신경중재술로 이식된 운동 신경 보조장치: 중증 마비 환자의 일상생활 수행 능력 향상에 대한 첫 번째 임상 사례 (2021)

Motor neuroprosthesis implanted with neurointerventional surgery improves capacity for activities of daily living tasks in sever

 

Motor neuroprosthesis implanted with neurointerventional surgery improves capacity for activities of daily living tasks in severe paralysis: first in-human experience

저자 : Thomas J Oxley 외 

배경
이식형 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)는 운동 신경 보조장치로서의 기능을 하며, 뇌, 척수, 말초 신경 또는 근육 기능 장애로 인한 중증 마비 환자들에게 자발적인 운동 신호를 복원하여 디지털 장치 제어 및 기능적 독립성 향상에 기여할 잠재력을 가지고 있다. 그러나 지금까지의 연구들은 임상 적용에 제한적인 성과를 보였다.

방법
루게릭병(ALS)을 앓고 있는 두 명의 참가자를 대상으로 단일군, 공개 레이블, 전향적 초기 타당성 연구를 진행하였다. 최소 침습 신경중재술을 통해 새로운 내혈관형 Stentrode BCI를 1차 운동 피질 인접 상시상정맥(superior sagittal sinus)에 이식하였다. 참가자들은 시도된 운동과 관련된 무선 전송 피질전도(electrocorticography) 신호를 사용하여 줌 및 좌클릭을 포함한 다중 마우스 클릭 동작을 제어하는 머신러닝 기반 훈련을 수행하였다. 커서 이동을 위한 시선 추적기와 함께 사용하여 Windows 10 운영체제를 통해 일상생활 활동(IADL) 작업을 수행할 수 있었다.

결과
참가자 1은 86일째부터, 참가자 2는 71일째부터 자택에서의 비감독 상태 사용을 시작하였다. 참가자들은 문자 메시지 보내기, 온라인 쇼핑, 재정 관리 등의 IADL 작업을 독립적으로 수행하였다.

• 참가자 1: 평균 클릭 선택 정확도는 92.63% (100.00%, 87.50%–100.00%), 예측 입력 비활성화 상태에서 분당 13.81자(평균)의 정확한 문자 입력 속도(CCPM)를 달성하였다.
• 참가자 2: 평균 클릭 선택 정확도는 93.18% (100.00%, 88.19%–100.00%), 분당 20.10자(평균)의 정확한 문자 입력 속도(CCPM)를 달성하였다.

결론
본 연구는 최소 침습적이고 완전 이식형이며 무선 및 이동형인 운동 신경 보조장치를 통해 운동 피질로부터의 피질전도 신호를 내혈관형 스텐트-전극 배열을 사용해 전송하여 다중 명령 기반의 디지털 장치 제어가 가능함을 중증 마비 환자 2명을 대상으로 한 최초의 임상 사례를 통해 설명한다.