פרוטוקול מתודולוגי ושיקולים לגירוי אולטרסוני טרנס-גולגולתי במחקרים קליניים בבני אדם חקרניים

הנוירומודולציה שלנו ומעבדת ההתאוששות משבץ מתמקדות בשימוש בכלים שונים לנוירומודולציה לשיפור ההחלמה לאחר שבץ, כולל התאוששות מוטורית. הפרויקט הספציפי הזה כולל שימוש בגירוי אולטרסאונד טרנס-גולגולתי בעוצמה נמוכה, כלי גירוי מוחי חדש ולא פולשני לוויסות ההתעוררות המוטורית של הקורטקס ולקידום למידה מוטורית בקרב חולי שבץ. כדי להתחיל, הכן מיכל מים עם מים דה-יוניים מנוטרלים כדי למנוע נזק פוטנציאלי להידרופון.

מקבע את מתאם האולטרסאונד על הגוף במיכל המים, והתקן את ההידרופון על מערכת המיקום בת שלושה צירים. חבר את ההידרופון לאוסצילוסקופ ואז חבר את קצה המחט יחד עם הכבל. הפעל את החשמל של ההידרופון רק אחרי שהוא טבול לגמרי במים.

הנע את מתמר האולטרסאונד באמצעות מחולל פונקציות. לאחר מכן, ממקמים את קצה ההידרופון באזור המוקד המשוער של מתמר האולטרסאונד באמצעות מערכת מיקום תלת-צירית. רשמו את קריאות האוסצילוסקופ בכל מיקום כדי לקבל את התפלגות הלחץ האקוסטי ולתעד את מיקום ההידרופון המתאים לאזור המוקד.

הערך את רגישות השידור של מתמר האולטרסאונד בנקודת המוקד על ידי יישום מתחי קלט שונים. חבר את חומרת הגירוי לאולטרסאונד טרנס-גולגולתי והתחל להקליט אוסצילוסקופ. הפעל את האוסצילוסקופ.

הגדר אותו לריצה והתאם את הצירים האנכיים והאופקיים לסקאלה המעניינת. הפוך את מתג ההפעלה הראשי של המגבר למצב הדלקה. כוונו את יציאת ההספק של המגבר לאפס.

הגדר את שני מחוללי הפונקציות לצורת הגל הרצויה, תוך הבטחת הוספת רמפינג לכל אורך פולס. עכשיו לחץ על Output על מחולל הפונקציות. כוון את יציאת המגבר ל-100% באמצעות הגה הכוונון ומנטר את תצוגת הגבר.

לחץ על כפתור ההפעלה של המגבר כדי להפעיל את היציאה. אשר את צורת גל אות הכונן באוסצילוסקופ, ותאפשר למערכת ההנעה לפעול 15 דקות כדי לייצב את היציאה. בדוק אם יש עלייה בתחילת ובסוף כל אורך פולס בגל של אות ההדרה.

לכוון את פלט המגבר לאפס. טבלו את הטרנסדוסר במלואו במים, תוך מיקום מישור היציאה כ-1 אינץ' מתחת לפני השטח כשהוא פונה כלפי מעלה. לאחר מכן החזיר את פלט המגבר ל-100% ותבדוק אם ההרחבה מצליחה.

עכשיו התקן כלי ניווט נוירולוגי על מחזיק הטרנסדוסר. בתוכנה, נווט לכיול חלון וכלים. לחץ על כיול חדש.

הזן שם ובחר את עוקב הכלי הנכון. החזק את המתמר עם המעקב כנגד בלוק הכיול, כך שפין המדד ייחוס ייגע ויהיה בניצב למרכז מישור היציאה של הטרנסדוסר. לחץ על התחלת ספירת לאחור של כיול.

שמור על יציבות חמש שניות וחזור על זה במידת הצורך עד שההצלחה תגיע. לאחר מכן סגור את חלונות Edit Calibration ו-Tool Calibrations. לחץ על כפתור ההפעלה של המגבר כדי לכבות את הפלט כאשר המשתתף מוכן לגירוי אולטרסאונד טרנס-גולגולתי.

נתק את האוסצילוסקופ מהמגבר וחבר את הטרנסדוסר ליציאת המגבר. אם משתמשים במטרה מבוססת סימולציה, טענו את המטרה לתוכנת הניווט הנוירולוגי. בלשונית המפגשים, פתח את התפריט הנפתח החדש ובחר מושב מקוון.

בלשונית Targets, לחץ על Trajectory-x-mod Target ולחץ Add כדי להוסיף אותו לסשן. הצג את תצוגת הכלי המרכזי או התצוגה במרכז מטרה בחלון הביצוע. הגדר את הדרייבר לממיר TUS הנכון ובחר את המטרה הנכונה ברשימת המטרות לדגימה בפינה השמאלית העליונה.

