Кибернетическое лечение в неврологии: робот помогает вернуть способность к движению
Для восстановления двигательных и других функциональных возможностей, утерянных или нарушенных в результате травмы или болезни, традиционно используется физиотерапия. Однако все имеющиеся в ее арсенале методы не способны устранить источник проблемы – нарушение сигнала, благодаря которому и происходит движение.
Нательный киборг улавливает биоэлектрические сигналы и заново учит ходить
Двигательные команды создаются в головном мозге, точнее в его моторной коре, и передаются мышцам по спинному мозгу и периферическим нервам в виде нервного импульса, вызывая сокращение мышц и движение.
У пациентов с нейрогенными нарушениями походки (произошедшими, например, в результате аварии или какого-либо заболевания) индукция (то есть передача) такого сигнала значительно ослаблена. Именно поэтому человек не может инициировать движение.
Японские ученые разработали устройство, которое с помощью специальных датчиков, расположенных на поверхности кожи, в мышцах нижних конечностей пациента, способно принимать остаточные нервные сигналы, усиливать их и передавать их роботу HAL, который представляет собой не самостоятельно действующую систему, а экзоскелет, то есть по сути, «нательный киборг».
Система распознает их и оказывает пациенту необходимую силовую поддержку, что позволяет выполнить желаемое движение. Таким образом максимально стимулируется явление, называемое нейропластичностью, то есть способность мозга меняться и адаптироваться под влиянием опыта. Между нейронами (нервными клетками) образуются новые связи, за счет чего улучшается передача нервно-мышечных сигналов. Это еще более эффективно стимулирует центральную нервную систему (так называемая биологическая обратная связь).
То есть, главной причиной функциональных улучшений, достигаемых с помощью такого кибернетического лечения, заключается не только в передаче сигналов волевых команд от мозга человека к опорно-двигательному аппарату через спинной мозг и периферические нервы, но и в обратной связи от ощущений реального движения к мозгу человека.
Технология функционального улучшения/регенерации с использованием HAL, основанная на этой теории, является инновационной терапией, которая позволяет усилить/восстановить функции мозга, нервов и опорно-двигательного аппарата путем активации способности организма к самовосстановлению, которой человек обладает от природы.
Данный феномен обуславливает эффективность лечения, основанного на использовании медицинского экзоскелета. Систематические упражнения, выполняемые во время тренировок, создают новые нейронные связи, перестраивают модель походки, укрепляют мышечную силу и восстанавливают способность ходить.
При каких заболеваниях применяется экзоскелет HAL в реабилитации?
Кибернетическое лечение может быть рекомендовано пациентам с нарушениями функции конечности вследствие любого из следующих заболеваний:
Инсульт: Потенциально опасное для жизни состояние, характеризующееся повреждением клеток головного мозга из-за недостаточного снабжения крови кислородом.
Черепно-мозговая травма: Травматические повреждения, затрагивающие любую часть мозга, вызванные физическим насилием, падением, дорожно-транспортным происшествием и т.д.
Церебральный паралич: Общий термин для группы заболеваний, которые негативно влияют на равновесие, осанку и мышечную силу человека.
Нейродегенеративные заболевания: Прогрессирующие процессы с постепенной дегенерацией клеток головного мозга.
Спастика: Аномальное повышение мышечного тонуса и ригидности, влияющее на способность человека двигаться или говорить.
Болезнь Паркинсона: Прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, которое приводит к таким симптомам, как брадикинезия (замедление движений), непроизвольные подергивания и сильная мышечная ригидность.
Болезнь двигательных нейронов: Редкая, но агрессивная болезнь, характеризующаяся постепенной дегенерацией двигательных нейронов.
Рассеянный склероз: Потенциально инвалидизирующее заболевание, при котором иммунная система атакует миелин - защитную оболочку нервных волокон.
Помимо улучшения двигательной активности, инновационное нейрореабилитационное устройство оказывает положительный эффект в отношении невропатических болей, функции мочевого пузыря и кишечника, психического здоровья и сердечно-сосудистой системы.
