Ultrassom focalizado transcraniano

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13500 (2023) Citar este artigo

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O acoplamento acústico através dos cabelos continua sendo um desafio para a realização de procedimentos de ultrassom com foco transcraniano. Aqui, demonstramos que esse desafio poderia ser enfrentado usando óleo como meio de acoplamento, aproveitando a alta afinidade do óleo com os cabelos devido à sua hidrofobicidade inerente. Comparamos os resultados da abertura da barreira hematoencefálica induzida por ultrassom (FUS-BBBO) em camundongos sob três condições de acoplamento: óleo com pelos (“óleo + pelos”), gel de ultrassom com raspagem de pelos (“gel de ultrassom + sem pelos”), e gel ultrassônico com fios (“gel ultrassônico + fios”). A qualidade do acoplamento foi avaliada por ressonância magnética (MRI) ponderada por \({\mathrm{T}}_{2}\) e detecção de cavitação passiva (PCD). O resultado do FUS-BBBO foi avaliado pelo extravasamento do agente de contraste por ressonância magnética usando ressonância magnética com contraste ponderada por \({\mathrm{T}}_{1}\) in vivo. Também foi avaliado por imagens de fluorescência ex vivo do cérebro de camundongos após injeção intravenosa de um medicamento modelo, o azul de Evans. Os resultados mostraram que “óleo + cabelos” alcançou consistentemente acoplamento acústico de alta qualidade sem aprisionamento de bolhas de ar. O resultado do FUS-BBBO não foi significativamente diferente entre os grupos “óleo + cabelos” e “gel de ultrassom + sem cabelo”. Esses dois grupos apresentaram níveis significativamente mais elevados de abertura da BHE do que o grupo “gel ultrassônico + cabelos”. Este estudo demonstrou que o óleo poderia ser um meio de acoplamento para procedimentos FUS transcranianos sem raspar os pelos.

A recente aprovação da Food and Drug Administration dos Estados Unidos da técnica de ultrassom focalizado transcraniano (tFUS) para tratamento de ablação térmica de tremores essenciais marcou o início de uma nova era para neurointervenções sem incisão1. tFUS fornece uma plataforma tecnológica com aplicações clínicas potenciais além da ablação térmica2. Uma aplicação promissora na administração de medicamentos cerebrais é o uso de tFUS de baixa intensidade combinado com microbolhas para abertura da barreira hematoencefálica (FUS-BBBO)3. A viabilidade e segurança da técnica FUS-BBBO foram demonstradas em pacientes com diversas doenças cerebrais, incluindo glioma, esclerose lateral amiotrófica (ELA), doença de Alzheimer e doença de Parkinson4,5,6,7. Apesar da grande promessa da tFUS, a maioria das aplicações relatadas, exceto a neuromodulação ultrassonográfica8,9, requerem a raspagem dos cabelos para obter uma entrega eficiente e consistente de energia ultrassonográfica ao cérebro4,5,10,11. Raspar os cabelos causa impactos psicológicos significativos nos pacientes, incluindo diminuição da autoestima, insegurança e angústia, principalmente em pacientes do sexo feminino12. Isso pode levar a uma menor disposição das pacientes do sexo feminino em participar de estudos tFUS13. O impacto psicológico da remoção dos pelos pode diminuir a atração da tFUS para pacientes e médicos e limitar o escopo de futuros estudos clínicos da tFUS.

Apenas um trabalho limitado foi realizado para investigar o efeito dos cabelos na transmissão de ultrassom, e todos os estudos relatados foram realizados ex vivo utilizando amostras de crânio humano. Raimundo et al. demonstraram que cabelos completamente desgaseificados em um tanque de água causaram apenas <10% de perda na potência ultrassônica transmitida e distorção mínima no formato do feixe para frequências abaixo de 1 MHz . Eames et al. demonstraram que cabelos completamente desgaseificados em um tanque de água quase não causaram diminuição na eficiência do aquecimento transcraniano quando operados a 220 kHz e uma dedução de 17% a 710 kHz, indicando que a perda térmica induzida por cabelos desgaseificados foi mínima . Esses dois estudos sugeriram que o tratamento com tFUS poderia ser realizado sem barbear se os cabelos estivessem totalmente desgaseificados. Como resultado, os procedimentos tFUS existentes muitas vezes exigem raspar os pelos e depois aplicar gel de ultrassom para obter acoplamento acústico suficiente. É importante notar que vários ensaios clínicos FUS-BBBO são atualmente realizados utilizando um sistema FUS guiado por ressonância magnética, ExAblate Neuro (Insightec, Dallas, TX) sem raspar o cabelo. Em vez disso, os cabelos são cortados curtos e desgaseificados em um transdutor FUS em forma de capacete acoplado a uma bexiga de água. No entanto, isso requer um transdutor FUS especialmente projetado com uma unidade de desgaseificação, que não está disponível em outros dispositivos tFUS. Além disso, no momento em que este manuscrito foi concluído, nenhum dado publicado sobre este método de acoplamento acústico havia sido publicado.