Uszkodzenie rdzenia kręgowego w wyniku urazu lub choroby może mieć druzgocący wpływ na zdrowie, w tym utratę funkcji motorycznych i czuciowych lub przewlekły ból pleców, który dotyka w dowolnym momencie około 540 milionów ludzi. Zespół badawczy z USA wykorzystał obecnie funkcjonalne obrazowanie ultradźwiękowe (fUSI) do wizualizacji rdzenia kręgowego i mapowania jego reakcji na stymulację elektryczną w czasie rzeczywistym, co może ulepszyć leczenie przewlekłego bólu pleców.
Pomimo tego, że odgrywają kluczową rolę w funkcjach czuciowych, motorycznych i autonomicznych, niewiele wiadomo na temat funkcjonalnej architektury ludzkiego rdzenia kręgowego. Tradycyjne techniki neuroobrazowania, takie jak funkcjonalny MRI (fMRI), utrudniają silne artefakty ruchowe generowane przez pulsowanie serca i oddychanie.
W przeciwieństwie do tego, fUSI jest mniej podatne na artefakty ruchowe i pozwala na obrazowanie rdzenia kręgowego z dużą rozdzielczością czasoprzestrzenną (około 100 µm i do 100 ms) i dużą czułością na wolno przepływającą krew podczas operacji. Działa poprzez emisję fal ultradźwiękowych do obszaru zainteresowania i wykrywanie sygnału echa z komórek krwi przepływających w tym obszarze (sygnał Dopplera mocy). Kolejną zaletą jest to, że skaner fUSI jest mobilny, co eliminuje rozbudowaną infrastrukturę wymaganą dla systemów fMRI.
„W rdzeniu kręgowym znajdują się obwody nerwowe, które kontrolują i modulują niektóre z najważniejszych funkcji życiowych, takie jak oddychanie, połykanie i oddawanie moczu. Jednak w badaniach nad funkcjami nerwowymi często zaniedbywano tę kwestię” – wyjaśnia główny kontakt Wasilij Christopoulos z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside. „Funkcjonalne obrazowanie ultradźwiękowe pokonuje ograniczenia tradycyjnych technologii neuroobrazowania i może monitorować aktywność rdzenia kręgowego z wyższą rozdzielczością i czułością czasoprzestrzenną niż fMRI”.
Poprzednie badania wykazały, że fUSI może mierzyć aktywność mózgu u zwierząt i ludzi, w tym jedno badanie wykazało, że wahania sygnału Dopplera mocy o niskiej częstotliwości są silnie skorelowane z aktywnością neuronów. Niedawno badacze wykorzystali fUSI do obrazowania reakcji rdzenia kręgowego na stymulację elektryczną u zwierząt.
W tej najnowszej pracy Christopoulos i współpracownicy – także z Centrum Neurorekonstrukcji USC w Keck School of Medicine – zastosował fUSI do scharakteryzowania aktywności hemodynamicznej (zmian w przepływie krwi) w rdzeniu kręgowym w odpowiedzi na zewnątrzoponową elektryczną stymulację rdzenia kręgowego (ESCS) – narzędzie neuromodulacyjne stosowane w leczeniu stanów bólowych, które nie reagują na tradycyjne terapie.
W pierwszym badaniu na ludziach zespół monitorował aktywność hemodynamiczną u sześciu pacjentów poddawanych wszczepieniu terapeutycznego urządzenia ESCS w celu leczenia przewlekłego bólu pleców, opisując wyniki w Neuron.
Wykorzystując mechanizm podobny do fMRI, fUSI opiera się na zjawisku sprzężenia nerwowo-naczyniowego, w którym zwiększona aktywność nerwowa powoduje zlokalizowane zmiany w przepływie krwi, aby sprostać wymaganiom metabolicznym aktywnych neuronów. Do wykonania fUSI zespół wykorzystał zminiaturyzowany przetwornik liniowy o częstotliwości 15 MHz, wprowadzając go chirurgicznie do rdzenia kręgowego w dziesiątym kręgu piersiowym (T10), z elektrodami stymulującymi rozmieszczonymi tak, aby obejmowały segmenty kręgosłupa T8–9. Zarejestrowane obrazy miały rozdzielczość przestrzenną 100 x 100 µm, grubość warstwy około 400 µm i pole widzenia 12.8 x 10 mm.
