Gli ultrasuoni focalizzati possono fornire un nuovo modo di gestire il dolore? – Mondo della fisica

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/can-focused-ultrasound-provide-a-new-way-to-manage-pain-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/can-focused-ultrasound-provide-a-new-way-to-manage-pain-physics-world-2.jpg" data-caption="Sollievo dal dolore non chirurgico Wynn Legon (a sinistra), Andrew Strohman e colleghi sono i primi a dimostrare che gli ultrasuoni focalizzati a bassa intensità possono penetrare in profondità nel cervello per alleviare sia il dolore che la risposta del corpo allo stress risultante. (Per gentile concessione: Clayton Metz/Virginia Tech)”>

Il sollievo dal dolore si ottiene solitamente utilizzando antidolorifici da banco come il paracetamolo o farmaci antinfiammatori; un dolore più grave può richiedere l’uso di oppioidi, che possono avere effetti collaterali e portare alla dipendenza. I ricercatori della Virginia Tech stanno studiando un altro approccio alla gestione del dolore che non utilizza affatto farmaci, ma mira invece a un punto specifico del cervello con ultrasuoni focalizzati.

L’insula è una regione del cervello associata alla percezione del dolore. La sua posizione nelle pieghe della corteccia cerebrale, tuttavia, ne rende difficile l’accesso. Gli ultrasuoni focalizzati a bassa intensità (LIFU), in cui i fasci di ultrasuoni convergono in un punto minuscolo, potrebbero fornire un modo per colpire tali strutture profonde in modo non invasivo con un’elevata risoluzione spaziale.

In uno studio clinico in doppio cieco, condotto da Wynn Legon dal Istituto di ricerca biomedica Fralin presso VTC, il team ha esaminato se l'uso del LIFU per alterare in modo non chirurgico l'attività neuronale può ridurre sia la percezione del dolore che la reazione del corpo a uno stimolo doloroso, come i cambiamenti nella frequenza cardiaca.

“LIFU fornisce un’elevata specificità spaziale combinata con la capacità di concentrarsi a diverse profondità”, spiega Legon. “Pertanto, questo fornisce l’accesso a diverse regioni cerebrali difficili da colpire senza intervento chirurgico. Ha anche il vantaggio – come tutte le opzioni basate su dispositivi – di non creare dipendenza”.

Legon e colleghi hanno studiato 23 volontari sani, utilizzando il metodo dei potenziali evocati dal calore da contatto (CHEP) per valutare l’elaborazione del dolore. CHEP funziona fornendo brevi stimoli di calore alla mano, a un livello giudicato moderatamente doloroso (circa cinque su una scala di risposta al dolore da zero a nove). Lo stimolo termico genera una forma d'onda CHEP, che può essere misurata tramite un elettrodo per elettroencefalografia (EEG) sul cuoio capelluto.

Ciascun partecipante ha partecipato a quattro sessioni, la prima comprendente la risonanza magnetica e la TC anatomica, oltre a questionari di base. Nelle altre tre sessioni, i volontari sono stati sottoposti a 40 stimoli CHEP (300 ms ciascuno) durante la somministrazione di LIFU (per 1 s) all'insula anteriore (AI) o all'insula posteriore (PI) o ad un'esposizione fittizia inerte.

I ricercatori hanno utilizzato un trasduttore a ultrasuoni accoppiato alla testa con un gel convenzionale per fornire ultrasuoni focalizzati con risoluzione millimetrica. Hanno inoltre utilizzato un disco di accoppiamento personalizzato progettato utilizzando le scansioni MRI di ciascun individuo per posizionare il punto focale esattamente sui bersagli insulari.

L'obiettivo principale dello studio, riportato sulla rivista DOLORE, era quello di determinare se LIFU all'AI o al PI potesse inibire il dolore, come valutato dai partecipanti durante ciascuna sessione CHEP. I ricercatori hanno anche utilizzato l’elettrocardiografia (ECG) per esaminare in che modo il LIFU influenza la frequenza cardiaca e la variabilità della frequenza cardiaca e ne hanno valutato l’impatto sulla forma d’onda CHEP.

Il team ha scoperto che LIFU sia per l’AI che per il PI riduceva le valutazioni del dolore. La media delle risposte ai 40 stimoli CHEP per ciascun soggetto ha prodotto valutazioni medie del dolore di 3.03±1.42, 2.77±1.28 e 3.39±1.09 rispettivamente per AI, PI e esposizione simulata. La differenza osservata tra PI e stimolazione fittizia era statisticamente significativa, mentre le differenze tra AI e sham o AI e PI non lo erano.

Legon osserva che, sebbene questa riduzione di circa tre quarti di punto sulla scala del dolore possa sembrare piuttosto piccola, una volta che raggiunge il punto massimo, diventa clinicamente significativa. "Potrebbe fare una differenza significativa nella qualità della vita o essere in grado di gestire il dolore cronico con farmaci da banco invece che con oppioidi da prescrizione", spiega in un comunicato stampa.

Per valutare l’impatto del LIFU della forma d’onda CHEP, i ricercatori hanno misurato l’ampiezza picco-picco dalla prima grande deflessione negativa (N1) alla prima grande deflessione positiva (P1) nell’EEG. Le ampiezze picco-picco erano 23.35±11.58, 22.90±12.35 e 27.79±10.78 mV per l'esposizione AI, PI e simulata, rispettivamente. L'analisi ha rivelato una differenza significativa tra sham e AI e sham e PI, ma non tra AI e PI.

Il team ha osservato che la fornitura di ultrasuoni focalizzati all’IA o al PI ha influenzato la traccia CHEP in modi distinti. Il LIFU al PI influenzava le ampiezze dell’EEG precedenti, mentre il LIFU all’AI influenzava le ampiezze dell’EEG successive, il che implica che la modulazione del PI e dell’AI causa effetti fisici diversi.

Lo racconta Legon Mondo della fisica che, prima di questo studio, non era possibile indagare in modo non chirurgico come le diverse regioni dell'insula contribuiscono all'esperienza del dolore o come le informazioni nocicettive (correlate al dolore) vengono trasmesse da un'area all'altra. La risoluzione millimetrica di LIFU, tuttavia, consente il targeting specifico di regioni vicine per cercare effetti specifici.

"Precedenti registrazioni invasive con elettrodi di profondità avevano dimostrato che le informazioni nocicettive venivano trasmesse nello spazio e nel tempo dal PI all'AI", afferma. “I nostri risultati hanno ricapitolato questo in modo non invasivo, il che è una scoperta importante”.

LIFU non ha influenzato la frequenza cardiaca media dei partecipanti durante gli stimoli CHEP. I ricercatori, tuttavia, hanno riscontrato una differenza significativa nella variabilità della frequenza cardiaca tra l’esposizione simulata e quella all’intelligenza artificiale. LIFU all’IA ha aumentato la variabilità della frequenza cardiaca, che è associata a una migliore salute generale.

Il team sta ora esaminando la somministrazione di LIFU in diverse aree del cervello come potenziale terapia antidolorifica. "Non sappiamo ancora quale sia il dosaggio appropriato o quali parametri specifici possano portare a risultati clinicamente significativi", spiega Legon. “Pertanto, stiamo iniziando a testare LIFU per alleviare il dolore nelle popolazioni che soffrono di dolore cronico. Stiamo anche studiando l’utilità della LIFU per altre indicazioni cliniche come ansia e dipendenza”.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/can-focused-ultrasound-provide-a-new-way-to-manage-pain/