай имплантации интерфейса мозг-компьютер через кровеносные сосуды пациента, что исключило необходимость в открытой операции на мозге.
В августе 2020 года FDA присвоило устройству статус прорывного устройства. [6] В январе 2023 года исследователи продемонстрировали , что оно может регистрировать мозговую активность из близлежащего кровеносного сосуда и использоваться для управления компьютером без каких-либо серьезных побочных эффектов в течение первого года у всех четырех пациентов. [7] [8]
Опи начал проектировать имплантат в 2010 году через Synchron, компанию, которую он основал вместе с Оксли и кардиологом Рахулом Шармой. [9] Небольшой имплантат представляет собой электродную решетку из платиновых электродов , встроенных в нитиноловый эндоваскулярный стент . Длина устройства составляет около 5 см, а максимальный диаметр — 8 мм. [10] Имплантат способен к двусторонней связи, то есть он может как воспринимать мысли, так и стимулировать движение, по сути действуя как обратная связь в мозге, что предлагает потенциальные возможности для оказания помощи людям с травмами спинного мозга и управления роботизированными протезами конечностей с помощью мыслей. [11] [12] [13]
Устройство Stentrode, разработанное Опи и командой из Лаборатории сосудистой бионики на медицинском факультете Мельбурнского университета , [14] имплантируется через яремную вену в кровеносный сосуд рядом с корковой тканью, близкой к двигательной и сенсорной коре , что позволяет избежать открытой операции на мозге . [15] Введение через кровеносный сосуд позволяет избежать прямого проникновения и повреждения мозговой ткани. Что касается проблем со свертываемостью крови , Оксли говорит, что неврологи обычно используют постоянные стенты в мозге пациентов, чтобы поддерживать кровеносные сосуды открытыми. [15] После установки он расширяется, прижимая электроды к стенке сосуда близко к мозгу, где он может регистрировать нейронную информацию и подавать токи непосредственно в целевые области. [10] Сигналы улавливаются и отправляются на беспроводной антенный блок, имплантированный в грудь, который отправляет их на внешний приемник. Пациенту необходимо научиться управлять операционной системой компьютера, которая взаимодействует со вспомогательными технологиями.
Технология Stentrode была протестирована на овцах и людях, а испытания на людях были одобрены Комитетом по этике исследований на людях больницы Святого Винсента в Мельбурне , Австралия, в ноябре 2018 года. [16] [4] Первоначально Оксли выразил надежду, что клинические испытания на людях помогут парализованным людям восстановить движение, чтобы управлять моторизованной инвалидной коляской или даже экзоскелетом с электроприводом. [10] Однако он переключил фокус до начала клинических испытаний. Опи и коллеги начали оценивать Stentrode на предмет его способности восстанавливать функциональную независимость у пациентов с параличом, позволяя им заниматься повседневной деятельностью. [17] Результаты клинических исследований продемонстрировали способность двух пациентов с БАС , которым хирургическим путем установили Stentrode, научиться контролировать набор текста и печатание с помощью прямой мысли и помощи технологии отслеживания глаз для навигации курсора. [18] Они достигли этого с точностью не менее 92% в течение 3 месяцев использования и продолжали поддерживать эту способность до 9 месяцев (по состоянию на ноябрь 2020 года). [18] Это исследование помогло развеять некоторую критику о том, что скорость передачи данных может быть не такой высокой, как у систем, требующих открытой операции на мозге, а также указало на преимущества использования хорошо зарекомендовавших себя нейроинтервенционных методов, которые не требуют какой-либо автоматизированной помощи, выделенного хирургического пространства или дорогостоящего оборудования. [ необходима цитата ]
Отдельные пациенты — это люди с парализованными или отсутствующими конечностями, включая людей, перенесших инсульты , травмы спинного мозга, БАС, мышечную дистрофию и ампутации. [15] [10]