Zogniskowane impulsy ultradźwiękowe o niskiej intensywności (LIFUP) do modulowania bólu

LIFUP wykorzystuje jedno duże wklęsłe lub wiele przetworników ultradźwiękowych w nasadce umieszczonej na skórze głowy, aby wytwarzać ultradźwięki o wysokiej częstotliwości (100 Hz) przez 30 sekund na raz przez 10 ciągów impulsów. W przeciwieństwie do tradycyjnych ultrasonografów diagnostycznych, które stale przesyłają ultradźwięki i „nasłuchują” echa w celu utworzenia obrazu, LIFUP dostarcza ultradźwięki w pakietach lub impulsach. Z niejasnych powodów impulsowe ultradźwięki powodują depolaryzację i odpalanie neuronów. Kości zwykle blokują fale ultradźwiękowe. Sprytnie jednak można dostarczyć ultradźwięki z wielu źródeł i użyć czaszki jako soczewki, aby faktycznie ukształtować i skupić zbieżną wiązkę głębiej w mózgu.

Kliniczne zastosowanie LIFUP wykorzystuje zatem skany MRI wykonane przed stymulacją w celu pozycjonowania i obliczenia, w jaki sposób wielokrotne pulsacje ultradźwiękowe zbiegną się w miejscu w mózgu (biorąc pod uwagę dyspersję kości wiązki z czaszki). Ponieważ mała głowica, jak w diagnostyce ultrasonograficznej, nie może samodzielnie wywołać wyładowania neuronalnego, LIFUP wyładowania neuronalne mogą być skupione zarówno głęboko (2-12 cm pod czepkiem; dla porównania, tradycyjny TMS może stymulować 1-3,4 cm2 głębokości(9, 10)) ogniskowo (tak mała jak 0,5 mm średnicy i do 1000 mm; obiekt standardowej, dostępnej w handlu 70-milimetrowej cewki TMS w kształcie ósemki to około 50 mm2; (9, 10)). Co ciekawe, szerokość impulsu częstotliwości przenoszenia LIFUP (0,5 ms) jest uderzająco podobna do tej stosowanej we wszystkich innych pulsacyjnych terapiach neuromodulacyjnych (DBS: 0,6 ms, ECT: 0,5 ms; TMS: 0,2 ms; VNS: 0,5 ms), co sugeruje, że że ten przedział czasowy ma mechaniczne znaczenie. Jest to dobry przykład wspólnej wiedzy naukowej na temat stymulacji mózgu, która wykracza poza indywidualne metody.

Naukowcy zbadali efekty LIFUP w warunkach przedklinicznych i klinicznych, potwierdzając jego zdolność do bezpiecznej stymulacji tkanki nerwowej(11-14), proponując komórkowe mechanizmy jego skuteczności(13-19), a teraz stosując LIFUP u ludzi(20). Montiego i in. (2016) opisali studium przypadku, w którym użyli LIFUP do stymulacji wzgórza pacjenta w śpiączce(20). W dwóch ocenach przed LIFUP pacjent był w stanie minimalnej świadomości (MCS). Po sonikacji pacjent odzyskał funkcje motoryczne i oromotoryczne następnego dnia, przechodząc do pełnego rozumienia języka i komunikacji poprzez kiwanie głową i potrząsanie głową. Pięć dni po zabiegu LIFUP pacjent próbował chodzić. Chociaż to badanie nie było ani zaślepione, ani pozorowane, pierwsze zastosowanie terapeutycznego LIFUP u pacjenta będącego człowiekiem było zachęcające i spodziewamy się większej liczby terapeutycznych zastosowań LIFUP i potencjalnych badań klinicznych w przyszłości. Jeśli LIFUP nadal będzie wykazywać potencjał kliniczny, może zastąpić DBS bez konieczności operacji. Kluczową przeszkodą w zastąpieniu DBS przez LIFUP w zastosowaniach klinicznych jest to, że ogólnie rzecz biorąc, DBS jest używany w sposób, w którym urządzenie jest wkładane i stale włączane bez próby zasadniczej zmiany dynamiki obwodu lub zachowania, aby można było wyjąć urządzenie. Oczywiście pacjenci nie mogą na stałe nosić kasku LIFUP. Jednak w takim stopniu, w jakim nauczymy się stymulować w sposób trwale zmieniający zachowanie obwodu (LTD lub LTP) bez ablacji, możemy być w stanie zastąpić kilka sesji LIFUP, które mogą wytrenować i przeprogramować mózg zamiast stałego wszczepiania sprzętu. LIFUP z pewnością może stymulować głęboko, ogniskowo i nieinwazyjnie, a zatem może być kluczowym kolejnym krokiem w dziedzinie stymulacji mózgu.

Informacje na temat interwencji, która ma być badana. Będziemy używać urządzenia do pulsacji ultradźwiękowej o niskim natężeniu Brainsonix. (BX Pulsar 1001). Proszę zapoznać się z opisem producenta (Podsumowanie techniczne) wraz z załącznikami dotyczącymi rzeczywistego bezpieczeństwa samego urządzenia.