يمكن أن يكون للأضرار التي تلحق بالحبل الشوكي، سواء بسبب الإصابة أو المرض، آثار مدمرة على الصحة، بما في ذلك فقدان الوظائف الحركية أو الحسية، أو آلام الظهر المزمنة، والتي تؤثر على ما يقدر بنحو 540 مليون شخص في أي وقت. استخدم فريق بحثي مقره الولايات المتحدة الآن التصوير الوظيفي بالموجات فوق الصوتية (fUSI) لتصور الحبل الشوكي ورسم خريطة استجابته للتحفيز الكهربائي في الوقت الحقيقي، وهو نهج يمكن أن يحسن علاج آلام الظهر المزمنة.
على الرغم من أنه يلعب دورًا مركزيًا في الوظائف الحسية والحركية والاستقلالية، إلا أنه لا يُعرف سوى القليل عن البنية الوظيفية للحبل الشوكي البشري. يتم إعاقة تقنيات التصوير العصبي التقليدية، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)، من خلال الحركات القوية الناتجة عن نبض القلب والتنفس.
في المقابل، يكون fUSI أقل تأثرًا بالحركات اليدوية ويمكنه تصوير الحبل الشوكي بدقة مكانية عالية (حوالي 100 ميكرومتر وما يصل إلى 100 مللي ثانية) وحساسية عالية لبطء تدفق الدم أثناء الجراحة. وهو يعمل عن طريق إصدار موجات فوق صوتية إلى منطقة الاهتمام والكشف عن الإشارة المترددة من خلايا الدم المتدفقة في تلك المنطقة (إشارة دوبلر القوية). ميزة أخرى هي أن الماسح الضوئي fUSI متنقل، مما يلغي البنية التحتية الشاملة المطلوبة لأنظمة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.
"يحتوي الحبل الشوكي على الدوائر العصبية التي تتحكم وتنظم بعض أهم وظائف الحياة، مثل التنفس والبلع والتبول. "ومع ذلك، فقد تم إهمالها كثيرًا في دراسة الوظيفة العصبية"، يوضح الاتصال الرئيسي فاسيليوس كريستوبولوس من جامعة كاليفورنيا ريفرسايد. "يتغلب التصوير الوظيفي بالموجات فوق الصوتية على قيود تقنيات التصوير العصبي التقليدية ويمكنه مراقبة نشاط الحبل الشوكي بدقة وحساسية مكانية أعلى من التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي."
أظهرت الأبحاث السابقة أن fUSI يمكنه قياس نشاط الدماغ لدى الحيوانات والمرضى من البشر، بما في ذلك دراسة أظهرت أن التقلبات منخفضة التردد في إشارة دوبلر القوية ترتبط بقوة بنشاط الخلايا العصبية. وفي الآونة الأخيرة، استخدم الباحثون fUSI لتصوير استجابات الحبل الشوكي للتحفيز الكهربائي في الحيوانات.
في هذا العمل الأخير، كريستوبولوس وزملاؤه – أيضًا من مركز ترميم الأعصاب بجامعة جنوب كاليفورنيا في كلية كيك للطب - تم استخدام fUSI لتوصيف نشاط الدورة الدموية (التغيرات في تدفق الدم) في الحبل الشوكي استجابة لتحفيز الحبل الشوكي الكهربائي فوق الجافية (ESCS) - وهي أداة تعديل عصبي تستخدم لعلاج حالات الألم التي لا تستجيب للعلاجات التقليدية. العلاجات.
في أول دراسة على الإنسان، قام الفريق بمراقبة نشاط الدورة الدموية لدى ستة مرضى يخضعون لزراعة جهاز ESCS علاجي لعلاج آلام الظهر المزمنة، وتم الإبلاغ عن النتائج في الخلايا العصبية.
