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13种黑科技盘点,让渐冻症、帕金森、老年痴呆不再可怕

2017/07/10 来源:动脉网
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导读
渐冻症、帕金森和老年痴呆症,一直都是困扰神经科医生的三大难题。而恰巧,这三种疾病又都归属于一个类别,可统称为神经系统退行性疾病。这类疾病不仅无法治愈,而且还会随着时间的推移愈发严重。

本文转载自“动脉网”。

渐冻症、帕金森和老年痴呆症,一直都是困扰神经科医生的三大难题。而恰巧,这三种疾病又都归属于一个类别,可统称为神经系统退行性疾病。这类疾病不仅无法治愈,而且还会随着时间的推移愈发严重。

现代医学虽然不能治愈这些“神经病”,但随着科学技术的进步,人们已经找到一些有效的方法能控制这类疾病。接下来,动脉网(微信号:vcbeat)将为读者介绍13种黑科技,看看它们是如何帮助渐冻人、帕金森病患者、老年痴呆症患者以及癫痫病患者过上正常生活的。

渐冻症

渐冻症,即肌萎缩侧索硬化(ALS),是一种因运动神经元损伤导致四肢、躯干等部位肌肉逐渐无力和萎缩的疾病。该病会不断攻击人的大脑和脊髓中的神经细胞,最终会导致渐冻症患者死亡。

ALS是一种破坏性疾病,会逐渐夺走患者的生活能力。患病初期,随着运动神经元的死亡,患者开始失去对肌肉运动的控制。在后期,自主的肌肉活动会受到严重影响,患者可能会完全瘫痪。目前,虽然没有技术可以治疗运动神经元,让“渐冻人”像正常人一样生活,但是还是有一些辅助技术,可以帮助他们找回部分生活能力。

prose智能头箍让渐冻人开口说话

美国致力于感官沟通的创业公司Smartstones推出的一款感官通信工具,包括一个名叫EEG的头箍和与之配套的手机应用程序:prose。这套设备能让佩戴者(聋哑人/失语者)恢复40%左右的沟通能力,只需动脑子想一想即可发送短信或应用内推送消息。

EEG头箍内置的脑波模块负责实时监控佩戴者的情绪和反应,然后通过蓝牙将数据传输到配套的:prose手机APP中。APP会根据用户当前的脑波反应给出相对合理的一个短语。而且佩戴者还可以通过简单的手势控制,来确定短语的正确性。另外,在使用的过程中,这套工具会不断地调试和更正,长此以往便会建立起一个用户自己的“交流库”,让沟通更顺畅。

Eyegaze Edge眼睛跟踪系统用眼神与世界沟通

位于美国弗吉尼亚州的LC Technologies公司,研发了一套用眼神操作的通信和控制系统Eyegaze Edge,让患者用一个眼神便能与世界沟通和互动。通过查看显示在屏幕上的控制键或单元,患者可以利用眼神键入消息或选择预编程的短语来产生语音。每次视觉激活“按键”的反应时间一般是0.5秒,但用户可根据自己的需求调整。

其工作原理是:安装在Eyegaze Edge屏幕下方的摄像头,会实时观察患者的眼睛,捕捉其眼神的动向(患者身上或头上不用佩戴任何设备)。系统中复杂的图像处理软件会以每秒60次的速度分析摄像头捕捉到的画面,以分析患者的凝视点落在了屏幕中的哪个位置,然后键入信息。

另外,除了字母键盘,用户还可以定制任何图片或文字键盘,并提供Kindle、Facebook、上网和看电视等功能。也就是说,只需一个眼神,哪怕是渐冻人也能轻松看小说、看电视或浏览社交网站。

渐冻症患者Joyce和他设计的眼控轮椅

虽然Eyegaze Edge已经非常强大了,但它还是一个软件系统,只能用于操控电脑或智能设备,不能帮助渐冻人完成任何动作。为此,英国的渐冻症患者Joyce搭档电影制作人David Hopkinson,设计了一款3D打印的眼控轮椅Eyedrivomatic。这款轮椅有效地结合了Eyegaze Edge的眼神跟踪技术,让四肢不便的人依靠眼睛控制轮椅移动。Joyce设计的这款眼控轮椅获得了2015 年Hackaday创新发明大赛的年度大奖。

EKSO脑控机械外骨骼渐冻人也能站起来行走

前面提到的轮椅能让渐冻人移动,却不能让他们真正站起来行走。来自韩国和德国的研究员设计了一套脑控机械外骨骼装置EKSO,能让下肢瘫痪的人重获行动能力。

这套设备包含一套围绕臀部和腿部的机械外骨骼,以及一个满是电子元件的头套。通过头套,系统会透过头皮识别出用户的脑电波信号,然后将其解码为具体的动作,以实现对机械外骨骼的操控。也就是说,通过这种大脑和机器人的组合(即脑机接口系统),ALS患者可以像正常人一样,大脑发出动作指令,利用机械外骨骼重新站起来了。

