Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Транскраниальная ультразвуковая стимуляция (ТУС) – это новый метод неинвазивной нейромодуляции, который требует тщательного планирования акустического и теплового моделирования. Методология описывает конвейер обработки изображений и ультразвукового моделирования для эффективного, удобного и оптимизированного планирования экспериментов с TUS у человека.
Транскраниальная ультразвуковая стимуляция (ТУС) – это новый метод неинвазивной нейромодуляции, способный с высокой точностью воздействовать как на корковые, так и на подкорковые структуры. Проведение экспериментов с участием человека требует тщательного планирования акустического и теплового моделирования. Это планирование необходимо для корректировки на вмешательство костей в форму и траекторию ультразвукового луча, а также для обеспечения соответствия параметров TUS требованиям безопасности. Для реконструкции и моделирования черепа проводятся Т1- и Т2-взвешенные, а также магнитно-резонансная томография (МРТ) с нулевым эхом (ZTE) с изотропным разрешением 1 мм (в качестве альтернативы компьютерная томография и рентгенография (КТ)). Картирование мишени и траектории выполняется с помощью нейронавигационной платформы. SimNIBS используется для первичной сегментации тканей черепа, кожи и мозга. Моделирование TUS осуществляется с помощью инструмента BabelBrain, который использует сканирование ZTE для создания синтетических компьютерных изображений черепа, которые должны быть преобразованы в акустические свойства. Мы используем ультразвуковой преобразователь с фазированными решетками с возможностью электрического управления. Z-образное рулевое управление отрегулировано таким образом, чтобы обеспечить достижение заданной глубины. Другие конфигурации преобразователей также поддерживаются в инструменте планирования. Тепловое моделирование проводится для того, чтобы убедиться, что требования к температуре и механическим показателям соответствуют акустическим рекомендациям для TUS у людей в соответствии с рекомендациями FDA. Во время сеансов доставки TUS механический манипулятор помогает перемещать датчик в нужное место с помощью безрамочной стереотаксической системы локализации.
Обычно используемые методы неинвазивной нейростимуляции включают транскраниальную стимуляцию постоянным током (tDCS) и транскраниальную магнитную стимуляцию (TMS). Тем не менее, оба имеют ограниченную глубину проникновения и низкую точность 1,2. В отличие от этого, транскраниальное ультразвуковое исследование (ТУС) является новым неинвазивным методом, способным усиливать или подавлять активность нейронов 3,4,5 и воздействовать на корковые или подкорковые структуры с точностью до миллиметра 6,7
Все методы, включающие использование человека в качестве субъекта, были выполнены в соответствии с Этическим поведением Трех советов для исследований с участием человека, а протокол был одобрен Советом по этике совместных исследований в области здравоохранения (CHREB) в Университете Калгари. Все испытуемые предоставили информированное письменное согласие перед участием. Участники должны были быть здоровыми правшами в возрасте от 18 до 40 лет, желающими и способными пройти магнитно-резонансную томографию (МРТ). Критерии исключения включали семейный анамнез судорог, расстройства настроения или сердечно-сосудистые заболевания, травму уха, алкогольную или наркотическую за....
На рисунке 7 показаны сравнительные выборки сеансов из одного из наших исследований42, в которых участвовали два разных человека, использующих определенные ультразвуковые параметры (основная частота 250 кГц, длительность ультразвука 120 с, частота повторения .......
В этом методе проводится предметно-ориентированное моделирование для прогнозирования и оценки возможных тепловых и механических эффектов, возникающих в результате применения TUS к мозгу. Наборы данных между участниками должны быть разделены и тщательно задокументированы, так как исп?.......
У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы заявить.
Эта работа была частично поддержана грантом Канадского совета по естественным наукам и инженерным исследованиям, программой INNOVAIT, Фондом медицинских исследований Камминга, Канадским фондом инноваций (проект 36703), грантом CAPRI Института мозга Гочкиса и финансированием Ассоциации Паркинсона Альберты. GBP выражает признательность за поддержку со стороны Канадского института исследований в области здравоохранения (FDN-143290) и программы Campus Alberta Innovates Chair.
....Name | Company | Catalog Number | Comments |
128-channel amplifier unit | Image Guided Therapy | This unit drives the H-317 transducer | |
24-channel head coil | General Electric | ||
3D printer | Raise3D | Pro2 | Filament thickness of 1.75mm. |
3T MRI scanner | General Electric | Discovery 750 HD | MR Console version DV26.0_R05_2008 |
BabelBrain | Samuel Pichardo (University of Calgary) | Version 0.3.0 | Accessible at https://github.com/ProteusMRIgHIFU/BabelBrain. Executes thermal and acoustic simulations. |
Blender | Blender Foundation | Version 3.4.1 | Accessible at https://www.blender.org. Blender is called automatically by BabelBrain. |
Brainsight | Rogue Research | Version 2.5.2 | Used for target identification, trajectory planning, and execution of TUS delivery sessions. |
Chair and chin/head holder | Rogue Research | To be used during TUS delivery session to ensure stability of participant’s head for optimized targeting. | |
Custom-made coupling cone | University of Calgary team | 3D printed cone in acrylonitrile butadiene styrene (ABS), only required for H-317 transducer. | |
dcm2niix | Chris Rorden (University of South Carolina) | Version 1.0.20220720 | Accessible at https://github.com/rordenlab/dcm2niix/releases. Used for pre-processing subject MR images. |
Fiducials and headband or glasses | Brainsight, Rogue Research | ST-1325 (subject tracker), LCT-583 (large coil tracker) | Headband or glasses can be interchangeably used. |
Headphones | Beats | Fit Pro True Wireless Earbuds | Wireless Bluetooth earbuds with disposable tips. |
MacBookPro | Apple | M2 Max, 16”, 64GB RAM | Computer for completing trajectory planning and simulations |
SimNIBS | Axel Thielscher (Technical University of Denmark) | Version 4.0.0 | Accessible at https://simnibs.github.io/simnibs/build/html.index.html |
Syringe(s) | 10 mL, 60 mL | Used to add additional ultrasound gel to fill air pockets. | |
Transducer | Sonicconcepts | H-317 | Other supported transducers include CTX_500 (NeuroFUS, Sonicconcepts), Single element, H-246 (Sonicconcepts), and Bsonix (Brainsonix) |
Transducer film | Sonicconcepts | Polyurethane membrane | Interface between transducer and the subject |
Ultrasound gel | Wavelength | Clear Ultrasound Gel | Coupling medium. |
Windows Laptop | Acer | Aspire A717-71G, Intel Core i7-7700HQ, 16 GB RAM | System used to control 128-channel amplifier and generate sound through the headphones |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеСмотреть дополнительные статьи
This article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены