ایستادن و گام برداشتن در افراد دچار ضایعه نخاعی (پاراپلژیک)

  با استفاده از فناوری عصبی در ایران

  آزمایشگاه کنترل سیستم­های عصبی-عضلانی، دانشگاه علم و صنعت ایران

 دکتر عباس عرفانیان امیدوار

  دانشیار مهندسی پزشکی

  erfanian@iust.ac.ir, www.bme.iust.ac.ir

فناوری عصبی از حوزه ­ های گسترش یافته مهندسی پزشکی در قرن 21 است و به عنوان یک روش بالقوه مؤثر برای رفع مشکلات حرکتی در افراد دچار ضایعه نخاعی و مغزی، و رفع اختلالات حرکتی در بیماران دچار stroke ، cerebral palsy و multiple sclerosis مطرح است فناوری عصبی برای ایستادن و گام برداشتن در افراد دچار ضایعه نخاعی در انحصار آمریکا است و فقط یک نمونه تایید شده توسط FDA در دنیا وجود دارد که در بیش از 40 کلینیک در آمریکا استفاده می­شود. قیمت هر یک از این سیستم­ها بین 30000 الی 50000 دلار است و هر بیمار نیاز به یک سیستم مجزا دارد. فناوری عصبی از حوزه ­ های گسترش یافته مهندسی پزشکی در قرن 21 است

ایستادن یک فرد ضایعه نخاعی سطح T7 با استفاده  از فناوری عصبی

 و به عنوان یک روش بالقوه مؤثر برای رفع مشکلات حرکتی در افراد دچار ضایعه نخاعی و مغزی، و رفع اختلالات حرکتی در بیماران دچار stroke ، cerebral palsy و multiple sclerosis مطرح است.

• فناوری عصبی برای ایستادن و گام برداشتن در افراد دچار ضایعه نخاعی در انحصار آمریکا است و فقط یک نمونه تایید شده توسط FDA در دنیا وجود دارد که در بیش از 40 کلینیک در آمریکا استفاده می­شود. قیمت هر یک از این سیستم­ها بین 30000 الی 50000 دلار است و هر بیمار نیاز به یک سیستم مجزا دارد.  • طرح استفاده از فناوری عصبی برای ایجاد حرکت ­های ایستادن و گام برداشتن در افراد فلج برای اولین بار در ایران از سال 1369شروع و سرانجام

  در سال 1385 ، پس از حدود 15 سال تلاش ، در آزمایشگاه کنترل سیستم­های عصبی - عضلانی دانشگاه علم و صنعت ایران یک سیستم عصبی منحصر بفرد، قابل استفاده در کلینیک برای گام برداشتن افراد پاراپلژیک، طراحی و ساخته شد.  

• سیستم­ عصبی حرکتی ساخته شده، یک میکروکامپیوتر قابل حمل است که کار قشر حرکتی مغز انسان را در ایجاد و کنترل حرکت ایفاء می­کند و با ارسال دستورات حرکتی مناسب به اعصاب موتوری مربوط به عضلات درگیر یک حرکت خاص، باعث ایجاد حرکت در عضو فلج می­شود.سیستم در هر لحظه از زمان، میزان انقباض هریک از عضلات را بنحوی تنظیم

می­کندتا حرکت مورد نظر ایجاد شود.

 • سیستم عصبی برای ایجاد حرکت­های برخاستن از صندلی چرخ­دار، ایستادن، گام برداشتن، و نشستن در افراد دچار ضایعه نخاعی ناقص و کامل در سطح کمر (پاراپلژیک) بکار می­رود.

 ایستادن و گام برداشتن فرد ضایعه نخاعی سطح T7 با استفاده ازفناوری عصبی در ایران

 ایستادن و گام برداشتن با انقباض عضلات انجام می­شود و شخص از واکر برای حفظ تعادل خود استفاده می­کند.

  یکی از شاخه ­ های جدید در مهندسی پزشکی، مهندسی عصبی است. این شاخه از مهندسی پزشکی باعث تحولی شگرف در درمان بسیاری از بیماریها و توانبخشی شده و باعث ایجاد و گسترش تکنولوژی جدیدی تحت عنوان تکنولو ژی عصبی شده است. هدف این تکنولو ژی، کنترل خارجی هر ارگانی از بدن است که در حالت طبیعی بوسیله سیستم عصبی مرکزی کنترل می ­ شود. از فرآوردهای این تکنولوژی می ­ توان به پروتزهای عصبی قلبی اشاره کرد . پروتزهای عصبی قلبی با استفاده از تحریک‌‌های الکتریکی کنترل شده، زندگی را برای بسیاری از بیماران قلبی ممکن ساخته است.

  از دیگر محصولات این تکنولوژی می‌‌توان پروتزهای عصبی شنوایی را ذکر کرد. در سال‌‌های اخیر، بازگرداندن عملکرد

سیستم شنوایی با استفاده از پروتزهای عصبی حلزونی پیشترفت‌‌هایی چشم‌‌گیری داشته است. با استفاده از این پروتزها، امکان شنیدن برای افراد ناشنوا فرآهم شده است. از این تکنولوژی نیز برای کنترل درد، کنترل مثانه، کنترل دفع، کنترل اسپاستیستی، کنترل بعضی از موارد اپلیپسی و درمان tremor ناشی از بیماری پارکینسون استفاده می­شود.

