Команда инженеров и клиницистов разработала ультратонкое надувное устройство, которое можно использовать для лечения самых тяжелых форм боли без необходимости инвазивной хирургии.
Стимуляция спинного мозга (SCS) – это вариант для тех, кто страдает от непреодолимой боли в спине или других типов нейропатической боли, но, несмотря на ее эффективность, ее использование ограничено: во всем мире ежегодно проводится всего 50000 процедур.
"Стимуляция спинного мозга – это крайняя мера для тех, чьи боли стали настолько сильными, что они не могут заниматься повседневными делами," сказал доктор. Дамиано Бароне из Кембриджского отделения клинической неврологии, один из ведущих авторов статьи. "Однако два основных типа устройств SCS имеют недостатки, что может быть одной из причин их ограниченного использования, хотя миллионы людей ежедневно борются с хронической болью."
Наиболее эффективным устройством SCS в клинической практике является устройство лопаточного типа, которое покрывает большую часть спинного мозга, но является громоздким и требует инвазивной хирургии под общим наркозом. Другой тип устройства может быть имплантирован с помощью иглы и требует только местной анестезии, но он покрывает меньшую площадь и менее клинически эффективен, чем устройство лопаточного типа.
"Наша цель состояла в том, чтобы создать что-то лучшее из обоих миров – устройство, которое клинически эффективно, но не требует сложной и рискованной хирургии," сказал доктор. Кристофер Проктор из Кембриджского инженерного факультета, другой старший автор статьи. "Это могло бы помочь предоставить этот изменяющий жизнь вариант лечения гораздо большему количеству людей."
"Чтобы получить что-то, что можно имплантировать с помощью иглы, нам нужно было сделать устройство как можно более тонким," сказал соавтор Бен Вудингтон, также из Департамента инженерии.
Исследователи использовали комбинацию производственных технологий для создания своего устройства: гибкая электроника, используемая в полупроводниковой промышленности; крошечные микрофлюидные каналы, используемые для доставки лекарств; и изменяющие форму материалы, используемые в мягкой робототехнике.
Их готовое устройство имеет толщину всего 60 микрон – достаточно тонкое, чтобы его можно было свернуть и вставить в иглу для имплантации. Однако после имплантации устройство расширяется, чтобы покрыть большую часть спинного мозга благодаря микрожидкостным каналам.
"Тонкопленочная электроника не нова, но наличие камер для жидкости – вот что делает наше устройство уникальным – это позволяет ему надуваться до формы лопаточного типа, когда оно оказывается внутри пациента," сказал Проктор.
"Наши более ранние версии были настолько тонкими, что были невидимы для рентгеновских лучей, которые хирургу нужно было использовать, чтобы убедиться, что они находятся в нужном месте, прежде чем надуть устройство," сказал Вудингтон. "Мы добавили несколько частиц висмута, чтобы сделать его видимым, не слишком увеличивая толщину. Одно дело разработать устройство, а совсем другое – использовать его в хирургии."
Исследователи проверили свое устройство in vitro и на модели человеческого трупа. В настоящее время они работают с партнером-производителем над дальнейшей разработкой и расширением своего устройства и надеются начать испытания на пациентах в течение двух-трех лет.
"То, как мы делаем устройство, означает, что мы также можем включать дополнительные компоненты – мы можем добавить больше электродов или сделать его больше, чтобы покрыть большие области позвоночника с повышенной точностью," сказал Бароне. "Эта адаптивность может сделать наше устройство SCS потенциальным средством лечения паралича после травмы спинного мозга, инсульта или двигательных нарушений, таких как болезнь Паркинсона. Эффективное устройство, не требующее инвазивной хирургии, может принести облегчение многим людям."