Yaralanma veya hastalık nedeniyle omuriliğin hasar görmesi, motor veya duyu fonksiyonlarının kaybı veya herhangi bir zamanda tahminen 540 milyon insanı etkileyen kronik sırt ağrısı da dahil olmak üzere sağlık üzerinde yıkıcı etkilere neden olabilir. ABD merkezli bir araştırma ekibi, omuriliği görselleştirmek ve elektriksel uyarıya tepkisini gerçek zamanlı olarak haritalandırmak için fonksiyonel ultrason görüntülemeyi (fUSI) kullandı; bu, kronik sırt ağrısının tedavilerini iyileştirebilecek bir yaklaşım.
Duyusal, motor ve otonomik işlevlerde merkezi bir rol oynamasına rağmen insan omuriliğinin işlevsel mimarisi hakkında çok az şey bilinmektedir. Fonksiyonel MRI (fMRI) gibi geleneksel nörogörüntüleme teknikleri, kalp nabzı ve nefes almanın oluşturduğu güçlü hareket artefaktları tarafından engellenir.
Buna karşılık, fUSI hareket artefaktlarından daha az etkilenir ve omuriliği yüksek uzay-zamansal çözünürlükle (yaklaşık 100 µm ve 100 ms'ye kadar) ve ameliyat sırasında yavaş akan kana karşı yüksek hassasiyetle görüntüleyebilir. İlgi duyulan bir alana ultrasonik dalgalar yayarak ve o bölgede akan kan hücrelerinden yankılanan sinyali (power Doppler sinyali) tespit ederek çalışır. Diğer bir avantaj ise fUSI tarayıcının mobil olması ve fMRI sistemleri için gereken kapsamlı altyapıyı ortadan kaldırmasıdır.
“Omurilik, nefes alma, yutma ve işeme gibi yaşamın en önemli işlevlerinden bazılarını kontrol eden ve düzenleyen sinir devrelerini barındırır. Ancak sinirsel fonksiyon çalışmalarında sıklıkla ihmal ediliyor" diye açıklıyor kurşun temas Vasileios Christopoulos California Riverside Üniversitesi'nden. "Fonksiyonel ultrason görüntüleme, geleneksel nörogörüntüleme teknolojilerinin sınırlamalarının üstesinden gelir ve omuriliğin aktivitesini fMRI'dan daha yüksek uzay-zamansal çözünürlük ve hassasiyetle izleyebilir."
Önceki araştırmalar, fUSI'nin hayvanlarda ve insan hastalarda beyin aktivitesini ölçebildiğini gösterdi; buna güçlü Doppler sinyalindeki düşük frekanslı dalgalanmaların nöronal aktivite ile güçlü bir şekilde ilişkili olduğunu gösteren bir çalışma da dahil. Daha yakın zamanlarda araştırmacılar, hayvanlarda elektriksel uyarıya verilen omurilik tepkilerini görüntülemek için fUSI'yi kullandılar.
Bu son çalışmada, Christopoulos ve meslektaşları - aynı zamanda USC Nörorestorasyon Merkezi Keck Tıp Fakültesi'nde - epidural elektriksel omurilik stimülasyonuna (ESCS) yanıt olarak omurilikteki hemodinamik aktiviteyi (kan akışındaki değişiklikler) karakterize etmek için fUSI kullanıldı - geleneksel tedavilere yanıt vermeyen ağrı durumlarını tedavi etmek için kullanılan bir nöromodülasyon aracı terapiler.
