Spinal cord stimulation helps paralysed patients stand and walk again / La stimolazione del midollo spinale aiuta i pazienti paralizzati a stare in piedi ed a camminare di nuovo
Research groups in the US have demonstrated how implanted spinal cord stimulation technology could help patients recover from catastrophic spinal injuries.
In one such development, a team from the Minnesota-based medical research centre the Mayo Clinic and the University of California, Los Angeles (UCLA) has used an implanted spinal cord stimulator to help a man paralysed from the chest down since 2013 regain his ability to stand and walk with assistance.
The 29 year old patient, Jered Chinnock, injured his spinal cord at the thoracic vertebrae in the middle of his back in a snowmobile accident in 2013 and was diagnosed with a complete loss of function below the middle of his torso.
In the study, which is reported in Nature Medicine, Chinnock had an electrode implanted into the epidural space, the outermost part of the spinal canal, at a specific location below the injured area. The electrode connects to a pulse generator device under the skin of his abdomen and communicates wirelessly with an external controller.
During 113 rehabilitation sessions, over which time the researchers adjusted stimulation settings, trainer assistance, harness support and treadmill speed Chinnock was able to walk over ground using a front-wheeled walker and step on a treadmill placing his arms on support bars to help with balance. However, when stimulation was off, he remained paralysed. Amazingly, over the course of 25 weeks his condition improved to the point where by the end of the period, he no longer needed a harness to reduce his risk of falling, and required only occasional help from trainers.
“What this is teaching us is that those networks of neurons below a spinal cord injury still can function after paralysis,” said Kendall Lee, M.D., Ph.D., co-principal investigator, neurosurgeon and director of Mayo Clinic’s Neural Engineering Laboratories.
In a related breakthrough, a team at the University of Louisville, have used a combination of epidural stimulation of the spinal cord and locomotor training to enable two severely paralysed patients to walk again.
Epidural stimulation is the application of continuous electrical current at varying frequencies and intensities to specific locations on the lumbosacral spinal cord – a location which corresponds to the dense neural networks that largely control movement of the hips, knees, ankles and toes.
Meanwhile, locomotor training aims to ultimately retrain the spinal cord to “remember” the pattern of walking by repetitively practicing standing and stepping. In a locomotor training therapy session, the participant’s body weight is supported in a harness while specially trained staff move his or her legs to simulate walking while on a treadmill.
“This research demonstrates that some brain-to-spine connectivity may be restored years after a spinal cord injury as these participants living with motor complete paralysis were able to walk, stand, regain trunk mobility and recover a number of motor functions without physical assistance when using the epidural stimulator and maintaining focus to take steps,” said Susan Harkema, PhD, the study’s author.
One of the patients to benefit from the research, 23 year old Kelly Thomas, who was paralysed from the chest down after a 2014 car accident said: “Being a participant in this study truly changed my life, as it has provided me with a hope that I didn’t think was possible after my car accident.”
ITALIANO
Gruppi di ricerca negli Stati Uniti hanno dimostrato come la tecnologia di stimolazione del midollo spinale impiantata possa aiutare i pazienti a riprendersi da lesioni spinali catastrofiche.
In uno di questi sviluppi, una squadra del centro di ricerca medica del Minnesota della Mayo Clinic e dell'Università della California, Los Angeles (UCLA) ha utilizzato uno stimolatore del midollo spinale impiantato per aiutare un uomo paralizzato dal petto in giù dal 2013 a riconquistare la sua abilità a stare in piedi ed a camminare con l'assistenza.
Il paziente di 29 anni, Jered Chinnock, ha ferito il midollo spinale alle vertebre toraciche nel mezzo della schiena in un incidente in motoslitta nel 2013 e gli è stata diagnosticata una perdita completa della funzione sotto la metà del busto.
Nello studio, che è riportato in Nature Medicine, Chinnock aveva un elettrodo impiantato nello spazio epidurale, la parte più esterna del canale spinale, in una posizione specifica sotto l'area lesa. L'elettrodo si collega a un dispositivo generatore di impulsi sotto la pelle dell'addome e comunica in modalità wireless con un controller esterno.
Durante 113 sessioni di riabilitazione, durante i quali i ricercatori hanno regolato le impostazioni di stimolazione, l'assistenza del trainer, il supporto del cablaggio e la velocità del tapis roulant, Chinnock è stato in grado di camminare sul terreno con un deambulatore anteriore e salire su un tapis roulant appoggiando le braccia sulle barre di supporto per aiutare con equilibrio . Tuttavia, quando la stimolazione è stata disattivata, è rimasto paralizzato. Sorprendentemente, nel corso di 25 settimane le sue condizioni sono migliorate fino al punto in cui, alla fine del periodo, non aveva più bisogno di un'imbracatura per ridurre il rischio di cadere, e richiedeva solo un aiuto occasionale dai formatori.
"Ciò che ci sta insegnando è che quelle reti di neuroni al di sotto di una lesione del midollo spinale possono ancora funzionare dopo la paralisi", ha detto Kendall Lee, M.D., Ph.D., co-principale investigatore, neurochirurgo e direttore dei Neural Engineering Laboratori della Mayo Clinic.
In una svolta, un gruppo dell'Università di Louisville, ha usato una combinazione di stimolazione epidurale del midollo spinale e allenamento del locomotore per consentire a due pazienti gravemente paralizzati di camminare di nuovo.
La stimolazione epidurale è l'applicazione di corrente elettrica continua a diverse frequenze e intensità a specifiche posizioni del midollo spinale lombosacrale, una posizione che corrisponde alle reti neurali dense che controllano in gran parte il movimento di fianchi, ginocchia, caviglie e dita dei piedi.
Nel frattempo, l'allenamento col locomotore mira a riqualificare in definitiva il midollo spinale per "ricordare" il modello del camminare ripetendo ripetutamente la posizione eretta e il passo. In una sessione di terapia di allenamento locomotore, il peso del corpo del partecipante è supportato in un'imbracatura mentre il personale appositamente addestrato muove le gambe per simulare il camminare mentre si è su un tapis roulant.
"Questa ricerca dimostra che una certa connettività cervello-spina dorsale può essere ripristinata anni dopo una lesione del midollo spinale in quanto questi partecipanti che vivono con paralisi motoria completa sono stati in grado di camminare, stare in piedi, recuperare la mobilità del tronco e recuperare un certo numero di funzioni motorie senza assistenza fisica quando usando lo stimolatore epidurale e mantenendo l'attenzione per prendere provvedimenti ", ha detto Susan Harkema, PhD, l'autore dello studio.
Uno dei pazienti che ha beneficiato della ricerca, la 23enne Kelly Thomas, che è rimasta paralizzata dal petto in giù dopo un incidente automobilistico del 2014, ha dichiarato: "Essere un partecipante a questo studio ha davvero cambiato la mia vita, dato che mi ha fornito una speranza che non pensavo fosse possibile dopo il mio incidente d'auto. "
https://www.theengineer.co.uk/spinal-cord-stimulation/?cmpid=tenews_6263901&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79
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