Ultrasuoni focalizzati a bassa intensità su individui con disturbo della coscienza da lesione cerebrale traumatica

La lesione cerebrale traumatica (TBI) è un'importante preoccupazione per la salute globale. Si stima che circa 70 milioni di persone subiranno una lesione cerebrale traumatica (TBI) ogni anno. I trauma cranici gravi per ricovero o morte sono almeno 10 milioni all'anno.

Recentemente, i progressi nella cura neurocritica hanno portato ad un aumento del numero di pazienti con trauma cranico grave che recuperano la funzione cognitiva e fisica, tornando infine alla vita indipendente. Tuttavia, alcuni dei pazienti con trauma cranico grave non riescono a recuperare completamente la coscienza. Questa condizione è chiamata disturbo della coscienza (DoC). Si riprendono dal coma e mantengono il ciclo sonno-veglia, ma hanno una ridotta consapevolezza di se stessi e del proprio ambiente. Questi stati sono chiamati sindrome di veglia non responsiva o stato di minima coscienza. Queste condizioni fanno perdere ai pazienti ogni autonomia e gravano pesantemente sul carico emotivo e finanziario delle loro famiglie. Oltre a questi effetti devastanti, è noto che queste condizioni aumentano i tassi di burn out negli operatori sanitari.

In passato, i pazienti con DoC post-traumatico erano considerati "niente da fare". Tuttavia, trattamenti come la stimolazione sensoriale, la fisioterapia e i farmaci sono stati utilizzati e studiati di recente. La stimolazione sensoriale si basa sull'idea che le stimolazioni arricchite avvantaggino la plasticità neurale e il recupero. La maggior parte degli studi sulla stimolazione sensoriale sono stati casi clinici, con pochi studi controllati randomizzati. La fisioterapia include principalmente la mobilità, i cambiamenti di postura e così via. Quasi tutti gli ospedali offrono la fisioterapia, ma non ci sono ancora prove sufficienti per concludere che sia efficace per i pazienti con DoC post-traumatico. Gli studi sui trattamenti farmacologici nei pazienti con DoC sono principalmente correlati ai dopaminergici, poiché i dopaminergici possono stimolare il sistema di attivazione reticolare per migliorare la veglia e l'attenzione. Tra questi, l'amantadina ha dimostrato di essere un trattamento efficace attraverso un ampio studio clinico controllato randomizzato in pazienti con DoC post-traumatico. Tuttavia, sebbene l'amantadina sia efficace nell'accelerare il ritmo del recupero, c'è una limitazione che l'effetto sugli esiti a lungo termine rimane sconosciuto.

Man mano che cresce la comprensione scientifica della coscienza, sono stati condotti molti studi per ripristinare la coscienza mediante tecniche di neuromodulazione, come la stimolazione del nervo mediano, la stimolazione della colonna dorsale, la stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS), la stimolazione magnetica transcranica ripetitiva (rTMS) e la stimolazione cerebrale profonda stimolazione (DBS). È stata tentata la stimolazione del nervo mediano per dirigere la stimolazione sensoriale al cervello. Tuttavia, è stato dimostrato che è inefficace in un piccolo studio controllato randomizzato. Sono stati fatti tentativi per stimolare direttamente la colonna dorsale del midollo spinale. Tuttavia, poiché si tratta di una procedura invasiva, non sono stati eseguiti studi controllati randomizzati.

Negli ultimi 10 anni, come trattamento riparativo della coscienza dopo trauma cranico, la neurostimolazione come tDCS, rTMS e DBS ha ricevuto maggiore attenzione. In uno studio di progettazione crossover controllato in doppio cieco, Thibaut et al. hanno studiato l'efficacia della tDCS in 55 pazienti DOC. Sono stati osservati cambiamenti comportamentali significativi dopo tDCS nei pazienti con MCS, ma dopo 1 anno l'effetto non è stato mantenuto. La DBS è stata generalmente utilizzata nella malattia di Parkinson, ma è stata eseguita anche in pazienti con DoC perché può stimolare direttamente il talamo. Sono stati segnalati miglioramenti della coscienza dopo DBS, ma le prove non sono ancora sufficienti e il rischio è troppo alto per essere somministrato a pazienti con DoC post-traumatico.

L'ultrasuono focalizzato a bassa intensità (LIFU) è stato recentemente proposto come tecnica per superare i limiti delle tecniche di neurostimolazione esistenti. LIFU ha una risoluzione spaziale di soli 2-5 mm e una profondità di penetrazione di oltre 10-15 cm. Pertanto, può passare attraverso il cranio per stimolare il tessuto cerebrale profondo e può anche stimolare finemente.

Negli ultimi anni, ci siamo concentrati sugli studi sulla stimolazione del tessuto nervoso utilizzando un sistema di stimolazione ad ultrasuoni focalizzato. È stato riferito che il controllo dell'attivazione e dell'inibizione del sistema nervoso motorio e visivo nei conigli può essere ottenuto utilizzando un sistema di stimolazione ad ultrasuoni focalizzato. Abbiamo anche riferito che il talamo dei ratti anestetizzati è stato stimolato con un sistema di stimolazione ad ultrasuoni focalizzato, con conseguente tempo di recupero più breve dall'anestesia. Il sistema di navigazione guidato da immagini che utilizza la risonanza magnetica ha permesso di focalizzare la stimolazione ultrasonica nel punto bersaglio del cervello con elevata precisione. Nel 2018 è stato sviluppato un copricapo FUS indossabile per un modello di ratto ed è stato riportato l'effetto dei cambiamenti a lungo termine della funzione cerebrale mediante stimolazione ultrasonica focalizzata, identificando così la possibilità di neuroplasticità utilizzando LIFU.

Nel 2016 Monti e coll. ha riportato un caso clinico di ripresa della coscienza in un paziente vittima di incidente stradale rimasto in coma per circa 20 giorni. L'area talamica centrale del paziente è stata stimolata con LIFU per 5-10 minuti al giorno, riprendendo conoscenza dal 3° giorno e riprendendo a camminare dal 5° giorno. Questo risultato è supportato dalla relazione tra il talamo centrale e la coscienza. Inoltre, è simile al caso in cui la stimolazione centrale del talamo mediante DBS nel paziente che aveva MCS per 6 anni dopo il trauma cranico ha modulato le risposte comportamentali del paziente.

Sulla base dei risultati di cui sopra, l'obiettivo di questo studio è valutare l'effetto terapeutico del recupero da DoC e la sicurezza della stimolazione LIFU nell'area talamica in pazienti con DoC post-traumatico.