Name: Protokół metodologiczny i rozważania dotyczące przezczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej w eksploracyjnych badaniach klinicznych na ludziach (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-12-12T13:40:00.000+00:00
Duration: 9 min 47 s
Description: Poznaj protokół przezczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej w badaniach klinicznych u pacjentów po udarze. Ta metoda nieinwazyjna wspiera odbudowę motoryczną i uczenie się ruchowe.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Projekt ten był wspierany przez American Heart Association Innovative Project Award oraz Collaborative Science Award (W.F. 20IPA353600039 i 25CSA1417550) oraz nagrodę Duke Gilhuly (S.S.). Komponent wideo był możliwy dzięki altruistycznej pomocy pani Yu Chu i pana Jingting Li.

Procedury eksperymentalne przedstawione w Huang i in., 20252 zostały zatwierdzone przez Duke Institutional Review Board i są zgodne z niedawno zaktualizowaną Deklaracją Helsińską. Uzyskaj pisemną zgodę od każdego uczestnika przed zapisami.
UWAGA: Przestrzegaj instrukcji, jednocześnie pracując z sprzętem/oprogramowaniem, aby poprawić zrozumienie i zapewnić dokładne wdrożenie. Rysunek 3A przedstawia przegląd etapów, Rysunek 3B przedstawia schemat decyzyjny dotyczący wyboru symulacji (Krok 3) w porównaniu z niesymulacyjnym (Krok 4) docelowaniem. Materiały uzupełniające zawierają przykładowe spisy kontrolne przed i po TUS obejmujące kwalifikacje do udzielenia zgody, badania bezpieczeństwa, kontrolę jakości sprzętu TUS oraz monitorowanie zdarzeń niepożądanych.
1. Zgadzanie się i badania bezpieczeństwa
<ol>
	<li>Kryteria włączenia: i) ≥ 21 lat, niezależnie od rasy i płci, ii) pierwszy udarzy mózgu lub krwotok mózgowy przed ponad 1 miesiącem, iii) z objawami jednostronnego osłabienia kończyn i wynikiem w skali Fugl-Meyer dla górnych kończyn ≤ 62 (maksymalny wynik = 66), oraz iv) paraliżowany mięsień przywodziciel krótki kciuka (APB) ma potencjały wywołane przez TMS. Kryteria wyłączenia: i) funkcje ramienia dotknięte jakąkolwiek towarzyszącą chorobą neurologiczną, ii) udokumentowana ciężka demencja przed udarem, niezależnie od statusu leków, lub iii) jakiekolwiek przeciwwskazania do badania rezonansem magnetycznym (MRI)16/TMS17/TUS10.</li>
	<li>Poinformuj każdego uczestnika o celach badania, zastosowanych głównych procedurach i wszelkich związanych z tym ryzykach. Odpowiadaj na wszelkie pytania lub obawy, które mogą wyrazić, a następnie poproś o potwierdzenie ich zrozumienia procesu zgody poprzez podpisanie formularza zgody.</li>
	<li>Przeszukaj każdego uczestnika za pomocą listy kontrolnej bezpieczeństwa TUS18 i TMS17. Wykluczaj uczestników, którzy nie spełniają wszystkich wymagań bezpieczeństwa.</li>
</ol>
2. Charakterystyka przetwornika TUS 14
UWAGA: Wykonaj kroki w tej sekcji, aby uzyskać wstępną charakterystykę nowego przetwornika TUS lub, w regularnych odstępach czasu, potwierdzenie/kalibrację dla relacji napięcie wejściowe-ciśnienie akustyczne wyjściowe przetwornika. Rysunek 4 przedstawia konfigurację eksperymentu do charakterystyki przetwornika TUS w oparciu o zbiornik wodny.
<ol>
	<li>Napęd przetwornika za pomocą generatora funkcji i wzmacniacza mocy radiowej, dopiero po zanurzeniu przetwornika w wodzie.</li>
	<li>Pozycjonuj końcówkę hydrofonu na wizualnie zdefiniowanym przybliżonym obszarze ogniska przetwornika ultradźwiękowego za pomocą systemu 3-osiowego, skanuj hydrofon wzdłuż zbiornika wodnego w miejscach możliwego pierwotnego wyjścia ciśnienia, nagrywaj odczyt oscyloskopu w każdym miejscu, aby uzyskać dystrybucję ciśnienia akustycznego i nagrywaj lokalizację hydrofonu, w której znaleziono obszar ogniskowy. 
	UWAGA: Oblicz ciśnienie akustyczne za pomocą wrażliwości hydrofonu (tzn. mV/MPa) i odczytu oscyloskopu sygnału elektrycznego nagrywanego przez hydrofon.</li>
	<li>Oceń wrażliwość nadawczą przetwornika ultradźwiękowego (tzn. wyjście ciśnienia przetwornika na wzrost amplitody szczytowej do szczytowej napięcia wejściowego, kPa/VPP) w punkcie ogniskowym, stosując różne napięcia wejściowe.</li>
	<li>Upewnij się, że wrażliwość nadawcza (kPa/VPP) przetwornika, głębokość ogniska przetwornika (mm) i -6 dB szerokość wiązki wiązki ultradźwiękowej (mm) są zebrane, jeśli charakterystyka przetwornika jest zlecana na zewnątrz do laboratorium współpracującego z odpowiednią ekspertyzą. Głębokość ogniska określa maksymalną głębokość penetracji, na którą potencjalnie terapeutyczna energia może być skutecznie dostarczona do docelowego obszaru mózgu. Szerokość wiązki ultradźwiękowej -6 dB określa boczne rozciągnięcie obszaru ogniskowego, wyznaczając w ten sposób efektywną objętość leczenia w tkankach mózgowych.</li>
</ol>
3. Symulacyjne docelowanie TUS (zalecane, wymagana skanowanie uczestnika)
UWAGA: Symulacyjne docelowanie TUS wymaga wstępnie określonej lokalizacji wewnątrkształtowej do stymulacji. Taki wybór docelowania jest specyficzny dla badania i powszechnie stosowanymi metodami są podejścia anatomiczne oparte na atlasach MRI oraz podejścia funkcyjne prowadzone na podstawie indywidualnych danych aktywacji fMRI7, jak również podejście oparte na łączności19. Wybierz metodę odpowiednią dla badania i hipotezy i postępuj zgodnie z odpowiednią literaturą7,19, aby określić

