„DeepFocus“ nabízí minimálně invazivní stimulaci mozku nosem

Vědci z Carnegie Mellon University a Allegheny Health Network vyvinuli novou metodu pro hlubokou stimulaci mozku. Technika, nazývaná „DeepFocus“, používá transkraniální elektrickou stimulaci (TES) na pokožce hlavy a transnasální elektrické stimulaci (Tnes) k dosažení přesnější elektrické stimulace v mozku. Zjištění jsou Publikováno v Journal of Neural Engineering.

DeepFocus používá těsnou blízkost a vysoce vodivé dráhy nabízené tenkými kosti mezi nosní dutinou a mozkem k vytvoření větších a přesnějších elektrických polí v hlubokých oblastech mozku než tradiční pokožka hlavy elektroda Konfigurace.

„Procházením nosem můžeme umístit elektrody co nejblíže k mozku bez otevření lebky,“ vysvětlil Mats Forssell, vědec pro výzkum elektrického a počítačového inženýrství, který je hlavním autorem studie. „Získáváme přístup ke strukturám na dně mozku, které je obtížné dosáhnout jiným způsobem. Díky tomu je tato technika tak výkonná.“

DeepFocus by mohl umožnit efektivnější a nižší rizikové cílení hlubokých mozkových struktur k léčbě více nervových podmínek, včetně deprese, PTSD, OCD, závislosti a zneužívání návykových látek. Cílením na „obvod odměňování“ mozku ( Orbitofrontální kůraBrodmann Area 25, Amygdala atd.) A správa environmentálních a doby denních faktorů, DeepFocus by mohl narušit asociace mozku s touhou.

DeepFocus by mohl poskytnout jak krátkodobé, tak dlouhodobé ošetření. Chronická léčba, která vyžadují přetrvávající stimulaci, by mohly být dodány prostřednictvím implantátu, zatímco akutní aplikace by mohly být dodány na krátkých sezeních s endoskopickým zavedením a odstraněním zařízení.

„Nový přístup poskytuje přístup k částem mozku, které byly tradičně chirurgicky náročné,“ řekl Boyle Cheng, profesor neurochirurgie v neurovědě v Allegheny Health Network (AHN), který na studii pracoval.

„Inovace týmu poskytuje vzrušující pokrok v dodávání energie z hlediska bezpečnosti i účinnosti. V konečném důsledku je vysoce motivující potenciál pro lepší klinickou léčbu s menším počtem komplikací u pacientů s různými neurologickými poruchami.“

Existuje precedens pro léčbu neurologických stavů implantovanými elektrodami v hlubokém mozku, ale vyžaduje sofistikovaný chirurgický postup, který implantuje systém (elektrody, baterie a související obvody), což je vysoce invazivní a přináší riziko intrakraniálního krvácení a infekce. Tato metoda také není řiditelná, což znamená, že stimulační cíl nelze změnit, jakmile jsou elektrody implantovány do mozku.

„Včasné výsledky invazivní hluboké mozkové stimulace (DBS) při léčbě neuropsychiatrických podmínek byly velmi slibné,“ řekl Pulkit Grover, vedoucí autor této studie a profesor elektrického a počítačového inženýrství, biomedicínského inženýrství a institutu CMU. „Ale sofistikovaná chirurgie potřebná pro invazivní technologii DBS způsobuje, že bude nepravděpodobné, že by byla široce přijímána. Invazivní přístup také nabízí klinickým lékařům omezenou flexibilitu po umístění elektrod.“

Neinvazivní techniky, jako je Transkraniální magnetická stimulace (TMS), transkraniálně zaměřené ultrazvukové stimulace (TFU) a transkraniální elektrická stimulace (TES) mají nižší riziko a jsou řízené, ale nejsou tak účinné jako implantované elektrody kvůli omezené hloubce a rozlišení. TMS a TE mohou také způsobit vysokou bolest na pokožce hlavy kvůli intenzivnějším elektrickým proudům. DeepFocus nabízí minimálně invazivní řešení, které je přesnější, méně bolestivější a řízené.

Dr. Alexander Whiting, neurochirurg a ředitel epilepsie chirurgie pro Ahn’s Neuroscience Institute, který pracoval na této studii, řekl: „Tento nový nástroj by mohl být měnič her, který nabízí schopnost léčit hluboké oblasti mozku jako poruchy duševního zdraví jako poruchy duševního zdraví jako poruchy duševního zdraví jako poruchy duševního zdraví jako poruchy duševního zdraví jako poruchy duševního zdraví jako Deprese, OCD a závislost minimálně invazivním způsobem, který nezahrnuje tradiční řezy ani trvalé umístění implantovaného hardwaru. “

Spolu s DeepFocus vyvinuli vědci Deeproast, simulační a optimalizační platformu používanou k pečlivé kalibraci vstřikovaných proudů do této nové techniky. Deeproast simuluje účinek složitých geometrií Skull-Base Bones na elektrická pole generovaných DeepFocus pomocí realistických modelů hlavy. Optimalizuje umístění elektrod na pokožce hlavy a do nosu a pomáhá vstřikováním elektrického proudu být přesnější a efektivnější.

„S platformou Deeproast můžeme simulovat, jak elektrické pole cestuje do mozku realisticky,“ řekl Yuxin Guo, univerzita Carnegie Mellon University Ph.D. student, který pracoval na tomto výzkumu.

„Deeproast navíc automatizuje a optimalizuje umístění elektrod na pokožce hlavy a transsazálně, aby bylo možné hluboké mozkové oblasti zacílit s lepší účinností a soustředěním. To umožňuje stimulaci hlubokých mozkových cílů, které byly dříve obtížné přístupné, což umožňuje přesnější zásahy za podmínky jako deprese, PTSD a závislost. “

Grover dodal: „USA čelí vážné krizi duševního zdraví s PTSD, depresí a Poruchy užívání látek Mezi nejnaléhavější společenské výzvy. Zatímco chirurgicky implantoval Stimulace hlubokého mozku ukázal slib, postrádá to jak rozšířené přijetí, tak nezbytné schválení FDA za tyto podmínky. Náš minimálně invazivní přístup s nízkým rizikem, který lze implementovat v ambulantním nastavení, představuje škálovatelné a široce použitelné řešení. “