痛みを調節するための低強度集束超音波パルス (LIFUP)
視床の前核は、中脳水道周囲灰白質 (PAG) と吻側髄質腹内側 (RVM) に加えて、痛みの知覚を調節する棘上オピオイド構造の不可欠な領域です。 深部神経組織に影響を与える能力を持つ低強度周波数超音波脈動 (LIFUP) は、この回路を調節し、鎮痛を誘発する可能性があります。 LIFUP 深部脳変調は、頭蓋とその下の脳組織を横断する集中した機械的波形の誘導によって達成されます。 その結果、超音波の低周波はニューロン伝達を変化させ、熱ではなく機械的手段によって活動電位の変動を引き起こします。
この研究の目的は、LIFUP による視床前核の刺激が鎮痛を誘発するかどうかを調べることです。 視床の前核の抑制が一時的な痛み耐性の増加を誘発すると仮定します。 さらに、痛みの行動の変化は、痛みの間の特定の局所的なBOLDの変化と相関します。
調査の概要
詳細な説明
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。
研究の種類
入学 (実際)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究場所
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South Carolina
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Charleston、South Carolina、アメリカ、29425
- Medical University of South Carolina
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参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
受講資格のある性別
説明
包含基準:
- 18~45歳
- 健康ボランティア
除外基準:
- 発作歴(個人または家族)
- うつ病の歴史
- 過去6か月間の入院または手術
- 現在痛みを感じている
- 慢性疼痛の病歴
- 金属製のインプラントまたは物体 (例: ペースメーカー、金属プレート、ワイヤー)
- 妊娠中
- アルコール依存症
- 過去6か月間の違法薬物使用
- カプサイシンに対する既知のアレルギー
- 脳手術または脳病変の病歴
- 意識喪失の病歴(15分以上)
- 覚醒剤または発作閾値を下げる薬について。
研究計画
研究はどのように設計されていますか?
デザインの詳細
- 主な目的:BASIC_SCIENCE
- 割り当て:ランダム化
- 介入モデル:クロスオーバー
- マスキング:四重
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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実験的:アクティブLIFUPの次にシャムLIFUP
実際の LIFUP が訪問 1 の参加者に配信され、その後、偽の LIFUP 訪問 2 が続きます
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低強度焦点式超音波脈動 (LIFUP) は、興味深い新しい形の脳刺激であり、非侵襲的に、安全に、焦点精度で脳の奥深くを刺激できる可能性があります。
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SHAM_COMPARATOR:シャムLIFUPの次にアクティブLIFUP
偽の LIFUP が訪問 1 の参加者に配信され、その後、実際の LIFUP 訪問 2 が続きます
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LIFUP と同じですが、デバイスの電源が入っておらず、被験者は超音波を受信しません。
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この研究は何を測定していますか?
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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定量的感覚閾値温度レベル (摂氏)
時間枠:スキャナーでのLIFUPの45分後のベースラインからの変化
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定量的官能検査 (QST) は、痛みを含む末梢神経系の障害を診断するための貴重な方法です。
この結果は、参加者が手首に痛みを感じるのに必要な熱刺激温度 (摂氏) のレベルを定量化します。
温度はLIFUPの前後に記録されます。
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スキャナーでのLIFUPの45分後のベースラインからの変化
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有意な機能的 MRI 血中酸素濃度依存性 (BOLD) 信号変化を伴う参加者の数
時間枠:LIFUPを受けてから3秒以内に変化
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血液酸素化レベル依存 (BOLD) イメージングは、機能的 MRI (fMRI) 研究で画像を生成するために使用される標準的な手法であり、脳血流の地域差に依存して地域活動を描写します。
MRI スキャナー内の熱刺激に対する反応として脳の BOLD 信号を測定し、Active または Sham LIFUP の結果として BOLD 信号強度の有意な (p ≤ 0.005 未補正) 増加または減少が示されるかどうかを判断します。
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LIFUPを受けてから3秒以内に変化
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協力者と研究者
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (実際)
一次修了 (実際)
研究の完了 (実際)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (実際)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
詳しくは
本研究に関する用語
その他の研究ID番号
- Pro00082376
個々の参加者データ (IPD) の計画
個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?
IPD プランの説明
医薬品およびデバイス情報、研究文書
米国FDA規制医薬品の研究
米国FDA規制機器製品の研究
米国で製造され、米国から輸出された製品。
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