Transpozycja dynamicznych danych MRI od zdrowych osób do symulatora połykania in vitro (SWALL-E)

Połykanie jest procesem złożonym, obejmującym bardzo precyzyjną synchronizację gardła i krtani z oddychaniem, pod kontrolą ośrodkowego układu nerwowego i licznych efektorów obwodowych. Każda dysfunkcja może prowadzić do aspiracji, która jest źródłem chorobowości i śmiertelności.

Te dysfunkcje układu oddechowo-pokarmowego dotyczą znacznej liczby pacjentów o wielorakich etiologiach: rak płaskonabłonkowy górnego odcinka dróg oddechowych, dysfunkcje neurologiczne obwodowe lub ośrodkowe, przyczyny neurochirurgiczne lub nerwowo-naczyniowe, patologie geriatryczne oraz powikłania intensywnej terapii.

Pneumopatia zachłystowa jest najpoważniejszym powikłaniem, które może prowadzić do śmierci. Przez dziesięciolecia proponowano jedynie techniki takie jak tracheotomia lub żywienie dojelitowe (sonda nosowo-żołądkowa/gastrostomijna), kojarzone lub nie z terapią mowy, aby przeciwdziałać temu problemowi. Te inwazyjne metody leczenia pozostają objawowe. Zabiegi te omijają dysfunkcję gardła i krtani, nie usuwając jej, a mimo to znacząco zmieniają jakość życia pacjentów.

W 2012 roku pierwsze światowe badanie kliniczne (opublikowane w NEJM) przeprowadzone na 6 pacjentach przez zespół laryngologiczny ze Strasburga wykazało poprawę jakości życia pacjentów po całkowitej laryngektomii poprzez zaproponowanie założenia tytanowego implant krtaniowy wyposażony w górną zastawkę. Strategia ta miała na celu uniknięcie aspiracji pokarmu, umożliwiając normalne oddychanie. Chociaż ta technika nie rozwiązała wszystkich problemów (utrzymywanie się pokarmu w złym kierunku), to badanie umożliwiło zmianę koncepcji w próbie rozwiązania problemów z połykaniem poprzez wprowadzenie implantów gardłowo-krtaniowych.

To ostatnie pozostaje wyzwaniem, ale badania kliniczne implantów z funkcjonalną zastawką, wykonanych po usunięciu krtani lub na istniejącej, ale dysfunkcyjnej krtani, wykazały niepodzielność pary gardło-krtań w poszukiwaniu trwałych rozwiązań.

Ten proces fizjologiczny można badać za pomocą obrazowania. Referencyjną metodą pozwalającą na dynamiczne badanie połykania jest wideofluoroskopia. Nie pozwala jednak na badanie ruchu tkanek miękkich i naraża pacjenta na wielokrotne naświetlanie. Niedawno MRI wykazało swoją zdolność do dokładnej i dynamicznej wizualizacji całych struktur gardła i krtani podczas procesu połykania.

Aby lepiej zrozumieć i rozwiązać zaburzenia połykania, firma PROTIP MEDICAL (SWALL-E) opracowała początkowo unikalną platformę robotyczną, składającą się z dynamicznego szkieletu silikonowego odtwarzającego złożoność gardła i krtani. Jest to przedmiotem francuskiego patentu, przekazanego szpitalom uniwersyteckim HUS w Strasburgu.

Celem tego badania jest skorelowanie i skalibrowanie tej platformy z dynamicznymi danymi MRI u zdrowych osób, poprzez badanie ruchu różnych struktur anatomicznych gardła i krtani podczas ruchów połykania (szybkość, amplituda i synchronizacja ruchów gardła i krtani).

Natychmiastowe zastosowanie SWALL-E, po kalibracji i walidacji, pozwoli: i) odtworzyć fizjologiczny mechanizm połykania; ii) pozwalają na stworzenie patologicznej i spersonalizowanej symulacji zaburzeń połykania in vitro; iii) umożliwiać projektowanie implantów wytwarzanych metodą druku 3D oraz analizować ich skuteczność przed wszczepieniem; iv) równolegle iw razie potrzeby modyfikować reologię bolusów pokarmowych, przyczyniając się w ten sposób do znacznej ogólnej poprawy stanu pacjenta.

Tym samym platforma ta, unikalna w swojej koncepcji, ma na celu nie tylko postawienie diagnozy konkretnej patologii pacjenta, ale także spersonalizowane postępowanie dostosowane do pacjenta, dotychczas nieistniejące.

Rzeczywiście, jeśli istnieje wiele metod diagnostycznych (nasofibroskopia, pasaż połykania, wideofluoroskopia, badanie odgłosów połykania za pomocą sygnałów akustycznych, kinematografia połykania...), to metody leczenia pozostają takie same od dziesięcioleci (terapia logopedyczna) i nie są ukierunkowane (stymulacja gardła ), pomimo faktu, że każdy pacjent prezentuje specyficzną patologię, którą trudno zjednoczyć w ramach „uniwersalnego” leczenia.