درمان آسیب نخاعی

مقدمه

درمان آسیب نخاعی به اقدامات درمانی و توانبخشی گفته می‌شود که برای بیماران مبتلا به آسیب نخاعی و نارسایی‌های حرکتی انجام می‌گیرد تا برخی از توانایی‌های اندام‌های این افراد بازیابی شود. با توانبخشی افراد مبتلا به آسیب نخاعی، این بیماران می‌توانند دوباره کار کنند و توانایی آن‌ها نسبت به قبل افزایش ‌می‌یابد. توانبخشی، استقلال بیمار را افزایش داده و موجب بهبود توانایی راه رفتن و قوی شدن گروه‌های عضلانی اندام تحتانی و همچنین بهبود تعادل و الگوی راه رفتن می‌شود. دانشمندان اعتقاد دارند که بافت‌های نخاعی با آموزش دوباره فعال خواهند شد و توانایی حرکت اختیاری و حسی بیماران بازیابی می‌شود.

هنگامی که سیستم عصبی به طور کامل و درست عمل می‌کند، یک منطقه از مغز به نام قشر حرکتی، دستورالعمل‌هایی که به آنها فکر می‌کنیم را به صورت سیگنال‌هایی ارسال می‌کند، این سیگنال‌ها به طرف ستون فقرات حرکت می‌کنند تا به یک شبکه عصبی در ناحیه کمر برسند. پس از آن نورون‌های شبکه عصبی دستورالعمل‌ها را می‌خوانند و عضلات پاها را فعال می‌کنند تا راه رفتن اتفاق بیفتد. آسیب نخاعی موجب توقف سیگنال و مانع رسیدن آن به مقصد می‌شود. در بدترین حالت، فرد دیگر نمی‌تواند حرکت کند و از گردن به پایین هیچ حسی ندارد.

دانشمندان بر این باورند که آسیب دیدگان ضایعه نخاعی، بیشترین سرعت بهبود را در شش ماه نخست پس از آسیب دارند. بنابراین تلاش می‌کنند تا از مزایای این فرصت برای بدست آوردن بیشترین توانبخشی استفاده کنند.

از طرف دیگر، بیماران مبتلا به آسیب نخاعی اگر به طور دائم روی صندلی چرخدار و یا در بستر باشند در معرض ابتلا به عوارض پزشکی دیگری قرار می‌گیرند. یکی از عوارض آسیب مغزی یا نخاعی و ناتوانی در حرکت این است که موجب از دست دادن تناسب عضلات و پس از آن خستگی و از دست دادن کیفیت خواب می‌شود. این از دست دادن تناسب عضلات اغلب توسط اسپاسم (حالت انقباض) بدتر نیز می‌شود. انقباض باعث سفتی عضلات می‌شود و می‌تواند در حرکت طبیعی، گفتار و راه رفتن اختلال ایجاد کند. اسپاسم معمولاً با آسیب به بخشی از مغز و یا نخاع که حرکات ارادی را کنترل می‌کند ایجاد می‌شود. اگر بیماران زمان بیشتری را صرف ایستادن، راه رفتن و ورزش کنند فواید قابل توجهی از جمله بهبود خواب، محافظت از مفصل‌ها، کاهش اسپاسم، درد و جلوگیری از عوارض ناشی از کم تحرکی بیماران و همچنین بهبود کیفیت زندگی را می‌توانند بدست آورند.

پیشرفت‌های فناوری رباتیک و رایانه، به دانشمندان کمک می‌کنند تا توانایی حرکت و حسی را به بیماران مبتلا به آسیب نخاعی و نارسایی‌های حرکتی بازگردانند.


اسکلت بیرونی

اسکلت بیرونی آخرین فناوری در توانبخشی و درمان فیزیکی است. فناوری اسکلت بیرونی به بیماران ضایعه نخاعی کمک می‌کند تا توانایی حرکت خود را دوباره بدست آورند. اسکلت بیرونی به ایستادن و حرکت ماهیچه‌ها در راه رفتن بیماران ضایعه نخاعی کمک می‌کند.

هم‌اکنون دو نوع از اسکلت بیرونی در دسترس است. یکی برای بیمارستان‌ها و پزشکان که با بیماران آسیب نخاعی در سطح‌های متفاوت کار می‌کنند و نوع دیگر برای استفاده فردی تهیه شده است. انواع متنوعی از اسکلت‌های بیرونی وجود دارد که هدف همه آن‌ها کمک به ایستادن و راه رفتن و سرعت‌ بخشیدن به فرایند توانبخشی بیماران آسیب نخاعی است. تفاوت اسکلت‌های بیرونی در دید مهندسی و نحوه عملکرد ربات‌ها است. بعضی نیز به ایستادن بیماران آسیب نخاعی کامل نمی‌توانند کمک کنند و اغلب آن‌ها جهت حفظ تعادل نیاز به عصا دارند. دلایل مختلفی برای اهمیت دادن به اسکلتهای بیرونی وجود دارد. کسانی که نمی‌توانند راه بروند می‌توانند با آن‌ها روی پای خود بایستند و حرکت کنند. عده‌ای دیگر نیز می‌توانند با آن‌ها تواناییهای حرکتی خود را بازیابند.

