เชื่อมสมองกับจักรกลกระตุ้นฟื้นฟูโรคหลอดเลือดสมอง

---

ผู้ป่วยที่รอดชีวิตจากโรคหลอดเลือดสมองและไม่ได้รับประโยชน์จากการฟื้นฟูแบบดั้งเดิม สามารถเคลื่อนไหวและควบคุมแขนได้อย่างมีนัยสำคัญทางคลินิก ด้วยการใช้อุปกรณ์หุ่นยนต์ภายนอกที่ได้พลังงานจากสมองของผู้ป่วยเอง
          มีอุปกรณ์เครื่องกลจำนวนมากที่ช่วยสนับสนุนการเคลื่อนไหวของแขน โดยเน้นการฝึกฝนแขนข้างที่มีปัญหาเพื่อพัฒนาการบำบัดให้ดีขึ้น แม้อุปกรณ์เหล่านี้จะใช้ได้ผล แต่ระบบต่าง ๆ ไม่ทำให้การเคลื่อนไหวดังกล่าวสอดคล้องกับความตั้งใจหรือความต้องการที่แท้จริงของผู้ป่วย และพลาดโอกาสสำหรับการฝึกที่มีลักษณะโดยตรงมากกว่า
          เวลานี้ คณะผู้วิจัยจากสถาบันวิจัยทางการแพทย์หลายแห่งในเทกซัส ทำโดยคณะทำงานแห่ง University of Houston (UH) ได้พัฒนาระบบที่ประสานรวมการเชื่อมต่อระหว่างสมองกับคอมพิวเตอร์และแขนหุ่นยนต์ที่ตอบสนองต่อความตั้งใจหรือความต้องการที่แท้จริงของผู้ป่วยเข้าด้วยกัน ระบบนี้ได้แสดงถึงความสามารถในการพัฒนาการเคลื่อนไหวของแขนและมือในผู้ป่วยที่ไม่ได้รับประโยชน์จากการบำบัดฟื้นฟูโรคหลอดเลือดสมองแบบเดิม
          ผลของการทดลองทางคลินิกครั้งนี้มีการเผยแพร่ในวารสาร NeuroImage: Clinical โดย Jose Luis Contreras-Vidal ผู้อำนวยการ Non-Invasive Brain Machine Interface Systems Laboratory ที่ University of Houston และเป็นศาสตราจารย์สาขาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ กล่าวว่า การทดสอบได้แสดงว่า ผู้ป่วยส่วนใหญ่ได้รับผลดีอย่างน้อยเป็นเวลา 2 เดือน หลังจากการบำบัดฟื้นฟูจบลง แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่จะได้ประโยชน์ในระยะยาว
          การทดลองครั้งนี้ประกอบด้วยการฝึกผู้ป่วยที่รอดชีวิตจากโรคหลอดเลือดสมองซึ่งเคลื่อนไหวแขนข้างหนึ่งได้จำกัดให้ใช้การเชื่อมต่อสมองกับเครื่องจักรกล (Brain-Machine Interface: BMI) โดยมีโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่จับการทำงานของสมองเพื่อดูความตั้งใจหรือความต้องการของผู้เข้าร่วมการทดลอง และกระตุ้นโครงร่างภายนอก (exoskeleton) หรืออุปกรณ์หุ่นยนต์ที่ติดไว้กับแขนข้างที่มีปัญหา เพื่อเคลื่อนไหวแขนตอบสนองความตั้งใจหรือความต้องการดังกล่าว อุปกรณ์จะไม่เคลื่อนไหวถ้าตรวจไม่พบความตั้งใจนั้น เพื่อให้แน่ใจว่าผู้เข้าร่วมการทดลองยังคงอยู่กับการออกกายบริหาร
          การใช้หุ่นยนต์ในการฟื้นฟูนี้ไม่ใช่สิ่งใหม่ Prof. Contreras-Vidal ผู้นำการวิจัยร่วมของการทดลองและผู้บุกเบิกระบบ BMI ที่ไม่มีการรุกล้ำเข้าร่างกาย กล่าว แต่โดยทั่วไปการเคลื่อนไหวร่างกายโดยมีหุ่นยนต์ช่วยเหลือจะไม่กำกับตัวผู้ใช้ ซึ่งมีความสำคัญยิ่งต่อการใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติในการปรับเปลี่ยนตามสภาพแวดล้อมของสมอง เพื่อช่วยให้ผู้ป่วยเรียนรู้ซ้ำกับการเคลื่อนไหว
          “โครงการนี้จะทำให้เราแน่ใจว่ามีการติดต่อกับสมอง” Prof. Contreras-Vidal กล่าวและว่า “เราทราบว่าแขนกำลังเคลื่อนไหว เพราะสมองกำลังสั่งให้แขนเคลื่อนไหว นี่เป็นแนวคิดที่จะเกิดผลอย่างมาก”
           จากการทดสอบผู้เข้าร่วมการศึกษามาระยะหนึ่งก่อนที่การทดลองจะเริ่มต้น คณะผู้วิจัยจึงแน่ใจได้ว่าการเปลี่ยนแปลงหรือการพัฒนาใด ๆ ที่ดีขึ้นนั้นมาจากการบำบัดด้วยวิธีนี้ นอกจากการเคลื่อนไหวแขนจะดีขึ้นแล้ว นักวิจัยยังรายงานว่า ผู้เข้าร่วมการศึกษาได้แสดงให้เห็นว่าสามารถใช้แขนได้ดีขึ้นด้วย
           “นี่เป็นวิธีการใหม่ในการวัดสิ่งที่กำลังเกิดขึ้นในสมองในการตอบสนองต่อการบำบัดรักษา” Dr. Gerard Francisco ศาสตราจารย์และประธานสาขาเวชศาสตร์ฟื้นฟูจาก McGovern Medical School ที่ Health Science Center แห่ง The University of Texas (UT) ในฮิวตัน และเป็นนักวิจัยร่วมหลักอีกคนหนึ่ง กล่าว
          “การศึกษาได้แสดงให้เห็นว่า วิธีการบำบัดในกรณีนี้ซึ่งใช้หุ่นยนต์สำหรับร่างกายส่วนบน สามารถกระตุ้นบางส่วนของสมองให้พัฒนาความตั้งใจหรือความต้องการที่จะเคลื่อนไหวได้ โดยในอนาคตย่อมหมายความว่า เราสามารถขยายโปรแกรมการบำบัดรักษาที่มีอยู่โดยมุ่งไปที่ความสำคัญของการเชื่อมโยงกับบางส่วนของสมอง ที่สามารถขยายผลการตอบสนองต่อการบำบัดได้มากขึ้น
           การทดลองนี้ดำเนินการที่ TIRR Memorial Hermann ซึ่ง Prof. Francisco ทำหน้าที่ประธานเจ้าหน้าที่การแพทย์ และผู้อำนวยการ NeuroRecovery Research Center โครงการนี้เป็นความร่วมมือระหว่าง University of Houston (UH) , UTHealth, TIRR Memorial Hermann, Houston Methodist Research Institute และ Rice University
          “คณะทำงานของเราที่ได้ศึกษาสมองมาเป็นเวลาหลายปีคาดการณ์ว่า พลังของสมองประสานรวมกับหุ่นยนต์และการเชื่อมต่อระหว่างสมองกับเครื่องจักรกล จะให้ประโยชน์ที่คิดไม่ถึงต่อผู้รอดชีวิตจากโรคหลอดเลือดสมองและผู้ป่วยอื่นที่มีการบาดเจ็บของสมอง” Dr. Robert Grossman ศาสตราจารย์สาขาประสาทศัลยศาสตร์ที่ Houston Methodist กล่าว
          “การศึกษานี้เป็นเพียงจุดเริ่มต้นในสิ่งที่จะเป็นไปได้สำหรับการรักษาโรคหลอดเลือดสมอง อาการบาดเจ็บของไขสันหลัง และการบาดเจ็บของสมองในอนาคต”
การทดลองนี้กินเวลาอยู่หลายปี ส่วนหนึ่งเป็นเพราะต้องใช้เวลาในการสรรหาผู้เข้าร่วมการศึกษาที่สอดคล้องกับหลักเกณฑ์และสนใจเข้ามามีส่วนร่วมและสามารถให้เวลากับการทดลองได้ ในที่สุดได้มีการสรรหาผู้เข้าร่วมการศึกษาจำนวน 10 คน อายุระหว่าง 41 และ 71 ปี
          ในการทดลองมีการบำบัดรักษาสัปดาห์ละ 3 ครั้ง เป็นเวลา 4 สัปดาห์ ดำเนินการทดสอบเพื่อติดตามผลสุดท้ายเป็นเวลา 2 เดือน หลังการบำบัดรักษาเสร็จสิ้น และ Prof. Contreras-Vidal บอกว่า ยังไม่มีความชัดเจนว่าประโยชน์ของการรักษาจะคงอยู่ได้ในระยะยาวหรือไม่
           การศึกษาครั้งนี้ได้นำไปสู่โครงการที่กำลังเดินหน้าอยู่ โดย Prof. Contreras-Vidal ได้รับทุนอุดหนุนจาก National Science Foundation เพื่อออกแบบระบบที่มีราคาถูก ซึ่งจะช่วยให้ผู้ป่วยสามารถรักษาต่อเนื่องที่บ้านได้
          “ถ้าเราสามารถส่งผู้ป่วยกลับบ้านพร้อมอุปกรณ์ ผู้ป่วยจะสามารถใช้อุปกรณ์ได้ตลอดชีวิต” เขากล่าว

