Die Stimulation des Rückenmarks reduziert Phantomschmerzen in den Gliedmaßen bei Amputierten

Zusammenfassung: Forscher haben erhebliche Fortschritte bei der Behandlung von Phantomschmerzen bei Amputierten der unteren Extremitäten erzielt.

Ihre Studie zeigt, wie eine Rückenmarksstimulation, die durch Drucksensoren an einer Fußprothese erzeugt wird, das Gefühl in einem verlorenen Fuß wiederherstellen und Phantomschmerzen in den Gliedmaßen deutlich reduzieren kann. Dieser innovative Ansatz lindert nicht nur chronische Schmerzen, sondern verbessert auch das Gleichgewicht und die Gangstabilität bei Amputierten.

Durch die Nutzung vorhandener Technologie zur Rückenmarkstimulation gibt diese Forschung den mehr als 1,5 Millionen Amerikanern, die mit einer Amputation der unteren Gliedmaßen leben, Hoffnung und bietet eine praktikable Lösung für chronische Schmerzen und Mobilitätsprobleme.

Wichtige Fakten:

1. Die Stimulation des Rückenmarks bei Amputierten kann die Empfindungsfähigkeit eines verlorenen Fußes wiederherstellen und Phantomschmerzen in den Gliedmaßen um 70 % reduzieren.
2. Diese Technologie verbessert auch das Gleichgewicht und die Gangstabilität und bewältigt so die bei Amputierten häufig auftretenden Mobilitätsprobleme.
3. Dieser Ansatz nutzt vorhandene klinische Techniken und macht ihn für eine breite Anwendung zugänglicher und skalierbarer.

Quelle: Universität Pittsburgh

Die Stimulation des Rückenmarks kann ein Gefühl bei einem fehlenden Fuß hervorrufen und Phantomschmerzen bei Menschen mit Amputationen der unteren Gliedmaßen lindern, berichteten Rehabilitationswissenschaftler der University of Pittsburgh School of Medicine heute.

Drucksensoren an der Innensohle der Fußprothese lösten elektrische Impulse aus, die dann an das Rückenmark der Teilnehmer weitergeleitet wurden. Forscher fanden heraus, dass dieses sensorische Feedback auch das Gleichgewicht und die Gangstabilität verbessert.

Die Proof-of-Concept-Studie wurde in Zusammenarbeit mit Forschern der Carnegie Mellon University und der University of Chicago durchgeführt und wird in veröffentlicht Natur der biomedizinischen Technik.

„Wir verwenden Elektroden und Stimulationsgeräte, die häufig in der Klinik verwendet werden und von denen Ärzte wissen, wie man sie implantiert“, sagte Hauptautor Lee Fisher, MD, außerordentlicher Professor für physikalische Medizin und Rehabilitation an der Pitt.

„Wir nutzen diese Technologien, um eine messbare Verbesserung der Funktion und eine Schmerzlinderung zu erreichen. Das ist aufregend und etwas, an dem wir schon seit einiger Zeit arbeiten.“

Von den 1,5 Millionen Amerikanern mit einer Amputation der unteren Gliedmaßen leiden 8 von 10 an chronischen Schmerzen, die als vom fehlenden Bein oder Fuß herrührend wahrgenommen werden. Phantomschmerzen reagieren oft nicht auf Schmerzmittel und beeinträchtigen die Lebensqualität erheblich.

Da die technisch fortschrittlichsten Prothesen zudem nicht über eine sensorische Feedback-Funktion verfügen, bleiben Amputierte weiterhin anfällig für Gleichgewichtsstörungen und Stürze, was ihre Mobilität weiter einschränkt.

Im Gegensatz zu einem typischen Stimulationssystem, das Schmerzneuronen abschaltet, indem es sie mit einem anderen sensorischen Signal überlastet – ähnlich wie das Reiben des schmerzenden Ellbogens zur Schmerzlinderung beiträgt – nutzte Fishers Gruppe die vorhandene Rückenmarkstimulationstechnologie, um sensorisches Feedback durch Ersetzen defekter Verbindungen wiederherzustellen. Zwischen den sensorischen Neuronen im fehlenden Fuß und dem Zentralnervensystem.

Um es den Forschern zu ermöglichen, die Intensität der Empfindungen als Reaktion auf den unterschiedlichen Druck auf die Fußprothese beim Gehen anzupassen, wurden ein Paar dünner Elektrodenstränge, die über dem Rückenmark im unteren Rückenbereich implantiert wurden, mit einem Stimulator in Handygröße verbunden Abgabe elektrischer Impulse unterschiedlicher Amplitude und Frequenz. Die Elektroden wurden je nach Studiendesign ein bis drei Monate lang implantiert und nach Ende der Studie entfernt.

