מגמות מתפתחות במחשב הלא פולשני טבלאות ליישומים רפואיים

ממשקי מוח שאינם פולשניים (BCIs) מייצגים גבול מתפתח במהירות בטכנולוגיה רפואית, המציע מסלול לפענוח פעילות עצבית ללא הסיכונים והמורכבות של השתלת כירורגית.על ידי לכידת אותות מהקרקפת או דרך חיישנים חיצוניים אחרים, מערכות אלה מאפשרות תקשורת ישירה בין המוח לבין מכשירים חיצוניים.זה מאפשר שינויים מהותיים באבחון, טיפול ושיקום של מצבים נוירולוגיים במהלך העשור האחרון, התקדמות טכנולוגית, כגון טיפול תרופתי, שיפור מחלות דלקתיות, טיפוליות, טיפוליות, טיפוליות, טיפוליות, טיפוליות, לאחר מכן, טיפוליות של מחלות דלקתיות, טיפוליות, טיפוליות, טיפוליות של סרטן דלקתיות, טיפוליות, טיפוליות, טיפוליות, טיפוליות של סרטן המעימות, טיפוליות, טיפוליות, טיפוליות, הן יכולות נהיגה, טיפוליות, טיפוליות, לאחר מכן, טיפוליות של מחלות דלקתיות של סרטן המעיינות, טיפוליות, הן יכולות נהיגה, הן שיטות טיפוליות של מחלות דלקתיות של מחלות דלקתיות טיפוליות טיפוליות טיפוליות הקשורות לשחית, טיפוליות טיפוליות טיפוליות טיפוליות טיפוליות טיפוליות טיפוליות טיפוליות, טיפוליות, טיפוליות, לאחר מכן, טיפוליות, טיפוליות, טיפוליות, טיפוליות טיפוליות טיפוליות טיפוליות טיפוליות טיפוליות

מדינת לא פולשנית (non-invasive BCIs)

הבסיס של טכנולוגיית BCI שאינה פולשנית נח על מספר מודולים עצביים מרכזיים, כל אחד עם נקודות חוזק ומגבלות שונות. אלקטרונספילוגרפיה (EEG) נשאר הגישה הנפוצה ביותר בשל העלות הנמוכה שלו, יכולת הנטועה, ורזולוציה גבוהה של זמן. EEG צעדים חשמליים המיוצרים על ידי נוירונים קורטיאליים שהונחו על הקרקפת.

פונקציונלי ליד ספקטרוסקופיה (fNIRS) מציעה גישה משלימה על ידי מדידה שינויים בחמצן דם במוח באמצעות אור קרוב- infrared. fNIRS מספק פתרון מרחבי טוב יותר מאשר EEG, הוא פחות רגיש להפרעות חשמליות, והוא יכול להשתלב לתוך דפי לחץ דם נוח או מכסה.ההה ראשונית שלה היא נמוכה יותר החלטה זמני, שכן הוא תגובות דינמיות הן איטיות יותר מאשר אותות אלקטרו-דמיים של EEGIG.

מגנטיות (MEG) מודדת שדות מגנטיים שנוצרו על ידי זרמים עצביים, המציעים פתרונות מרחביים וזמניים גבוהים.עם זאת, MEG דורש חדרים מגנטיים יקרים, מסיביים וחיישנים מורכבים, המגבילים את השימוש שלה למרכזי מחקר מיוחדים.התפתחויות האחרונות במגנטים מאוישים אופטיים (OPMs) מתחילות להפחית את העלות והתשתית, מה שעשוי לגרום ל- MEGG ליותר יישומים רפואיים נגישים לשימוש, למרות אפשרויות טיפוליות שלהם.

יישומים קליניים נוכחיים של BCIs שאינם פולשניים מרוכזים בשלושה תחומים: נוירו-החלטיציה, אבחון ותקשורת מסייעית. in Neurorehabilitation, BCIs מספק משוב בזמן אמת כדי לעזור לחולים עם גירעון מוטורי מסדיר מסלולים עצביים. אבחון יישומים על זיהוי דפוסי פעילות המוח החריגים הקשורים לאפילפסיה, מחלת אלצהיימר, והפרעות של מסייעות ל-BC, מאפשר לאנשים עם מגבלות חמורות כגון שבץ או הפרעות, כמו אלה, כמו אלה, יש עדיין, כמו שיטות בקרה קליניות, או שבץ, אך ורק על ידי מערכות בקרה סטנדרטיות, או תסמינים, כמו שבץ, אך ורק על ידי מערכות בקרה סטנדרטיות, הן מוגבלות.

