13種黑科技盤點,讓漸凍症、帕金森、老年癡呆不再可怕

作者:伊文 來源:動脈網 日期:17-07-12

漸凍症、帕金森和老年癡呆症,一直都是困擾神經科醫生的三大難題。而恰巧,這三種疾病又都歸屬於一個類別,可統稱為神經係統退行性疾病。這類疾病不僅無法治愈,而且還會隨著時間的推移愈發嚴重。

現代醫學雖然不能治愈這些“神經病”,但隨著科學技術的進步,人們已經找到一些有效的方法能控製這類疾病。接下來,動脈網(微信號:vcbeat)將為讀者介紹13種黑科技,看看它們是如何幫助漸凍人、帕金森病患者、老年癡呆症患者以及癲癇病患者過上正常生活的。

漸凍症

漸凍症,即肌萎縮側索硬化(ALS),是一種因運動神經元損傷導致四肢、軀幹等部位肌肉逐漸無力和萎縮的疾病。該病會不斷攻擊人的大腦和脊髓中的神經細胞,最終會導致漸凍症患者死亡。

ALS是一種破壞性疾病,會逐漸奪走患者的生活能力。患病初期,隨著運動神經元的死亡,患者開始失去對肌肉運動的控製。在後期,自主的肌肉活動會受到嚴重影響,患者可能會完全癱瘓。目前,雖然沒有技術可以治療運動神經元,讓“漸凍人”像正常人一樣生活,但是還是有一些輔助技術,可以幫助他們找回部分生活能力。

prose智能頭箍讓漸凍人開口說話

美國致力於感官溝通的創業公司Smartstones推出的一款感官通信工具,包括一個名叫EEG的頭箍和與之配套的手機應用程序:prose。這套設備能讓佩戴者(聾啞人/失語者)恢複40%左右的溝通能力,隻需動腦子想一想即可發送短信或應用內推送消息。

EEG頭箍內置的腦波模塊負責實時監控佩戴者的情緒和反應,然後通過藍牙將數據傳輸到配套的:prose手機APP中。APP會根據用戶當前的腦波反應給出相對合理的一個短語。而且佩戴者還可以通過簡單的手勢控製,來確定短語的正確性。另外,在使用的過程中,這套工具會不斷地調試和更正,長此以往便會建立起一個用戶自己的“交流庫”,讓溝通更順暢。

Eyegaze Edge眼睛跟蹤係統用眼神與世界溝通

位於美國弗吉尼亞州的LC Technologies公司,研發了一套用眼神操作的通信和控製係統Eyegaze Edge,讓患者用一個眼神便能與世界溝通和互動。通過查看顯示在屏幕上的控製鍵或單元,患者可以利用眼神鍵入消息或選擇預編程的短語來產生語音。每次視覺激活“按鍵”的反應時間一般是0.5秒,但用戶可根據自己的需求調整。

其工作原理是:安裝在Eyegaze Edge屏幕下方的攝像頭,會實時觀察患者的眼睛,捕捉其眼神的動向(患者身上或頭上不用佩戴任何設備)。係統中複雜的圖像處理軟件會以每秒60次的速度分析攝像頭捕捉到的畫麵,以分析患者的凝視點落在了屏幕中的哪個位置,然後鍵入信息。

另外,除了字母鍵盤,用戶還可以定製任何圖片或文字鍵盤,並提供Kindle、Facebook、上網和看電視等功能。也就是說,隻需一個眼神,哪怕是漸凍人也能輕鬆看小說、看電視或瀏覽社交網站。

漸凍症患者Joyce和他設計的眼控輪椅

雖然Eyegaze Edge已經非常強大了,但它還是一個軟件係統,隻能用於操控電腦或智能設備,不能幫助漸凍人完成任何動作。為此,英國的漸凍症患者Joyce搭檔電影製作人David Hopkinson,設計了一款3D打印的眼控輪椅Eyedrivomatic。這款輪椅有效地結合了Eyegaze Edge的眼神跟蹤技術,讓四肢不便的人依靠眼睛控製輪椅移動。Joyce設計的這款眼控輪椅獲得了2015 年Hackaday創新發明大賽的年度大獎。

EKSO腦控機械外骨骼漸凍人也能站起來行走

前麵提到的輪椅能讓漸凍人移動,卻不能讓他們真正站起來行走。來自韓國和德國的研究員設計了一套腦控機械外骨骼裝置EKSO,能讓下肢癱瘓的人重獲行動能力。

這套設備包含一套圍繞臀部和腿部的機械外骨骼,以及一個滿是電子元件的頭套。通過頭套,係統會透過頭皮識別出用戶的腦電波信號,然後將其解碼為具體的動作,以實現對機械外骨骼的操控。也就是說,通過這種大腦和機器人的組合(即腦機接口係統),ALS患者可以像正常人一樣,大腦發出動作指令,利用機械外骨骼重新站起來了。

