Fantomsmärtor minskar när amputerad arm sätts i arbete
Chalmersforskaren Max Ortiz Catalan har utvecklat en ny metod för att behandla fantomsmärtor efter amputationer. Den bygger på en unik kombination av flera teknologier, och har hittills testats på en patient som har haft svåra fantomsmärtor i 48 år. Med behandlingen har smärtorna minskat drastiskt. Det visar en fallstudie som publicerades igår.
Människor som förlorar en arm eller ett ben upplever ofta fantomkänslor, alltså att den saknade kroppsdelen finns kvar. Hos 70 procent av de amputerade gör kroppsdelen ibland ont. Fantomsmärtor kan vara ett allvarligt kroniskt tillstånd som försämrar den drabbades livskvalitet betydligt. Man vet inte exakt varför fantomsmärtor och andra fantomkänslor uppstår.
Idag behandlas fantomsmärtor med en mängd olika metoder. Exempel är så kallad spegelterapi (se faktaruta), olika typer av läkemedel, akupunktur och hypnos. Men i många fall hjälper ingenting. Så var det för den patient som chalmersforskaren Max Ortiz Catalan valde ut för att göra en fallstudie av den nya behandlingsmetoden som han har utvecklat.
Patienten förlorade sin arm för 48 år sedan, och hade allt sedan dess dragits med fantomsmärtor som varierade mellan måttliga och olidliga. Han var aldrig helt smärtfri.
Efter en tids behandling med den nya metoden har patientens smärtor minskat drastiskt (se bild). Han har nu perioder helt utan smärta, och väcks inte längre av intensiva smärtperioder på nätterna som han gjorde förut.
I den nya metoden används muskelsignaler från patientens armstump i ett system med så kallad förstärkt verklighet (augmented reality). De elektriska signalerna i musklerna fångas upp av elektroder som sitter utanpå huden. Signalerna översätts till armrörelser. Patienten ser sig själv på en skärm med en inlagd virtuell arm, som han styr med sina egna muskelsignaler i realtid.
– Det finns flera effekter i det här systemet som skulle kunna vara orsaken till smärtlindringen, säger Max Ortiz Catalan. Dels återaktiveras områden i hjärnan som behövs för rörelser i den amputerade armen. Dels får patienten visuell återkoppling som lurar hjärnan att tro att det finns en arm som tar emot hjärnans rörelsekommandon. Han upplever sig själv som en helhet, där den förlorade armen är tillbaka.
Dagens terapier med speglar eller med virtuell verklighet (virtual reality) bygger på visuell återkoppling via den motsatta sidans arm eller ben (se faktaruta). Därför kan de inte användas av personer som har förlorat båda armarna eller båda benen.
– Vår metod är unik eftersom muskelsignalerna hämtas från stumpen som finns kvar efter den förlorade kroppsdelen, och används i ett system för förstärkt verklighet, säger Max Ortiz Catalan. Den här stimuleringen av verkliga rörelsesignaler i den amputerade armen kan vara orsaken till att patienten har förbättrats så mycket med behandlingen, medan spegelterapi inte har hjälpt tidigare.
Nu väntar en klinisk studie av den nya behandlingsmetoden, som har utvecklats i ett samarbete mellan Chalmers, Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Göteborgs universitet och företaget Integrum. Den kliniska studien blir ett samarbete med tre svenska sjukhus. Forskarna kommer att välja ut en grupp patienter som liknar den som har ingått i fallstudien – personer med svåra fantomsmärtor som inte svarar på den behandling som finns tillgänglig idag.
Forskargruppen har också utvecklat ett system för hemmabruk, som patienter ska kunna använda på egen hand när det har blivit godkänt. Tanken är att behandlingen även ska kunna användas av andra patientgrupper som behöver rehabilitera sin rörelseförmåga. Till exempel personer som har drabbats av stroke eller vissa typer av ryggmärgsskador.
FAKTA
Andra resultat av behandlingen i fallstudien
Förutom smärtlindringen har behandlingen också lett till flera andra resultat som är positiva för patienten:
– Han upplever att hans fantomhand nu har ett viloläge som sitt grundtillstånd. Tidigare upplevde han den som hårt knuten hela tiden. Den förändringen är förmodligen kopplat till smärtlindringen eftersom den skedde samtidigt.