<ol><li>Legon, W., Ai, L., Bansal, P., Mueller, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromodulation+with+single-element+transcranial+focused+ultrasound+in+human+thalamus%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Brain+Mapp%22%5BJournal%5D)">Neuromodulation with single-element transcranial focused ultrasound in human thalamus.</a> Hum Brain Mapp. 39 (5), 1995-2006 (2018).</li>
<li>Huang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-intensity+focused+ultrasound+stimulation+in+stroke%3A+a+phase+I+safety+and+feasibility+trial%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Low-intensity focused ultrasound stimulation in stroke: a phase I safety and feasibility trial.</a> Brain Stimul. 18 (1), 179-187 (2025).</li>
<li>Samuel, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accelerated+transcranial+ultrasound+neuromodulation+in+Parkinson%27s+disease%3A+a+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22Mov+Disord%22%5BJournal%5D)">Accelerated transcranial ultrasound neuromodulation in Parkinson's disease: a pilot study.</a> Mov Disord. 38 (12), 2209-2216 (2023).</li>
<li>Riis, T. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Durable+effects+of+deep+brain+ultrasonic+neuromodulation+on+major+depression%3A+a+case+report%5BTitle%5D)+AND+%22J+Med+Case+Rep%22%5BJournal%5D)">Durable effects of deep brain ultrasonic neuromodulation on major depression: a case report.</a> J Med Case Rep. 17 (1), 449(2023).</li>
<li>Beisteiner, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+pulse+stimulation+with+ultrasound+in+Alzheimer%27s+disease%3A+a+new+navigated+focal+brain+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Sci+%28Weinh%29%22%5BJournal%5D)">Transcranial pulse stimulation with ultrasound in Alzheimer's disease: a new navigated focal brain therapy.</a> Adv Sci (Weinh). 7 (3), 1902583(2020).</li>
<li>Legon, W., Strohman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-intensity+focused+ultrasound+for+human+neuromodulation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Methods+Primers%22%5BJournal%5D)">Low-intensity focused ultrasound for human neuromodulation.</a> Nat Rev Methods Primers. 4 (1), 91(2024).</li>
<li>Murphy, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+practical+guide+to+transcranial+ultrasonic+stimulation+from+the+IFCN-endorsed+ITRUSST+consortium%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">A practical guide to transcranial ultrasonic stimulation from the IFCN-endorsed ITRUSST consortium.</a> Clin Neurophysiol. 171, 192-226 (2025).</li>
<li>Yaakub, S. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+focused+ultrasound-mediated+neurochemical+and+functional+connectivity+changes+in+deep+cortical+regions+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Transcranial focused ultrasound-mediated neurochemical and functional connectivity changes in deep cortical regions in humans.</a> Nat Commun. 14 (1), 5318(2023).</li>
<li>Zeng, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+different+sonication+parameters+of+theta+burst+transcranial+ultrasound+stimulation+on+human+motor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Effects of different sonication parameters of theta burst transcranial ultrasound stimulation on human motor cortex.</a> Brain Stimul. 17 (2), 258-268 (2024).</li>
<li>Martin, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ITRUSST+consensus+on+standardised+reporting+for+transcranial+ultrasound+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">ITRUSST consensus on standardised reporting for transcranial ultrasound stimulation.</a> Brain Stimul. 17 (3), 607-615 (2024).</li>
<li>Braun, V., Blackmore, J., Cleveland, R. O., Butler, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+ultrasound+stimulation+in+humans+is+associated+with+an+auditory+confound+that+can+be+effectively+masked%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Stimul%22%5BJournal%5D)">Transcranial ultrasound stimulation in humans is associated with an auditory confound that can be effectively masked.</a> Brain Stimul. 13 (6), 1527-1534 (2020).</li>
<li>Legon, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+focused+ultrasound+modulates+the+activity+of+primary+somatosensory+cortex+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Transcranial focused ultrasound modulates the activity of primary somatosensory cortex in humans.</a> Nat Neurosci. 17 (2), 322-329 (2014).</li>
<li>Legon, W., Bansal, P., Tyshynsky, R., Ai, L., Mueller, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+focused+ultrasound+neuromodulation+of+the+human+primary+motor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Transcranial focused ultrasound neuromodulation of the human primary motor cortex.</a> Sci Rep. 8 (1), 10007(2018).</li>
<li>Chen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Numerical+and+experimental+evaluation+of+low-intensity+transcranial+focused+ultrasound+wave+propagation+using+human+skulls+for+brain+neuromodulation%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Phys%22%5BJournal%5D)">Numerical and experimental evaluation of low-intensity transcranial focused ultrasound wave propagation using human skulls for brain neuromodulation.</a> Med Phys. 50 (1), 38-49 (2023).</li>
<li>Purushotham, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Apparent+diffusion+coefficient+threshold+for+delineation+of+ischemic+core%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Stroke%22%5BJournal%5D)">Apparent diffusion coefficient threshold for delineation of ischemic core.</a> Int J Stroke. 10 (3), 348-353 (2015).</li>
<li>Shellock, F. G., Spinazzi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+safety+update+2008%3A+part+2%2C+screening+patients+for+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22AJR+Am+J+Roentgenol%22%5BJournal%5D)">MRI safety update 2008: part 2, screening patients for MRI.</a> AJR Am J Roentgenol. 191 (4), 1140-1149 (2008).</li>
<li>Rossi, S., Hallett, M., Rossini, P. M., Pascual-Leone, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Safety+of+TMS+Consensus+Group.+Safety%2C+ethical+considerations%2C+and+application+guidelines+for+the+use+of+transcranial+magnetic+stimulation+in+clinical+practice+and+research%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Safety of TMS Consensus Group. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research.</a> Clin Neurophysiol. 120 (12), 2008-2039 (2009).</li>
<li>Aubry, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ITRUSST+consensus+on+biophysical+safety+for+transcranial+ultrasonic+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22arXiv%22%5BJournal%5D)">ITRUSST consensus on biophysical safety for transcranial ultrasonic stimulation.</a> arXiv. , https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2023arXiv231105359A (2023).</li>
<li>Osada, T., Konishi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+intervention+by+transcranial+ultrasound+stimulation%3A+modulation+of+neural+circuits+and+its+clinical+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22Psychiatry+Clin+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Noninvasive intervention by transcranial ultrasound stimulation: modulation of neural circuits and its clinical perspectives.</a> Psychiatry Clin Neurosci. 78 (5), 273-281 (2024).</li>
<li>Puonti, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accurate+and+robust+whole-head+segmentation+from+magnetic+resonance+images+for+individualized+head+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Accurate and robust whole-head segmentation from magnetic resonance images for individualized head modeling.</a> Neuroimage. 219, 117044(2020).</li>
<li>Pichardo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BabelBrain%3A+an+open-source+application+for+prospective+modeling+of+transcranial+focused+ultrasound+for+neuromodulation+applications%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Ultrason+Ferroelectr+Freq+Control%22%5BJournal%5D)">BabelBrain: an open-source application for prospective modeling of transcranial focused ultrasound for neuromodulation applications.</a> IEEE Trans Ultrason Ferroelectr Freq Control. 70 (7), 587-599 (2023).</li>
<li>Marketing clearance of diagnostic ultrasound systems and transducers. , Food and Drug Administration. 
 <a target="_blank" href="https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/marketing-clearance-diagnostic-ultrasound-systems-and-transducers">https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/marketing-clearance-diagnostic-ultrasound-systems-and-transducers</a> (2023).</li>
<li>Hassanzahraee, M., Zoghi, M., Jaberzadeh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Longer+transcranial+magnetic+stimulation+intertrial+interval+increases+size%2C+reduces+variability%2C+and+improves+the+reliability+of+motor+evoked+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Connect%22%5BJournal%5D)">Longer transcranial magnetic stimulation intertrial interval increases size, reduces variability, and improves the reliability of motor evoked potentials.</a> Brain Connect. 9 (10), 770-776 (2019).</li>
<li>Soda, J., Vidakovic, M. R., Lorincz, J., Jerkovic, A., Vujovic, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+latency+estimation+algorithm+of+motor+evoked+potential+signals%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Access%22%5BJournal%5D)">A novel latency estimation algorithm of motor evoked potential signals.</a> IEEE Access. 8, 193356-193374 (2020).</li>
<li>Moritz, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+of+thermal+injury%3A+III.+the+pathology+and+pathogenesis+of+cutaneous+burns%3A+an+experimental+study%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Pathol%22%5BJournal%5D)">Studies of thermal injury: III. the pathology and pathogenesis of cutaneous burns: an experimental study.</a> Am J Pathol. 23 (6), 915-941 (1947).</li>
<li>Jenkinson, M., Beckmann, C. F., Behrens, T. E., Woolrich, M. W., Smith, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FSL%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">FSL.</a> Neuroimage. 62 (2), 782-790 (2012).</li>
<li>Smith, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+robust+automated+brain+extraction%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Brain+Mapp%22%5BJournal%5D)">Fast robust automated brain extraction.</a> Hum Brain Mapp. 17 (3), 143-155 (2002).</li>
<li>Andersson, J. L. R., Sotiropoulos, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+integrated+approach+to+correction+for+off-resonance+effects+and+subject+movement+in+diffusion+MR+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">An integrated approach to correction for off-resonance effects and subject movement in diffusion MR imaging.</a> Neuroimage. 125, 1063-1078 (2016).</li>
<li>Rorden, C., Bonilha, L., Fridriksson, J., Bender, B., Karnath, H. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-specific+CT+and+MRI+templates+for+spatial+normalization%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Age-specific CT and MRI templates for spatial normalization.</a> Neuroimage. 61 (4), 957-965 (2012).</li>
<li>Sotiropoulos, S. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fusion+in+diffusion+MRI+for+improved+fibre+orientation+estimation%3A+an+application+to+the+3T+and+7T+data+of+the+Human+Connectome+Project%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Fusion in diffusion MRI for improved fibre orientation estimation: an application to the 3T and 7T data of the Human Connectome Project.</a> Neuroimage. 134, 396-409 (2016).</li>
<li>Dannhauer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TAP%3A+targeting+and+analysis+pipeline+for+optimization+and+verification+of+coil+placement+in+transcranial+magnetic+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">TAP: targeting and analysis pipeline for optimization and verification of coil placement in transcranial magnetic stimulation.</a> J Neural Eng. 19 (2), (2022).</li>
<li>Taylor, M. M., Creelman, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PEST%3A+efficient+estimates+on+probability+functions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Soc+Am%22%5BJournal%5D)">PEST: efficient estimates on probability functions.</a> J Acoust Soc Am. 41 (4A), 782-787 (1967).</li>
<li>Verwey, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((C-SMB+2.0%3A+integrating+over+25+years+of+motor+sequencing+research+with+the+discrete+sequence+production+task%5BTitle%5D)+AND+%22Psychon+Bull+Rev%22%5BJournal%5D)">C-SMB 2.0: integrating over 25 years of motor sequencing research with the discrete sequence production task.</a> Psychon Bull Rev. 31 (3), 931-978 (2024).</li>
<li>Groppa, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+practical+guide+to+diagnostic+transcranial+magnetic+stimulation%3A+report+of+an+IFCN+committee%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">A practical guide to diagnostic transcranial magnetic stimulation: report of an IFCN committee.</a> Clin Neurophysiol. 123 (5), 858-882 (2012).</li>
<li>Charalambous, C. C., Dean, J. C., Adkins, D. L., Hanlon, C. A., Bowden, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterizing+the+corticomotor+connectivity+of+the+bilateral+ankle+muscles+during+rest+and+isometric+contraction+in+healthy+adults%5BTitle%5D)+AND+%22J+Electromyogr+Kinesiol%22%5BJournal%5D)">Characterizing the corticomotor connectivity of the bilateral ankle muscles during rest and isometric contraction in healthy adults.</a> J Electromyogr Kinesiol. 41, 9-18 (2018).</li>
<li>Beaulieu, L. D., Masse-Alarie, H., Ribot-Ciscar, E., Schneider, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reliability+of+lower+limb+transcranial+magnetic+stimulation+outcomes+in+the+ipsi-+and+contralesional+hemispheres+of+adults+with+chronic+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Reliability of lower limb transcranial magnetic stimulation outcomes in the ipsi- and contralesional hemispheres of adults with chronic stroke.</a> Clin Neurophysiol. 128 (7), 1290-1298 (2017).</li>
<li>Salahshoor, H., Shapiro, M. G., Ortiz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+focused+ultrasound+generates+skull-conducted+shear+waves%3A+computational+model+and+implications+for+neuromodulation%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">Transcranial focused ultrasound generates skull-conducted shear waves: computational model and implications for neuromodulation.</a> Appl Phys Lett. 117 (3), 033702(2020).</li>
<li>Drainville, R. A., Chatillon, S., Lafond, M., Delattre, V., Lafon, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Benchmark+comparison+of+transcranial+ultrasound+simulation%3A+comparing+the+CIVA+Healthcare+platform+method+with+existing+compressional+wave+models%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Soc+Am%22%5BJournal%5D)">Benchmark comparison of transcranial ultrasound simulation: comparing the CIVA Healthcare platform method with existing compressional wave models.</a> J Acoust Soc Am. 157 (4), 3148-3157 (2025).</li>
</ol>