باستخدام آلية مشابهة للرنين المغناطيسي الوظيفي، يعتمد fUSI على ظاهرة الاقتران الوعائي العصبي، حيث يؤدي النشاط العصبي المتزايد إلى تغيرات موضعية في تدفق الدم لتلبية المتطلبات الأيضية للخلايا العصبية النشطة. استخدم الفريق محول طاقة خطي مصغر بتردد 15 ميجاهرتز لإجراء fUSI، وإدخاله جراحيًا على الحبل الشوكي عند الفقرة الصدرية العاشرة (T10)، مع وضع أقطاب التحفيز لتغطي أجزاء العمود الفقري T8-9. كانت الصور المسجلة ذات دقة مكانية 100 × 100 ميكرومتر، وسمك شريحة يبلغ حوالي 400 ميكرومتر ومجال رؤية 12.8 × 10 مم.
تلقى أربعة مرضى 10 دورات تشغيل وإيقاف لتحفيز التيار المنخفض (3.0 مللي أمبير)، تتكون من 30 ثانية مع تحفيز ثم 30 ثانية بدون تحفيز. تسبب التحفيز في تغيرات إقليمية في ديناميكا الدم في النخاع الشوكي، حيث أظهرت بعض المناطق زيادات كبيرة في تدفق الدم بينما أظهرت مناطق أخرى انخفاضًا ملحوظًا. بمجرد إيقاف التحفيز، عاد تدفق الدم إلى حالته الأولية.
لتقييم ما إذا كان fUSI يمكنه اكتشاف التغيرات الديناميكية الدموية المرتبطة ببروتوكولات التحفيز المختلفة، تلقى المريضان المتبقيان خمس دورات ON-OFF من التحفيز 3.0 مللي أمبير تليها خمس دورات من التحفيز 4.5 مللي أمبير، مع توقف مؤقت لمدة 3 دقائق بين الاثنين. وجد الباحثون أن زيادة سعة التيار من 3.0 إلى 4.5 مللي أمبير لم يغير التوزيع المكاني لمناطق الحبل الشوكي المنشطة. ومع ذلك، أدى التحفيز عالي التيار إلى حدوث تغييرات أقوى في ديناميكية الدم على الحبل الشوكي.
تعد قدرة fUSI على التمييز بين الاستجابات الديناميكية الدموية التي تثيرها تيارات ESCS المختلفة خطوة مهمة نحو تطوير نظام مراقبة سريري يعتمد على الموجات فوق الصوتية لتحسين معلمات التحفيز. يوضح كريستوبولوس أنه نظرًا لتخدير المرضى أثناء جراحة النخاع الشوكي، فلا يمكنهم الإبلاغ عما إذا كان بروتوكول التحفيز الكهربائي المطبق يقلل الألم بالفعل. على هذا النحو، لا يستطيع جراح الأعصاب تقييم تأثيرات التعديل العصبي بدقة في الوقت الفعلي.
يمكن أن تتيح مصفوفة الأقطاب الدقيقة إجراء جراحة أكثر أمانًا في الحبل الشوكي
"توفر دراستنا أول دليل على إمكانية استخدام تقنية fUSI لتطوير أنظمة تعديل عصبي سريرية مغلقة، مما يسمح لجراحي الأعصاب بضبط معلمات التحفيز (عرض النبض، وشكل النبض، والتردد، وسعة التيار، وموقع التحفيز، وما إلى ذلك). أثناء الجراحة، يقول عالم الفيزياء.
في المستقبل، يأمل الفريق في إنشاء fUSI كمنصة لدراسة وظيفة الحبل الشوكي وتطوير أنظمة تعديل عصبي سريرية مغلقة في الوقت الحقيقي. "لقد قدمنا للنشر مؤخرًا دراسة سريرية يقول كريستوبولوس: "مما يدل على أن fUSI قادر على اكتشاف الشبكات في الحبل الشوكي البشري حيث يرتبط النشاط بقوة بضغط المثانة". "يفتح هذا الاكتشاف آفاقًا جديدة لتطوير تقنيات واجهة آلة الحبل الشوكي لاستعادة التحكم في المثانة لدى المرضى الذين يعانون من سلس البول، مثل أولئك الذين يعانون من إصابة الحبل الشوكي."
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://physicsworld.com/a/functional-ultrasound-imaging-provides-real-time-feedback-during-spinal-surgery/