Czterech pacjentów otrzymało 10 cykli ON–OFF stymulacji niskoprądowej (3.0 mA), obejmujących 30 s ze stymulacją, a następnie 30 s bez stymulacji. Stymulacja spowodowała regionalne zmiany w hemodynamice rdzenia kręgowego, przy czym w niektórych regionach nastąpił znaczny wzrost przepływu krwi, a w innych znaczny spadek. Po wyłączeniu stymulacji przepływ krwi powrócił do stanu początkowego.
Aby ocenić, czy fUSI może wykryć zmiany hemodynamiczne związane z różnymi protokołami stymulacji, pozostali dwaj pacjenci otrzymali pięć cykli ON-OFF stymulacji 3.0 mA, a następnie pięć cykli stymulacji 4.5 mA z 3-minutową przerwą pomiędzy nimi. Naukowcy odkryli, że zwiększenie amplitudy prądu z 3.0 do 4.5 mA nie zmieniło przestrzennego rozmieszczenia aktywowanych obszarów rdzenia kręgowego. Jednakże stymulacja wysokoprądowa wywołała silniejsze zmiany hemodynamiczne w rdzeniu kręgowym.
Zdolność fUSI do różnicowania odpowiedzi hemodynamicznych wywołanych różnymi prądami ESCS stanowi ważny krok w kierunku opracowania systemu monitorowania klinicznego opartego na ultradźwiękach w celu optymalizacji parametrów stymulacji. Christopoulos wyjaśnia, że ponieważ podczas operacji rdzenia kręgowego pacjenci są znieczuleni, nie mogą stwierdzić, czy zastosowany protokół stymulacji elektrycznej faktycznie zmniejsza ból. W związku z tym neurochirurg nie może dokładnie ocenić efektów neuromodulacji w czasie rzeczywistym.
Układ mikroelektrod może umożliwić bezpieczniejszą operację rdzenia kręgowego
„Nasze badanie stanowi pierwszy dowód na to, że technologię fUSI można wykorzystać do opracowania klinicznych systemów neuromodulacji w zamkniętej pętli, umożliwiając neurochirurgom dostosowanie parametrów stymulacji (szerokość impulsu, kształt impulsu, częstotliwość, amplituda prądu, miejsce stymulacji itp.) podczas operacji” – opowiada Świat Fizyki.
Zespół ma nadzieję w przyszłości stworzyć fUSI jako platformę do badania funkcji rdzenia kręgowego i opracowywania klinicznych systemów neuromodulacji w zamkniętej pętli w czasie rzeczywistym. „Niedawno złożyliśmy wniosek do publikacji badanie kliniczne wykazując, że fUSI jest w stanie wykryć sieci w ludzkim rdzeniu kręgowym, gdzie aktywność jest silnie skorelowana z ciśnieniem w pęcherzu” – mówi Christopoulos. „To odkrycie otwiera nowe możliwości rozwoju technologii interfejsu maszyny rdzenia kręgowego w celu przywrócenia kontroli nad pęcherzem u pacjentów z nietrzymaniem moczu, np. po urazie rdzenia kręgowego”.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
- PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
- PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
- Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://physicsworld.com/a/functional-ultrasound-imaging-provides-real-time-feedback-during-spinal-surgery/
- :ma
- :Jest
- :nie
- :Gdzie
- $W GÓRĘ
- 10
- 100
- 12
- 16
- 24
- 30
- 369
- 400
- 8
- a
- zdolność
- O nas
- dokładnie
- aktywny
- działalność
- faktycznie
- dostosować
- Korzyść
- Pozwalać
- również
- an
- i
- zwierzęta
- Inne
- każdy
- stosowany
- podejście
- architektura
- SĄ
- Szyk
- AS
- oszacować