Wuwei Feng i Xiaoning Jiang mają patent związany ze stymulacją ultradźwiękową złożony w Urzędzie Patentowym i Znaków Towarowych Stanów Zjednoczonych (PCT/US2025/041316).

Istnieje znaczne zainteresowanie badawcze stosowaniem TUS w schorzeniach neurologicznych; jednak istnieje potrzeba zwiększenia rzetelności naukowej i powtórzenia wyników. Udany TUS na docelowej tkance wymaga kilku kluczowych kroków. Po pierwsze, należy prawidłowo scharakteryzować czułość przetwornika na transmisję. Opcje obejmują postępowanie zgodnie z Krokiem 2 tego protokołu, outsourcing do współpracownika oraz korzystanie z usług dostawcy. Drugim kluczowym krokiem jest celowanie, czyli określenie położenia i orientacj...

Unikalne i pożądane połączenie, głęboki, ogniskowy i nieinwazyjny charakter przezczaszkowej ultradźwiękowej stymulacji1 (TUS), pobudził rosnące zainteresowanie badaniem jej potencjału terapeutycznego dla chorób neurologicznych i neuropsychiatrycznych (np. udar2, choroba Parkinsona3, depresja4, choroba Alzheimera5 itd.). Konsensus ekspertów i wytyczne dążyły do poprawy powtarzalności i interpretowalności badań TUS 6,7. Jednak dotyczą one głównie szerszych zastosowań badań podstawowych TUS i oferują mniej wskazówek dotyczących badania znaczenia terapeutycznego u ludzi. Na przykład, porównując badania podstawowe i kliniczne TUS, całkowity czas stymulacji (TSD) różni się znacząco – często do około 80 s w badaniach podstawowych 8,9 sekund w porównaniu do ponad 10 minut w protokołach eksploracyjnych mających na celu przybliżenie zastosowania klinicznego2. Takie rozróżnienia podkreślają potrzebę spersonalizowanego doradztwa podczas eksploracyjnego stosowania TUS do chorej grupy neurologicznej. Chociaż protokół ten koncentruje się na TUS w udarze, jego ramy są szeroko stosowane zarówno wśród innych grup pacjentów, jak i neurotypowych dorosłych.
TUS dostarcza fale ciśnienia do docelowej tkanki mózgu w celu modulacji7. Podstawowe komponenty sprzętowe TUS to generator(y), wzmacniacz, przetwornik oraz, szczególnie w przypadku rozszerzonych TSD, montaż przetwornika6 na głowie. Generator funkcji generuje przebieg elektryczny, który definiuje wzorzec ciśnienia wyjściowy emitowany przez przetwornik. Chociaż niektóre generatory funkcji mogą generować napięcia szczytowe wymagane dla przetworników TUS, większość wymaga wzmacniacza wzmacniającego sygnał między generatorem funkcji a przetwornikiem. Wzmacniacz zwiększa amplitudę przebiegu elektrycznego do poziomu potrzebnego do efektywnej generacji ultradźwięków. Komercyjnie dostępne systemy TUS często integrują generator funkcji i wzmacniacz w jednym urządzeniu pod klucz, co pozwala na bezpośrednie połączenie z przetwornikiem. Przetwornik, zazwyczaj wykonany z materiałów piezoelektrycznych, przekształca sygnały elektryczne w drgania mechaniczne, aby generować fale ultradźwiękowe. Chociaż możliwe jest ręczne trzymanie przetwornika, takie podejście jest pracochłonne i podatne na błędy przemieszczeń, natomiast drobne przesunięcie może spowodować całkowite błędne ustawienie zamierzonej tkanki7. Mechaniczne ramię z podparciem pod brodę jest również używane i dobrze sprawdza się w badaniach podstawowych przy stosunkowo krótszym TSD. Realną alternatywą dla eksploracjonalnych klinicznych TUS z TSD powyżej 10 minut jest druk 3D na montażu przetwornika wyposażonego w kołnierze do bezpiecznego mocowania paska (Rysunek 1), który pozwala zrównoważyć stabilność pozycji z łatwością użycia w eksploracyjnych warunkach klinicznych oraz komfortem uczestników.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69236/69236fig1.jpg" /> 
Rysunek 1: Mocowanie drukowane w 3D dla przetwornika TUS. Jednoelementowy przetwornik do stymulacji ultradźwiękowej przezczaszkowej (TUS) (element centralny skierowany czerwoną strzałką) umieszczony w mocowaniu przetwornika drukowanym 3D (oznaczonym niebieską strzałką) z górnymi otworami (skierowanymi zieloną strzałką) do trackera narzędzi neuronawigacji, bocznymi otworami (skierowanymi brązową strzałką) do mocowania przetwornika TUS i trackerów narzędzi za pomocą śrub oraz kołnierzami do mocowania na głowie opartej na pasku. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69236/69236fig1large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.</a>
Opcjonalne komponenty sprzętowe obejmują układ dopasowywania impedancji elektrycznej, miernik mocy, oscyloskop, system neuronawigacji oraz termoparę. Urządzenia te pomagają odpowiednio redukować odbicia elektryczne w celu optymalizacji transferu mocy, pośrednio weryfikować wyjścia akustyczne (miernik mocy i oscyloskop), zapewniać dokładność przestrzenną oraz monitorować bezpieczeństwo. Szczegóły ich wdrożenia i kwestie metodologiczne zostały omówione w sekcjach Dyskusja i Protokół.
Optymalizacja parametrów przezczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej to aktywny i rozwijający się obszar badań, który dotyczy projektowania elektrycznego przebiegu napędowego. Pionowa oś przebiegu napędowego determinuje amplitudę ciśnienia wyjściowego przetwornika. Oś pozioma przebiegu przebiegu napędowego determinuje czas wydawania ciśnienia przetwornika, które można podzielić na kilka typów czasu trwania i powtórzeń. Korzystając z nazewnictwa określonego w wytycznych raportowania Międzynarodowego Konsorcjum Bezpieczeństwa i Standardów Stymulacji Ultradźwiękowej Przezczaszkowej (ITRUSST)10, parametry czasowe TUS są zorganizowane od najkrótszych do najdłuższych okresów w następujący sposób: czas działania rampy (RD) to czas, w którym ciśnienie wyjściowe wzrasta od zera do zalecanego maksimum; Czas trwania impulsu (PD) to czas trwania pojedynczego, aktywnego i ciągłego wyjścia ciśnienia; Interwał powtórzeń impulsu (PRI) to czas trwania między rozpoczęciem dwóch sąsiednich PD, składający się z jednego PD i jednego "czasu wyłączenia", podczas którego wyjście przetwornika wynosi zero, a odwrotność PRI to częstotliwość powtarzania impulsu (PRF); Czas trwania cyklu impulsów (PTD) to czas, przez który powtarza się PRI; Interwał impulsowego ciągu (PTI) to czas trwania między początkiem dwóch sąsiednich PTD, składający się z jednego PTD i jednego inter-PTD, podczas którego wyjście przetwornika wynosi zero; Czas powtarzania cyklu impulsów (PTRD) to czas, przez jaki PTI jest powtarzany.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/69236/69236fig2.jpg" /> 
