Транскраниальное фокусированное УЗИ

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 13500 (2023) Цитировать эту статью

284 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Акустическая связь через волосы остается проблемой при проведении транскраниально-фокусированных ультразвуковых процедур. Здесь мы продемонстрировали, что эту проблему можно решить, используя масло в качестве связующей среды, используя высокое сродство масла к волосам из-за присущей им гидрофобности. Мы сравнили результаты открытия гематоэнцефалического барьера, индуцированного фокусированным ультразвуком (FUS-BBBO), у мышей в трех условиях сочетания: масло с волосами («масло + волосы»), ультразвуковой гель с бритьем волос («ультразвуковой гель + отсутствие волос»), и ультразвуковой гель с волосками («ультразвуковой гель + волоски»). Качество связи оценивалось с помощью \({\mathrm{T}}_{2}\)-взвешенной магнитно-резонансной томографии (МРТ) и обнаружения пассивной кавитации (PCD). Результат FUS-BBBO оценивали по экстравазации контрастного вещества при МРТ с использованием in vivo \({\mathrm{T}}_{1}\)-взвешенной МРТ с контрастным усилением. Его также оценивали с помощью флуоресцентной визуализации ex vivo мозга мышей после внутривенной инъекции модельного препарата, синего Эванса. Результаты показали, что сочетание «масло + волосы» стабильно обеспечивает высококачественную акустическую связь без захвата пузырьков воздуха. Результат FUS-BBBO существенно не отличался между группами «масло + волосы» и «ультразвуковой гель + отсутствие волос». В этих двух группах уровень раскрытия ГЭБ был значительно выше, чем в группе «ультразвуковой гель + волосы». Это исследование показало, что масло может быть связующим средством для транскраниальных процедур ФУЗ без бритья волос.

Недавнее одобрение Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США метода транскраниального фокусированного ультразвука (tFUS) для термической абляции при лечении эссенциального тремора ознаменовало начало новой эры безоперационных нейровмешательств1. tFUS представляет собой платформу с потенциальным клиническим применением, выходящим за рамки термической абляции2. Одним из многообещающих применений доставки лекарств в мозг является использование tFUS низкой интенсивности в сочетании с микропузырьками для открытия гематоэнцефалического барьера (FUS-BBBO)3. Целесообразность и безопасность метода FUS-BBBO была продемонстрирована у пациентов с различными заболеваниями головного мозга, включая глиому, боковой амиотрофический склероз (АЛС), болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона4,5,6,7. Несмотря на большие перспективы tFUS, большинство заявленных приложений, за исключением ультразвуковой нейромодуляции8,9, требуют бритья волос для достижения эффективной и последовательной доставки ультразвуковой энергии в мозг4,5,10,11. Бритье волос оказывает значительное психологическое воздействие на пациентов, включая снижение самооценки, неуверенность в себе и стресс, особенно у пациентов женского пола12. Это может привести к снижению готовности пациенток участвовать в исследованиях tFUS13. Психологическое воздействие удаления волос может снизить привлекательность tFUS для пациентов и врачей и ограничить объем будущих клинических исследований tFUS.

Лишь ограниченная работа была проведена для изучения влияния волос на передачу ультразвука, и все опубликованные исследования были выполнены ex vivo с использованием образцов человеческого черепа. Раймонд и др. продемонстрировали, что тщательно дегазированные волосы в резервуаре с водой вызывают лишь менее 10% потерь передаваемой мощности ультразвука и минимальное искажение формы луча для частот ниже 1 МГц13. Имс и др. продемонстрировали, что тщательно дегазированные волосы в резервуаре с водой практически не вызывают снижения эффективности транскраниального нагрева при работе на частоте 220 кГц и снижения на 17% при частоте 710 кГц, что указывает на то, что тепловые потери, вызванные дегазацией волос, были минимальными14. Эти два исследования показали, что лечение tFUS можно проводить без бритья, если волосы были полностью дегазированы. В результате существующие процедуры tFUS часто требуют сбривания волос, а затем нанесения ультразвукового геля для достижения достаточной акустической связи. Стоит отметить, что несколько клинических испытаний FUS-BBBO в настоящее время проводятся с использованием системы FUS под контролем МРТ ExAblate Neuro (Insightec, Даллас, Техас) без бритья волос. Вместо этого волосы коротко подстригаются и дегазируются с помощью FUS-преобразователя в форме шлема, соединенного с водяным пузырем. Однако для этого требуется специально разработанный преобразователь ФУЗ с блоком дегазации, которого нет в других устройствах ТФУЗ. Более того, к моменту завершения этой рукописи не было опубликовано никаких опубликованных данных об этом методе акустической связи.