Leziunile măduvei spinării, fie că sunt cauzate de leziuni sau boli, pot avea efecte devastatoare asupra sănătății, inclusiv pierderea funcțiilor motorii sau senzoriale sau dureri cronice de spate, care afectează aproximativ 540 de milioane de oameni la un moment dat. O echipă de cercetare din SUA a folosit acum imagistica cu ultrasunete funcționale (fUSI) pentru a vizualiza măduva spinării și a mapa răspunsul acesteia la stimularea electrică în timp real, o abordare care ar putea îmbunătăți tratamentele durerii cronice de spate.
În ciuda faptului că joacă un rol central în funcțiile senzoriale, motorii și autonome, se cunosc puține lucruri despre arhitectura funcțională a măduvei spinării umane. Tehnicile tradiționale de neuroimagistică, cum ar fi RMN funcțional (fMRI), sunt împiedicate de artefacte puternice de mișcare generate de pulsația inimii și respirație.
În schimb, fUSI este mai puțin afectat de artefactele de mișcare și poate imaginea măduva spinării cu rezoluție spațio-temporală mare (aproximativ 100 µm și până la 100 ms) și sensibilitate ridicată la curgerea lentă a sângelui în timpul intervenției chirurgicale. Funcționează prin emiterea de unde ultrasonice într-o zonă de interes și detectarea semnalului eco de la celulele sanguine care curg în acea regiune (semnalul Doppler de putere). Un alt avantaj este că scanerul fUSI este mobil, eliminând infrastructura extinsă necesară pentru sistemele fMRI.
„Măduva spinării găzduiește circuitele neuronale care controlează și modulează unele dintre cele mai importante funcții ale vieții, cum ar fi respirația, înghițirea și micțiunea. Cu toate acestea, a fost neglijat frecvent în studiul funcției neuronale”, explică contactul principal Vasileios Christopoulos de la Universitatea din California Riverside. „Imagistica cu ultrasunete funcțională depășește limitările tehnologiilor tradiționale de neuroimagistică și poate monitoriza activitatea măduvei spinării cu o rezoluție și o sensibilitate spațiotemporale mai mare decât fMRI.”
Cercetările anterioare au demonstrat că fUSI poate măsura activitatea creierului la animale și la pacienți umani, inclusiv un studiu care arată că fluctuațiile de joasă frecvență ale semnalului Doppler de putere sunt strâns corelate cu activitatea neuronală. Mai recent, cercetătorii au folosit fUSI pentru a vizualiza răspunsurile măduvei spinării la stimularea electrică la animale.
În această ultimă lucrare, Christopoulos și colegii – tot de la Centrul de Neurorestaurare USC de la Keck School of Medicine – a folosit fUSI pentru a caracteriza activitatea hemodinamică (modificări ale fluxului sanguin) în măduva spinării ca răspuns la stimularea epidurală electrică a măduvei spinării (ESCS) – un instrument de neuromodulație folosit pentru a trata afecțiunile dureroase care nu răspund la tradiționale terapii.
Într-un prim studiu in-uman, echipa a monitorizat activitatea hemodinamică la șase pacienți supuși implantării unui dispozitiv terapeutic ESCS pentru a trata durerile cronice de spate, raportând rezultatele în Neuron.
Folosind un mecanism similar cu fMRI, fUSI se bazează pe fenomenul de cuplare neurovasculară, în care creșterea activității neuronale determină modificări localizate ale fluxului sanguin pentru a satisface cerințele metabolice ale neuronilor activi. Echipa a folosit un traductor miniaturizat de 15 MHz pentru a efectua fUSI, inserându-l chirurgical pe măduva spinării la a zecea vertebră toracică (T10), cu electrozii de stimulare plasați pentru a acoperi segmentele spinale T8-9. Imaginile înregistrate au avut o rezoluție spațială de 100 x 100 µm, o grosime a feliei de aproximativ 400 µm și un câmp vizual de 12.8 x 10 mm.
Patru pacienți au primit 10 cicluri ON-OFF de stimulare cu curent scăzut (3.0 mA), cuprinzând 30 s cu stimulare și 30 s fără. Stimularea a provocat modificări regionale ale hemodinamicii măduvei spinării, unele regiuni prezentând creșteri semnificative ale fluxului sanguin, iar altele prezentând scăderi semnificative. Odată ce stimularea a fost oprită, fluxul sanguin a revenit la starea inițială.
Pentru a evalua dacă fUSI poate detecta modificări hemodinamice asociate cu diferite protocoale de stimulare, restul de doi pacienți au primit cinci cicluri ON-OFF de stimulare de 3.0 mA urmate de cinci cicluri de stimulare de 4.5 mA, cu o pauză de 3 minute între cele două. Cercetătorii au descoperit că creșterea amplitudinii curentului de la 3.0 la 4.5 mA nu a schimbat distribuția spațială a regiunilor activate ale măduvei spinării. Cu toate acestea, stimularea cu curent ridicat a indus modificări hemodinamice mai puternice la nivelul măduvei spinării.
Această capacitate a fUSI de a diferenția răspunsurile hemodinamice evocate de diferiți curenți ESCS este un pas important către dezvoltarea unui sistem de monitorizare clinică bazat pe ultrasunete pentru a optimiza parametrii de stimulare. Christopoulos explică că, deoarece pacienții sunt anesteziați în timpul intervenției chirurgicale la nivelul măduvei spinării, ei nu pot raporta dacă protocolul de stimulare electrică aplicat reduce de fapt durerea. Ca atare, neurochirurgul nu poate evalua cu exactitate efectele neuromodulării în timp real.
