Matalatehoinen fokusoitu ultraääni henkilöille, joilla on traumaattisen aivovaurion tajuntahäiriö

Traumaattinen aivovamma (TBI) on tärkeä globaali terveysongelma. On arvioitu, että noin 70 miljoonaa ihmistä kärsii traumaattisesta aivovauriosta (TBI) joka vuosi. Vakavat TBI:t sairaalahoidon tai kuoleman vuoksi ovat vähintään 10 miljoonaa vuodessa.

Äskettäin neurokriittisen hoidon edistyminen on johtanut lisääntyneeseen vakavien TBI-potilaiden lukumäärään, jotka ovat toipuneet kognitiivisista ja fyysisistä toiminnoistaan ​​ja palaavat lopulta itsenäiseen elämään. Jotkut vaikeista TBI-potilaista eivät kuitenkaan palaa täysin tajuihinsa. Tätä tilaa kutsutaan tajunnanhäiriöksi (DoC). He toipuvat koomasta ja ylläpitävät uni-valveilusykliä, mutta heillä on heikentynyt tietoisuus itsestään ja ympäristöstään. Näitä tiloja kutsutaan reagoimattomaksi valvetilasyndroomaksi tai minimaalisen tajunnan tilaan. Nämä sairaudet saavat potilaat menettämään kaiken itsenäisyytensä ja rasittamaan perheitään raskaan henkisen ja taloudellisen taakan. Näiden tuhoisten vaikutusten lisäksi näiden olosuhteiden tiedetään lisäävän omaishoitajien työuupumusta.

Aiemmin potilailla, joilla oli posttraumaattinen DoC, pidettiin "ei mitään tekemistä". Viime aikoina on kuitenkin käytetty ja tutkittu hoitoja, kuten sensorinen stimulaatio, fysioterapia ja lääkitys. Sensorinen stimulaatio perustuu ajatukseen, että rikastetut stimulaatiot edistävät hermoston plastisuutta ja palautumista. Suurin osa aististimulaatiota koskevista tutkimuksista on ollut tapausraportteja, mutta harvoja satunnaistettuja kontrolloituja tutkimuksia. Fysioterapiaan kuuluu pääasiassa liikeratoja, asennon muutoksia ja niin edelleen. Lähes kaikki sairaalat tarjoavat fysioterapiaa, mutta edelleenkään ei ole riittävästi näyttöä sen päättelemiseksi, että se on tehokas potilaille, joilla on posttraumaattinen DoC. DoC-potilaiden farmakologisia hoitoja koskevat tutkimukset liittyvät pääasiassa dopaminergisiin aineisiin, koska dopaminergit voivat stimuloida retikulaarista aktivoivaa järjestelmää ja parantaa hereilläoloa ja tarkkaavaisuutta. Niistä amantadiini on osoittautunut tehokkaaksi hoidoksi laajassa satunnaistetussa kontrolloidussa kliinisessä tutkimuksessa potilailla, joilla on posttraumaattinen DoC. Vaikka amantadiini nopeuttaa toipumisnopeutta tehokkaasti, on kuitenkin olemassa rajoituksia, joiden vuoksi vaikutusta pitkän aikavälin tuloksiin ei tunneta.

Kun tieteellinen ymmärrys tietoisuudesta kasvaa, on tehty monia tutkimuksia tajunnan palauttamiseksi neuromodulaatiotekniikoilla, kuten mediaanihermostimulaatio, selkäpylvään stimulaatio, transkraniaalinen tasavirtastimulaatio (tDCS), toistuva transkraniaalinen magneettistimulaatio (rTMS) ja syväaivojen stimulaatio. stimulaatio (DBS). Mediaanihermostimulaatiota yritettiin ohjata aististimulaatio aivoihin. Sen on kuitenkin osoitettu olevan tehoton pienessä satunnaistetussa kontrolloidussa tutkimuksessa. Selkäytimen dorsaalista pylvästä on yritetty stimuloida suoraan. Koska se on kuitenkin invasiivinen toimenpide, satunnaistettuja kontrolloituja tutkimuksia ei ole tehty.

Viimeisten 10 vuoden aikana neurostimulaatioihin, kuten tDCS, rTMS ja DBS, on kiinnitetty enemmän huomiota TBI:n jälkeisen tajunnan palauttavana hoitona. Kaksoissokkoutetussa valekontrolloidussa crossover-suunnittelututkimuksessa Thibaut et al. ovat tutkineet tDCS:n tehoa 55 DOC-potilaalla. Merkittäviä käyttäytymismuutoksia havaittiin tDCS:n jälkeen MCS-potilailla, mutta 1 vuoden kuluttua vaikutus ei säilynyt. DBS:ää on yleisesti käytetty Parkinsonin taudissa, mutta sitä on tehty myös DoC-potilaille, koska se voi suoraan stimuloida talamuksen. Tietoisuus on parantunut DBS:n raportoinnin jälkeen, mutta todisteet eivät ole vielä riittäviä ja riski on liian korkea annettavaksi potilaille, joilla on posttraumaattinen DoC.

Matalan intensiteetin fokusoitua ultraääntä (LIFU) on hiljattain ehdotettu tekniikaksi nykyisten neurostimulaatiotekniikoiden rajoitusten voittamiseksi. LIFU:n avaruudellinen resoluutio on vain 2-5 mm ja tunkeutumissyvyys yli 10-15 cm. Siten se voi kulkea kallon läpi stimuloidakseen syvää aivokudosta ja voi myös stimuloida hienojakoisesti.

Viime vuosina olemme keskittyneet tutkimuksiin hermokudoksen stimuloinnista fokusoidulla ultraäänistimulaatiojärjestelmällä. On raportoitu, että kaniinien motorisen ja visuaalisen hermoston aktivoinnin ja eston hallinta voidaan saavuttaa käyttämällä kohdennettua ultraäänistimulaatiojärjestelmää. Kerroimme myös, että nukutettujen rottien talamusta stimuloitiin kohdistetulla ultraääni-stimulaatiojärjestelmällä, mikä johti lyhyempään toipumisaikaan anestesiasta. MRI:tä käyttävä kuvaohjattu navigointijärjestelmä mahdollisti ultraäänistimulaation kohdistamisen aivojen kohdepisteeseen suurella tarkkuudella. Vuonna 2018 kehitettiin puettava FUS-päähineet rottamallille ja raportoitiin kohdistetulla ultraäänistimulaatiolla tapahtuvien pitkäaikaisten aivojen toiminnan muutosten vaikutuksesta, mikä tunnistaa neuroplastisuuden mahdollisuuden LIFU:n avulla.

Vuonna 2016 Monti et al. raportoi kliinisestä tajunnan toipumisesta liikenneonnettomuuspotilaalla, joka oli ollut koomassa noin 20 päivää. Potilaan talamuksen keskusaluetta stimuloitiin LIFU:lla 5-10 minuuttia joka päivä, jolloin tietoisuus palautettiin 3. päivästä alkaen ja kävely aloitettiin viidentenä päivänä. Tätä tulosta tukee keskustalamuksen ja tajunnan välinen suhde. Lisäksi se on samanlainen kuin tilanne, jossa keskustalamuksen stimulaatio DBS:llä potilaalla, jolla oli MCS 6 vuoden ajan TBI:n jälkeen, moduloi potilaan käyttäytymisvasteita.

Yllä olevien tulosten perusteella tämän tutkimuksen tavoitteena on arvioida DoC:sta toipumisen terapeuttista vaikutusta ja LIFU-stimulaation turvallisuutta talamuksen alueella potilailla, joilla on posttraumaattinen DoC.