不過,這套設備目前隻能幫助下半身癱瘓的患者,對於那些病情已經發展到全身癱瘓的漸凍人而言,可能就很難依靠它行動了。不過,我們有理由相信,隨著科學技術的發展,這套設備遲早會實現全身操控的功能。

帕金森病

帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一種常見的神經係統變性疾病,多發於60歲左右的老年人。帕金森病的典型症狀就是震顫、肌肉僵硬、走不穩等,目前沒有藥物可以有效組織病情繼續進展。解決帕金森患者的日常生活,主要的就是防抖。

DBS腦起搏器一鍵遠程消除震顫

腦起搏器,又稱深部電刺激術(DBS), 是在腦內特定的神經核團植入電極,釋放高頻電刺激,以抑製引起帕金森病症狀的異常腦神經信號,治療或減輕帕金森病震顫、僵直和運動遲緩等症狀。

腦起搏器使帕金森病人恢複原有活動能力和自理能力,改善率可達80%以上,並且在安全性和有效性上得到了國內外的公認。而且,通過互聯網或無線遠程控製技術,手術過後患者不用再親自到醫院,醫生通過程控儀調節便能刺激參數。隻要遠程按一下“遙控器”,就能一鍵消除患者的肢體震顫,讓其恢複獨立生活的能力。

不過,值得一提的是,植入腦起搏器的時機很重要。一般在患者出現運動障礙之後植入最佳,若出現跌倒或認知障礙,就會喪失治療時機。

Liftware防抖飯勺讓帕金森患者安穩吃飯

帕金森病人因為手會不自覺的抖動,所以吃飯變成了一大難題。Google旗下的Verily公司推出的防抖飯勺Liftware Level,能有效防抖,讓帕金森病人也能“安穩”吃飯。

Level內置先進的運動傳感器、機載電腦和馬達,通過檢測用戶的手部抖動弧度和方向,驅動馬達及時調整湯匙的角度,讓湯匙始終穩定在水平狀態。因此,抖動有多厲害,Level都能第一時間維持平衡,確保食物不會灑落。據悉,Level的電子穩定技術可將手抖引起的食物濺灑減少70%。

智能鞋子帕金森病人正常走路不是夢

Delaware 大學研究者開發的帕金森鞋是一種含有可震動鞋墊的鞋,其震動頻率由一種微型計算機控製。通過控製震動,可中和患者身體的不自主抖動,幫助帕金森病患者降低行走困難,減少起步僵硬感,讓其在行走的過程中能保持身體平衡,提升行走的速度,改善異常步態。

Emma智能手表帕金森病人也能寫出漂亮的字

微軟研究員張海燕與帕金森患者Emma Lawton合作設計的這款智能手表,能夠減輕帕金森病人手顫的症狀,讓患者能像正常人一樣寫字、畫畫。

帕金森患者的大腦會向肌肉發出額外的信號,從而產生混亂的內部反饋回路,致使肌肉產生恐慌從而導致各種動作,這就是震顫產生的原因。Emma Watch 發出的震動能夠讓患者的大腦更專注於他戴手表的手腕,從而減少了大腦內的混亂信息。這有點類似於將白噪音注入反饋回路來緩解混亂的影響。

目前微軟的開發者們正在研究傳感器和人工智能在檢測複雜症狀中的作用。他們希望之後的Emma手表可以將傳感器和AI技術融合,以偵測和監控顫抖、僵硬等症狀。甚至實現對症狀的評估,然後開發出能管理症狀的新技術。

老年癡呆症

阿爾茨海默病(AD),即老年癡呆症,是一種起病隱匿的進行性發展的神經係統退行性疾病。臨床上以記憶障礙、失語、失用、失認、視空間技能損害、執行功能障礙以及人格和行為改變等全麵性癡呆表現為特征,病因迄今未明。目前對老年癡呆症的治療主要以藥物為主,但由於發病因素涉及很多方麵,所以又絕不能單純的藥物治療。

深度學習技術可提前預測老年癡呆症

臨床上有一種認知障礙症候群,叫輕度認知障礙(MCI),是介於正常衰老和癡呆之間的一種中間狀態。這類病人很難通過認知測試來斷定他們是否有發展成阿茲海默症的可能。哈佛大學、麻省綜合醫院和中國華中科技大學的一群研究者設計了一套程序,綜合了功能性磁共振成像(fMRI)腦部掃描和許多臨床數據,可用來預測阿茲海默症。

