Lavintensitetsfokusert ultralyd på personer med bevissthetsforstyrrelse av traumatisk hjerneskade

Traumatisk hjerneskade (TBI) er et viktig globalt helseproblem. Det er anslått at rundt 70 millioner individer vil lide av en traumatisk hjerneskade (TBI) hvert år. Alvorlige TBIs for sykehusinnleggelse eller død er minst 10 millioner årlig.

Nylig har fremskritt innen nevrokritisk behandling ført til en økning i antall alvorlige TBI-pasienter som gjenoppretter kognitiv og fysisk funksjon, og til slutt vender tilbake til et uavhengig liv. Noen av alvorlige TBI-pasienter klarer imidlertid ikke å gjenopprette bevisstheten. Denne tilstanden kalles bevissthetsforstyrrelse (DoC). De kommer seg fra koma og opprettholder søvn-våken syklus, men har svekket bevissthet om seg selv og omgivelsene. Disse tilstandene kalles ikke-responsivt våkenhetssyndrom eller minimal bevisst tilstand. Disse forholdene gjør at pasienter mister all autonomi og en tung følelsesmessig og økonomisk byrde på familiene deres. I tillegg til disse ødeleggende effektene, er disse tilstandene kjent for å øke utbrenthetsraten hos omsorgspersoner.

Tidligere ble pasienter med posttraumatisk DoC ansett for å være "ingenting å gjøre". Imidlertid har behandlinger som sensorisk stimulering, fysioterapi og medisiner blitt brukt og studert nylig. Sansestimulering er basert på ideen om at berikede stimuleringer gagner nevral plastisitet og restitusjon. De fleste studier av sensorisk stimulering har vært case-rapporter, med få randomiserte kontrollerte studier. Fysioterapi inkluderer hovedsakelig bevegelsesutslag, holdningsendringer og så videre. Nesten alle sykehus tilbyr fysioterapi, men det er fortsatt ikke tilstrekkelig bevis for å konkludere med at det er effektivt for pasienter med posttraumatisk DoC. Studier på farmakologiske behandlinger hos pasienter med DoC er hovedsakelig relatert til dopaminergika, fordi dopaminerge midler kan stimulere det retikulære aktiverende systemet for å forbedre våkenhet og oppmerksomhet. Blant dem har amantadin vist seg å være en effektiv behandling gjennom en stor randomisert kontrollert klinisk studie hos pasienter med posttraumatisk DoC. Men selv om amantadin er effektivt for å akselerere tempoet i utvinningen, er det en begrensning at effekten på langsiktige utfall forblir ukjent.

Etter hvert som en vitenskapelig forståelse av bevisstheten vokser, har mange studier blitt utført for å gjenopprette bevisstheten ved hjelp av nevromodulasjonsteknikker, som median nervestimulering, dorsal kolonnestimulering, transkraniell likestrømstimulering (tDCS), repeterende transkraniell magnetisk stimulering (rTMS) og dyp hjerne. stimulering (DBS). Median nervestimulering ble forsøkt for å rette sensorisk stimulering til hjernen. Imidlertid har det vist seg å være ineffektivt i små randomiserte kontrollerte studier. Det er gjort forsøk på å stimulere den dorsale kolonnen i ryggmargen direkte. Men fordi det er en invasiv prosedyre, er det ikke utført noen randomiserte kontrollerte studier.

I løpet av de siste 10 årene, som en gjenopprettende behandling av bevissthet etter TBI, har nevrostimulering som tDCS, rTMS og DBS fått økt oppmerksomhet. I en dobbeltblind sham-kontrollert crossover design studie, Thibaut et al. har undersøkt effekten av tDCS hos 55 DOC-pasienter. Signifikante atferdsendringer ble observert etter tDCS hos MCS-pasienter, men etter 1 år var effekten ikke opprettholdt. DBS har vært generelt brukt ved Parkinsons sykdom, men det har også blitt utført hos pasienter med DoC fordi det direkte kan stimulere thalamus. Forbedret bevisstheten etter at DBS har blitt rapportert, men bevisene er fortsatt ikke tilstrekkelige og risikoen er for høy til å administreres til pasienter med posttraumatisk DoC.

Lavintensitetsfokusert ultralyd (LIFU) har nylig blitt foreslått som en teknikk for å overvinne begrensningene til eksisterende nevrostimuleringsteknikker. LIFU har en romlig oppløsning på kun 2-5 mm og en penetrasjonsdybde på mer enn 10-15 cm. Dermed kan den passere gjennom hodeskallen for å stimulere det dype hjernevevet og kan også stimulere fint.

De siste årene har vi fokusert på studier av stimulering av nervevev ved hjelp av et fokusert ultralydstimuleringssystem. Det ble rapportert at aktiverings- og hemmingskontroll av det motoriske og visuelle nervesystemet hos kaniner kan oppnås ved å bruke et fokusert ultralydstimuleringssystem. Vi rapporterte også at thalamus hos bedøvede rotter ble stimulert med et fokusert ultralydstimuleringssystem, noe som resulterte i en kortere restitusjonstid fra anestesi. Det bildestyrte navigasjonssystemet ved hjelp av MR gjorde det mulig å fokusere ultralydstimuleringen på hjernens målpunkt med høy nøyaktighet. I 2018 ble et bærbart FUS-hodeplagg for en rottemodell utviklet og effekten av langsiktige endringer i hjernefunksjon ved fokusert ultralydstimulering ble rapportert, og identifiserte dermed muligheten for nevroplastisitet ved bruk av LIFU.

I 2016, Monti et al. rapporterte et klinisk tilfelle av bevissthetsheving hos en trafikkulykkepasient som hadde ligget i koma i ca. 20 dager. Det sentrale thalamusområdet til pasienten ble stimulert med LIFU i 5-10 minutter hver dag, gjenopprettet bevissthet fra 3. dag og begynte å gå på 5. dag. Dette resultatet støttes av forholdet mellom sentral thalamus og bevissthet. I tillegg ligner det på at sentral thalamusstimulering ved bruk av DBS hos pasienten som hadde MCS i 6 år etter TBI modulerte atferdsresponsene til pasienten.

Basert på resultatene ovenfor, er denne studiens mål å evaluere den terapeutiske effekten av utvinning fra DoC og sikkerheten til LIFU-stimulering i thalamusområdet hos pasienter med posttraumatisk DoC.