В чем преимущества реабилитации с использованием экзоскелета?
Комплексное кибернетическое лечение:
- Обеспечивает надлежащую помощь конечностям пациента, облегчая движения, которые они не могут выполнить самостоятельно.
- Способствует улучшению восстановления и реабилитации пациентов, делая возможным выполнения упражнений физиотерапии.
- Активизирует и укрепляет мышцы пациента входе выполнения желаемых действий.
- Повышает качество жизни пациентов, позволяя им участвовать в обычной повседневной деятельности.
Какова продолжительность лечения?
Время, необходимое для проявления эффекта, может варьироваться. В большинстве случаев улучшения начинают ощущаться уже после нескольких сеансов. Однако нужно учесть – упражнения с экзоскелетом требуют настойчивости и сильной мотивации, это процесс, в котором пациент является не пассивным, а активным участником.
Результаты применения нательного робота
Работа медицинского экзоскелета HAL заключается не только в поддержке движений пациента все время, когда «киборг» закреплен на его теле. Конечная цель – улучшить связь между мозгом и телом так, чтобы эффект ощущался и после снятия устройства. Именно поэтому результаты кибернетического лечения оцениваются без ношения устройства.
Медицинская кибернетика – технологии будущего в настоящем
Медицинские технологии, разработанные с использованием достижений кибернетики, известны как медицинская кибернетика. В настоящее время разрабатываются новые методы лечения, включающие комбинации HAL с регенеративной медициной (стволовыми клетками), имплантируемыми устройствами и фармацевтическими препаратами.
В частности, при травмах спинного мозга показатели физического восстановления, достигаемого с помощью стволовых клеток, и функционального восстановления, обеспечиваемого за счет упражнений с экзоскелетом, гораздо выше, если оба метода используются в комбинации, а не по отдельности.
В перспективе, в рамках регенеративной медицины, ожидается применение аутологичных мезенхимальных стволовых клеток, полученных из костного мозга, многолинейных дифференцирующихся стрессоустойчивых клеток (англ. Multilineage-differentiating stress-enduring, сокр. Muse) и аутологичных стволовых клеток, пересаживаемых хирургическим способом.
Исследования показывают, что кибернетическая терапия, сопровождающая инъекции ботокса у пациентов, страдающих тяжелыми контрактурами вследствие инсульта или энцефаломиелита, демонстрирует заметно более эффективное восстановление и улучшению сознательных движений.
Для кого подходит терапия с использованием экзоскелета?
Основной критерий, определяющий показания к кибернетическому лечению неврологических заболеваний – это наличие хотя бы очень слабых импульсов в мышцах, которые можно уловить с помощью электродов-датчиков. О наличии такой остаточной активности могут судить специалисты-неврологи. Поэтому для оценки целесообразности инновационной терапии необходима медицинская информация, которая направляется в специализированный центр.
Реальная история: эффект кибернетического лечения последствий инсульта в Центре кибернетического лечения в Турции
На видео – 60-летний пациент, перенесший инсульт 5 лет назад.
Показания к терапии:
- затруднения с ходьбой (скорость не более 1 км/час);
- нестабильность правой ноги;
- трудность с подъемом левого колена (мог удерживать всего секунду);
- с трудом выполнял 2-минутный шаговый тест.
Видео: В начале курса лечения
После специальной диагностики был назначен 4-месячный курс упражнений с экзоскелетом HAL.
Результат:
- скорость ходьбы увеличилась до 3,1 км/час;
- максимальная длина шага левой ноги увеличилась с 29 см до 61 см, правой – с 38 см до 58 см;
- может 79 раз повторить 2-минутный шаговый тест без поддержки.
Видео: результат через 4 месяца
Видео для сравнения: ходьба до (слева), в ходе (в середине) и после окончания лечения (справа).
О Центре кибернетической терапии
_________________________
Получить информацию по вопросам кибернетического лечения в клиниках Германии и Турции Вы можете по телефонам: (495) 6141736 и (495) 7481117 или по электронной почте.
