Lavintensitetsfokuserte ultralydpulser (LIFUP) for å modulere smerte

LIFUP bruker en enkelt stor konkav eller flere ultralydtransdusere i en hette plassert på hodebunnen for å produsere høyfrekvente (100Hz) sonikeringer i 30 sekunder om gangen for 10 pulstog. I motsetning til tradisjonell diagnostisk ultralyd, som konstant sender ultralyd og 'lytter' til ekkoet for å danne et bilde, leverer LIFUP ultralyden i pakker eller pulser. Av årsaker som ikke er klare, får pulserende ultralyd nevroner til å depolarisere og brenne. Bein blokkerer vanligvis ultralydbølger. På en smart måte kan man imidlertid levere ultralyden fra flere kilder og bruke hodeskallen som en linse, for faktisk å forme og fokusere den konvergerende strålen dypere i hjernen.

Den kliniske bruken av LIFUP bruker altså MR-skanninger tatt før stimulering for å posisjonere og beregne hvordan flere ultralydpulsasjoner vil konvergere på et sted i hjernen (under hensyntagen til beinspredningen av strålen fra hodeskallen). Siden en liten transduser som i diagnostisk ultralyd ikke individuelt kan forårsake nevronal utflod, kan med LIFUP nevronal avfyring fokuseres både dypt (2-12 cm under hetten; til sammenligning kan tradisjonell TMS stimulere 1-3,4 cm2 dyp (9, 10)) og fokalt (så liten som 0,5 mm i diameter og opptil 1000 mm; anlegget til en standard, kommersielt tilgjengelig 70 mm figur-av-8 TMS-spole er omtrent 50 mm2; (9, 10)). Interessant nok er pulsbredden til bærefrekvensen til LIFUP (0,5 ms) slående lik den som brukes i alle andre pulserende nevromodulasjonsterapier (DBS: 0,6 ms, ECT: 0,5 ms; TMS: 0,2 ms; VNS: 0,5 ms), noe som tyder på dette. at denne tidsrammen er mekanistisk meningsfull. Dette er et godt eksempel på den vanlige bakgrunnsvitenskapen om hjernestimulering som overskrider de individuelle metodene.

Forskere har undersøkt effekten av LIFUP i prekliniske og kliniske settinger, bekrefter dens evne til å stimulere nevralt vev på en sikker måte (11-14), foreslår cellulære mekanismer for dens effektivitet (13-19), og bruker nå LIFUP hos menneskelige pasienter (20). Monti et al. (2016) beskrev en casestudie der de brukte LIFUP for å stimulere en komatøs pasients thalamus.(20). To pre-LIFUP-vurderinger vurderte pasienten til å være i minimal bevisst tilstand (MCS). Etter sonikering gjenopprettet pasienten motoriske og oromotoriske funksjoner neste dag, og gikk videre til full språkforståelse og kommunikasjon ved å nikke og riste på hodet. Fem dager etter LIFUP forsøkte pasienten å gå. Mens denne studien verken var blindet eller sham-kontrollert, var den første bruken av terapeutisk LIFUP hos en menneskelig pasient oppmuntrende, og vi forventer flere terapeutiske anvendelser av LIFUP og potensielle kliniske studier i fremtiden. Hvis LIFUP fortsetter å vise klinisk potensial, har det potensial til å erstatte rollen til DBS uten behov for kirurgi. Nøkkelbarrieren for at LIFUP erstatter DBS for kliniske applikasjoner er at DBS stort sett brukes på en måte der enheten settes inn og slås på konstant uten å forsøke å fundamentalt endre kretsdynamikk eller atferd slik at du kan fjerne enheten. Det er klart at pasienter ikke kan bruke LIFUP-hjelm permanent. Men i den grad vi lærer å stimulere på måter som permanent endrer kretsatferd (LTD eller LTP) uten ablasjon, kan vi kanskje erstatte flere økter med LIFUP som kan trene opp og omkoble hjernen i stedet for å permanent implantere maskinvare. LIFUP kan absolutt stimulere dypt og fokalt og ikke-invasivt og kan dermed være et viktig neste skritt innen hjernestimulering.

Informasjon om intervensjonen som skal studeres. Vi vil bruke Brainsonix lavintensitetsfokusert ultralydpulseringsenhet. (BX Pulsar 1001). Se produsentens beskrivelse (teknisk sammendrag) sammen med vedlegg om den faktiske sikkerheten til selve enheten.