– Han har lärt sig att styra sin fantomhands rörelser, även när han inte är inkopplad till behandlingssystemet. Detta har han blivit allt bättre på med tiden. Nu kan han styra varje enskilt finger.
– Han har blivit av med en effekt som ofta uppstår efter amputationer – att fantomhanden upplevs sitta direkt på armstumpen – så att han nu upplever att fantomhanden sitter på den anatomiskt rätta platsen.
De här resultaten visar hur komplex vår kroppsuppfattning är. Den kan förändras av återkoppling från våra sinnen och av att hjärnans rörelsekommandon kommer till uttryck genom muskelarbete.
Hur den nya metoden funkar
Behandlingen bygger på en kombination av flera olika teknologier som har utvecklats av forskargruppen. De är publicerade med öppen källkod i systemet Biopatrec så att forskare världen över kan använda dem gratis:
– Omvandling av myoelektriska muskelsignaler till rörelser i en virtuell arm. Det måste finnas någon del av armen kvar för man ska kunna få fram signaler, och ju mer armmuskler som finns kvar desto fler rörelser går det att skapa.
– En miljö för förstärkt verklighet (augmented reality) där patienten ser sig själv med den virtuella armen. Förstärkt verklighet innebär att man blandar virtuell verklighet (virtual reality) med information från den fysiska världen.
– Dataspel som patienter kan använda för att träna hjärnan i att skicka rörelseginaler till den arm som saknas, på ett roligt och självbelönande sätt.
Fördelar med metoden
– Ger en helhet där alla delar stämmer överens på ett naturligt sätt. Patientens vilja att använda den amputerade armen aktiverar rätt hjärnområde och skapar faktiska signaler i den amputerade armens nerver och muskler, vilket också leder till realistisk visuell återkoppling.
- Kräver inga ingrepp i kroppen.
- Kan användas även när båda armarna (eller båda benen) är amputerade.
- Ger möjlighet till de flesta rörelser som en naturlig arm kan utföra.
- Skapar motivation med hjälp av dataspel och exakta mätningar av patientens framsteg.
Spegelterapi och terapi med virtuell verklighet
Spegelterapi mot fantomsmärtor lanserades på 90-talet och går ut på att lura hjärnan att tro att en saknad arm eller ett ben finns kvar, med hjälp av visuell återkoppling till hjärnan. Den amputerade gör rörelser med sin friska arm eller sitt ben, och försöker samtidigt göra samma rörelser med den saknade kroppsdelen. En stor spegel reflekterar den friska sidans rörelser, vilket ger patienten en visuell illusion av att båda armarna eller benen fungerar normalt.
Terapi med virtuell verklighet (virtual reality) är en modernisering av detta koncept. I stället för en spegelbild ser patienten en virtuell arm eller ett ben, vilket ger möjlighet till fler rörelser och till interaktiva spel. Men dagens behandling baseras fortfarande på rörelser hos den friska armen eller benet.
Båda behandlingsmetoderna fungerar på vissa amputerade patienter.
FAKTAOM FORSKNINGEN
Max Ortiz Catalan är doktorand på Chalmers och Sahlgrenska Universitetssjukhuset. Den nya behandlingsmetoden har utvecklats i ett sidoprojekt till hans huvudsakliga forskningsområde, som handlar om nervstyrda proteser. Handledare är professor Bo Håkansson på Chalmers, och docent Rickard Brånemark på Sahlgrenska Universitetssjukhuset och Göteborgs universitet. Studenterna Nichlas Sander och Morten Kristoffersen har med sina examensarbeten bidragit till utvecklingen av miljöerna för förstärkt verklighet och virtuell verklighet.
Forskningen har finansierats av Jimmy Dahlstens Fond, Conacyt, Vinnova och Integrum.
Fallstudien publicerades den 25 februari i tidskriften Frontiers in Neuroscience
En film och sex bilder från projektet finns att ladda ner nedan. Filmen kan också bäddas in från YouTube: http://youtu.be/0wp-SigTeLs