מגמות טכנולוגיות מתפתחות

כמה חידושים טכנולוגיים מעצבים מחדש את הנוף של BCIs שאינם פולשניים, דוחקים את הגבולות של מה שניתן להשיג ללא התערבות כירורגית.

עיבוד אותות משופר עם Machine Learning

אחת המגמות המשמעותיות ביותר היא שילוב של למידת מכונה מתקדמת ואלגוריתמים למידה עמוקה לעיבוד אותות בזמן אמת.שיטות לינאריות מסורתיות, כגון תבניות מרחביות נפוצות ומכשירי תמיכה ומכשירי וקטורת ומכשירים מתקדמים, מושתלים על ידי רשתות עצביות אבולוציה (CNN) והופכים ארכיטקטורות שיכולות ללמוד תבניות מורכבות של ספקטרום של מערכות עיבוד אנרגיה מ-EEG או PHS.

מערכות היברידיות ורב-ממדיות

(המעבר למערכות BCI היברידיות הוא מגמה גדולה נוספת.על ידי שילוב של שתי גישות או יותר רגישויות, כגון EEG ו- fNIRS, או EEG ואלקטרופולוגרפיה (EOG), החוקרים יכולים להתגבר על המגבלות של כל טכניקה בודדת מערכות היברידיות לספק מידע משלים: EEG ללכוד אירועים עצביים מהירים, בעוד FNIRS מגלה שינויים מטבוליים הקשורים בהדרגה למשימות קוגניטיביות מתמשך, לדוגמה, כדי לזהות אותות של תפקוד מיידי של מערכות הפעלה מחדש של פעולות נוגדות, כדי לשפר את הדיוק ה-EEG.

מערכות אלקטרוניקה ויבשות

המעבר ממערכות ביובש גדולות, אלקטרודות מבוססות ג'ל נוח, יבש-אלקטרוניקה מערכות ללבוש לחות הוא מאיץ תרגום קליני. אלקטרודות יבש, אשר משתמשים ב pins מוצצים או פולימרים התנהגותיים, לחסל את הצורך בג'לים בלגן ולהפחית את זמן ההתקנה מ -30 דקות עד מתחת ל מרפאות אלחוטיות, כגון Neurosky, Emotiv, ו gtec הם מציעים כעת רמות מחקר טבעיות ו-PC-S-D-S-Date, בעוד שעדיין יכולות לעבור שינויים איטיות של תרופות איטיות.

מערכות זמן סגורות-Loop

טרנד מתפתח נוסף הוא פיתוח מערכות הנקה סגורות לפני הספירה, המספקות פעילות עצבית או מודמנטית בזמן אמת.בנוירוהביליטציה, למשל, מטופל שבץ עשוי ללבוש אוזניות EEG המזהות את תנודות המוח הקשורות למנועים: גירוי חשמלי של הגוף המושפע או מפעיל אותקה רובוטית.

יישומים רפואיים וחדשנות

ערכת הכלים הרחבה של BCIs שאינם פולשנית מאפשרת יישומים חדשים על פני ספקטרום של מצבים רפואיים.יישומים אלה יכולים להיות מקובצים במספר תחומים מרכזיים:

נוירו-רחישות

Non-invasive BCIs הפך עמוד של נוירו-רישוביליציה מודרנית, במיוחד עבור שחזור מוטורי לאחר שבץ ופציעת חוט השדרה. in שבץ שיקום, מערכות BCI לזהות תמונות מוטוריות או ניסיון תנועה מ אותות EEG ותרגם אותם לפקודות שליטה עבור גירוי חשמלי פונקציונלי (Fmus) או חומרים רובוטיים רובוטיים של פעילות גופנית, גישה זו עוסקת המעגל העצבי של המטופל, קידום Hebbcular ו-Credicial מחקרים יכולים גם כדי לעזור טיפול תרופתית באופן כללי, אפילו כדי לעזור לתפקוד כרוני של Immericial, כולל לפני הספירה לאחור, כולל טיפול תרופתי, כולל טיפול תרופתי.

אבחון ובדיקה

EEG ו fNIRS משמשים יותר ויותר כלים אבחון עבור הפרעות נוירולוגיות. באפילפסיה, ניטור ארוך טווח של EEG עם אלקטרודות יבש יכול ללכוד פעילות בין-טלטלת וictal בבית המטופל, שיפור הסיכויים לזהות דפוסי התקף כי עשוי להיות מפספסים ביקורים פסיכולוגיים קצרים.

