Fokussierter Ultraschall mit niedriger Intensität bei Personen mit Bewusstseinsstörungen bei traumatischen Hirnverletzungen

Schädel-Hirn-Trauma (TBI) ist ein wichtiges globales Gesundheitsproblem. Es wird geschätzt, dass jedes Jahr etwa 70 Millionen Menschen ein Schädel-Hirn-Trauma (TBI) erleiden. Schwerwiegende TBIs für Krankenhausaufenthalt oder Tod sind mindestens 10 Millionen pro Jahr.

Kürzlich haben Fortschritte in der neurokritischen Versorgung zu einer Zunahme der Zahl schwerer SHT-Patienten geführt, die ihre kognitiven und körperlichen Funktionen wiedererlangen und schließlich in ein unabhängiges Leben zurückkehren. Einige der Patienten mit schwerem SHT schaffen es jedoch nicht, das Bewusstsein vollständig wiederzuerlangen. Dieser Zustand wird Bewusstseinsstörung (DoC) genannt. Sie erholen sich vom Koma und behalten den Schlaf-Wach-Zyklus bei, haben aber ein beeinträchtigtes Bewusstsein für sich selbst und ihre Umgebung. Diese Zustände werden als unresponsives Wachheitssyndrom oder minimal bewusster Zustand bezeichnet. Diese Zustände führen dazu, dass Patienten jegliche Autonomie verlieren und ihre Familien emotional und finanziell schwer belastet werden. Zusätzlich zu diesen verheerenden Auswirkungen erhöhen diese Zustände bekanntermaßen die Burnout-Raten bei Pflegekräften.

In der Vergangenheit galten Patienten mit posttraumatischem DoC als „nichts zu tun“. In letzter Zeit wurden jedoch Behandlungen wie sensorische Stimulation, Physiotherapie und Medikamente eingesetzt und untersucht. Sensorische Stimulation basiert auf der Idee, dass angereicherte Stimulationen die neuronale Plastizität und Erholung fördern. Die meisten Studien zur sensorischen Stimulation waren Fallberichte, mit wenigen randomisierten kontrollierten Studien. Die Physiotherapie umfasst hauptsächlich Bewegungsumfang, Haltungsänderungen und so weiter. Fast alle Krankenhäuser bieten Physiotherapie an, aber es gibt immer noch keine ausreichenden Beweise dafür, dass sie bei Patienten mit posttraumatischem DoC wirksam ist. Studien zu pharmakologischen Behandlungen bei Patienten mit DoC beziehen sich hauptsächlich auf Dopaminergika, da Dopaminergika das retikuläre Aktivierungssystem stimulieren können, um Wachsamkeit und Aufmerksamkeit zu verbessern. Unter ihnen hat sich Amantadin in einer großen randomisierten, kontrollierten klinischen Studie bei Patienten mit posttraumatischem DoC als wirksame Behandlung erwiesen. Obwohl Amantadin das Tempo der Genesung beschleunigt, gibt es jedoch die Einschränkung, dass die Wirkung auf die Langzeitergebnisse unbekannt bleibt.

Mit zunehmendem wissenschaftlichen Verständnis des Bewusstseins wurden viele Studien durchgeführt, um das Bewusstsein durch Neuromodulationstechniken wie Mittelnervenstimulation, Dorsalsäulenstimulation, transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS), repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) und Tiefenhirn wiederherzustellen Stimulation (THS). Mittelnervstimulation wurde versucht, sensorische Stimulation auf das Gehirn zu lenken. Es hat sich jedoch in kleinen randomisierten kontrollierten Studien als unwirksam erwiesen. Es wurden Versuche unternommen, die dorsale Säule des Rückenmarks direkt zu stimulieren. Da es sich jedoch um ein invasives Verfahren handelt, wurden keine randomisierten kontrollierten Studien durchgeführt.

In den letzten 10 Jahren hat die Neurostimulation wie tDCS, rTMS und DBS als wiederherstellende Behandlung des Bewusstseins nach TBI zunehmende Aufmerksamkeit erhalten. In einer doppelblinden, scheinkontrollierten Crossover-Designstudie haben Thibaut et al. haben die Wirksamkeit von tDCS bei 55 DOC-Patienten untersucht. Signifikante Verhaltensänderungen wurden nach tDCS bei MCS-Patienten beobachtet, aber nach 1 Jahr hielt die Wirkung nicht an. DBS wurde im Allgemeinen bei der Parkinson-Krankheit eingesetzt, wurde aber auch bei Patienten mit DoC durchgeführt, da es den Thalamus direkt stimulieren kann. Verbessertes Bewusstsein nach DBS wurde berichtet, aber die Beweise sind immer noch nicht ausreichend und das Risiko ist zu hoch, um Patienten mit posttraumatischem DoC verabreicht zu werden.

Der fokussierte Ultraschall mit niedriger Intensität (LIFU) wurde neu als Technik vorgeschlagen, um die Einschränkungen bestehender Neurostimulationstechniken zu überwinden. LIFU hat eine räumliche Auflösung von nur 2-5 mm und eine Eindringtiefe von mehr als 10-15 cm. Somit kann es den Schädel passieren, um das tiefe Hirngewebe zu stimulieren, und kann auch fein stimulieren.

In den letzten Jahren haben wir uns auf Studien zur Stimulation von Nervengewebe mit einem fokussierten Ultraschall-Stimulationssystem konzentriert. Es wurde berichtet, dass die Aktivierung und Hemmungskontrolle des motorischen und visuellen Nervensystems bei Kaninchen unter Verwendung eines fokussierten Ultraschall-Stimulationssystems erreicht werden kann. Wir berichteten auch, dass der Thalamus anästhesierter Ratten mit einem fokussierten Ultraschallstimulationssystem stimuliert wurde, was zu einer kürzeren Erholungszeit von der Anästhesie führte. Das bildgeführte Navigationssystem mittels MRT ermöglichte es, die Ultraschallstimulation mit hoher Genauigkeit auf den Zielpunkt des Gehirns zu fokussieren. Im Jahr 2018 wurde eine tragbare FUS-Kopfbedeckung für ein Rattenmodell entwickelt und über die Wirkung langfristiger Veränderungen der Gehirnfunktion durch fokussierte Ultraschallstimulation berichtet, wodurch die Möglichkeit der Neuroplastizität unter Verwendung von LIFU identifiziert wurde.

2016 haben Monti et al. berichteten über einen klinischen Fall der Wiedererlangung des Bewusstseins bei einem Verkehrsunfallpatienten, der etwa 20 Tage im Koma gelegen hatte. Der zentrale Thalamusbereich des Patienten wurde jeden Tag 5-10 Minuten lang mit LIFU stimuliert, wodurch das Bewusstsein ab dem 3. Tag wiederhergestellt und am 5. Tag mit dem Gehen begonnen wurde. Dieses Ergebnis wird durch die Beziehung zwischen zentralem Thalamus und Bewusstsein unterstützt. Außerdem ähnelt es dem Fall, dass die zentrale Thalamusstimulation unter Verwendung von DBS bei dem Patienten, der 6 Jahre lang nach TBI an MCS litt, die Verhaltensreaktionen des Patienten modulierte.

Basierend auf den obigen Ergebnissen ist das Ziel dieser Studie, die therapeutische Wirkung der Erholung von DoC und die Sicherheit der LIFU-Stimulation im Thalamusbereich bei Patienten mit posttraumatischem DoC zu bewerten.