  از دیگر فرآورد‌ه های مهم تکنولوژی عصبی در قرن 21 ، پروتزهای عصبی حرکتی هستند. افرادی که دچار ضایعه نخاعی هستند در اثر عدم تحرک، دچار عوارضی از قبیل پوکی استخوان، آتروفی عضلانی، سفتی مفاصل، ناراحتی های کلیوی و قلب و عروق می شوند. همچنین، این افراد کنترل ادرار ندارند و عمل دفع آنها با مشکل مواجه است. عضلات فلج در اثر عدم امکان انقباض، رفته رفته شل شده و توانائی خود را از دست می دهند. از همه مهمتر این افراد دچار افسردگی می شوند و نگه داری این افراد برای خانواده مشکل و دارا ی هزینه است. به همین جهت رفع مشکلات حرکتی در بیماران ضایعه نخاعی، صدمه مغزی، بیماران دچار stroke ، cerebral palsy و multiple sclerosis ، هدف تحقیقات برای مدت چند دهه است. امروزه، پروتزهای عصبی بعنوان یک روش بالقوه مؤثر برای ایجاد حرکت در اندام فلج افراد دچار ضایعه نخاعی و یا ضایعه مغزی و رفع اختلالات حرکتی در بیماران دچار stroke ، cerebral palsy و multiple sclerosis مطرح است و در محیط های کلینیکی برای ایجاد حرکت در اندام فوقانی ( بستن و باز کردن پنجه دست، کنترل حرکت آرنج و شانه) و اندام تحتانی (ایستادن، گام برداشتن، رفع افتادگی مچ پا) بکار می ­ رود. هر یک از این کاربردها، طیف وسیعی از محصولات را در صنعت مهندسی پزشکی بوجود آورده است. از جمله می­توان به پروتزهای عصبی گام برداشتن سطحی، پروتزهای عصبی مچ کردن سطحی، پروتزهای عصبی مچ کردن کاشتنی، پروتزهای عصبی کنترل مثانه، پروتزهای عصبی کنترل tremor ، پروتزهای عصبی افتادگی مچ پا، پروتزهای عصبی رفع اختلالات حرکتی، پروتزهای عصبی تنفسی، پروتزهای عصبی شنوائی، پروتزهای عصبی بینائی، و غیره اشاره کرد.

  امروزه کاربرد تکنولوژی عصبی در توانبخشی و درمان، بسیار گسترش یافته است و تحول شگرفی را در زمینه توانبخشی بوجود آورده است. محصولات این تکنولوژی بسیار گران قیمت است و از نیازهای ضروری جهت حفظ و ارتقای سطح سلامت جامعه محسوب می ­ شود. کمپانی ­ های گسترده­ائی در دنیا، محصولات این تکنولوژی را تولید و تحقیقات در این زمینه را حمایت می ­ کنند.

  طرح استفاده از الکترونیک در ایجاد حرکت ایستادن و گام برداشتن در افراد فلج برای اولین بار در ایران با مسؤلیت اینجانب در تاریخ 1369 شروع شد و در سال 1371 بپایان رسید. از نتایج این پروژه طراحی و ساخت یک سیستم آزمایشی FES چهارکاناله بود. با استفاده از این سیستم، یک بیمار فلج کامل با سطح ضایعه T5 ، بطور محدود قادر به ایستادن و گام برداشتن برای مدت زمان کوتاه شد.

 دکتر عرفانیان برای گسترش عملکرد این سیستم ­ ها، تحقیقات خود را در زمینه تکنولوژی عصبی در دانشگاه کیس وسترن آمریکا و بیمارستان VA کلیولند بر روی بیماران ضایعه نخاعی در سال 1994 ادامه داده، و پس از بازگشت به ایران، پروژه­ های مختلفی در راستای تکنولوژی عصبی انجام داده­ اند، از جمله می­توان به طرح­های گسترش یک سیستم تحریک کننده عصبی-عضلانی مدار-باز کامپیوتری (1380)، سیستم ریز پردازنده ای تحریک الکتریکی عصبی-عضلانی قابل حمل (1381)، گسترش یک سیستم تحریک کننده عصبی-عضلانی مدار-بسته کامپیوتری (1382)، ارتباط مستقیم مغز با کامپیوتر (1383) اشاره کرد. از نتایج این تحقیقات تا کنون، بیش از 90 مقاله در داخل و خارج از کشور به چاپ رسیده است.

  به منظور گسترش یک پروتز عصبی حرکتی قابل استفاده در کلینیک برای گام برداشتن افراد پاراپلژیک، در سال 1383، طرح طراحی و ساخت پروتز عصبی حرکتی ParaWalk ارائه و مورد حمایت سازمان گسترش صنایع نوسازی ایران قرار گرفت. هدف اصلی از انجام این پروژه طراحی و ساخت یک پروتز عصبی برای گام برداشتن در افراد پاراپلژیک کامل است. انجام این پروژه، قدم دیگری در راستای انتقال تکنولوژی عصبی به ایران، گسترش و اصلاح سیستم ­ های موجود می باشد . سیستم قابلیت انجام تمرین فیزیوتراپی، ایجاد حرکت ­ های ایستادن، گام برداشتن و نشستن را برای افراد فلج کامل پاراپلژیک داراست . لازم به توجه است تنها پروتز عصبی تایید شده برای گام برداشتن در دنیا، پروتز عصبی Parastep است در آمریکا تولید می­شود.

مراحل ایستادن و گام برداشتن فرد اول ضایعه نخاعی سطح T7 با استفاده از پروتز عصبی Parawalk 

  مراحل ایستادن و گام برداشتن شخص ضایعه نخاعی سطح T10-T11 با استفاده از پروتز عصبی Parawalk   (دانشگاه علم و صنعت ایران، 10/6/85)  

  گام برداشتن یک فرد CP 23 ساله با افتادگی مچ پا با استفاده از پروتز عصبی Parawalk