Matricea de microelectrozi ar putea permite o intervenție chirurgicală mai sigură a măduvei spinării
„Studiul nostru oferă o primă dovadă a conceptului că tehnologia fUSI poate fi utilizată pentru a dezvolta sisteme de neuromodulație clinică în buclă închisă, permițând neurochirurgilor să ajusteze parametrii de stimulare (lățimea pulsului, forma pulsului, frecvența, amplitudinea curentului, locația stimulării etc.) în timpul operației”, spune el Lumea fizicii.
În viitor, echipa speră să stabilească fUSI ca o platformă pentru investigarea funcției măduvei spinării și dezvoltarea în timp real a sistemelor de neuromodulație clinică cu buclă închisă. „Recent ne-am trimis spre publicare un studiu clinic demonstrând că fUSI este capabil să detecteze rețele în măduva spinării umane în care activitatea este puternic corelată cu presiunea vezicii urinare”, spune Christopoulos. „Această descoperire deschide noi căi pentru dezvoltarea tehnologiilor de interfață cu maduva spinării pentru a restabili controlul vezicii urinare la pacienții cu incontinență urinară, cum ar fi cei cu leziuni ale măduvei spinării.”
- Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
- PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
- Sursa: https://physicsworld.com/a/functional-ultrasound-imaging-provides-real-time-feedback-during-spinal-surgery/
- :are
- :este
- :nu
- :Unde
- $UP
- 10
- 100
- 12
- 16
- 24
- 30
- 369
- 400
- 8
- a
- capacitate
- Despre Noi
- precis
- activ
- activitate
- de fapt
- regla
- Avantaj
- Permiterea
- de asemenea
- an
- și
- animale
- O alta
- Orice
- aplicat
- abordare
- arhitectură
- SUNT
- Mulțime
- AS
- evalua
- Asistent
- asociate
- At
- căi
- înapoi
- BE
- deoarece
- fost
- între
- sânge
- Creier
- Activitatea creierului
- respiraţie
- by
- California
- CAN
- nu poti
- capabil
- cauzată
- cauze
- celulă
- Celule
- central
- Schimbare
- Modificări
- caracteriza
- clinic
- clinicienii
- colegii
- care cuprinde
- condiție
- Condiții
- contactați-ne
- contrast
- Control
- controale
- cordon
- ar putea
- Curent
- cicluri
- scade
- cererile
- demonstrat
- demonstrând
- detecta
- devastator
- dezvolta
- în curs de dezvoltare
- Dezvoltare
- dispozitiv
- FĂCUT
- diferit
- distinge
- Boală
- distribuire
- Dont
- în timpul
- ecou
- eficacitate
- efecte
- eliminarea
- angajat
- permite
- stabili
- estimativ
- etc
- expozante
- explică
- extensiv
- feedback-ul
- descoperire
- constatările
- First
- cinci
- debit
- Curgere
- fluctuațiile
- a urmat
- Pentru
- găsit
- Frecvență
- frecvent
- din
- funcţie
- funcțional
- funcții
- viitor
- generată
- dat
- HAD
- Avea
- he
- Sănătate
- inimă
- a ajutat
- Înalt
- superior
- speranțe
- case
- Totuși
- HTTPS
- uman
- imagine
- imagini
- Imaging
- afectate
- Impacturi
- important
- îmbunătăţi
- in
- Inclusiv
- a crescut
- Creșteri
- crescând
- informații
- Infrastructură
- inițială
- rănire
- interfaţă
- în
- investigare
- problema
- IT
- ESTE
- jpg
- cunoscut
- Ultimele
- conduce
- mai puțin
- Viaţă
- limitări
- liniar
- mic
- locaţie
- de pe
- maşină
- Hartă
- max-width
- măsura
- mecanism
- medicină
- Întâlni
- milion
- Mobil
- monitor
- monitorizate
- Monitorizarea
- mai mult
- cele mai multe
- mişcare
- Motor
- RMN
- MS
- rețele
- neural
- neuronii
- Nou
- acum
- of
- de pe
- on
- dată
- ONE
- pe
- deschide
- Optimizați
- or
- Altele
- Durere
- parametrii
- pacientes
- pauză
- oameni
- Efectua
- efectuarea
- fenomen
- Fizică
- Lumea fizicii
- platformă
- Plato
- Informații despre date Platon
- PlatoData
- joc
- putere
- presiune
- Profesor
- protocol
- protocoale
- furnizează
- Publicare
- puls
- real
- în timp real
- primit
- recent
- inregistrata
- reduce
- regiune
- regional
- regiuni
- se bazează
- rămas
- raportează
- Raportarea
- necesar
- cercetare
- cercetători
- Rezoluţie
- Răspunde
- răspuns
- răspunsuri
- restabili
- Riverside
- Rol
- aproximativ
- s
- mai sigur
- spune
- Şcoală
- vedea
- segmente
- Sensibilitate
- Modela
- arătând
- Semnal
- semnificativ
- asemănător
- SIX
- Felie
- încetini
- unele
- deschidere
- spațial
- Pas
- puternic
- puternic
- tare
- Studiu
- prezentat
- astfel de
- Intervenție Chirurgicală
- înghițire
- comutate
- sistem
- sisteme
- echipă
- tehnică
- tehnici de
- Tehnologii
- Tehnologia
- spune
- decât
- acea
- apoi
- terapii
- ei
- acest
- aceste
- miniatura
- timp
- la
- instrument
- față de
- tradiţional
- trata
- tratament
- tratamente
- adevărat
- Două
- ukr
- suferind
- universitate
- Universitatea din California
- utilizat
- imagina
- a fost
- valuri
- dacă
- care
- lățime
- voi
- cu
- fără
- Apartamente
- fabrică
- lume
- X
- zephyrnet