İnsanlar üzerinde yapılan ilk çalışmada ekip, kronik sırt ağrısını tedavi etmek için terapötik bir ESCS cihazı implantasyonu yapılan altı hastada hemodinamik aktiviteyi izledi ve bulguları şu şekilde bildirdi: Nöron.
fMRI'ye benzer bir mekanizma kullanan fUSI, artan sinirsel aktivitenin, aktif nöronların metabolik taleplerini karşılamak için kan akışında lokalize değişikliklere neden olduğu nörovasküler eşleşme fenomenine dayanır. Ekip, fUSI gerçekleştirmek için minyatürleştirilmiş bir 15 MHz doğrusal dizi dönüştürücü kullandı ve onu cerrahi olarak onuncu torasik omurdaki (T10) omuriliğe yerleştirdi ve stimülasyon elektrotları T8-9 omurga segmentlerini kapsayacak şekilde yerleştirildi. Kaydedilen görüntüler 100 x 100 µm uzaysal çözünürlüğe, yaklaşık 400 µm dilim kalınlığına ve 12.8 x 10 mm görüş alanına sahipti.
Dört hastaya, 10 saniyesi stimülasyonlu ve 3.0 saniyesi uyarısız olmak üzere 30 adet AÇIK-KAPALI düşük akımlı (30 mA) stimülasyon döngüsü uygulandı. Stimülasyon omurilik hemodinamiklerinde bölgesel değişikliklere neden oldu; bazı bölgelerde kan akışında önemli artışlar görülürken diğerlerinde anlamlı düşüşler görüldü. Stimülasyon kapatıldığında kan akışı başlangıç durumuna geri döndü.
fUSI'nin farklı stimülasyon protokolleriyle ilişkili hemodinamik değişiklikleri tespit edip edemediğini değerlendirmek için geri kalan iki hastaya, ikisi arasında 3.0 dakikalık bir duraklama ile 4.5 mA stimülasyondan oluşan beş AÇIK-KAPALI döngüsü ve ardından 3 mA'lık beş stimülasyon döngüsü uygulandı. Araştırmacılar, akım genliğini 3.0 mA'dan 4.5 mA'ya çıkarmanın, aktif omurilik bölgelerinin uzaysal dağılımını değiştirmediğini buldu. Ancak yüksek akımlı stimülasyon omurilikte daha güçlü hemodinamik değişikliklere neden oldu.
fUSI'nin farklı ESCS akımları tarafından uyarılan hemodinamik yanıtları ayırt etme yeteneği, stimülasyon parametrelerini optimize etmek için ultrason bazlı bir klinik izleme sisteminin geliştirilmesine yönelik önemli bir adımdır. Christopoulos, hastalara omurilik ameliyatı sırasında anestezi uygulandığı için uygulanan elektriksel stimülasyon protokolünün gerçekten ağrıyı azaltıp azaltmadığını bildiremediklerini açıklıyor. Bu nedenle beyin cerrahı, nöromodülasyonun etkilerini gerçek zamanlı olarak doğru bir şekilde değerlendiremez.
Mikroelektrot dizisi daha güvenli omurilik cerrahisi sağlayabilir
"Çalışmamız, fUSI teknolojisinin kapalı devre klinik nöromodülasyon sistemlerini geliştirmek için kullanılabileceğinin ilk kanıtını sağlıyor ve beyin cerrahlarının stimülasyon parametrelerini (nabız genişliği, nabız şekli, frekans, akım genliği, stimülasyonun konumu vb.) ayarlamasına olanak tanıyor. Ameliyat sırasında" diyor Fizik dünyası.
Ekip gelecekte fUSI'yi omurilik fonksiyonunu araştırmak ve gerçek zamanlı kapalı döngü klinik nöromodülasyon sistemleri geliştirmek için bir platform olarak kurmayı umuyor. “Yakın zamanda yayına sunduk klinik bir çalışma fUSI'nin, aktivitenin mesane basıncıyla güçlü bir şekilde ilişkili olduğu insan omuriliğindeki ağları tespit edebildiğini gösteriyor" diyor Christopoulos. "Bu bulgu, omurilik yaralanması gibi idrar kaçırma sorunu yaşayan hastalarda mesane kontrolünü yeniden sağlamak amacıyla omurilik makine arayüzü teknolojilerinin geliştirilmesi için yeni yollar açıyor."
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://physicsworld.com/a/functional-ultrasound-imaging-provides-real-time-feedback-during-spinal-surgery/
