Czy skupione ultradźwięki mogą stanowić nowy sposób leczenia bólu? – Świat Fizyki

<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="Niechirurgiczne łagodzenie bólu Wynn Legon (po lewej), Andrew Strohman i współpracownicy jako pierwsi wykazali, że skupione ultradźwięki o niskiej intensywności mogą przenikać głęboko do mózgu, łagodząc zarówno ból, jak i reakcję organizmu na wynikający z niego stres. (Dzięki uprzejmości: Clayton Metz/Virginia Tech)”>

Ulgę w bólu zwykle osiąga się za pomocą dostępnych bez recepty środków przeciwbólowych, takich jak paracetamol lub leki przeciwzapalne; silniejszy ból może wymagać opioidów, które mogą powodować działania niepożądane i prowadzić do uzależnienia. Naukowcy z Virginia Tech badają inne podejście do leczenia bólu, które w ogóle nie wykorzystuje leków, ale zamiast tego działa na określony punkt w mózgu za pomocą skupionych ultradźwięków.

Wyspa to obszar mózgu związany z odczuwaniem bólu. Jego umiejscowienie głęboko w fałdach kory mózgowej utrudnia jednak dostęp. Skoncentrowane ultradźwięki o niskiej intensywności (LIFU), w których wiązki ultradźwiękowe są skupiane w maleńkiej plamce, mogłyby zapewnić sposób nieinwazyjnego namierzania tak głębokich struktur z wysoką rozdzielczością przestrzenną.

W podwójnie ślepym badaniu klinicznym, prowadzonym przez Wynna Legona z Instytut Badań Biomedycznych Fralin w VTCzespół zbadał, czy zastosowanie LIFU do niechirurgicznej zmiany aktywności neuronów może zmniejszyć zarówno odczuwanie bólu, jak i reakcję organizmu na bodziec bolesny, taki jak zmiany częstości akcji serca.

„LIFU zapewnia wysoką specyficzność przestrzenną w połączeniu z możliwością skupiania uwagi na różnych głębokościach” – wyjaśnia Legon. „Zapewnia to dostęp do kilku trudnych do ukierunkowania obszarów mózgu bez operacji. Ma również tę zaletę – podobnie jak wszystkie opcje oparte na urządzeniu – że nie uzależnia”.

Legon i wsp. przebadali 23 zdrowych ochotników, stosując metodę kontaktowego potencjału wywołanego ciepłem (CHEP) do oceny przetwarzania bólu. CHEP działa poprzez dostarczanie do dłoni krótkich bodźców cieplnych o poziomie uznawanym za umiarkowanie bolesny (około pięciu w skali reakcji na ból od zera do dziewięciu). Bodziec cieplny generuje kształt fali CHEP, który można zmierzyć za pomocą elektrody elektroencefalograficznej (EEG) umieszczonej na skórze głowy.

Każdy uczestnik wziął udział w czterech sesjach, pierwsza obejmowała anatomiczne skanowanie MRI i CT oraz podstawowe kwestionariusze. Podczas pozostałych trzech sesji ochotnicy zostali poddani 40 bodźcom CHEP (każdy o długości 300 ms) podczas dostarczania LIFU (przez 1 s) do wyspy przedniej (AI) lub wyspy tylnej (PI) lub obojętnej ekspozycji pozorowanej.

Naukowcy wykorzystali przetwornik ultradźwiękowy połączony z głowicą za pomocą konwencjonalnego żelu, aby dostarczyć skupione ultradźwięki z rozdzielczością milimetrową. Zastosowali także niestandardowy krążek sprzęgający zaprojektowany na podstawie skanów MRI każdego pacjenta, aby umieścić ognisko dokładnie na wyspach docelowych.

Główny cel badania, o którym mowa w czasopiśmie BÓL, polegało na ustaleniu, czy LIFU do AI lub PI może hamować ból, zgodnie z oceną uczestników podczas każdej sesji CHEP. Naukowcy wykorzystali także elektrokardiografię (EKG) do zbadania, w jaki sposób LIFU wpływa na częstość akcji serca i zmienność rytmu serca, a także ocenili jego wpływ na kształt fali CHEP.