不过,这套设备目前只能帮助下半身瘫痪的患者,对于那些病情已经发展到全身瘫痪的渐冻人而言,可能就很难依靠它行动了。不过,我们有理由相信,随着科学技术的发展,这套设备迟早会实现全身操控的功能。

帕金森病

帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一种常见的神经系统变性疾病,多发于60岁左右的老年人。帕金森病的典型症状就是震颤、肌肉僵硬、走不稳等,目前没有药物可以有效组织病情继续进展。解决帕金森患者的日常生活,主要的就是防抖。

DBS脑起搏器一键远程消除震颤

脑起搏器,又称深部电刺激术(DBS), 是在脑内特定的神经核团植入电极,释放高频电刺激,以抑制引起帕金森病症状的异常脑神经信号,治疗或减轻帕金森病震颤、僵直和运动迟缓等症状。

脑起搏器使帕金森病人恢复原有活动能力和自理能力,改善率可达80%以上,并且在安全性和有效性上得到了国内外的公认。而且,通过互联网或无线远程控制技术,手术过后患者不用再亲自到医院,医生通过程控仪调节便能刺激参数。只要远程按一下“遥控器”,就能一键消除患者的肢体震颤,让其恢复独立生活的能力。

不过,值得一提的是,植入脑起搏器的时机很重要。一般在患者出现运动障碍之后植入最佳,若出现跌倒或认知障碍,就会丧失治疗时机。

Liftware防抖饭勺让帕金森患者安稳吃饭

帕金森病人因为手会不自觉的抖动,所以吃饭变成了一大难题。Google旗下的Verily公司推出的防抖饭勺Liftware Level,能有效防抖,让帕金森病人也能“安稳”吃饭。

Level内置先进的运动传感器、机载电脑和马达,通过检测用户的手部抖动弧度和方向,驱动马达及时调整汤匙的角度,让汤匙始终稳定在水平状态。因此,抖动有多厉害,Level都能第一时间维持平衡,确保食物不会洒落。据悉,Level的电子稳定技术可将手抖引起的食物溅洒减少70%。

智能鞋子帕金森病人正常走路不是梦

Delaware 大学研究者开发的帕金森鞋是一种含有可震动鞋垫的鞋,其震动频率由一种微型计算机控制。通过控制震动,可中和患者身体的不自主抖动,帮助帕金森病患者降低行走困难,减少起步僵硬感,让其在行走的过程中能保持身体平衡,提升行走的速度,改善异常步态。

Emma智能手表帕金森病人也能写出漂亮的字

微软研究员张海燕与帕金森患者Emma Lawton合作设计的这款智能手表,能够减轻帕金森病人手颤的症状,让患者能像正常人一样写字、画画。

帕金森患者的大脑会向肌肉发出额外的信号,从而产生混乱的内部反馈回路,致使肌肉产生恐慌从而导致各种动作,这就是震颤产生的原因。Emma Watch 发出的震动能够让患者的大脑更专注于他戴手表的手腕,从而减少了大脑内的混乱信息。这有点类似于将白噪音注入反馈回路来缓解混乱的影响。

目前微软的开发者们正在研究传感器和人工智能在检测复杂症状中的作用。他们希望之后的Emma手表可以将传感器和AI技术融合,以侦测和监控颤抖、僵硬等症状。甚至实现对症状的评估,然后开发出能管理症状的新技术。

老年痴呆症

阿尔茨海默病(AD),即老年痴呆症,是一种起病隐匿的进行性发展的神经系统退行性疾病。临床上以记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格和行为改变等全面性痴呆表现为特征,病因迄今未明。目前对老年痴呆症的治疗主要以药物为主,但由于发病因素涉及很多方面,所以又绝不能单纯的药物治疗。

深度学习技术可提前预测老年痴呆症

临床上有一种认知障碍症候群,叫轻度认知障碍(MCI),是介于正常衰老和痴呆之间的一种中间状态。这类病人很难通过认知测试来断定他们是否有发展成阿兹海默症的可能。哈佛大学、麻省综合医院和中国华中科技大学的一群研究者设计了一套程序,综合了功能性磁共振成像(fMRI)脑部扫描和许多临床数据,可用来预测阿兹海默症。