برخی از اسکلت‌های بیرونی مستقیماً توسط سیستم عصبی بیمار کنترل می‌شود. دستور حرکتی که در مغز و به طور خاص در قشر حرکتی ایجاد می‌شود از طریق نخاع و اعصاب محیطی منتقل و در قالب یک شوک عصبی به عضلات بیمار وارد و موجب انقباض عضلات و حرکت می‌شود. با اسکلت بیرونی کنترل شونده با ذهن سیگنال‌های عصبی باقیمانده توسط حسگر واقع در سطح پوست و عضلات اندام تحتانی بیمار دریافت، تقویت و سپس به ربات منتقل می‌شود. این سیستم سیگنال‌ها را تشخیص و نیروی لازم برای حمایت بیمار و انجام حرکت را فراهم می‌کند. چشم‌انداز نهایی برای اسکلت بیرونی امکان کنترل اسکلت توسط خود کاربر است به‌گونه‌ای که به جای کنترل اسکلت با جوی ‌استیک یا کلیدها و عملگرهای خارجی، کاربر با استفاده از ذهن خود دستور جلورفتن و یا عقب رفتن ایستادن و نشستن به اسکلت بدهد.

درمان آسیب نخاعی

اسکلت بیرونی مخصوص کودکان مبتلا به آتروفی عضلانی نخاعی (SMA)

آتروفی عضلانی نخاعی، یکی از جدی‌ترین بیماری‌های عصبی عضلانی دژنراتیو در کودکان است که با وجود نادر بودن، باعث نرخ بالای مرگ و میر در نوزادان و کودکان مبتلاء به آن می‌شود. منشاء این بیماری ژنتیکی است و باعث ضعف عضلانی عمومی پیشرونده می‌شود. از دست دادن قدرت حرکت، تغذیه و تنفس، کودک مبتلا را باعث ناتوانی در تحرک می‌کند.

نوع اول این بیماری که شدیدترین نوع آن است، در چند ماه اول زندگی نوزاد تشخیص داده می‌شود و به ندرت این نوزادان تا ۱۸ ماهگی زنده می‌مانند. نوع دوم که در ماه‌های هفتم تا هجدهم زندگی نوزاد تشخیص داده می‌شود. کودکانی که دارای علائم این نوع هستند هرگز قادر به راه رفتن نیستند که در نتیجه این عدم تحرک به کاهش جدی سلامت آنها منجر می‌شود. با این حال برخی از افراد مبتلاء به این نوع به بزرگسالی رسیده‌اند. نوع سوم زمانی که کودک به ۱۸ ماهگی رسید تشخیص داده می‌شود. هر چند علائم آن تا پیش از نوجوانی که توانایی راه رفتن از بین می‌رود آشکار نمی‌شوند. در نوع آخر امید به زندگی عادی است ولی کیفیت زندگی کاهش می‌یابد. نشانه‌های بیماری‌های عصبی عضلانی مانند آتروفی عضلانی نخاعی در طول زمان تغییر می‌کنند. بنابراین یک اسکلت بیرونی نیاز است که بتواند به طور مستقل با این تغییرات منطبق شود.

اسکلت بیرونی مخصوص کودکان به آن‌ها کمک می‌کند تا راه بروند و از اسکلروزیس ناشی از عدم تحرک جلوگیری می‌کند. همچنین، این دستگاه در بیمارستان‌ها برای فیزیوتراپی نیز استفاده خواهد شد تا از اثرات ثانویه مرتبط با از دست دادن تحرک در این بیماری جلوگیری کند. این فناوری هنوز در مراحل پیش‌بالینی است. اسکلت بیرونی از میله‌های طولانی پشتیبانی یا ارتزهایی تشکیل شده است که برای قرارگیری مناسب در اطراف پاها و بدن کودک تنظیم می‌شوند. در مفاصل نیز، مجموعه‌ای از موتورها با تقلید از ماهیچه‌های انسان، قدرت لازم برای ایستادن و راه‌رفتن کودک را فراهم می‌کند. در نهایت، مجموعه‌ای از حسگرها، یک کنترل‌کنندۀ حرکات و یک باتری با طول عمر پنج ساعت مابقی اجزاء این سامانه را تشکیل می‌دهند. این اسکلت بیرونی شامل مفاصل هوشمندی است که هر زمان لازم باشد به صورت خودکار سفتی بریس را تغییر داده و با نشانه‌های هر کودک منطبق می‌شود. این اسکلت بیرونی برای کودکان در بازۀ سنی ۳ تا ۱۴ سال طراحی شده است.