- Asystent
- powiązany
- At
- aleje
- z powrotem
- BE
- bo
- być
- pomiędzy
- krew
- Mózg
- Aktywność mózgu
- oddychania
- by
- California
- CAN
- nie może
- zdolny
- powodowany
- Przyczyny
- komórka
- Komórki
- centralny
- zmiana
- Zmiany
- charakteryzować
- Kliniczne
- klinicyści
- koledzy
- obejmujący
- warunek
- Warunki
- skontaktuj się
- kontrast
- kontrola
- kontroli
- sznur
- mógłby
- Aktualny
- Cykle
- zmniejsza
- wymagania
- wykazać
- demonstrowanie
- wykryć
- niszczycielski
- rozwijać
- rozwijanie
- oprogramowania
- urządzenie
- ZROBIŁ
- różne
- różnicować
- choroba
- 分配
- nie
- podczas
- echo
- skuteczność
- ruchomości
- eliminując
- zatrudniony
- umożliwiać
- zapewniają
- szacunkowa
- itp
- wykazujące
- Objaśnia
- rozległy
- informacja zwrotna
- znalezieniu
- Ustalenia
- i terminów, a
- pięć
- pływ
- Płynący
- Wahania
- następnie
- W razie zamówieenia projektu
- znaleziono
- Częstotliwość
- często
- od
- funkcjonować
- funkcjonalny
- Funkcje
- przyszłość
- wygenerowane
- dany
- miał
- Have
- he
- Zdrowie
- Serce
- pomógł
- Wysoki
- wyższy
- ma nadzieję,
- domy
- Jednak
- HTTPS
- człowiek
- obraz
- zdjęcia
- Obrazowanie
- wpływ
- Oddziaływania
- ważny
- podnieść
- in
- Włącznie z
- wzrosła
- Zwiększenia
- wzrastający
- Informacja
- Infrastruktura
- początkowy
- szkoda
- Interfejs
- najnowszych
- dochodzenie
- problem
- IT
- JEGO
- jpg
- znany
- firmy
- prowadzić
- mniej
- życie
- Ograniczenia
- liniowy
- mało
- lokalizacja
- od
- maszyna
- mapa
- Maksymalna szerokość
- zmierzyć
- mechanizm
- lekarstwo
- Poznaj nasz
- milion
- Aplikacje mobilne
- monitor
- monitorowane
- monitorowanie
- jeszcze
- większość
- ruch
- Silnik
- MRI
- MS
- sieci
- nerwowy
- Neurony
- Nowości
- już dziś
- of
- poza
- on
- pewnego razu
- ONE
- na
- otwiera
- Optymalizacja
- or
- Pozostałe
- Ból
- parametry
- pacjenci
- pauza
- Ludzie
- wykonać
- wykonywania
- zjawisko
- Fizyka
- Świat Fizyki
- Platforma
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- gra
- power
- nacisk
- Profesor
- protokół
- protokoły
- zapewnia
- Publikacja
- puls
- real
- w czasie rzeczywistym
- Odebrane
- niedawno
- nagrany
- zmniejsza
- region
- regionalny
- regiony
- opiera się
- pozostały
- raport
- Raportowanie
- wymagany
- Badania naukowe
- Badacze
- Rozkład
- Odpowiadać
- odpowiedź
- Odpowiedzi
- przywracać
- Nadrzeczny
- Rola
- w przybliżeniu
- s
- bezpieczniej
- mówią
- Szkoła
- widzieć
- Segmenty
- Wrażliwość
- Shape
- seans
- Signal
- znaczący
- podobny
- SIX
- Plaster
- powolny
- kilka
- rozpiętość
- Przestrzenne
- Ewolucja krok po kroku
- silny
- silniejszy
- strongly
- Badanie
- składane
- taki
- Chirurgia
- łykanie
- przełączane
- system
- systemy
- zespół
- technika
- Techniki
- Technologies
- Technologia
- mówi
- niż
- że
- Połączenia
- następnie
- terapie
- one
- to
- tych
- miniatur
- czas
- do
- narzędzie
- w kierunku
- tradycyjny
- leczyć
- leczenie
- zabiegi
- prawdziwy
- drugiej
- UCR
- w trakcie
- uniwersytet
- University of California
- używany
- wyobrażać sobie
- była
- fale
- czy
- który
- szerokość
- będzie
- w
- bez
- Praca
- działa
- świat
- X
- zefirnet