哈佛领导的这个研究小组正试图利用fMRI扫描和深度学习,来预测MCI病人有多大可能会发展成阿兹海默症患者。使用fMRI这种仪器将受检者脑部的电信号活动和大脑不同区域连接起来的方式呈现出来。然后,团队建立了一个可以解释这些东西的深度学习程序,把与年龄、性别、遗传风等相关的临床数据结合起来,来预测一个人有没有可能患上阿兹海默症。

这种方法的精确度据说已达到90%,但是任何一种新技术都要通过同行审议和非常多的测试,才能真正实现临床应用。2016年5月,该团队首次在马来西亚吉隆坡举办的IEEE国际交流会议上公开发布了这项研究的成果。

VR技术唤醒老年痴呆症患者遗忘的记忆

澳大利亚墨尔本的两家老年护理机构Mercy Health Lifestyle和Volunteer Manager Karren Gooding最先引进了VR技术,用于治疗老年痴呆症。

通过每天给患者安排数分钟的虚拟现实活动,让老年痴呆患者摆脱孤独,变得愿意与人沟通,同时还唤醒了一些患者遗忘的记忆。医学博士们对此的解释是,虚拟现实的沉浸感具有超强的镇静效果,有助于患者想起以前的事。同时,一些特别开发的虚拟游戏,为老年痴呆症患者创建了一个感官治疗环境。

Ybrain可穿戴头带电刺激治疗老年痴呆症

韩国的初创企业Ybrain在2014年的时候推出过一款智能头带,用于治疗老年痴呆症。头带内置了传感器,并发出2毫安的电子信号刺激大脑活动。患者每天使用30分钟,便可有效缓解老年痴呆症的症状。

据说,这一疗法要好于药物治疗,比口服药效用高20%--30%。这款创新型智能设备,让Ybrain获得了来自Stonebridge Capital的350万美元融资,用于临床试验和生产。此前,团队表示正在进行临床试验,并试图获得FDA和KFDA的认证。不过,目前产品的状况,官方并没有透露。

癫痫病

癫痫(epilepsy)即俗称的“羊角风”或“羊癫风”,是大脑神经元突发性异常放电,导致短暂的大脑功能障碍的一种慢性疾病。中国约有900万左右的癫痫患者,其中500~600万是活动性癫痫患者,同时每年新增加癫痫患者约40万,在中国癫痫已经成为神经科仅次于头痛的第二大常见病。

癫痫是一种很难根治的神经类疾病。患者需要长期治疗,经常服用药物,少数人甚至需要终身服药。一旦药物无法控制病情发作,患者必须进行手术治疗,支付昂贵的手术费用。除了服药,其实也有不少科技可以辅助治疗癫痫病。

人脑植入电极快速治疗癫痫病

特斯拉和SpaceX的创始人兼CEO马斯克创立了一家名为Neuralink Corp.的公司,欲研发治疗癫痫、重度抑郁症等脑部顽疾的先进植入物。这种植入物是一种比治疗帕金森的电极更为复杂的产品,可有效治疗癫痫疾病。

治疗癫痫一类脑神经疾病的市场规模或达数十亿美元,如果Neuralink能够证明其技术的安全性和有效性并得到政府批准,人类或许将进入“脑整容”时代。

Embrace智能腕带及时检测癫痫发作

创业公司Empatica推出了一款专为癫痫病人设计的智能腕带Embrace,能检测病人的癫痫发作并及时提醒其家人。

在癫痫或痉挛发作之前人体皮肤会产生高水平的皮肤电传导。Embrace腕带内集成了小电极,可透过皮肤传导微弱电流,测量汗腺受刺激的情况。然后腕带会实时收集用户的运动数据及皮肤的电传导数据,并通过自身强大的算法检测出癫痫发作。

在检测出癫痫后,腕带就会发出震动,如果用户对震动做出响应,那么就说明这是一次误报。而如果用户不回应,腕带就会与绑定的智能手机联系,向医生或家人发出警告。

Neuronaute智能衣实时监控癫痫病人病情

法国医疗科技公司BioSerenity研发出一款名为Neuronaute的智能衣,可记录大脑及肌肉的异常活动,并通过蓝牙向医生传送相关数据。一旦患者癫痫发作,医生即可得悉病人情况,方便对其进行及早治疗。

这款智能衣包括上衣和帽子,上衣内设感应器,可侦测肌肉及神经活动,记录呼吸、心率和血含氧量,帽子则内置EEG、眼球感应器和温度计。而相关数据会通过内置蓝牙系统传至手机,由应用程序进行分析。即使患者没有病发,衣服也可全天候记录他们的身体状况,并避免病人因长时间连接EEG造成的不便(特别是儿童癫痫病患者)。

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