Skoncentrowane ultradźwięki o niskim natężeniu u osób z zaburzeniami świadomości urazowego uszkodzenia mózgu

Urazowe uszkodzenie mózgu (TBI) jest ważnym globalnym problemem zdrowotnym. Szacuje się, że każdego roku około 70 milionów osób dozna urazowego uszkodzenia mózgu (TBI). Poważne TBI związane z hospitalizacją lub śmiercią to co najmniej 10 milionów rocznie.

Ostatnio postępy w opiece neurokrytycznej doprowadziły do ​​​​wzrostu liczby pacjentów z ciężkim TBI, którzy odzyskują funkcje poznawcze i fizyczne, ostatecznie powracając do niezależnego życia. Jednak niektórzy pacjenci z ciężkim TBI nie odzyskują w pełni przytomności. Ten stan nazywa się zaburzeniem świadomości (DoC). Wybudzają się ze śpiączki i utrzymują cykl snu i czuwania, ale mają osłabioną świadomość siebie i otoczenia. Stany te nazywane są zespołem niereagującego czuwania lub stanem minimalnie świadomym. Warunki te powodują utratę przez pacjentów wszelkiej autonomii oraz duże obciążenie emocjonalne i finansowe dla ich rodzin. Wiadomo, że oprócz tych niszczycielskich skutków warunki te zwiększają wskaźniki wypalenia u opiekunów.

W przeszłości pacjenci z pourazowym DOC byli uważani za „nic do roboty”. Jednak ostatnio stosowano i badano metody leczenia, takie jak stymulacja sensoryczna, fizjoterapia i leki. Stymulacja sensoryczna opiera się na założeniu, że wzbogacona stymulacja korzystnie wpływa na plastyczność i regenerację neuronów. Większość badań stymulacji sensorycznej to opisy przypadków, z kilkoma randomizowanymi badaniami kontrolowanymi. Fizjoterapia obejmuje głównie zakres ruchu, zmiany postawy i tak dalej. Prawie wszystkie szpitale oferują fizjoterapię, ale nadal nie ma wystarczających dowodów, aby stwierdzić, że jest ona skuteczna u pacjentów z pourazowym DoC. Badania nad leczeniem farmakologicznym u pacjentów z DoC dotyczą głównie leków dopaminergicznych, ponieważ dopaminergiki mogą stymulować układ aktywujący siatkówkę w celu poprawy czuwania i uwagi. Wśród nich udowodniono, że amantadyna jest skutecznym leczeniem w dużym randomizowanym kontrolowanym badaniu klinicznym u pacjentów z pourazowym DoC. Jednakże, chociaż amantadyna jest skuteczna w przyspieszaniu tempa powrotu do zdrowia, istnieje ograniczenie, że wpływ na długoterminowe wyniki pozostaje nieznany.

Wraz ze wzrostem naukowego zrozumienia świadomości przeprowadzono wiele badań mających na celu przywrócenie świadomości za pomocą technik neuromodulacji, takich jak stymulacja nerwu pośrodkowego, stymulacja kolumny grzbietowej, przezczaszkowa stymulacja prądem stałym (tDCS), powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (rTMS) i głęboka stymulacja mózgu. stymulacja (DBS). Podjęto próbę stymulacji nerwu pośrodkowego w celu skierowania stymulacji czuciowej do mózgu. Jednak w małych randomizowanych kontrolowanych badaniach wykazano, że jest nieskuteczny. Podejmowano próby bezpośredniej stymulacji grzbietowej części rdzenia kręgowego. Jednakże, ponieważ jest to procedura inwazyjna, nie przeprowadzono badań z randomizacją.

W ciągu ostatnich 10 lat, jako leczenie przywracające świadomość po TBI, zwrócono większą uwagę na neurostymulację, taką jak tDCS, rTMS i DBS. W podwójnie ślepym, pozorowanym, kontrolowanym badaniu krzyżowym, Thibaut i in. zbadali skuteczność tDCS u 55 pacjentów z DOC. Zaobserwowano istotne zmiany behawioralne po tDCS u pacjentów z MCS, ale po 1 roku efekt nie utrzymywał się. DBS był powszechnie stosowany w chorobie Parkinsona, ale był również wykonywany u pacjentów z DoC, ponieważ może bezpośrednio stymulować wzgórze. Poprawa świadomości po zgłoszeniu DBS, ale dowody wciąż nie są wystarczające, a ryzyko jest zbyt wysokie, aby można je było podawać pacjentom z pourazowym DoC.

Skoncentrowane ultradźwięki o niskim natężeniu (LIFU) zostały niedawno zaproponowane jako technika pozwalająca przezwyciężyć ograniczenia istniejących technik neurostymulacji. LIFU ma rozdzielczość przestrzenną tylko 2-5 mm i głębokość penetracji ponad 10-15 cm. W ten sposób może przechodzić przez czaszkę, aby stymulować głęboką tkankę mózgową, a także może delikatnie stymulować.

W ostatnich latach skupiliśmy się na badaniach nad stymulacją tkanki nerwowej za pomocą systemu zogniskowanej stymulacji ultradźwiękowej. Doniesiono, że kontrolę aktywacji i hamowania motorycznego i wzrokowego układu nerwowego u królików można osiągnąć za pomocą systemu zogniskowanej stymulacji ultradźwiękowej. Zgłosiliśmy również, że wzgórze znieczulonych szczurów było stymulowane za pomocą skupionego systemu stymulacji ultradźwiękowej, co skutkowało krótszym czasem powrotu do zdrowia po znieczuleniu. System nawigacji sterowanej obrazem wykorzystujący MRI umożliwił skupienie stymulacji ultradźwiękowej na docelowym punkcie mózgu z dużą dokładnością. W 2018 roku opracowano nadające się do noszenia nakrycie głowy FUS dla modelu szczura i zgłoszono wpływ długoterminowych zmian funkcji mózgu poprzez skupioną stymulację ultradźwiękową, identyfikując w ten sposób możliwość neuroplastyczności za pomocą LIFU.

W 2016 roku Monti i in. opisali przypadek kliniczny odzyskania przytomności przez pacjenta po wypadku komunikacyjnym, który był w śpiączce od około 20 dni. Centralny obszar wzgórza pacjenta stymulowano LIFU przez 5-10 minut każdego dnia, przywracając świadomość od 3. dnia i rozpoczynając chodzenie w 5. dniu. Wynik ten jest wspierany przez związek między centralnym wzgórzem a świadomością. Ponadto, podobnie jak w przypadku, gdy centralna stymulacja wzgórza za pomocą DBS u pacjenta, który miał MCS przez 6 lat po TBI, modulowała reakcje behawioralne pacjenta.

W oparciu o powyższe wyniki, celem niniejszej pracy jest ocena efektu terapeutycznego powrotu do zdrowia po DoC oraz bezpieczeństwa stymulacji LIFU w okolicy wzgórza u pacjentów z pourazowym DoC.