Lav-intensitetsfokuseret ultralyd på personer med bevidsthedsforstyrrelse af traumatisk hjerneskade

Traumatisk hjerneskade (TBI) er et vigtigt globalt sundhedsproblem. Det anslås, at omkring 70 millioner individer vil lide af en traumatisk hjerneskade (TBI) hvert år. Alvorlige TBI'er for hospitalsindlæggelse eller død er mindst 10 millioner årligt.

For nylig har fremskridt inden for neurokritisk behandling ført til en stigning i antallet af svære TBI-patienter, der genvinder kognitiv og fysisk funktion, og til sidst vender tilbage til et selvstændigt liv. Nogle af alvorlige TBI-patienter formår dog ikke at komme helt tilbage til bevidstheden. Denne tilstand kaldes bevidsthedsforstyrrelse (DoC). De kommer sig fra koma og opretholder søvn-vågen cyklus, men har nedsat bevidsthed om sig selv og deres omgivelser. Disse tilstande kaldes ikke-responsivt vågenhedssyndrom eller minimalt bevidst tilstand. Disse forhold gør, at patienter mister al selvstændighed og en tung følelsesmæssig og økonomisk byrde for deres familier. Ud over disse ødelæggende virkninger er disse tilstande kendt for at øge udbrændthedsraten hos pårørende.

Tidligere blev patienter med posttraumatisk DoC anset for at være "intet at gøre". Imidlertid er behandlinger som sansestimulering, fysioterapi og medicin blevet brugt og undersøgt for nylig. Sansestimulering er baseret på ideen om, at berigede stimulationer gavner neural plasticitet og restitution. De fleste undersøgelser af sensorisk stimulering har været case-rapporter, med få randomiserede kontrollerede undersøgelser. Fysioterapi omfatter hovedsageligt bevægelsesområde, holdningsændringer og så videre. Næsten alle hospitaler tilbyder fysioterapi, men der er stadig ikke tilstrækkelig evidens til at konkludere, at det er effektivt for patienter med posttraumatisk DoC. Undersøgelser af farmakologiske behandlinger hos patienter med DoC er hovedsageligt relateret til dopaminerge midler, fordi dopaminerge midler kan stimulere det retikulære aktiverende system for at forbedre vågenhed og opmærksomhed. Blandt dem har amantadin vist sig at være en effektiv behandling gennem et stort randomiseret kontrolleret klinisk forsøg med patienter med posttraumatisk DoC. Men selvom amantadin er effektivt til at fremskynde genopretningstempoet, er der en begrænsning af, at effekten på langsigtede resultater forbliver ukendt.

Efterhånden som en videnskabelig forståelse af bevidstheden vokser, er mange undersøgelser blevet udført for at genoprette bevidstheden ved hjælp af neuromodulationsteknikker, såsom median nervestimulation, dorsal kolonne stimulation, transkraniel jævnstrømsstimulering (tDCS), repetitiv transkraniel magnetisk stimulation (rTMS) og dyb hjerne stimulation (DBS). Median nervestimulation blev forsøgt at dirigere sensorisk stimulation til hjernen. Det har dog vist sig at være ineffektivt i små randomiserede kontrollerede undersøgelser. Forsøg på direkte at stimulere rygmarvens dorsale søjle er blevet gjort. Men fordi det er invasiv procedure, er der ikke udført randomiserede kontrollerede undersøgelser.

I løbet af de seneste 10 år har neurostimulering som tDCS, rTMS og DBS fået øget opmærksomhed som en genoprettende behandling af bevidsthed efter TBI. I et dobbeltblindt falsk-kontrolleret crossover-designstudie, Thibaut et al. har undersøgt effektiviteten af ​​tDCS hos 55 DOC-patienter. Signifikante adfærdsændringer blev observeret efter tDCS hos MCS-patienter, men efter 1 år var effekten ikke opretholdt. DBS er generelt blevet brugt ved Parkinsons sygdom, men det er også blevet udført hos patienter med DoC, fordi det direkte kan stimulere thalamus. Forbedret bevidstheden efter DBS er blevet rapporteret, men beviserne er stadig ikke tilstrækkelige, og risikoen er for høj til at blive administreret til patienter med posttraumatisk DoC.

Lav-intensitet fokuseret ultralyd (LIFU) er for nylig blevet foreslået som en teknik til at overvinde begrænsningerne ved eksisterende neurostimuleringsteknikker. LIFU har en rumlig opløsning på kun 2-5 mm og en penetrationsdybde på mere end 10-15 cm. Den kan således passere gennem kraniet for at stimulere det dybe hjernevæv og kan også stimulere fint.

I de senere år har vi fokuseret på undersøgelser af stimulering af nervevæv ved hjælp af et fokuseret ultralydsstimuleringssystem. Det blev rapporteret, at aktiverings- og hæmningskontrol af det motoriske og visuelle nervesystem hos kaniner kan opnås ved hjælp af et fokuseret ultralydsstimuleringssystem. Vi rapporterede også, at thalamus hos bedøvede rotter blev stimuleret med et fokuseret ultralydsstimuleringssystem, hvilket resulterede i en kortere restitutionstid fra anæstesi. Det billedstyrede navigationssystem ved hjælp af MRI gjorde det muligt at fokusere ultralydsstimuleringen på hjernens målpunkt med høj nøjagtighed. I 2018 blev en bærbar FUS-hovedbeklædning til en rottemodel udviklet, og effekten af ​​langsigtede ændringer i hjernens funktion ved fokuseret ultralydsstimulering blev rapporteret, hvilket identificerede muligheden for neuroplasticitet ved hjælp af LIFU.

I 2016, Monti et al. rapporterede et klinisk tilfælde af genopretning af bevidsthed hos en trafikulykkespatient, der havde ligget i koma i omkring 20 dage. Det centrale thalamiske område af patienten blev stimuleret med LIFU i 5-10 minutter hver dag, hvilket genoprettede bevidstheden fra den 3. dag og begyndte at gå på den 5. dag. Dette resultat understøttes af forholdet mellem central thalamus og bevidsthed. Derudover ligner det tilfældet, at central thalamus-stimulering ved hjælp af DBS hos patienten, der havde MCS i 6 år efter TBI, modulerede patientens adfærdsmæssige reaktioner.

Baseret på ovenstående resultater er denne undersøgelses formål at evaluere den terapeutiske effekt af restitution fra DoC og sikkerheden af ​​LIFU-stimulering i thalamusområdet hos patienter med posttraumatisk DoC.