Zespół odkrył, że LIFU w połączeniu z AI i PI zmniejszało ocenę bólu. Uśrednione odpowiedzi na 40 bodźców CHEP dla każdego pacjenta dały średnie oceny bólu wynoszące 3.03±1.42, 2.77±1.28 i 3.39±1.09 odpowiednio dla AI, PI i pozorowanej ekspozycji. Różnica zaobserwowana pomiędzy PI a stymulacją pozorowaną była statystycznie istotna, podczas gdy różnice pomiędzy AI a stymulacją pozorowaną lub AI i PI nie były.

Legon zauważa, że ​​chociaż redukcja o około trzy czwarte punktu na skali bólu może wydawać się niewielka, po osiągnięciu pełnego punktu ma ona znaczenie kliniczne. „Może to znacząco wpłynąć na jakość życia lub możliwość leczenia przewlekłego bólu za pomocą leków dostępnych bez recepty zamiast opioidów na receptę” – wyjaśnia w oświadczeniu prasowym.

Aby ocenić wpływ LIFU na przebieg CHEP, badacze zmierzyli amplitudę międzyszczytową od pierwszego dużego ujemnego (N1) do pierwszego dużego dodatniego (P1) odchylenia w EEG. Amplitudy międzyszczytowe wynosiły odpowiednio 23.35±11.58, 22.90±12.35 i 27.79±10.78 mV odpowiednio dla AI, PI i ekspozycji pozorowanej. Analiza ujawniła znaczącą różnicę między pozorem a sztuczną inteligencją oraz pozorem a PI, ale nie między sztuczną inteligencją a PI.

Zespół zaobserwował, że dostarczanie skupionych ultradźwięków do AI lub PI wpływało na zapis CHEP w różny sposób. LIFU do PI wpływało na wcześniejsze amplitudy EEG, podczas gdy LIFU do AI wpływało na późniejsze amplitudy EEG, co sugeruje, że modulowanie PI i AI powoduje różne efekty fizyczne.

Legon opowiada Świat Fizyki że przed tym badaniem nie było możliwe niechirurgiczne zbadanie, w jaki sposób różne obszary wyspy przyczyniają się do odczuwania bólu lub w jaki sposób informacje nocyceptywne (związane z bólem) są przekazywane z jednego obszaru do drugiego. Milimetrowa rozdzielczość LIFU umożliwia jednak specyficzne celowanie w blisko położone regiony w poszukiwaniu określonych efektów.

„Poprzednie inwazyjne nagrania za pomocą głębokich elektrod wykazały, że informacja nocyceptywna była przekazywana w przestrzeni i czasie od PI do sztucznej inteligencji” – mówi. „Nasze wyniki podsumowały to w sposób nieinwazyjny, co jest ważnym odkryciem”.

LIFU nie wpłynęło na średnie tętno uczestników podczas bodźców CHEP. Naukowcy zaobserwowali jednak znaczącą różnicę w zmienności tętna między ekspozycją pozorowaną a sztuczną inteligencją. LIFU do AI zwiększyło zmienność tętna, co wiąże się z lepszym ogólnym stanem zdrowia.

Zespół bada obecnie dostarczanie LIFU do różnych obszarów mózgu jako potencjalnego leku przeciwbólowego. „Nie wiemy jeszcze, jakie dawkowanie jest właściwe ani jakie konkretne parametry mogą prowadzić do klinicznie znaczących wyników” – wyjaśnia Legon. „Dlatego zaczynamy testować LIFU pod kątem łagodzenia bólu w populacjach cierpiących na chroniczny ból. Badamy również użyteczność LIFU w innych wskazaniach klinicznych, takich jak stany lękowe i uzależnienia”.

• 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/can-focused-ultrasound-provide-a-new-way-to-manage-pain/