Im Gegensatz zu früheren Forschungen anderer Gruppen konnten Fisher und sein Team die Stimulationsparameter des Rückenmarks aktiv steuern, um die Stimulation in Echtzeit zu steuern, während die Probanden ihre Beinprothese zum Stehen oder Gehen verwendeten.

Zusätzlich zu einer klinisch signifikanten Verbesserung der Gleichgewichtskontrolle und des Gehens selbst unter schwierigsten Bedingungen, wie z. B. beim Stehen auf einer beweglichen Plattform mit geschlossenen Augen, berichteten die Teilnehmer über eine durchschnittliche Reduzierung der Phantomschmerzen um 70 % – ein äußerst aussagekräftiges Ergebnis angesichts des Mangels an klinischen Daten Behandlung. Behandlungsmöglichkeiten verfügbar.

Das Schöne an dieser Technologie ist ihre Vielseitigkeit: Eine Pilotstudie zeigte, dass sie bei Menschen mit schweren peripheren Nervenschäden aufgrund chronischer Erkrankungen wie Diabetes oder bei Menschen mit Gliedmaßamputationen funktionieren könnte. Außerdem sind keine teuren, maßgeschneiderten Elektroden oder ungewöhnlichen chirurgischen Eingriffe erforderlich, was die landesweite Ausweitung erleichtert.

„Solange das Rückenmark intakt ist, können wir Empfindungen erzeugen“, sagte Fisher. „Unser Ansatz hat das Potenzial, zu einem wichtigen Eingriff bei Amputationen der unteren Gliedmaßen zu werden und könnte mit der richtigen Unterstützung von Industriepartnern in den nächsten fünf Jahren in die Klinik umgesetzt werden.“

Weitere Autoren dieser Studie sind Amiya Nanvadkar, PhD, Rohit Bose, BA, Billy Petersen, DPT, PhD, Tyler Madonna, BA, Beatrice Parra, PhD, Isaiah Levy, MD, Eric Helm, MD, und Vincent Mele, MD in Medicine , Michael Boninger, MD, und Marco Capogrosso, MD, alle aus Pitt; Devapratim Sarma, PhD, Juhi Faruqui, BA, Ashley Dalrymple, PhD, und Douglas Weber, PhD, alle von der Carnegie Mellon University; Elizaveta Okorukova, Ph.D., und Slimane Bensmaia, Ph.D., von der University of Chicago.

Über Neuigkeiten aus der Neurotechnologie-Forschung

Autor: Anastasia Gorelova
Quelle: Universität Pittsburgh
Kommunikation: Anastasia Gorelova – Universität Pittsburgh
Bild: Bildquelle: Neuroscience News

Ursprüngliche Suche: Geschlossener Zugang.
„Stellen Sie das sensorische Feedback des Fußes wieder her und reduzieren Sie Phantomschmerzen in den Gliedmaßen durch Stimulation des Rückenmarks im geschlossenen Regelkreis„Von Lee Fisher et al. Natur der biomedizinischen Technik

eine Zusammenfassung

Stellen Sie das sensorische Feedback des Fußes wieder her und reduzieren Sie Phantomschmerzen in den Gliedmaßen durch Stimulation des Rückenmarks im geschlossenen Regelkreis

Die Wiederherstellung des somatosensorischen Feedbacks bei Personen mit Amputationen der unteren Gliedmaßen würde das Sturzrisiko verringern und Phantomschmerzen lindern.

Hier zeigen wir an drei Personen mit Schienbeinamputation (einer mit Trauma und einer mit diabetischer peripherer Neuropathie), dass durch die Stimulation des lateralen lumbosakralen Rückenmarks mithilfe kommerziell erhältlicher Elektroden die Empfindungen des fehlenden Fußes unter Kontrolle ihrer Lage und Intensität hervorgerufen werden können verfügbar und durch Anpassung der Stimulationsintensität in Echtzeit basierend auf Signalen einer druckempfindlichen kabellosen Schuheinlage.

Die durch die Closed-Loop-Stimulation wiederhergestellte somatotopische Propriozeption verbesserte die Gleichgewichtskontrolle (mit einer Verbesserung um 19 Punkte im Gesamtwert des Sensory Regulation Test bei einer Person) und die Gangstabilität (mit einer Verbesserung um 5 Punkte bei der Functional Gait Assessment bei einer Person).

Während der Implantation der Stimulationselektroden kam es bei allen drei Personen zu einer klinisch signifikanten Verringerung der Phantomschmerzen in den Gliedmaßen (mit einer durchschnittlichen Verringerung von etwa 70 % auf der visuellen Analogskala).

Unsere Ergebnisse unterstützen eine zusätzliche klinische Bewertung von Nervenprothesen der unteren Extremitäten, die somatosensorisches Feedback liefern.