Rysunek 2: Ilustracja przebiegu TUS. Typowe przezczaszkowe przezczaszkowe przebiegi ultradźwiękowej stymulacji dla potencjalnej skuteczności klinicznej. Nomenklatura ta jest zgodna z wytycznymi raportowania ITRUSST10. RD, czas jazdy rampy; PD, czas trwania impulsu; PRI, interwał powtórzeń impulsów; PRF, częstotliwość powtarzania impulsów; PTD, czas trwania impulsu; PTI, interwał między impulsami; PTRD, powtarzanie impulsów. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/69236/69236fig2large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.</a>
Rysunek 2 ilustruje te parametry czasowe. Tabela 1.1 przedstawia parametry czasowe według Huang i in., 20252, z których wyprowadzony jest protokół, zgodnie z tabelarną formą zalecaną przez wytyczne raportowania ITRUSST10, natomiast Tabela 1.2 przedstawia dodatkowe parametry. Efekty słuchowe są powszechnie uznawane za poważny problem w eksperymentach TUS 6,11. Zwiększanie przebiegu napędowego jest najczęściej stosowaną metodą łagodzenia efektów słuchowych i dlatego będzie uważane za główną metodę łagodzenia w tym protokole. Teoretycznie na początku i końcu każdego aktywnego wyjścia ciśnienia (np. PD, PTD, PTRD) można zastosować różne profile rampingu, ale większość badań stosuje ten sam symetryczny PD powtarzany przez całą sesję stymulacji, co skutkuje pojedynczym RD w sygnale napędowym. Ramping jest realizowany za pomocą funkcji okiennych, które definiują "kształt" i "prędkość" sygnału przechodzącego od zera do zalecanego maksimum, przy czym okno Tukeya jest najczęściej używane w literaturze10. Po opanowaniu zakłóceń słuchowych, wybór parametrów wywołujących efekt pobudzający kontra hamujący pozostaje obszarem aktywnych badań i zależy od konkretnego pytania eksperymentalnego. Wybór parametrów w Huang i in., 20252, z których wywodzę się ten protokół, był oparty na istniejącej literaturze12, przy czym PD został obniżony z 0,36 ms do 0,2 ms dla dodatkowych marginesów bezpieczeństwa. Aspekty metodologiczne zostały zaadaptowane z Legon i in., 2018,13. Te wybory są jednym szczegółowym przykładem, a nie standardem nakazującym, odzwierciedlającym wciąż eksploracyjny etap klinicznego TUS. Zapoznaj się z odpowiednią literaturą w celu uzyskania wskazówek dostosowanych do konkretnych hipotez i celów badania.
Kalibracja przetwornika jest kluczowym aspektem TUS, a skanowanie zbiorników na wodę stanowi obecnie najbardziej kompleksową dostępną metodę. W przypadku systemów TUS bez gotowości do klucza zaleca się wstępne skanowanie zbiornika wodnego w celu ustalenia czułości przetwornika na transmisję, czyli zależności między napięciem napędowym w woltach a wynikającym z tego ciśnieniem wyjściowym w Pascalach. Systemy gotowe do klucza często mają ustawienia skonfigurowane przez producenta, co może zmniejszyć potrzebę wstępnej kalibracji, ale weryfikacja wyniku przetwornika gwarantuje dokładne i wysokiej jakości dostarczenie TUS. Podobnie, choć kolejne kalibracje można zminimalizować, jeśli zajdzie taka potrzeba, zaleca się regularne kontrole, aby zwiększyć rygor badań.
Przeprowadzanie skanowania zbiorników z wodą zazwyczaj wymaga specjalistycznego sprzętu i szkolenia. Protokół ten przedstawia krótki przegląd w kroku 2 (na podstawie Chen i in., 2023,14). Alternatywnie, procedurę można zlecić laboratorium współpracującym z odpowiednią wiedzą i potwierdzeniem, że wszystkie wymagane parametry zostały zebrane (Krok 2.7). Pomiary mierników mocy stanowią prostą, pośrednią metodę pomiaru mocy wyjściowej przetwornika. Po kalibracji lub charakteryzacji producenta, odczyty mierników mocy mogą służyć jako punkt odniesienia dla wyników przed podaniem. Zmiana mocy oznacza odpowiadające zmianom ciśnienia wyjściowego, co wskazuje na konieczność ponownej kalibracji lub korekty sygnału napędowego, aby utrzymać stałą stymulację.
Celowanie TUS polega na określeniu optymalnego rozmieszczenia przetwornika, zarówno w lokalizacji, jak i w orientacji, aby skutecznie stymulować interesującą się tkankę. Obecne nowoczesne podejście wykorzystuje symulacje numeryczne do określenia optymalnego rozmieszczenia przetworników (Krok 3 protokołu), choć jest to jeden przykład, a nie ostateczny standard. Alternatywnie, wcześniej opisana metoda empiryczna lokalizuje miejsce, gdzie przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) najskuteczniej wywołuje przeciwległe reakcje ruchowe, i ustawia przetwornik w tym miejscu z powierzchnią prostopadłą do skórygłowy 2,3 (Krok 4). W zasadzie to podejście sterowane przez TMS można rozszerzyć na inne obszary mózgu, które mają rozpoznawalny sygnał, takie jak wzrok fosfenów w korze wzrokowej. Jednak potrzebne są dalsze dane i publikacje, aby zweryfikować szerszą użyteczność takiego podejścia.
Miary wyników klinicznych TU obejmują zarówno oceny oparte na bezpieczeństwie, jak i skuteczności. Biorąc pod uwagę etap eksploracyjny translacji klinicznej, wyraźna skuteczność może być jeszcze niewykrywalna przy użyciu standardowych miar klinicznych. Dlatego wskaźniki odpowiedzi zastępczej są często stosowane zamiast miar skuteczności do wykrywania efektów poniżej poziomu klinicznego. Monitorowanie bezpieczeństwa może obejmować zarówno oceny online, jak i offline. Bezpieczeństwo w sieci można śledzić, stosując termopary umieszczone na skórze głowy podczas stymulacji, co stanowi praktyczne podejście w środowisku klinicznym (Krok 6.5). Dla bezpieczeństwa offline protokół ten zawiera instrukcje dotyczące ilościowania współczynnika dyfuzji pozornej (ADC) (Krok 8), ponieważ ADC jest powszechnie stosowane do oceny integralności tkanek15. Wskaźniki reakcji zastępczej różnią się w zależności od choroby docelowej lub obszaru zainteresowania. W badaniach powrotu do zdrowia ruchowego po udarze opisane zostaną miary pobudliwości korowo-rdzeniowej (CSE) oraz uczenia sekwencji ruchowych (MSL) (Kroki 9-11), ponieważ dostarczają one wiarygodnych markerów neurofizjologicznych i funkcjonalnych dla eksploracyjnej skuteczności klinicznej TUS.
Razem ten protokół stanowi szczegółowy, modułowy i adaptacyjny przykład podawania TUS zarówno u dorosłych neurologicznych, jak i neurotypowych, podkreślając łatwość obsługi i wydłużony czas trwania stymulacji. Protokół pochodzi z Huang i in., 20252, który wykorzystuje system napędu nieobrotowy, umożliwiający personalizację kształtowania impulsów oraz jednoelementowego przetwornika. W sposób krok po kroku najpierw przedstawiona jest zasada ogólna niezależna od systemu, a tam, gdzie to stosowne, podana jest przykładowa implementacja specyficzna dla systemu.