哈佛領導的這個研究小組正試圖利用fMRI掃描和深度學習,來預測MCI病人有多大可能會發展成阿茲海默症患者。使用fMRI這種儀器將受檢者腦部的電信號活動和大腦不同區域連接起來的方式呈現出來。然後,團隊建立了一個可以解釋這些東西的深度學習程序,把與年齡、性別、遺傳風等相關的臨床數據結合起來,來預測一個人有沒有可能患上阿茲海默症。

這種方法的精確度據說已達到90%,但是任何一種新技術都要通過同行審議和非常多的測試,才能真正實現臨床應用。2016年5月,該團隊首次在馬來西亞吉隆坡舉辦的IEEE國際交流會議上公開發布了這項研究的成果。

VR技術喚醒老年癡呆症患者遺忘的記憶

澳大利亞墨爾本的兩家老年護理機構Mercy Health Lifestyle和Volunteer Manager Karren Gooding最先引進了VR技術,用於治療老年癡呆症。

通過每天給患者安排數分鍾的虛擬現實活動,讓老年癡呆患者擺脫孤獨,變得願意與人溝通,同時還喚醒了一些患者遺忘的記憶。醫學博士們對此的解釋是,虛擬現實的沉浸感具有超強的鎮靜效果,有助於患者想起以前的事。同時,一些特別開發的虛擬遊戲,為老年癡呆症患者創建了一個感官治療環境。

Ybrain可穿戴頭帶電刺激治療老年癡呆症

韓國的初創企業Ybrain在2014年的時候推出過一款智能頭帶,用於治療老年癡呆症。頭帶內置了傳感器,並發出2毫安的電子信號刺激大腦活動。患者每天使用30分鍾,便可有效緩解老年癡呆症的症狀。

據說,這一療法要好於藥物治療,比口服藥效用高20%--30%。這款創新型智能設備,讓Ybrain獲得了來自Stonebridge Capital的350萬美元融資,用於臨床試驗和生產。此前,團隊表示正在進行臨床試驗,並試圖獲得FDA和KFDA的認證。不過,目前產品的狀況,官方並沒有透露。

癲癇病

癲癇(epilepsy)即俗稱的“羊角風”或“羊癲風”,是大腦神經元突發性異常放電,導致短暫的大腦功能障礙的一種慢性疾病。中國約有900萬左右的癲癇患者,其中500~600萬是活動性癲癇患者,同時每年新增加癲癇患者約40萬,在中國癲癇已經成為神經科僅次於頭痛的第二大常見病。

癲癇是一種很難根治的神經類疾病。患者需要長期治療,經常服用藥物,少數人甚至需要終身服藥。一旦藥物無法控製病情發作,患者必須進行手術治療,支付昂貴的手術費用。除了服藥,其實也有不少科技可以輔助治療癲癇病。

人腦植入電極快速治療癲癇病

特斯拉和SpaceX的創始人兼CEO馬斯克創立了一家名為Neuralink Corp.的公司,欲研發治療癲癇、重度抑鬱症等腦部頑疾的先進植入物。這種植入物是一種比治療帕金森的電極更為複雜的產品,可有效治療癲癇疾病。

治療癲癇一類腦神經疾病的市場規模或達數十億美元,如果Neuralink能夠證明其技術的安全性和有效性並得到政府批準,人類或許將進入“腦整容”時代。

Embrace智能腕帶及時檢測癲癇發作

創業公司Empatica推出了一款專為癲癇病人設計的智能腕帶Embrace,能檢測病人的癲癇發作並及時提醒其家人。

在癲癇或痙攣發作之前人體皮膚會產生高水平的皮膚電傳導。Embrace腕帶內集成了小電極,可透過皮膚傳導微弱電流,測量汗腺受刺激的情況。然後腕帶會實時收集用戶的運動數據及皮膚的電傳導數據,並通過自身強大的算法檢測出癲癇發作。

在檢測出癲癇後,腕帶就會發出震動,如果用戶對震動做出響應,那麼就說明這是一次誤報。而如果用戶不回應,腕帶就會與綁定的智能手機聯係,向醫生或家人發出警告。

Neuronaute智能衣實時監控癲癇病人病情

法國醫療科技公司BioSerenity研發出一款名為Neuronaute的智能衣,可記錄大腦及肌肉的異常活動,並通過藍牙向醫生傳送相關數據。一旦患者癲癇發作,醫生即可得悉病人情況,方便對其進行及早治療。

這款智能衣包括上衣和帽子,上衣內設感應器,可偵測肌肉及神經活動,記錄呼吸、心率和血含氧量,帽子則內置EEG、眼球感應器和溫度計。而相關數據會通過內置藍牙係統傳至手機,由應用程序進行分析。即使患者沒有病發,衣服也可全天候記錄他們的身體狀況,並避免病人因長時間連接EEG造成的不便(特別是兒童癲癇病患者)。

關鍵字:帕金森、老年癡呆

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