סרק את שיער המשתתף כדי לחשוף את הקרקפת באתר טרנסדוסר TUS וליצור קו הפרדה קדמי/אחורי. מרחי את ג'ל האולטרסאונד המוגז עליו. צרו קו פרידה נוסף אחד עד שלושה סנטימטרים מכל צד, במרחק של כ-1.5 סנטימטר, וחזרו על אותו תהליך.

לבסוף, חזרו לקו הפרידה הראשוני וחזרו על התהליך ארבע פעמים. כעת, חבר את טרנסדוסר ה-TUS לראש המשתתף ויישר אותו עם המטרה באמצעות תצוגת המטרה. כוון את הטרנסדוסר כדי למזער מרחק, הטיה וסטיות סיבובית לתוך גבולות תפעול.

אם נדרש פיקוח בטיחות, הכניסו חוט תרמוקופל לג'ל האולטרסאונד קרוב לקרקפת. הדביקים את חוט התרמוקופל על הראש באמצעות סרט נייר כדי למנוע תנועה. לחץ על כפתור ההפעלה של המגבר כדי להתחיל יציאה ולהפעיל את TUS.

בו-זמנית לחץ על Sample Now בתוכנת הניווט הנוירולית כדי להקליט את מיקום הטרנסדוסר הראשוני. עקוב באופן רציף אחרי שלושת מדדי היישור בתצוגת המטרה. עקב אחרי טמפרטורת הקרקפת באמצעות חוט התרמוקפל אם מותקן.

כדי לסיים את TUS, לחץ על כפתור ההפעלה של המגבר כדי לעצור את היציאה. הסר את הטרנסדוסר וכל הציוד המותקן על הראש מהמשתתף. בדקו את הקרקפת לאיתור סימני אדמומיות, ושאלו את המשתתף לגבי אי נוחות או תופעות לוואי.

אם לא דווחו על בעיות או לאחר טיפול בדאגות, נגבו בעדינות את ג'ל האולטרסאונד מהקרקפת. לחץ על סיים בחלון הניווט הנוירולוגי ושמור את הפרויקט על ידי בחירת קובץ ולחיצה על שמור פרויקט. מרשימת המפגשים, בחר את הסשן הנוכחי ולחץ על סקירה.

בחלון סקירת הסשנים, בחר קובץ טקסט באתר מוח מתפריט הנפתח Export. ודא ש-Orientation נבחר והגדר את Snap ל-Nothing. הגדר הגדרות ייצוא נוספות לפי הצורך, ואז לחץ על שמירה כדי לייצא את נתוני הגירוי.

תוצאה מספקת מבוססת סימולציה הושגה כאשר המיקוד האקוסטי הגיע לאזור הגירוי הקורטקי המיועד. תרחיש במיקוד מבוסס סימולציה שדורש איטרציות נוספות עקב חוסר יישור בין המיקוד האקוסטי למטרה המיועדת לגירוי. כוונון פרמטר מישור יציאה לעור של Distance TX לערך ריאליסטי יותר כדי לתקן את בעיית קנה המידה של הוויזואליזציה בממשק הסימולציה.

נרשם פוטנציאל נקי שמופעל על ידי מנוע נקי, מה שמעיד על גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי טוב, מיקום סליל וכיוון. נצפה גל שעשוי לא לייצג פוטנציאל ממונע. בוצעה קביעה מוצלחת של MT של מיליוולט אחד בתפוקת מגרה מקסימלית של 52%, עם חמש תגובות חיוביות וחמש שליליות ברמה זו.

קביעה של מיליוולט אחד ב-MT שעשויה להיות לא חד-משמעית נרשמה ב-87% תפוקת מגרה מקסימלית בעקבות תגובות חיוביות ושליליות עוקבות, במקום לסירוגין. התקבלה קריאת אוסצילוסקופ יציבה ואחידה של אות ההנעה של הטרנסדוסר, מה שמעיד על תפקוד תקין של הציוד. הושג יישור טוב בין מיקום הטרנסדוסר הפיזי למטרה שהוגדרה מראש באמצעות ניווט נוירולוגי.

נצפתה מיקום לא מיושר של הממיר, מה שמעיד על הצורך בהתאמה למטרה. קבענו את בטיחות TUS ועוצמה יעילה אצל חולי שבץ, כאשר TUS בקורטקס המוטורי יכול לשפר את הלמידה המוטורית והגירוי הקורטקיאלי. אין מאמר מתודולוגי המתמקד בשימוש ב-TUS בקרב מבוגרים עם מחלות נוירולוגיות.

פרוטוקול זה פותר את הפער הזה. אנו מקווים שפרוטוקול זה יוכל להפחית את השונות המתודולוגית ולשפר את האמינות והשחזוריות של מחקרי אולטרסאונד אנושיים עתידיים.