С помощью технологии, разработанной в Калифорнийском университете в Риверсайде, ученые впервые могут получать изображения спинного мозга человека в высоком разрешении во время операции. Это достижение может помочь принести реальное облегчение миллионам людей, страдающим от хронической боли в спине.

Технология, известная как fUSI или функциональная ультразвуковая визуализация, не только позволяет врачам видеть спинной мозг , но также позволяет им картировать реакцию спинного мозга на различные методы лечения в режиме реального времени. В статье , опубликованной в журнале Neuron, подробно описано, как fUSI подействовал на шесть человек, подвергавшихся электростимуляции для лечения хронической боли в спине .

«Сканер fUSI свободно передвигается в различных условиях и устраняет необходимость в обширной инфраструктуре, связанной с классическими методами нейровизуализации, такими как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ)», — сказал Василиос Христопулос, доцент кафедры биоинженерии в UCR, который участвовал в разработке технологии. . «Кроме того, он обеспечивает в 10 раз большую чувствительность обнаружения нейроактивации по сравнению с фМРТ».

До сих пор было трудно оценить, работает ли лечение боли в спине, поскольку пациенты находятся под наркозом и спят. Таким образом, пациенты не могут предоставить устную информацию об уровне боли во время лечения. «С помощью ультразвука мы можем отслеживать изменения кровотока в спинном мозге, вызванные электростимуляцией. Это может быть показателем того, что лечение работает», — сказал Христопулос.

Спинной мозг является «недружественной зоной» для традиционных методов визуализации из-за значительных артефактов движения, таких как пульсация сердца и дыхание. «Эти движения вносят в сигнал нежелательный шум, делая спинной мозг неблагоприятной мишенью для традиционных методов нейровизуализации», — сказал Христопулос.

Напротив, fUSI менее чувствителен к артефактам движения. Он излучает звуковые волны в интересующую область, а эритроциты в этой области отражают звук, создавая четкое изображение. «Это похоже на гидролокатор подводной лодки, который использует звук для навигации и обнаружения объектов под водой», — сказал Христопулос. «Основываясь на силе и скорости эха, они могут многое узнать об объектах поблизости».

Христопулос в партнерстве с Центром нейровосстановления Университета Южной Калифорнии в больнице Кек протестировал технологию на шести пациентах с хронической болью в пояснице. Этим пациентам уже была назначена последняя операция по лечению боли, поскольку никакие другие методы лечения, включая лекарства, не помогли облегчить их страдания.

Во время этой операции врачи стимулировали спинной мозг электродами в надежде, что напряжение облегчит дискомфорт пациента и улучшит качество его жизни.

«Если вы ударите руку, вы инстинктивно потрете ее. Трение увеличивает кровоток, стимулирует сенсорные нервы и посылает в мозг сигнал, который маскирует боль», — сказал Христопулос. «Мы считаем, что стимуляция спинного мозга может работать таким же образом, но нам нужен был способ увидеть активацию спинного мозга, вызванную стимуляцией».

В статье Neuron подробно рассказывается, как fUSI может обнаруживать изменения кровотока на беспрецедентных уровнях менее 1 миллиметра в секунду. Для сравнения, фМРТ способна обнаружить изменения только на 2 сантиметра в секунду.

«У нас есть большие артерии и более мелкие ветви — капилляры. Они чрезвычайно тонкие, проникают в головной и спинной мозг и доставляют кислород в места, необходимые для выживания», — сказал Христопулос. «С помощью fUSI мы можем измерить эти крошечные, но важные изменения в кровотоке».

Как правило, этот тип операции имеет 50% успеха. Христопулос надеется, что с улучшением мониторинга изменений кровотока эта скорость резко возрастет. «Нам нужно было знать, насколько быстро течет кровь, насколько она сильна и сколько времени требуется, чтобы кровоток вернулся к исходному уровню после спинальной стимуляции. Теперь у нас будут ответы», — сказал Христопулос.

В дальнейшем исследователи также надеются показать, что fUSI может помочь оптимизировать лечение пациентов, которые потеряли контроль над мочевым пузырем из-за травмы спинного мозга или возраста. «Возможно, мы сможем модулировать нейроны спинного мозга, чтобы улучшить контроль над мочевым пузырем», — сказал Христопулос.

«Имея меньший риск повреждения, чем старые методы, fUSI обеспечит более эффективное лечение боли, оптимизированное для отдельных пациентов», — сказал Христопулос. «Это очень захватывающее событие».