Low Intensity Focused Ultrasound Pulses (LIFUP) om pijn te moduleren

LIFUP maakt gebruik van een enkele grote concaaf of meerdere ultrasone transducers in een dop die op de hoofdhuid wordt geplaatst om gedurende 30 seconden hoogfrequente (100 Hz) sonificaties te produceren voor 10 reeksen pulsen. In tegenstelling tot traditioneel diagnostisch ultrageluid, dat constant ultrageluid uitzendt en naar de echo 'luistert' om een ​​beeld te vormen, levert LIFUP het ultrageluid in pakketjes of pulsen. Om onduidelijke redenen zorgt gepulseerd ultrageluid ervoor dat neuronen depolariseren en vuren. Botten blokkeren meestal ultrasone golven. Het is echter slim om de echografie uit meerdere bronnen af ​​te geven en de schedel als lens te gebruiken om de convergente bundel dieper in de hersenen vorm te geven en te focussen.

Het klinische gebruik van LIFUP maakt dus gebruik van MRI-scans die vóór stimulatie zijn genomen om te positioneren en te berekenen hoe meerdere ultrasone pulsaties zullen samenkomen op een locatie in de hersenen (rekening houdend met de botverspreiding van de straal vanaf de schedel). Aangezien een kleine transducer, zoals bij diagnostische echografie, niet individueel neuronale ontlading kan veroorzaken, kan met LIFUP neuronale vuren zowel diep (2-12 cm onder de dop; ter vergelijking: traditionele TMS kan 1-3,4 cm2 diep (9, 10)) en brandpuntsafstand (zo klein als 0,5 mm in diameter en tot 1000 mm; de mogelijkheid van een standaard, in de handel verkrijgbare 70 mm figuur-van-8 TMS-spoel is ongeveer 50 mm2; (9, 10)). Interessant is dat de pulsbreedte van de draagfrequentie van LIFUP (0,5 ms) opvallend vergelijkbaar is met die gebruikt in alle andere gepulseerde neuromodulatietherapieën (DBS: 0,6 ms, ECT: 0,5 ms; TMS: 0,2 ms; VNS: 0,5 ms), wat suggereert dat dit tijdsbestek mechanistisch zinvol is. Dit is een goed voorbeeld van de gemeenschappelijke achtergrondwetenschap van hersenstimulatie die de individuele methodes overstijgt.

Onderzoekers hebben de effecten van LIFUP onderzocht in preklinische en klinische omgevingen, bevestigden het vermogen ervan om neuraal weefsel veilig te stimuleren(11-14), stelden cellulaire mechanismen voor voor de werkzaamheid ervan(13-19), en gebruiken LIFUP nu bij menselijke patiënten(20). Monti et al. (2016) beschreven een casestudy waarin ze LIFUP gebruikten om de thalamus van een comateuze patiënt te stimuleren.(20). Twee pre-LIFUP-beoordelingen beoordeelden de patiënt als zijnde in minimaal bewuste toestand (MCS). Na sonicatie herstelde de patiënt de motorische en oromotorische functies de volgende dag, en bereikte hij volledig taalbegrip en communicatie door te knikken en zijn hoofd te schudden. Vijf dagen na LIFUP probeerde de patiënt te lopen. Hoewel deze studie niet geblindeerd of schijngecontroleerd was, was de eerste toepassing van therapeutische LIFUP bij een menselijke patiënt bemoedigend en we verwachten in de toekomst meer therapeutische toepassingen van LIFUP en mogelijke klinische proeven. Als LIFUP klinisch potentieel blijft vertonen, heeft het de potentie om de rol van DBS te vervangen zonder dat een operatie nodig is. De belangrijkste belemmering voor LIFUP om DBS te vervangen voor klinische toepassingen, is dat DBS over het algemeen wordt gebruikt op een manier waarbij het apparaat wordt ingebracht en constant wordt ingeschakeld zonder te proberen de dynamiek of het gedrag van het circuit fundamenteel te veranderen, zodat u het apparaat zou kunnen verwijderen. Het is duidelijk dat patiënten niet permanent een LIFUP-helm kunnen dragen. Naarmate we echter leren stimuleren op manieren die het circuitgedrag (LTD of LTP) permanent veranderen zonder ablatie, kunnen we mogelijk verschillende sessies van LIFUP vervangen die de hersenen kunnen trainen en opnieuw bedraden in plaats van permanent hardware te implanteren. LIFUP kan zeker diep en focaal en niet-invasief stimuleren en kan dus een belangrijke volgende stap zijn op het gebied van hersenstimulatie.

Informatie over de te onderzoeken interventie. We zullen het Brainsonix ultrasone pulsatieapparaat met lage intensiteit gebruiken. (BX Pulsar 1001). Zie de beschrijving van de fabrikant (Technische Samenvatting) samen met bijlagen over de daadwerkelijke veiligheid van het apparaat zelf.