<table><tbody><tr><td>Drukarka 3D</td><td>UltiMaker</td><td>S3</td><td>Do produkcji mocowania przetwornika.</td></tr><tr><td>Skaner 3T MRI</td><td>General Electric</td><td>Signa UHP</td><td></td></tr><tr><td>BabelBrain</td><td>Samuel Pichardo (Uniwersytet w Calgary)</td><td>Wersja 0.4.3</td><td>W głównym tekście określane jest jako "oprogramowanie do targetowania TUS". Dostępne pod https://proteusmrighifu.github.io/BabelBrain/</td></tr><tr><td>Brainsight</td><td>Rogue Research</td><td></td><td>W głównym tekście określany jako "oprogramowanie/system neuronawigacyjny". Przeznaczony do celowania TUS/TMS, wyposażony jest w komputer Mac, kamerę na podczerwień oraz karty powiernicze.</td></tr><tr><td>wzmacniacz EMG oraz przetwornik analogowo-cyfrowy&nbsp;</td><td>Cambridge Electronic Design Ltd</td><td>CED 1902,&nbsp; MICRO4</td><td>Do pozyskiwania, wzmacniania i digitalizacji sygnałów EMG.</td></tr><tr><td>dcm2niix</td><td>Christopher Rorden</td><td>V1.0.20250506</td><td>Aby konwertować obrazy neurograficzne z DICOM na NIFTI. Dostępne pod adresem https://pypi.org/project/dcm2niix/</td></tr><tr><td>E-prime</td><td>Narzędzia do Oprogramowania Psychologicznego</td><td>E-prime 3.0</td><td>W głównym tekście jest to przykładowe oprogramowanie dla MSL. Do stworzenia zadania produkcji sekwencji dyskretnej.</td></tr><tr><td>Fiduciale i opaska na głowie</td><td>Rogue Research</td><td>ST-1275 (śledzenie obiektu), LCT-494 (lokalizator z dużą cewką), P-1528 (wskaźnik)</td><td>Do stosowania razem z Brainsight do neuronawigacji.</td></tr><tr><td>FSL</td><td>Uniwersytet Oksfordzki</td><td></td><td>W głównym tekście określane jest jako "oprogramowanie do przetwarzania DTI". Do zastosowania w opcjonalnym, lecz zalecanym kroku 8 do przetwarzania obrazu dyfuzyjnego.</td></tr><tr><td>Generator funkcji</td><td>Keysight Technologies</td><td>33210A</td><td>Do generowania sygnału napędowego dla przetwornika TUS.</td></tr><tr><td>Hydrofon</td><td>Onda Corporation</td><td>HNA-0400</td><td>Do pomiaru ciśnienia wyjściowego z przetwornika.</td></tr><tr><td>TRZASK</td><td>Laboratorium Obliczeń i Nauk Obrazowych Penn</td><td>ITK-SNAP 4.0</td><td>W głównym tekście określany jako "przegląd MRI". Dostępny pod https://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.php?n=Downloads.SNAP4</td></tr><tr><td>k-Wave</td><td>Bradley Treeby, Ben Cox i Jiri Jaros</td><td>k-Wave wersja 1.4</td><td>W głównym tekście określane jako "otwartoźródłowe oprogramowanie do symulacji akustycznej". Dostępne pod http://www.k-wave.org/</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks Inc.</td><td>R2024b</td><td>W głównym tekście określana jako "platforma programiscyjna". Dostępna pod adresem https://www.mathworks.com/products/matlab.html</td></tr><tr><td>MRIcroGL</td><td>Narzędzia i NeuroImaging Laboratorium zasobów</td><td>v1.2.20220720</td><td>Aby konwertować obrazy neurograficzne z DICOM na NIFTI. Dostępne pod adresem https://www.nitrc.org/projects/mricrogl/</td></tr><tr><td>MRIcron</td><td>Narzędzia i NeuroImaging Laboratorium zasobów</td><td>v1.0.20190902</td><td>W głównym tekście określany jako "przegląd MRI". Dostępny pod adresem https://www.nitrc.org/projects/mricron</td></tr><tr><td>Oscyloskop</td><td>SIGLENT Technologies</td><td>SDS 1202X-E</td><td>Do pomiaru sygnału wejściowego przetwornika TUS oraz do rejestrowania pomiarów hydrofonów.</td></tr><tr><td>Python</td><td>Python Software Foundation</td><td>Python 3.13</td><td>W głównym tekście odwoływana jako przykładowy język dla MSL. Do stworzenia zadania produkcji sekwencji dyskretnej.</td></tr><tr><td>Wzmacniacz mocy RF</td><td>Instrumentacja AR RF/mikrofalowa</td><td>50A250</td><td>Do wzmacniania mocy generatorów funkcji do amplitudy wymaganej przez przetwornik TUS.</td></tr><tr><td>Sygnał</td><td>Cambridge Electronic Design Ltd</td><td>Sygnał 7.05a (x86)</td><td>W głównym tekście określane jako "oprogramowanie do akwizycji EMG". Do pozyskiwania sygnałów EMG z przetwornicy analogowo-cyfrowej do komputera.</td></tr><tr><td>SimNIBS</td><td>Axel Thielscher (Uniwersytet Techniczny Danii)</td><td>Wersja 4.5</td><td>W głównym tekście określane jako "oprogramowanie e-field". Dostępne pod https://simnibs.github.io/simnibs/build/html/index.html</td></tr><tr><td>SPM12</td><td>Laboratorium Obrazowania Funkcjonalnego (University College London)</td><td></td><td>W głównym tekście nazywane "oprogramowaniem do przetwarzania MRI". Do wykorzystania w opcjonalnym, lecz zalecanym kroku 8 do przetwarzania obrazu MRI.</td></tr><tr><td>Stymulator i cewka TMS</td><td>Magstim Inc.</td><td>BiStim2, 70 mm ósemka</td><td>Do stosowania impulsów TMS.</td></tr><tr><td>Przetwornik</td><td>Blatek Industries</td><td>AT32080</td><td></td></tr><tr><td>Mocowanie przetwornika</td><td>Drużyna Uniwersytetu Duke</td><td></td><td>Montaż przetwornika wydrukowany w 3D w kwasie poliaktycznym (PLA) i dodany za pomocą pasków z tkaniny.</td></tr><tr><td>Żel ultradźwiękowy</td><td>Laboratoria Parkera</td><td>Aquasonic 100</td><td>Należy je zastosować pomiędzy przetwornik TUS a skórę głowy uczestnika.</td></tr><tr><td>Zbiornik na wodę i system pozycjonowania w trzech osiach</td><td>Onda Corporation</td><td>System skanowania hydrofonów AIMS III</td><td>Dostosowane do firmy.</td></tr></tbody></table>

