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ステントロード（ステント電極記録アレイ）は、脳の血管に永久的に埋め込まれる小さなステント搭載電極アレイで、開頭脳手術を必要としません。麻痺または手足を失った人々のための脳コンピューターインターフェース（BCI）として臨床試験中です[1] 。彼らは神経信号または思考を使用して、現在コンピューターオペレーティングシステムを含む外部デバイスを制御します。このデバイスは最終的に、パワードエクソスケルトン、ロボット義肢、コンピューター、またはその他のデバイスの制御に使用される可能性があります。[2]
この装置はオーストラリアの神経科医トーマス・オクスリーが考案し、オーストラリアのバイオメディカルエンジニアであるニコラス・オピーが製作した。2人は2010年から羊を使ってこの医療用インプラントの開発を進めてきた。2019年8月には、運動ニューロン疾患の一種である筋萎縮性側索硬化症を患う参加者を対象にした臨床試験が開始された[3]。[1] [4]グレアム・フェルステッドがこのインプラントを最初に受けた人物である。[5]現在までに8人の患者がインプラントを受けており、ステントロード脳コンピュータインターフェースを介して直接思考することで、オペレーティングシステムをワイヤレスで制御し、テキスト、電子メール、ショッピング、銀行取引を行うことができる。これは、患者の血管を介して脳コンピュータインターフェースが埋め込まれた初めてのケースであり、開頭脳手術の必要性を排除している。
FDAは2020年8月にこのデバイスに画期的指定を与えた。[6] 2023年1月、研究者らは、このデバイスが近くの血管から脳の活動を記録し、最初の1年間に4人の患者全員に重大な有害事象を起こさずにコンピューターを操作できることを実証した。[7] [8]
概要
オピーは2010年に、オクスリーと心臓専門医のラフル・シャルマとともに設立したシンクロン社を通じてインプラントの設計を始めた。[9]この小型インプラントは、ニチノール血管内ステント内に埋め込まれたプラチナ電極でできた電極アレイである。この装置の長さは約5cm、直径は最大8mmである。[10]このインプラントは双方向通信が可能で、つまり思考を感知し動きを刺激することができ、本質的には脳内のフィードバックループとして機能し、脊髄損傷の人を助けたり、ロボット義肢を思考で制御したりする用途が期待されている。[11] [12] [13]
メルボルン大学医学部血管生体工学研究所のオピー氏とチームによって開発されたステントロード装置[14]は、頸静脈を介して運動皮質と感覚皮質に近い皮質組織に隣接する血管に埋め込まれるため、開頭脳手術が回避される。[15]血管から挿入することで、脳組織への直接の貫通と損傷を回避できる。血液凝固の懸念については、神経科医は血管を開いた状態に保つために患者の脳に永久ステントを日常的に使用しているとオクスリー氏は言う。[15]ステントは一旦所定の位置に留まると拡張して電極を脳に近い血管壁に押し付け、神経情報を記録し、対象領域に直接電流を送ることができる。[10]信号が捕捉されて胸部に埋め込まれた無線アンテナ装置に送信され、そこから外部受信機に送信される。患者は支援技術と対話するコンピュータオペレーティングシステムの制御方法を学ぶ必要がある。
ステントロードの技術は羊と人間でテストされており、 2018年11月にはオーストラリアのメルボルンにあるセントビンセント病院の人間研究倫理委員会によって人間での治験が承認された。 [16] [4]オクスリー氏は当初、人間の臨床試験が麻痺した人々が電動車椅子や動力付き外骨格を操作できる運動を取り戻すのに役立つことを期待していると表明していた。[10]しかし、彼は臨床試験を始める前に焦点を転換した。オピー氏とその同僚は、麻痺した患者が日常生活の活動に従事できるようにすることで、機能的独立性を回復するステントロードの能力を評価し始めた。[17]臨床試験の結果、外科的にステントロードを装着した2人のALS患者は、直接的な思考とカーソルナビゲーションのための視線追跡技術の支援により、テキスト入力とタイピングを制御することを学習できることが実証された。[18]彼らは使用開始から3か月以内に少なくとも92%の精度でこれを達成し、最大9か月間その能力を維持し続けた（2020年11月現在）。[18]この研究は、データレートが開頭脳手術を必要とするシステムほど高くないかもしれないという批判を払拭するのに役立ち、また、自動化された支援、専用の手術スペース、高価な機械を必要としない確立された神経介入技術を使用する利点を指摘しました。[要出典]
対象となる患者は、脳卒中、脊髄損傷、筋萎縮性側索硬化症、筋ジストロフィー、切断などを患った人など、四肢麻痺や四肢欠損を患った人々です。 [15] [10]
参照
参考文献
- ^ ab 「脳インプラントでコンピューターのマインドコントロールが可能に、初の人間実験」。ニューアトラス。2020年11月5日。 2020年11月8日閲覧。
- ^ 「低侵襲性の『ステントロード』が脳の神経インターフェースとしての可能性を示す」DARPA 2016年2月8日2016年2月9日閲覧。
- ^ 「思考制御デジタルスイッチ付きステントロード：麻痺により運動機能を失った被験者におけるステントロード装置の安全性に関する早期実現可能性調査（EFS）」。2022年8月29日。
- ^ ab Oxley, TJ; Yoo, PE (2020). 「神経介入手術で埋め込まれた運動神経プロテーゼは、重度の麻痺患者の日常生活動作の能力を改善します：人間で初めての経験」(PDF)。Journal of NeuroInterventional Surgery。13 (2): neurintsurg-2020-016862。doi : 10.1136/neurintsurg-2020-016862。PMC 7848062。PMID 33115813。
- ^ 「重度の麻痺を持つ患者がステントロード脳コンピューターインターフェースを使用してテキスト、メール、ショッピング、オンラインバンキングを行う、初のヒト研究報告 – Neurosurgical.TV」。2020年10月28日。
- ^ 「Stentrode brain-computer interface receives breakthrough device designation from FDA」。Neuro News。BIBA Medical。2020年8月28日。 2021年1月18日閲覧。
- ^ Lanese, Nicoletta (2023年1月12日). 「新しい『思考制御』デバイスが頸静脈を通して脳の活動を読み取る」livescience.com。2023年2月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年2月16日閲覧。
- ^ ミッチェル、ピーター; リー、サラ CM; ユ、ピーター E.; モロコフ、アンドリュー; シャルマ、ラフル P.; ウィリアムズ、ダリル L.; マックアイザック、クリストファー; ハワード、マーク E.; アーヴィング、ルー; ヴルリッチ、イヴァン; ウィリアムズ、キャメロン; ブッシュ、スティーブン; バラバンスキー、アンナ H.; ドラモンド、キャサリン J.; デズモンド、パトリシア; ウェーバー、ダグラス; デニソン、ティモシー; マザーズ、スーザン; オブライエン、テレンス J.; モッコ、J.; グレイデン、デビッド B.; リーベスキンド、デビッド S.; オピー、ニコラス L.; オックスリー、トーマス J.; キャンベル、ブルース CV (2023 年 1 月 9 日). 「重度麻痺患者4名に対する完全埋め込み型血管内脳コンピューターインターフェースの安全性評価：思考制御デジタルスイッチ付きステントロード（SWITCH）研究」。JAMA 神経学。80 （ 3 ）：270–278。doi ：10.1001 / jamaneurol.2022.4847。ISSN 2168-6149。PMC 9857731。PMID 36622685。S2CID 255545643 。
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