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介入脑机接口支架

嘉峪检测网        2022-06-08 06:58

今天,笔者聊聊脑机接口Stentrode支架的FIM研究结果,这部分笔者2年前也曾很激动地写过:支架通个电。我们都知道脑机接口(Brain-computer interfaces,BCIs)有望恢复瘫痪患者对数字设备/器械的自主运动控制,基于头皮脑电图EEG和近红外光谱的的BCI,已证实能够将脑部信号转换为二进制的设备控制命令;然而,传统的BCI通常需要开颅手术来植入相应的电极。2年前的8月27日,获得FDA突破性称号的Stentrode支架(Synchron),则创新地采用介入方式将支架植入颅内静脉系统,并使用红外光无线传输运动皮层的信号,来帮助瘫痪患者实现日常功能。在这篇FIM研究的报道中,2名患有弛缓性上肢瘫痪(Flaccid upper limb paralysis,运动神经元疾病导致上肢瘫痪)的受试者(分别为70余岁和60余岁),植入了Stentrode支架(回看笔者2年前的文中,该FIM研究原拟入选5名患者,不清楚是入选困难还是效果惊人)。

 

该FIM研究于2018年11月于澳大利亚墨尔本St Vincent’s Hospital获得伦理委员会批准(NCT03834857),所有患者均于术前14天开始使用阿司匹林和氯吡格雷双重抗血小板治疗,并持续至术后至少3个月,此后阿司匹林至少持续12个月。患者1于2019年年中接受了Stentrode植入,患者2则于2020年初接受了植入。

 

介入脑机接口支架

 

 

图2 植入上矢状窦内、紧邻中央前回的Stentrode支架,黄色区域描述了初级运动皮层的激活。连接支架的传输线从胸锁乳头肌间的颈内静脉引出,并连接到锁骨下囊袋内的内部遥测单元(Internal telemetry unit,ITU)。外部遥测单元(External telemetry unit,ETU)则以感应方式为ITU供电,并通过红外光传输接收皮层信号,随后信号通过控制单元发送至电脑,并由解码器转换为点击动作,包括缩放功能和单击命令。多命令控制与眼动追踪系统相结合,最终实现了患者对Windows 10系统的常规操作(文中出现了数次Windows 10,这个。。。iOS系统不配嘛)

 

介入脑机接口支架

图3 植入器械的组件,A 代表支架头端;B 包括支架头端(S)、传输线(L)和近端连接线(P);C 内部遥测单元ITU,箭头指示为连接线插入部位,T为芯片

 

介入脑机接口支架

图4 术中,与标记运动皮层目标的MRI图像结合,在DSA下植入Stentrode支架。图为神经介入植入前后的图像,图A、B和C为患者1基线、3月和12个月的矢状面、轴向和冠状面的上矢状窦CTA图像,未发现血栓形成、狭窄或器械移位。图D为3D-DSA与术前MRI配准后,所显示的下肢血氧水平依赖激活区域

 

两位患者手术胸部瘀伤消失,可进行红外通信后,即开始培训期,计划每周两次。其中,患者1于术后92天,患者2于术后53天完成了培训,两位患者均能成功完成所有定性的日常任务,如文本打字、电子邮件、线上购物和银行业务。其中,患者1于术后第1天,出现一次坐在椅子上的晕厥发作,与两次持续时间分别为7.5秒和6秒的窦性停搏有关,重新仰卧位后患者的意识在10秒内恢复。请电生理专家会诊后,认为是术后迷走神经张力所致,并未行干预处理。

 

这篇介入BCI首次人体植入报道的意义,不言而喻,早期可行性数据的提供,更为下一步美国多中心临床提供了依据。美国国立卫生研究院NIH也已宣布,作为1,000万美金拨款的一部分,拨款290万美金予Mount Sinai Hospital,以行6名由卒中、损伤或晚期肌萎缩侧索硬化症引起的严重瘫痪患者的Stentrode临床研究。而在文后讨论部分中,研究者们也指出,上矢状窦包含初级运动皮层的下肢区域,可能解释了为什么下肢运动会产生最高质量的信号,未来也可能将下肢信号引入用于动态设备控制系统。而浅静脉,譬如Troland静脉,亦可提供进入运动和感觉皮层的其它通路。

 

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来源:MiHeart