protokół metodologiczny i rozważania dotyczące przezczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej w eksploracyjnych badaniach klinicznych na ludziach

A Methodological Protocol and Considerations for Transcranial Ultrasonic Stimulation in Exploratory Clinical Human Studies

Przezczaszkowa ultrastymulacja (TUS) wyłania się jako nieinwazyjna technika neuromodulacyjna, zdolna do zapewnienia stymulacji milimetrowej na głębokości całego mózgu. Badania coraz częściej koncentrują się na jego potencie translacyjnym. Obiecujące dane zostały opublikowane w kilku populacjach chorób, w tym chorobie Parkinsona i udarze, torując drogę do klinicznych zastosowań TUS. Dotychczasowe badania kliniczne wykazują jednak znaczną zmienność w zakresie fiksacji przetwornika, podejścia celowania oraz parametrów akustycznych. To ogranicza interpretowalność i porównywalność wyników. Istniejące przewodniki metodologiczne dotyczą ogólnie TUS u ludzi, ale nie koncentrują się na zastosowaniach w populacjach neurologicznych. Ten protokół eksperymentalny przedstawia ustandaryzowane, lecz elastyczne ramy do stosowania TUS do kohort neurologicznych, takich jak udar. Oferuje szczegółowe wskazówki dotyczące: (1) niezbędnych i opcjonalnych komponentów sprzętowych w kontekście terapii TUS; (2) ustawienia sprzętowe i wybór parametrów, w tym strategie minimalizujące zakłócenia dźwiękowe; (3) procedury kalibracji i zapewnienia jakości, aby zapewnić, że przetwornik dostarcza przebiegi zgodnie z zaleceniami; (4) podejścia celowania oparte na metodach symulacyjnych lub niesymulacjowych, mające na celu dokładną lokalizację ognisk/ognisk TUS do zamierzonego regionu anatomicznego; (5) adaptację metodologii dla populacji klinicznych; oraz (6) miary wyników dla klinicznych TUS, obejmujące oceny bezpieczeństwa i zastępcze miary wyników, takie jak pobudliwość korowo-rdzeniowa i uczenie się sekwencji ruchowej. Protokół ten został zaprojektowany jako replikowalny, modułowy zasób. Obsługuje zarówno początkujących użytkowników (poszukujących praktycznego wejścia do pracy z pacjentem TUS), jak i doświadczonych badaczy (dążąc do dostosowania do nowych standardów naukowych i metodologicznych). Celem jest wsparcie rosnącego zainteresowania klinicznego TUS oraz ułatwienie klinicznie tłumaczalnych, powtarzalnych i porównywalnych wyników w grupach badawczych i populacjach pacjentów.

Celowanie TUS oparte na symulacji najpierw definiuje ręcznie początkowe umieszczenie przetwornika na podstawie bliskości celu wewnątrzczaszkowego i prostopadłości do czaszki, a następnie wykorzystuje te początkowe ustawienia i specyfikacje przetwornika do rozwiązania pola akustycznego wewnątrzczaszkowego. Następnie oblicza rozbieżność między zamierzonym celem stymulacji a ogniskiem pola akustycznego, aktualizuje rozmieszczenie przetwornika w odwrotnym kierunku tej rozbieżności, rozwiązuje pole akustyczne przy użyciu nowe...

Przezczaszkowa ultrastymulacja (TUS) to obiecująca, nieinwazyjna technika zdolna do stymulacji ludzkiego mózgu na dowolnej głębokości, oferując nowe możliwości terapeutyczne w leczeniu różnych schorzeń neurologicznych. Protokół ten zapewnia ustandaryzowane, a jednocześnie elastyczne ramy empiryczne do stosowania TUS u neurotypowych dorosłych oraz pacjentów z chorobami neurologicznymi, takimi jak udar.

