Primul pacient din SUA primește un braț bionic fixat de os, controlat prin gânduri
Un bărbat din zona Chicago este pe cale să devină prima persoană din Statele Unite care primește un braț bionic conectat direct la os, nervi și mușchi, o proteză avansată destinată să fie controlată prin propriile semnale neuronale și să returneze feedback senzorial în timp real.
Bărbatul a suferit o accidentare pe un șantier de construcții în 2016, pierzându-și brațul stâng deasupra cotului. Acum, el este primul participant într-un studiu clinic de cinci ani privind osseointegrarea, condus de Levi Hargrove, PhD, director al Regenstein Foundation Center for Bionic Medicine la Shirley Ryan AbilityLab și profesor de Medicină Fizică și Reabilitare la Northwestern University Feinberg School of Medicine.
Pe 15 iulie, într-o intervenție chirurgicală de opt ore la Northwestern Memorial Hospital, o echipă combinată de chirurgi plasticieni și ortopezi, condusă de Jason Ko, MD, și Terrance Peabody, MD, a implantat un dispozitiv din titan în osul membrului rezidual al bărbatului, plasând electrozi pe mușchii și în jurul nervilor săi. Procedura a fost realizată în baza unei excepții de dispozitiv investigativ (IDE) de la U.S. Food and Drug Administration.
Osseointegrarea este o tehnică prin care un implant metalic este ancorat în osul rezidual al unei persoane. În decurs de câteva luni, osul crește pe suprafața implantului, transformându-l într-o extensie structurală a scheletului. O a doua componentă trece prin piele, permițând protezei să fie atașată direct de os, eliminând astfel soclul de care depind protezele convenționale și, implicit, disconfortul, ajustarea slabă și gama limitată de mișcare.
Sistemul e-OPRA (Enhanced Osseoanchored Prostheses for the Rehabilitation of Amputees) se bazează pe această fundație prin rutarea semnalelor prin același implant. Electrozii plasați pe mușchi înregistrează activitatea electrică generată atunci când o persoană intenționează să se miște, iar aceste semnale sunt decodificate pentru a controla proteza. Separat, electrozii plasați în jurul nervilor periferici oferă stimulare care creează senzații percepute ca venind din membrul lipsă. Studiul va evalua dacă acest feedback îmbunătățește modul în care subiecții de cercetare pot utiliza brațul mai bine și mai natural.
Acest studiu este primul care combină osseointegrarea, reinnervarea țintită a mușchilor (TMR) și controlul prin recunoaștere a modelului utilizând senzori electromiografici (EMG) implantați și electrozi pentru nervi pentru feedback senzorial. TMR, o tehnică chirurgicală dezvoltată în 2002 de colaboratori de la Shirley Ryan AbilityLab și Northwestern Medicine, a revoluționat industria neuroprotezării, redirecționând nervii care serveau anterior mâna lipsă către mușchii rămași în membrul rezidual, oferind acestor nervi un loc pentru a produce semnale pe care o proteză le poate citi.
Vor fi înscriși opt participanți în studiu. Chirurgii de la Northwestern Medicine implantează dispozitivele și, în funcție de istoricul fiecărui participant, efectuează TMR în momentul implantării sau revizuiesc transferurile de nervi efectuate anterior.
Rickard Brånemark, MD, PhD, care a dezvoltat sistemul de implant OPRA pe care se bazează e-OPRA, a venit din Suedia la Chicago și a fost prezent în sala de operație pe 15 iulie, oferind asistență tehnică echipei chirurgicale. El este președinte al consiliului de administrație al Integrum AB, a cărei subsidiară din SUA, Integrum Inc., este un partener în studiu. Cercetătorii de la Universitatea din Chicago, conduși de Charles Greenspon, PhD, se ocupă de componenta feedback-ului senzorial al lucrării.
Studiul beneficiază de un grant de 8,7 milioane de dolari de la National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), parte din National Institutes of Health, printr-un mecanism etapizat destinat să avanseze tehnologiile neuronale timpurii în studii clinice.
În prezent, bărbatul care a suferit intervenția chirurgicală pe 15 iulie, precum și o intervenție anterioară de pregătire, se recuperează pe măsură ce corpul său se adaptează la implant.
„Această intervenție chirurgicală e-OPRA a fost unică deoarece electrozii de nervi implantați vor oferi feedback senzorial pentru mâna lipsă atunci când pacientul folosește noul său braț bionic, considerat a fi „sfântul graal” pentru neuroprotezări”, a declarat Jason Ko, investigator principal al studiului pentru Northwestern Medicine. „Combinația dintre o proteză ancorată de os, electrozi interni pentru mușchi și nervi reprezintă un avans major în tehnologia protezelor. Acum, semnalele electrice care controlează brațul bionic nu vor fi afectate de transpirație, mișcarea pielii, umflături sau alți factori externi care au împiedicat pacientul nostru să utilizeze cu succes un braț bionic anterior.”
„Aceste intervenții chirurgicale e-OPRA sunt un alt exemplu al colaborării de zeci de ani și al colaborării profunde dintre Programul de Ortoplastie de la Northwestern Medicine și Shirley Ryan AbilityLab, care se concentrează pe restaurarea avansată a membrelor și reconstrucția bionică”, a spus Terrance Peabody. „Intervențiile chirurgicale sunt tehnic dificile și necesită atât expertiza în oase din chirurgia ortopedică, cât și tehnicile de țesut moale și nervi dezvoltate de chirurgia plastică de la Northwestern Medicine. Intervențiile chirurgicale ale pacientului nostru au fost un succes. El se recuperează conform așteptărilor și este foarte încântat de ceea ce poate face deja cu brațul său bionic în timpul practicii.”
Echipa de cercetare poate deja să captureze semnalele musculare de la electrozii implantați – semnalele care vor controla în cele din urmă proteza. În lunile următoare, bărbatul va începe reabilitarea la Shirley Ryan AbilityLab și antrenamentele cu brațul bionic. Studiul este așteptat să se încheie în 2030, moment în care rezultatele vor fi făcute publice.
