痛みを調節するための低強度集束超音波パルス (LIFUP)

LIFUP は、単一の大きな凹面、または頭皮に配置されたキャップ内の複数の超音波トランスデューサーを使用して、10 列のパルスに対して一度に 30 秒間の高周波 (100Hz) 超音波処理を生成します。 常に超音波を送信し、エコーを「聞いて」画像を形成する従来の診断用超音波とは異なり、LIFUP は超音波をパケットまたはパルスで送信します。 理由は明らかではありませんが、パルス超音波によってニューロンが脱分極して発火します。 通常、骨は超音波を遮断します。 しかし、巧妙に複数のソースから超音波を送信し、頭蓋骨をレンズとして使用して、収束ビームを実際に形成し、脳の奥深くに集中させることができます。

したがって、LIFUP の臨床使用では、刺激の前に撮影された MRI スキャンを使用して、複数の超音波脈動が脳のある場所にどのように収束するかを計算します (頭蓋骨からのビームの骨分散を考慮して)。 診断用超音波のような小さなトランスデューサーは個々にニューロンの放電を引き起こすことができないため、LIFUP を使用すると、ニューロンの発火を深部 (キャップの下 2 ～ 12 cm; 比較のために、従来の TMS は深さ 1 ～ 3.4 cm2 を刺激できます (9, 10)) と両方に集中させることができます。焦点的に（直径0.5mmほど小さく、最大1000mm。標準の市販の70mmの8の字型TMSコイルの機能は、およそ50mm2です;（9、10））。 興味深いことに、LIFUP の搬送周波数のパルス幅 (0.5ms) は、他のすべてのパルス神経調節療法で使用されるパルス幅 (DBS: 0.6ms、ECT: 0.5ms、TMS: 0.2ms、VNS: 0.5ms) と驚くほど似ています。この時間枠は機械的に意味のあるものです。 これは、個々の方法を超えた脳刺激の共通の背景科学の良い例です。

研究者は、前臨床および臨床設定でLIFUPの効果を調べ、神経組織を安全に刺激する能力を確認し(11-14)、その有効性に関する細胞メカニズムを提案し(13-19)、現在ヒト患者でLIFUPを使用しています(20)。 モンティ等。 (2016) 昏睡状態の患者の視床を刺激するために LIFUP を使用した事例研究を説明しました (20)。 LIFUP前の2つの評価では、患者は最小意識状態(MCS)にあると評価されました。 超音波処理後、患者は翌日、運動機能と口腔運動機能を回復し、うなずいたり頭を振ったりすることで完全な言語理解とコミュニケーションが可能になりました。 LIFUP の 5 日後、患者は歩行を試みました。 この研究は盲検化でも偽対照でもありませんでしたが、ヒト患者における治療用LIFUPの最初の適用は有望であり、LIFUPのより多くの治療的適用と将来の潜在的な臨床試験を期待しています. LIFUPが臨床的可能性を示し続ければ、手術を必要とせずにDBSの役割に取って代わる可能性があります. 臨床アプリケーションで DBS を LIFUP に置き換える際の主な障壁は、概して、DBS は、デバイスを取り外すことができるように回路のダイナミクスや動作を根本的に変更しようとせずに、デバイスを挿入して常にオンにする方法で使用されることです。 明らかに、患者は LIFUP ヘルメットを永久に着用することはできません。 ただし、アブレーションなしで回路の動作（LTDまたはLTP）を永続的に変更する方法で刺激する方法を学ぶ程度で、ハードウェアを永続的に埋め込む代わりに、脳を訓練および再配線できるLIFUPのいくつかのセッションを代用できる場合があります. LIFUPは確かに深部および局所的かつ非侵襲的に刺激できるため、脳刺激の分野における重要な次のステップになる可能性があります.

調査対象の介入に関する情報。 Brainsonix 低強度集束超音波脈動装置を使用します。 (BXパルサー1001)。 デバイス自体の実際の安全性については、メーカーの説明 (技術概要) と付録を参照してください。