Protokół metodologiczny i rozważania dotyczące przezczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej w eksploracyjnych badaniach klinicznych na ludziach

Transcranial ultrasonic stimulation (TUS) is emerging as a non-invasive neuromodulatory technique capable of delivering millimeter-precision stimulation ...

Nasza neuromodulacja oraz Laboratorium Odzyskiwania Udaru koncentrują się na wykorzystaniu różnych narzędzi neuromodulacyjnych w celu poprawy powrotu do zdrowia po udarze, w tym powrotu motorycznego. Ten konkretny projekt polega na wykorzystaniu niskointensywnej przezczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej, nowego nieinwazyjnego narzędzia stymulacji mózgu do modulacji pobudliwości kory ruchowej i wspierania uczenia się motorycznego u pacjentów po udarze. Na początek przygotuj zbiornik na wodę z odgazowaną wodą dejonizowaną, aby zapobiec potencjalnym uszkodzeniom hydrofonu.Zamocuj przetwornik ultradźwiękowy na oprawie na zbiorniku na wodę i zamontuj hydrofon na trzyosiowym systemie pozycjonowania. Podłącz hydrofon do oscyloskopu, a następnie połącz końcówkę igły wraz z kablem. Włącz zasilanie hydrofonu dopiero po pełnym zanurzeniu w wodzie.Steruj przetwornikiem ultrasonograficznym za pomocą generatora funkcji. Następnie ustawiam końcówkę hydrofonu w przybliżonym obszarze ogniskowym przetwornika ultradźwiękowego, stosując trójosiowy system pozycjonowania. Zapisz odczyty oscyloskopu w każdym miejscu, aby uzyskać rozkład ciśnienia akustycznego i dokumentuj lokalizację hydrofonu odpowiadającą obszarowi ogniskowym.Oceń czułość przetwornika ultradźwiękowego w punkcie ogniskowym, stosując różne napięcia wejściowe. Podłącz sprzęt do stymulacji USG przezczaszkowej i rozpocznij nagrywanie oscyloskopem. Włącz oscyloskop.Ustaw go na bieg i dostosuj zarówno osie pionowe, jak i poziome do interesującej mnie skali. Przełącz główny włącznik zasilania wzmacniacza na pozycję On. Ustawić moc wyjściową wzmacniacza do zera.Konfiguruj oba generatory funkcji do pożądanego przebiegu, zapewniając, że ramping jest dodawany do każdego czasu trwania impulsu. Teraz naciśnij Output na generatorze funkcji. Ustawij wyjście wzmacniacza na 100% za pomocą pokrętła regulacyjnego i monitoruj wyświetlacz wzmocnienia.Naciśnij przycisk zasilania wzmacniacza, aby uruchomić jego wyjście. Potwierdź przebieg sygnału napędowego na oscyloskopie i pozwól układowi napędowemu pracować przez 15 minut, aby ustabilizować wyjście. Sprawdź ramping na początku i końcu każdego cyklu impulsu na fali sygnału napędowego.Ustaw wyjście wzmacniacza do zera. Całkowicie zanurz przetwornik w wodzie, ustawiając płaszczyznę wyjściową około cala poniżej powierzchni, skierowaną do góry. Następnie przywróć wyjście wzmacniacza do 100% i obserwuj, czy ramping się powiódł.Teraz zamontuj narzędzie neuronawigacyjne do uchwytu przetwornika. W oprogramowaniu przejdź do Kalibracji okien i narzędzi. Kliknij Nowa kalibracja.Wprowadź nazwę i wybierz właściwy tracker narzędzi. Przytrzymaj przetwornik z trackerem przy bloku kalibracyjnym tak, aby pin wskaźnika referencyjny stykał się i był prostopadle do środka powierzchni wyjściowej przetwornika. Kliknij Rozpocznij odliczanie kalibracji.Trzymaj się przez pięć sekund i powtarzaj w razie potrzeby, aż pojawi się sukces. Następnie zamknij okna Edycja kalibracji i Kalibracja narzędzi. Naciśnij przycisk zasilania wzmacniacza, aby wyłączyć wyjście, gdy uczestnik jest gotowy do przezczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej.Odłącz oscyloskop od wzmacniacza i podłącz przetwornik do wyjścia wzmacniacza. Jeśli używasz celu opartego na symulacji, załaduj go do oprogramowania neuronawigacyjnego. W zakładce Sesje otwórz nowy rozwijany menu i wybierz Sesję online.W zakładce Cele kliknij na cel Trajektoria x-mod i naciśnij Dodaj, aby dodać go do sesji. W oknie Perform wyświetl widok skoncentrowany na narzędziu Bullseye lub Bullseye Target. Ustaw sterownik na właściwy przetwornik TUS i wybierz właściwy cel z listy Targetów do próbkowania w lewym górnym rogu.Uczesaj włosy uczestnika, aby odsłonić skórę głowy w miejscu przetwornika TUS i utworzyć linię dzielącą przednią/tylną. Nałóż gazowany żel ultrasonograficzny wzdłuż niej. Stwórz jedną do trzech dodatkowych linii rozdzielających około 1,5 centymetra z każdej strony i powtórz ten sam proces.Na koniec wróć do początkowej linii rozdzielania i powtórz proces cztery razy. Teraz przypnij przetwornik TUS na głowę uczestnika i wyrównaj go z celem, korzystając z widoku z celu. Reguluj przetwornik, aby zminimalizować odległość, przechylenie i odchylenia obrotowe do granic operacyjnych.Jeśli wymagany jest monitoring bezpieczeństwa, włóż drut termopary do żelu ultradźwiękowego blisko skóry głowy. Przyklej drut termopary na głowicy taśmą papierową, aby zapobiec ruchowi. Naciśnij przycisk zasilania wzmacniacza, aby uruchomić wyjście i rozpocząć TUS.Jednocześnie naciśnij Sample Now w oprogramowaniu neuronawigacyjnym, aby zarejestrować początkowe umieszczenie przetwornika. Stale monitoruj trzy metryki wyrównania w widoku bullseye. Monitoruj temperaturę skóry głowy za pomocą termopary, jeśli jest zainstalowana.Aby zakończyć TUS, naciśnij przycisk zasilania wzmacniacza, aby zatrzymać wyjście. Usuń przetwornik i cały sprzęt montowany na głowie od uczestnika. Sprawdź skórę głowy pod kątem oznak zaczerwienienia i zapytaj uczestnika o ewentualny dyskomfort lub skutki uboczne.Jeśli nie zgłaszano żadnych problemów lub po rozwiązaniu problemów, delikatnie zetrzyj żel USG ze skóry głowy. Kliknij Zakończ w oknie nawigacji neuro i zapisz projekt, wybierając Plik i naciskając Zapisz projekt. Z listy sesji wybierz aktualną sesję i kliknij Przeglądaj.W oknie Sesje Przegląd wybierz plik tekstowy z menu rozwijanego Eksport. Upewnij się, że wybrana jest orientacja i ustaw Snap to Nothing. Konfiguruj inne ustawienia eksportu w razie potrzeby, a następnie kliknij Zapisz, aby wyeksportować dane stymulacji.Osiągnięto satysfakcjonujący wynik celowania oparty na symulacji, gdy skupienie akustyczne dotarło do zamierzonego obszaru stymulacji korowej. Scenariusz w celowaniu opartym na symulacji, który wymaga dodatkowych iteracji z powodu niezgodności między skupieniem akustycznym a zamierzonym celem stymulacji. Dostosowanie płaszczyzny zewnętrznej Distance TX do parametru powierzchni do bardziej realistycznej wartości, aby naprawić problem ze skalowaniem wizualizacji w interfejsie symulacji.Zarejestrowano czysty potencjał wywołany przez silnik, co wskazuje na dobrą przezczaszkową stymulację magnetyczną, umiejscowienie cewek i orientację. Zaobserwowano przebieg, który mógł nie odzwierciedlać potencjału wywołanego przez silnik. Pomyślnie wymierzono MT na poziomie jednego milivolta przy 52% maksymalnej mocy stymulatora, z pięcioma pozytywnymi i pięcioma negatywnymi odpowiedziami na tym poziomie.Potencjalnie niejednoznaczne wyznaczenie MT na poziomie jednego milivolta zostało zarejestrowane przy 87% maksymalnej mocy stymulatora z powodu kolejnych, a nie naprzemiennych pozytywnych i negatywnych odpowiedzi. Uzyskano stały, równy odczyt sygnału sterującego przetwornika z oscyloskopu, co wskazywało na prawidłowe działanie urządzenia. Uzyskano dobre wyrównanie między fizycznym rozmieszczeniem przetwornika a zdefiniowanym celem za pomocą nawigacji neuro.Zaobserwowano nieprawidłowe ustawienie przetwornika, co wskazywało na potrzebę dostosowania do celu. Ustaliłyśmy bezpieczeństwo TUS i efektywną intensywność u pacjentów po udarze, wykazując, że kora ruchowa TUS może zwiększać uczenie się motoryczne i pobudzenie kory. Nie ma artykułu metodologicznego skupiającego się na zastosowaniu TUS u dorosłych z chorobami neurologicznymi.Ten protokół wypełnia tę lukę. Mamy nadzieję, że protokół ten zmniejszy zmienność metodologiczną oraz poprawi wiarygodność i powtarzalność przyszłych badań ultrasonograficznych na ludziach.