 

 

การศึกษาทางคลินิกพบว่า ผู้ป่วยที่รอดจากโรคหลอดเลือดสมองสามารถเคลื่อนไหวและควบคุมแขนได้อย่างมีนัยสำคัญทางคลินิก โดยใช้อุปกรณ์หุ่นยนต์ภายนอกที่ได้รับพลังจากสมองของผู้ป่วยเอง

          ในการศึกษาทดลอง อาสาสมัครซึ่งสามารถเคลื่อนไหวแขนได้จำกัดหลังจากเป็นโรคหลอดเลือดสมอง จะสวมหมวกตรวจคลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG (electroencephalography) cap) ซึ่งจะช่วยให้เข้าถึงคลื่นสมองของอาสาสมัคร มีการเชื่อมต่อโครงร่างแขนกล (arm exoskeleton) ที่สามารถขยับรยางค์ข้างที่มีปัญหาเข้ากับคอมพิวเตอร์ที่ตรวจสอบความตั้งใจของผู้ใช้จากสัญญาณ EEG และเคลื่อนไหวแขนไปตามสัญญาณ ถ้าตรวจสอบไม่พบสัญญาณความตั้งใจ โครงแขนกลจะไม่ขยับ ซึ่งช่วยให้แน่ใจว่าสมองมีปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของอุปกรณ์
          การทดสอบแสดงว่าผู้ป่วยส่วนใหญ่ได้รับประโยชน์จากการบำบัดเป็นเวลาอย่างน้อย 2 เดือน หลังจากการบำบัดเสร็จสิ้นลง แสดงให้เห็นโอกาสที่จะได้รับผลดีในระยะยาว