טכנולוגיות מסייעות

עבור אנשים עם מוגבלויות מוטוריות חמורות, BCIs שאינם פולשניים מציעים קו חיים לתקשורת ובקרה סביבתית.היישומים הבוגרים ביותר הוא ה- P300 האית'ר, אשר משתמש פוטנציאל הקשור לאירוע P300 מעורר דמויות פלאש על המסך כדי לאפשר למשתמשים לכישוף מילים.התפתחויות האחרונות שיפרו את שיעורי האיות ליותר מ-10 תווים לדקה, ומערכות היברידיות שמשלבות P300 עם פוטנציאל חזותי מעוררות (V) יכולות לזהות סימנים אלקטרוניים, אפילו יותר, כך שיעזרו ל-FMS/S.

הפרעות נפשיות והפרעת קוגניטיבית

יישום מתפתח הוא השימוש של BCIs עבור מצבים נפשיים כגון חרדה, דיכאון, והפרעת קשב וריכוז (ADHD) אימון ההנקה לאחור, שבו משתמשים לומדים להעריך את קצב המוח שלהם (למשל, הגדלת חזיתית את האטה או פעילות אלפא), הראה פוטנציאל בצמצום הסימפטומים של חרדה ושיפור תשומת לב.

אתגרים ומגבלות

למרות התקדמות מהירה, BCIs עדיין עומד בפני כמה מכשולים משמעותיים שיש להתגבר עליהם על אימוץ קליני נרחב.

אמינות אותות אותות אותות EEG ו fNIRS הם רועשים מטבעם, מזוהמים על ידי חפצים פיזיולוגיים (מצמי עין, פעילות שרירים, פעימות לב) והתערבות סביבתית. בעוד שיטות מודרניות של למידת מכונה יכולות להפחית חלק מהרעש הזה, ביצועים מתפוגגות בהגדרות בעולם האמיתי שבו משתמשים עוברים בחופשיות או פועלים מחוץ למעבדה המחוסננת חיובי ושליליים בזיהוי יכול להוביל למשתמש ותסכולים, במיוחד, או ליישומים של תקשורת מוטורית או בקרה.

אימון והסתגלות של משתמשים מציבים גם מחסומים.מערכות BCI רבות דורשות ממשתמשים ללמוד שליטה תנודתית של קצבי מוח ספציפיים, כגון קצבי מומוס או קצבי מתכת חיישן, אשר יכולים לקחת שבועות של תרגול ואולי לא להיות בלתי ניתנים להשגה על ידי כל האנשים.שיעור בולט של משתמשים (המוגדרים ב -10-30%) אינם מסוגלים להשיג שליטה אמינה לפני הספירה, תופעה ידועה בשם "אינטראקטיביזם" של אלגוריתמים, אך לא ניתן להתאים את האלגוריתמים, אלא אלגוריתמים, אלא אלגוריתמים, אך ורק לאלגוריתמים, אך ורק לאלגוריתמים, אך ורק לאלגוריתמים, אך אלגוריתמים, אך קיימים באלגוריתמים, אך הם אלגוריתמים מתקדמים.

עלויות ותפוצה לתפוצה מוגבלת. בעוד ראשי תיבות אלקטרוניים אלקטרוניים הפכו להיות סבירים יותר, מערכות מחקר ברמה מקצועית עדיין עולה אלפי דולרים, ואת הנוף החזר קליני עבור טיפולים מבוססי BCI הוא underפיתחו.אישור הצטברות של גופים כגון ה- FDA או EMA נדרש עבור תביעות מכשיר רפואי, ורק קומץ של מוצרים שאינם פולשני לפני הספירה קיבלתי ברור עבור אינדיקציות ספציפיות.

שיקולים אתיים יותר ויותר בחזית.בעיות של פרטיות נתונים, הסכמה מושכלת לאיסוף הנוירו-נתונים, והפוטנציאל של נוירו-נסמולציה בלתי מכוונת במערכות סגורות דורשות תשומת לב זהירה.עבור BCIs שמפעים את כוונתו של המשתמש, שגיאות בפירוש עלולות להיות השלכות חמורות, במיוחד אם המערכת לא תנטרל "אל תפקד" כ"הנחיות אבטחה".

כיוונים עתידיים

מסלול המחקר הלא פולשני של BCI מצביע על מספר התפתחויות מרגשות שיכולות לעצב מחדש את הנוהג הרפואי בעשור הבא.

