Lavintensitetsfokuserede ultralydspulser (LIFUP) for at modulere smerte

LIFUP bruger en enkelt stor konkav eller flere ultralydstransducere i en hætte placeret på hovedbunden til at producere højfrekvente (100Hz) sonikeringer i 30 sekunder ad gangen for 10 pulstog. I modsætning til traditionel diagnostisk ultralyd, som konstant transmitterer ultralyd og 'lytter' til ekkoet for at danne et billede, leverer LIFUP ultralyden i pakker eller pulser. Af årsager, der ikke er klare, får pulserende ultralyd neuroner til at depolarisere og affyre. Knogler blokerer typisk ultralydsbølger. Men smart kan man levere ultralyden fra flere kilder og bruge kraniet som en linse, for faktisk at forme og fokusere den konvergerende stråle dybere i hjernen.

Den kliniske brug af LIFUP bruger således MR-scanninger taget før stimulering til at placere og beregne, hvordan flere ultralydspulsationer vil konvergere på et sted i hjernen (under hensyntagen til knoglespredningen af ​​strålen fra kraniet). Da en lille transducer som ved diagnostisk ultralyd ikke individuelt kan forårsage neuronal udledning, kan neuronal affyring med LIFUP fokuseres både dybt (2-12 cm under hætten; til sammenligning kan traditionel TMS stimulere 1-3,4 cm2 dyb (9, 10)) og fokalt (så lille som 0,5 mm i diameter og op til 1000 mm; faciliteten af ​​en standard, kommercielt tilgængelig 70 mm figur-af-8 TMS-spole er ca. 50 mm2; (9, 10)). Interessant nok er pulsbredden af ​​bærefrekvensen af ​​LIFUP (0,5 ms) slående ens med den, der bruges i alle andre pulserede neuromodulationsterapier (DBS: 0,6 ms, ECT: 0,5 ms; TMS: 0,2 ms; VNS: 0,5 ms), hvilket tyder på. at denne tidsramme er mekanistisk meningsfuld. Dette er et godt eksempel på den almindelige baggrundsvidenskab om hjernestimulering, der overskrider de individuelle metoder.

Forskere har undersøgt virkningerne af LIFUP i prækliniske og kliniske omgivelser, bekræfter dets evne til sikkert at stimulere neuralt væv (11-14), foreslår cellulære mekanismer for dets effektivitet (13-19), og bruger nu LIFUP i humane patienter (20). Monti et al. (2016) beskrev et casestudie, hvor de brugte LIFUP til at stimulere en komatøs patients thalamus.(20). To præ-LIFUP vurderinger vurderede patienten til at være i minimal bevidst tilstand (MCS). Efter sonikering genfandt patienten motoriske og oromotoriske funktioner næste dag, og udviklede sig til fuld sprogforståelse og kommunikation ved at nikke og ryste på hovedet. Fem dage efter LIFUP forsøgte patienten at gå. Mens denne undersøgelse hverken var blindet eller sham-kontrolleret, var den første anvendelse af terapeutisk LIFUP i en human patient opmuntrende, og vi forventer flere terapeutiske anvendelser af LIFUP og potentielle kliniske forsøg i fremtiden. Hvis LIFUP fortsætter med at vise klinisk potentiale, har det potentiale til at erstatte DBS' rolle uden behov for operation. Den vigtigste barriere for, at LIFUP erstatter DBS til kliniske applikationer, er, at DBS stort set bruges på en måde, hvor enheden indsættes og tændes konstant uden at forsøge at ændre kredsløbsdynamik eller adfærd fundamentalt, så du kan fjerne enheden. Det er klart, at patienter ikke kan bære en LIFUP-hjelm permanent. Men i den grad, vi lærer at stimulere på måder, der permanent ændrer kredsløbsadfærd (LTD eller LTP) uden ablation, kan vi muligvis erstatte flere sessioner med LIFUP, der kan træne og omkoble hjernen i stedet for permanent at implantere hardware. LIFUP kan helt sikkert stimulere dybt og fokalt og ikke-invasivt og kan derfor være et vigtigt næste skridt inden for hjernestimulering.

Information om den intervention, der skal undersøges. Vi vil bruge Brainsonix lavintensitetsfokuseret ultralydspulseringsenhed. (BX Pulsar 1001). Se venligst producentens beskrivelse (Teknisk Resumé) sammen med bilag om selve enhedens faktiske sikkerhed.