درمان آسیب نخاعی


رابط مغز و رایانه

از رابط‌های مغز و رایانه برای کنترل اسکلت‌های بیرونی بالاتنه و پایین‌تنه استفاده می‌شود. دستگاه انواع خاصی از فعالیت‌های عصبی را سنجیده و به یک پردازشگر می‌فرستد. این پردازشگر سیگنال‌هایی را برای حرکت اندام خود بیمار، بکارگیری اسکلت‌ بیرونی یا کنترل بازوها و پاهای مصنوعی برقی فراهم می‌کند.

در این روش، فرایند دریافت سیگنال‌های مغزی با کمک کلاه الکتروانسفالوگرام (EEG) اجرا می‌شود. این کلاه شامل الکترودهایی است که فعالیت‌های الکتریکی مغز را آشکار می‌کند. در این فرآیند بیمار یک کلاه که الکترودهایی به آن متصل است می‌پوشد و الکترودها پیام‌های مغز را دریافت و به یک رایانه ارسال می‌کنند و رایانه به اسکلت بیرونی می‌گوید که چگونه حرکت کند. در برخی از روش‌ها از ترکیبی از واقعیت مجازی و واکر رباتیک و رابط مغز و رایانه استفاده می‌شود. در این حالت فرد آسیب نخاعی با کمک واقعیت مجازی توانایی تصور بازیابی کنترل کامل اندام خود را پیدا می‌کند. سپس از یک دستگاه واکر که به‌طور معمول در درمان‌های فیزیولوژی کاربرد دارد استفاده می‌کند تا از این طریق راه رفتن و تصور واقعیت مجازی با هم ادغام شوند. در مرحله آخر، فرد آسیب نخاعی از طریق رایانه به یک اسکلت بیرونی متصل می‌شود. نتیجه این فرآیند، توانایی کنترل اسکلت بیرونی با ذهن توسط افراد آسیب نخاعی است.

در این فرایند، نیمی از افراد آسیب نخاعی که دارای فلج کامل بودند بخشی از توانایی‌های حرکتی خود را دوباره به‌دست‌آوردند. حتی کسانی که بیشتر از یک دهه دچار آسیب نخاعی بودند برخی توانایی حرکتی و حسی را بازیافتند.

درمان آسیب نخاعی


ایمپلنت های مغزی و عصبی

در یک روش در دستگاه کاشتنی از یک الکترود استفاده می‌شود که درون یک رگ خونی در مغز بیمار کاشته می‌شود. هر الکترود سیگنال‌های الکتریکی تولید شده توسط ده هزار نرون منفرد را دریافت می‌کند و این سیگنال‌ها را از طریق سیم‌هایی که از مغز خارج شده و از گردن عبور می‌کند به سامانۀ فرستندۀ بی‌سیم کاشته شده انتقال می‌دهد.

در روشی دیگر یک ایمپلنت که شامل الکترود است روی قشر نخاع قرار می‌گیرد تا عملکردی همچون ستون فقرات داشته باشد. از آن می‌توان برای نظارت بر تحریک‌های الکتریکی بهره برد و دانشمندان قادر خواهند بود قصد حرکتی انسان را تفسیر کنند و از آن برای ارتباط با دستگاه رابط انسان و ماشین بهره ببرند. این ایمپلنت به طور مستقیم روی رشته نخاعی قرار می‌گیرد و موجب تحریک رشته نخاعی می‌شود.

ایمپلنت‌ها خود هنوز در حال ارزیابی توسط سازمان غذا و دارو آمریکا است تا به عنوان دستگاه‌های پزشکی جدید تصویب شود. البته به پژوهشگران اجازه داده شده تا از آن برای تحقیقات بالینی تحت معافیت FDA استفاده کنند.

درمان آسیب نخاعی


پروتئین ترمیم آسیب نخاعی

طناب نخاعی گورخرماهی می‌تواند به بهبود نخاع آسیب‌دیده انسان کمک کند. آسیب نخاعی گورخرماهی توسط خودش ترمیم می‌شود. دانشمندان با بررسی گورخرماهی یک پروتئین خاص که در فرآیند ترمیم آسیب نخاعی ضروری است را کشف کردند.

CTGF یک پروتئین بزرگ است و موجب درمان آسیب‌های نخاعی می‌شود. انسان و گورخرماهی ژن‌های کدکننده پروتئین مشترکی دارند. نخاع قطع شده گورخرماهی دقیقاً به شکل پل بازسازی می‌شود. سلول‌های دو سر نخاع قطع شده تا ده برابر طول خود گسترش می‌یابند و فاصله آسیب را پر می‌کنند. سپس سلول‌های عصبی نیز از پل ایجاد شده عبور و اتصال را برقرار می‌کنند. CTGF احتمالاً به تنهایی برای بازسازی نخاع انسان کافی نیست.