Kontrola bólu przewlekłego za pomocą ultradźwięków

Pomysł leczenia przewlekłego bólu za pomocą stymulacji elektrycznej istnieje już od jakiegoś czasu, a neurochirurdzy i pacjenci od lat mogą polegać na urządzeniach do neurostymulacji – znanych również jako rozruszniki rdzeniowe – które przerywają sygnały bólowe w rdzeniu kręgowym. Dziedzina rozruszników rdzeniowych stale się rozwija, a dziś w Stanach Zjednoczonych zespół naukowców demonstruje prototyp stymulacji rdzenia kręgowego za pomocą nowego, niezwykle elastycznego i, co najważniejsze, bezprzewodowego urządzenia aktywowanego ultradźwiękami. Urządzenie zostało opisane w czasopiśmie „Nature Electronics” .

Neurostymulacja rdzenia kręgowego aktywowana ultradźwiękami

Stymulacja rdzenia kręgowego może być stosowana w różnych schorzeniach, takich jak leczenie bólu pleców po operacji czy zespołu kończyny fantomowej. Ale po co rewitalizować dziedzinę neurostymulatorów rdzeniowych? Jednym z powodów, jak wyjaśnia Uniwersytet Południowej Kalifornii, jest potrzeba uczynienia tych urządzeń lżejszymi i łatwiejszymi w ładowaniu lub wymianie baterii (i powiązanych operacjach).

Rozwiązanie zaproponowane przez zespół pod kierownictwem Qify Zhou polegało na bezprzewodowym ładowaniu urządzenia za pomocą ultradźwięków. „Wykorzystując bezprzewodowy przesył energii ultradźwiękowej i system sprzężenia zwrotnego w pętli zamkniętej, ten przenośny stymulator ultradźwiękowy eliminuje potrzebę stosowania nieporęcznych, wszczepianych baterii i umożliwia precyzyjną regulację modulacji bólu w czasie rzeczywistym” – wyjaśnił Yushun Zeng , pierwszy autor artykułu i kandydat na stopień doktora.

Ultradźwięki przesyłane przez nadajnik są przetwarzane na energię elektryczną. Działanie urządzenia wszczepianego do rdzenia kręgowego, podobnie jak bardziej tradycyjne urządzenia, polega na hamowaniu przekazywania sygnałów bólowych, a konkretnie, jak stwierdza badanie, „poprzez zmianę równowagi między bodźcami nocyceptywnymi i antynocyceptywnymi”.

Spersonalizowana neurostymulacja

Nowe urządzenie jest obecnie prototypem, który został pomyślnie przetestowany na szczurach. W testach bólu zwierzętom pozwolono poruszać się między dwoma różnymi pudełkami, z których jedno miało aktywowany stymulator. Poruszały się one w sposób nieprzypadkowy, wykazując wyraźną preferencję dla pudełka, w którym aktywowano stymulację rdzenia kręgowego. Urządzenie – wielkości zaledwie połowy palca i całkowicie elastyczne – jest zintegrowane z systemem wykrywania bólu. System ten stale rejestruje aktywność mózgu związaną z bólem i wykorzystuje te informacje (zakodowane i zinterpretowane za pomocą algorytmów uczenia maszynowego) do dostosowywania intensywności stymulacji elektrycznej. Ten aspekt, jak podkreślają autorzy, jest szczególnie ważny dla personalizacji stymulacji, dostosowując ją do potrzeb: nie tylko dlatego, że ból różni się u poszczególnych pacjentów, ale także dlatego, że może się zmieniać u tej samej osoby w czasie.

Model opracowany przez naukowców wymaga jedynie optymalizacji pod względem sprzętu i oprogramowania, jednak wyniki – podsumowują eksperci – pokazują, że możliwe jest wykorzystanie systemu podobnego do ultradźwięków w leczeniu przewlekłego bólu.