Ultrazvukové pulsy s nízkou intenzitou (LIFUP) k modulaci bolesti

LIFUP používá jeden velký konkávní nebo více ultrazvukových měničů v čepici umístěné na pokožce hlavy, aby produkoval vysokofrekvenční (100 Hz) sonikaci po dobu 30 sekund najednou pro 10 sledů pulzů. Na rozdíl od tradičního diagnostického ultrazvuku, který neustále vysílá ultrazvuk a „poslouchá“ ozvěnu, aby vytvořil obraz, LIFUP dodává ultrazvuk v paketech nebo pulzech. Z důvodů, které nejsou jasné, pulzní ultrazvuk způsobuje depolarizaci neuronů a jejich požár. Kosti obvykle blokují ultrazvukové vlny. Chytře však lze dodat ultrazvuk z více zdrojů a použít lebku jako čočku, aby skutečně tvaroval a zaostřoval konvergentní paprsek hlouběji v mozku.

Klinické použití LIFUP tak využívá MRI skeny pořízené před stimulací k polohování a výpočtu, jak se vícenásobné ultrazvukové pulsace budou sbíhat v místě v mozku (s přihlédnutím k kostní disperzi paprsku z lebky). Vzhledem k tomu, že malý měnič jako v diagnostickém ultrazvuku nemůže jednotlivě způsobit neuronální výboj, s LIFUP může být neuronální palba zaměřena jak hluboko (2-12 cm pod krytem; pro srovnání, tradiční TMS může stimulovat 1-3,4 cm2 hluboko (9, 10)) a ohniskové (o průměru 0,5 mm a až 1000 mm; schopnost standardní, komerčně dostupné 70mm osmičkové cívky TMS je zhruba 50 mm2; (9, 10)). Je zajímavé, že šířka pulsu nosné frekvence LIFUP (0,5 ms) je nápadně podobná té, která se používá u všech ostatních pulzních neuromodulačních terapií (DBS: 0,6 ms, ECT: 0,5 ms; TMS: 0,2 ms; VNS: 0,5 ms), což naznačuje že tento časový rámec je mechanicky smysluplný. Toto je dobrý příklad běžné základní vědy o stimulaci mozku, která přesahuje jednotlivé metody.

Vědci zkoumali účinky LIFUP v preklinických a klinických podmínkách, potvrdili jeho schopnost bezpečně stimulovat nervovou tkáň(11-14), navrhli buněčné mechanismy pro jeho účinnost(13-19) a nyní LIFUP používají u lidských pacientů(20). Monti a kol. (2016) popsali případovou studii, kdy pomocí LIFUP stimulovali thalamus pacienta v komatu.(20). Dvě hodnocení před LIFUP hodnotila pacienta jako pacienta ve stavu minimálně při vědomí (MCS). Po sonikaci se pacientovi na druhý den vrátily motorické a oromotorické funkce, přičemž postupoval k plnému porozumění jazyku a komunikaci přikyvováním a třepáním hlavy. Pět dní po LIFUP se pacient pokusil chodit. I když tato studie nebyla ani zaslepená, ani falešně kontrolovaná, první aplikace terapeutického LIFUP u lidského pacienta byla povzbudivá a očekáváme další terapeutické aplikace LIFUP a potenciální klinické studie v budoucnu. Pokud bude LIFUP nadále vykazovat klinický potenciál, má potenciál nahradit roli DBS bez nutnosti chirurgického zákroku. Klíčovou překážkou pro LIFUP nahrazující DBS pro klinické aplikace je to, že DBS se obecně používá způsobem, kdy se zařízení vkládá a zapíná neustále, aniž by se pokoušelo zásadně změnit dynamiku nebo chování obvodu, abyste mohli zařízení vyjmout. Je zřejmé, že pacienti nemohou trvale nosit přilbu LIFUP. Avšak do té míry, do jaké se naučíme stimulovat způsoby, které trvale změní chování okruhu (LTD nebo LTP) bez ablace, můžeme být schopni nahradit několik sezení LIFUP, které mohou trénovat a přepojovat mozek namísto permanentní implantace hardwaru. LIFUP jistě dokáže stimulovat hluboko, fokálně a neinvazivně, a proto může být dalším klíčovým krokem v oblasti stimulace mozku.

Informace o intervenci, která má být studována. Budeme používat nízkointenzivní fokusovaný ultrazvukový pulsační přístroj Brainsonix. (BX Pulsar 1001). Podívejte se prosím na popis výrobce (Technické shrnutí) spolu s přílohami o skutečné bezpečnosti samotného zařízení.