経頭蓋集束超音波検査

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13500 (2023) この記事を引用

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1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

毛髪を介した音響結合は、経頭蓋に焦点を当てた超音波処置を実行する上で依然として課題です。 今回、我々は、油をカップリング媒体として使用し、油の固有の疎水性による毛髪への高い親和性を利用することで、この課題に対処できることを実証しました。 われわれは、毛髪のあるオイル（「オイル + 毛」）、毛を剃った超音波ジェル（「超音波ジェル + 毛なし」）、毛付き超音波ジェル（「超音波ジェル + 毛」）。 結合の品質は、\({\mathrm{T}}_{2}\) 強調磁気共鳴画像法 (MRI) とパッシブ キャビテーション検出 (PCD) によって評価されました。 FUS-BBBO の結果は、in vivo \({\mathrm{T}}_{1}\) 強調造影 MRI を使用した MRI 造影剤血管外漏出によって評価されました。 また、モデル薬物であるエバンスブルーを静脈内注射した後のマウス脳の生体外蛍光イメージングによっても評価されました。 その結果、「オイル＋毛」は気泡を閉じ込めることなく、安定して高品質な音響結合を実現していることがわかりました。 FUS-BBBO の結果は、「オイル + 毛」グループと「超音波ジェル + 毛なし」グループの間で有意な差はありませんでした。 これら 2 つのグループは、「超音波ジェル + 毛」グループよりも有意に高いレベルの BBB 開口を示しました。 この研究は、油が毛を剃ることなく経頭蓋 FUS 処置の結合媒体となり得ることを実証しました。

最近、米国食品医薬品局が本態性振戦の熱アブレーション治療のための経頭蓋集束超音波（tFUS）技術を承認したことは、切開を必要としない神経介入の新時代の始まりを示しました1。 tFUS は、熱アブレーションを超えた潜在的な臨床応用を可能にするプラットフォーム技術を提供します2。 脳薬物送達における有望な応用の 1 つは、血液脳関門を開くために低強度 tFUS とマイクロバブルを組み合わせて使用​​することです (FUS-BBBO)3。 FUS-BBBO 技術の実現可能性と安全性は、神経膠腫、筋萎縮性側索硬化症 (ALS)、アルツハイマー病、パーキンソン病などのさまざまな脳疾患の患者で実証されています 4、5、6、7。 tFUS の大きな期待にもかかわらず、超音波神経調節 8,9 を除くほとんどの報告された用途では、脳への超音波エネルギーの効率的かつ一貫した送達を達成するために毛を剃る必要があります 4,5,10,11。 髪を剃ることは、特に女性患者において、自尊心の低下、不安、苦痛などの重大な心理的影響を患者に引き起こします12。 これは、女性患者の tFUS 研究への参加意欲の低下につながる可能性があります 13。 脱毛による心理的影響により、患者や医師にとっての tFUS の魅力が減り、将来の tFUS 臨床研究の範囲が制限される可能性があります。

超音波伝達に対する毛髪の影響を調査するために行われた研究は限られており、報告された研究はすべて人間の頭蓋骨標本を使用して体外で行われました。 レイモンドら。 水槽内で完全に脱気された毛髪は、送信される超音波出力の損失が 10% 未満であり、1 MHz 未満の周波数のビーム形状の歪みが最小限に抑えられることを実証しました13。 イームズら。 らは、水槽内で完全に脱気した毛髪は、220 kHz で動作させた場合に経頭蓋加熱効率の低下をほとんど引き起こさず、710 kHz では 17% の減少を引き起こしたことを実証しました。これは、脱気した毛髪によって引き起こされる熱損失が最小限であることを示しています 14。 これら 2 つの研究は、毛髪が完全に脱気されていれば、剃ることなく tFUS 治療を実行できることを示唆しています。 その結果、既存の tFUS 手順では、十分な音響結合を実現するために、毛を剃ってから超音波ジェルを塗布する必要があることがよくあります。 いくつかのFUS-BBBO臨床試験が現在、MRIガイド下FUSシステムであるExAblate Neuro（Insightec、テキサス州ダラス）を使用して、毛を剃ることなく実施されている点は注目に値する。 代わりに、毛髪は短くカットされ、水袋と結合されたヘルメット型の FUS トランスデューサー内でガス抜きされます。 ただし、これには、他の tFUS デバイスでは利用できない脱気ユニットを備えた特別に設計された FUS トランスデューサーが必要です。 また、この原稿が完成した時点では、この音響結合方式に関する公表データはまだ発表されていませんでした。