a-methodological-protocol-considerations-for-transcranial-ultrasonic

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) to technika nieinwazyjnego zakłócania przetwarzania informacji neuronalnych i mierzenia jej wpływu na zachowanie. Kiedy TMS zakłóca zadanie, oznacza to, że stymulowany obszar mózgu jest niezbędny do normalnego wykonywania zadania, co pozwala na systematyczne powiązanie regionów mózgu z funkcjami poznawczymi.

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna do badania przyczynowych relacji mózgowo-behawioralnych i ich przebiegu w czasie

Rozwój nowych sond ultradźwiękowych (US) opartych na technologii pojemnościowego mikroobrabianego przetwornika ultradźwiękowego (CMUT) wymaga wczesnej realistycznej oceny możliwości obrazowania. Opisujemy powtarzalny protokół eksperymentalny do pozyskiwania obrazów w USA i porównywania ich z obrazami rezonansu magnetycznego, wykorzystując mózg bydlęcy ex vivo jako cel obrazowania.

Eksperymentalny protokół oceny wydajności nowych sond ultradźwiękowych opartych na technologii CMUT w zastosowaniu do obrazowania mózgu

Ten manuskrypt zawiera zaktualizowany protokół zdalnego nadzoru, który umożliwia udział w badaniach klinicznych nad przezczaszkową stymulacją prądem stałym (tDCS) podczas otrzymywania sesji leczenia z domu. Protokół został z powodzeniem wdrożony pilotażowo zarówno u pacjentów ze stwardnieniem rozsianym, jak i chorobą Parkinsona.

Zdalnie nadzorowana przezczaszkowa stymulacja prądem stałym: aktualne informacje na temat bezpieczeństwa i tolerancji

Ten protokół opisuje chirurgiczną konfigurację stałego leja elektrody oczaszkowej i wszczepionej elektrody klatki piersiowej u gryzoni. Umieszczając drugą elektrodę w gnieździe, różne rodzaje przezczaszkowej elektrycznej stymulacji mózgu mogą być dostarczane do układu motorycznego u zwierząt czujnych przez nienaruszoną czaszkę.

Przezczaszkowa elektryczna stymulacja mózgu u czujnych gryzoni

Ten szczegółowy protokół opisuje umieszczanie elektrod stymulacji przezczaszkowej na kości skroniowej w celu zbadania krótko- i długoterminowych efektów przezczaszkowej stymulacji elektrycznej u swobodnie poruszających się szczurów.

Przewlekła przezczaszkowa stymulacja elektryczna i zapis wewnątrzkorowy u szczurów

Połączone zastosowanie przezczaszkowej stymulacji prądem stałym i terapii robotycznej jako dodatek do konwencjonalnej terapii rehabilitacyjnej może skutkować lepszymi wynikami terapeutycznymi dzięki modulacji plastyczności mózgu. W tym artykule opisujemy łączone metody stosowane w naszym instytucie w celu poprawy sprawności motorycznej po udarze mózgu.

Łączne zastosowanie przezczaszkowej stymulacji prądem stałym i terapii robotycznej kończyny górnej

Ten artykuł opisuje nowe podejścia do pomiaru i wzmacniania funkcjonalnie specyficznych ścieżek neuronowych za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. Te zaawansowane nieinwazyjne metodologie stymulacji mózgu mogą zapewnić nowe możliwości zrozumienia relacji między mózgiem a zachowaniem i opracowania nowych terapii w leczeniu zaburzeń mózgu.

Pomiar i manipulowanie funkcjonalnie specyficznymi ścieżkami neuronalnymi w układzie motorycznym człowieka za pomocą przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

Przezczaszkowa stymulacja ultradźwiękowa (TUS) to nowa nieinwazyjna technika neuromodulacji, która wymaga starannego planowania symulacji akustycznych i termicznych. Metodologia opisuje proces przetwarzania obrazów i symulacji ultradźwiękowej w celu zapewnienia wydajnego, przyjaznego dla użytkownika i usprawnionego planowania eksperymentów na ludziach.

Pipeline do planowania i wykonywania eksperymentów z przezczaszkową neuromodulacją ultrasonograficzną u ludzi

Ten protokół opisuje metodę umieszczania elektrod sterowanych neuronami do ogniskowej, przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (tDCS) podawanej podczas funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI).

Neuronavigated Zogniskowana przezczaszkowa stymulacja prądem stałym podawana podczas funkcjonalnego rezonansu magnetycznego

Protokół ten ustanawia praktyczne podejście do łączenia HD-tACS z EEG w celu badania efektów stymulacji nerwowych podczas zadań poznawczych, wykorzystując stymulację częstotliwością theta w pamięci roboczej jako przykład.

Połączenie stymulacji prądem przemiennym przezczaszkowym i elektroencefalogramu

Poznaj protokół przezczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej w badaniach klinicznych u pacjentów po udarze. Ta metoda nieinwazyjna wspiera odbudowę motoryczną i uczenie się ruchowe.

Protokół metodologiczny i rozważania dotyczące przezczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej w eksploracyjnych badaniach klinicznych na ludziach (Wideo) | JoVE Journal

Protokół metodologiczny i rozważania dotyczące przezczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej w eksploracyjnych badaniach klinicznych na ludziach

Przeglądaj więcej filmów