(FLT:0) אינטגרציה עם בינה מלאכותית וענן מחשוב: FLT:1 השילוב של עיבוד AI קצה על מכשירים לבישים וניתוח מבוסס ענן יאפשר למידה מתמדת ואישון.BCIs יכול להתאים באופן אוטומטי אותות המוח המתפתחים של הפרט, צמצום זמן החשקה ושיפור ביצועים ארוכי טווח.

(FLT:0) תרופות מותאמות ו-Loop Therapy:BuildFLT 1:1 כפי שהבנה שלנו של ביומרקרים עצביים משתפרת, BCIs יכול לשמש כדי לספק נוירומודולציה סגורה המותאמים לפתולוגיה של כל מטופל.לדוגמה, לפני הספירה מזהה סימנים מוקדמים של התקף מיגרנות יכול לגרום לגירוי מגנטי או נוירובק transcranial לפרק את הפרקטיקות של המטופל, למשל, כדי להתאים את התרגילים של דלקת פרקים בזמן אמתיים, אך ניתן לשיטות של דלקת פרקים, אך ניתן לשיטות של דלקת פרקים בזמן אמתיים, אך יכול לגרום לגירויים של גירויים של דלקת פרקים, אך ורקמות, אך ורק לאחר מכן, אך ניתן לאימון המוח, אך יכול לגרום לגירויים, אך ורק כדי להתאים את המוח, אך ורק לאחר מכן, אך ורק כדי להתאים את התרגילים, אך ניתן לשיטות של גירויים, אך באופן מיידי, אך באמצעות גירויים, יכול לגרום לגירויים, אך ורקמות, אך ניתן לשיטות של דלקת פרקים, אך ניתן לשיטות של דלקת פרקים אמיתיים, יכול לגרום לגירויים, אך ניתן לשיטות של דלקת פרקים, אך ניתן לשיטות של דלקת פרקים, אך ניתן לנטראקטיביים, אך ורקמות, אך ורקמות, אך ורק כדי להתאים את המוח, אך ניתן

(FLT:0) ההתקדמות ב-MINITOR:FIRLT:1 חיישנים הדור הבא, כולל חיישנים קוונטיים עבור OPM-MEG ואלקטרוניקה גמישה עבור EEG פרופיל נמוך, מבטיחים להפוך את non-invasive BCIs כמעט בלתי נראה.

(FLT:0) רגולציה ותקינה Efforts:BuildFLT) 1 יוזמות שיתוף פעולה בין האקדמיה, התעשייה וסוכנויות רגולטוריות פועלות כדי לקבוע את קריטריונים ביצועים, תקני בטיחות ומסגרות ניסויים קליניים. יוזמת המוח של IEEE ואגודת BCI מפתחים באופן פעיל הנחיות לשיתוף נתונים לפני הספירה ופעולה כזו תזרז את התרגום ולהבטיח כי מכשירים חדשים הם בטוחים ויעילים.

לסיכום, BCIs שאינם פולשניים נמצאים בדרך להפוך כלים חיוניים ברפואה מותאמים אישית לבריאות הנוירולוגית.התכנסות של חיישנים משופרים, למידת מכונה עוצמתית, וארכיטקטורה סגורה בזמן אמת מרחיבה את טווח התנאים שניתן לאבחן, לעקוב אחריהם, ולטפל ללא ניתוח.בזמן אתגרים באמינות, שימושיות, ומוסריות, קצב החדשנות מציע עתיד שבו מחשבים הם שגרתיים כמו ויזואלית, המציעה יותר, כגון טיפול פסיכולוגי, אפשרויות קליניות, או יעילות יותר, וגמישות, וגמישות, ואסתטיקה, וגמישות, ואסתטיקה, ואסתטיקה, ואסתטיקה, וגמישות, ואסתטיקה, תישאר, וגמישות, וגמישות, תישאר, קצב החדשנות, קצב החדשנות, צמיחה בטוחה יותר, צמיחה בטוחה יותר, וגמישות, וגמישות, וגמישות, וגמישות, וגמישות, וגמישות, וגמישות, ויציבות, ואסתטיקה, ואסתטיקה, וגמישות, וגמישות, תישאר, וגמישות, היא, היא, וגמישות, וגמישות, קצב החדשנות, וגמישות, היא, וגמישות, היא, קצב החדשנות, היא, היא, קצב החדשנות, קצב החדשנות, קצב החדשנות, מציעה, קצב החדשנות, קצב החדשנות, קצב החדשנות, מראה, קצב החדשנות, קצב החדשנות, קצב החדשנות, קצב החדשנות, קצב החדשנות,