Fokussierter Ultraschall mit niedriger Intensität für die insuläre Neuromodulation bei chronischen Schmerzen

Bevor eine Therapie mit niederintensivem fokussiertem Ultraschall (LIFU) für das komplexe regionale Schmerzsyndrom (CRPS) und Fibromyalgie (FM) durch die Durchführung einer klinischen Studie entwickelt wird, müssen die Forscher eine Proof-of-Concept-Studie durchführen, um zu verstehen, ob die LIFU-Neuromodulation ausgelöst wird Verhalten und physiologischen Reaktionen in diesen beiden Populationen. Die erste Studie besteht darin, innerhalb des Probandendesigns ein Gegengewicht von aktivem oder inaktivem LIFU durchzuführen. Die Reihenfolge von Schein- und echtem LIFU wird bei separaten Besuchen randomisiert. Das primäre Ziel ist zu testen, ob LIFU das Schmerzempfinden reduziert, und ein sekundäres Ziel ist zu testen, ob LIFU die klinischen Ergebnisse verbessert, einschließlich Änderungen der Hauttemperatur und des Schwellungsumfangs (in Zentimetern) der Zielgliedmaße. Die Zielextremität wird für CRPS als die verletzte Extremität (obere oder untere Extremität) und für FM als die dominante obere Extremität definiert. Diese klinischen Ergebnisse sind sowohl für die CRPS- als auch für die FM-Population üblich, zusammen mit Schmerzen, und diese Messungen werden durchgeführt, um festzustellen, ob LIFU diese klinischen Merkmale beeinflusst. LIFU wurde ausgiebig an gesunden Teilnehmern getestet und zeigte Veränderungen der Gehirnaktivität ohne Schäden.

Ein Ultraschallwandler ist das Gerät, das zum Auftragen von LIFU verwendet wird, das mit einer Echtzeit-Kopfverfolgungs-Infrarotkamera auf der Kopfhaut angebracht wird. Es werden kurze Ultraschallimpulse mit geringer Intensität abgegeben. Quantitative sensorische Tests (QST) werden verwendet, um eine Schmerzreaktion hervorzurufen, indem eine Thermode auf der Haut der Hand, des Unterarms, des Unterschenkels oder des Fußes platziert wird und die Temperatur mit einer festgelegten Rate erhöht oder gesenkt wird. Es wird vier separate QST-Protokolle geben, darunter thermische Schwellenwerte, konditionierte Schmerzmodulation (CPM), zeitliche Schmerzsummenbildung (TSP) und durch Kontakthitze provoziertes Potenzial (CHEP).

An der Zielextremität werden thermische Schmerzschwellentests durchgeführt, um die individuellen Basislinien für zusätzliche Testprotokolle zu bestimmen. Das QST-Gerät wird auf eine Basistemperatur von 32 °C eingestellt und mit einer Rate von 1 °C/s erhöht. Sobald der Teilnehmer Schmerzen durch den Wärmereiz verspürt, wird ein Knopf gedrückt, der die Temperatur auf die Grundlinie zurücksetzt. Dieser Vorgang wird fünfmal wiederholt und der durchschnittliche Schwellenwert wird berechnet. CPM beinhaltet die gleichzeitige Abgabe eines konditionierten Stimulus und eines Teststimulus. Für den konditionierten Kältestimulus tauchen die Patienten ihre gegenüberliegende Extremität (der Zielextremität) in einen Eimer mit Eiswasser, und es folgt der Teststimulus, ein Wärmestimulus für die Zielextremität. Die Patienten bewerten dann den wahrgenommenen Schmerz auf einer 10-Punkte-Skala und der gesamte Vorgang wird 3 Mal vor und nach der LIFU-Stimulation wiederholt. Bei TSP wird an der ausgewählten Stelle eine Wärmestimulation angewendet. Die Grundlinie wird eingestellt und bis zu einer Zieltemperatur erhöht, die durch individuelle Schwellentests bestimmt wird, und bleibt dann entweder konstant oder pulsiert für bis zu 180 Sekunden. Die Probanden bewerten das Ausmaß des wahrgenommenen Schmerzes entweder verbal oder numerisch anhand einer 10-Punkte-Skala und das Verfahren wird 3 Mal vor und nach der LIFU-Stimulation durchgeführt. Bei CHEP werden die Wärmereize in zufälligen Intervallen zwischen 10 und 20 Sekunden an mehreren unterschiedlichen Stellen an der Zielgliedmaße verabreicht, um Gewöhnung und Erwärmung zu vermeiden. Die Patienten bewerten 40 Reize auf einer 10-Punkte-Skala für wahrgenommene Schmerzen vor und nach der LIFU-Stimulation und die mittels Elektroenzephalographie (EEG) aufgezeichneten Gehirnreaktionen.

Berührungslose Infrarot-Thermometer werden verwendet, um die Hauttemperatur der Zielgliedmaße zu messen, und weiche Maßbänder werden verwendet, um den größten Umfang (in Zentimetern) zu messen (Entzündungsregion für CRPS-Patienten und variabel für FM-Patienten, je nachdem, welcher Muskel größer ist ) des Zielgliedes.

Insgesamt 15 CRPS-Patienten und 12 FM-Patienten werden in die Studie aufgenommen, wobei die Ärzte der Carilion Clinic Pain Management die etablierten Budapester Kriterien zur Diagnose von CRPS Typ I und Typ II verwenden. Die erste Sitzung beinhaltet die Erstellung anatomischer MRT- und CT-Scans, die erforderlich sind, um den interessierenden Bereich (anterior Insula) während der QST-Sitzungen genau anzuvisieren und eine genaue Anwendung des LIFU für jeden Einzelnen sicherzustellen. Klinische Grundlinienmessungen der Zielgliedmaße werden ebenfalls erhalten. Die nächsten beiden Sitzungen werden nach dem Zufallsprinzip mit LIFU oder Sham ausgeglichen, während QST und klinische Messungen durchgeführt werden. Blutdruck, Atemfrequenz, galvanische Hautreaktion, Photoplethysmographie und ein Zwei-Kanal-Elektrokardiogramm werden ebenfalls erfasst, um die Veränderungen des autonomen Nervensystems des Patienten als potenzielle Störfaktoren zu überwachen und die Auswirkungen des Ultraschalls zu beurteilen. Fragebögen werden über Redcap während jeder Sitzung verabreicht, um potenzielle Störfaktoren wie Depressionen, Angst und Angst zu dokumentieren und gleichzeitig die Symptome des Patienten vor und nach der LIFU-Anwendung aufzuzeichnen. Für die CRPS-Teilnehmer wird auch ein kurzes Schmerzinventar (BPI) dokumentiert, das sowohl die Intensität der Schmerzen als auch die Beeinträchtigung des Lebens des Patienten durch Schmerzen misst, zusammen mit dem überarbeiteten Fibromyalgie-Auswirkungsfragebogen (FIQR) für die FM-Teilnehmer.