Keşif Klinik İnsan Çalışmalarında Transkraniyal Ultrasonik Uyarı için Metodolojik Protokol ve Dikkate Alınan Noktalar

Nöromodülasyonumuz ve İnme Kurtarma Laboratuvarı, inme sonrası iyileşmeyi artırmak için motor iyileşme dahil olmak üzere çeşitli nöromodülasyon araçları kullanmaya odaklanmaktadır. Bu özel proje, inme hastalarında motor korteks uyarılabilirliğini modüle etmek ve motor öğrenmeyi teşvik etmek için yeni bir invaziv olmayan beyin uyarlama aracı olan düşük yoğunluklu transkraniyal ultrason stimülasyonunun kullanılmasını içermektedir. Başlangıç olarak, hidrofona olası zarar vermeyi önlemek için gazlı deyonize su içeren bir su tankı hazırlayın.

Ultrason dönüştürücüsünü su tankındaki armatüre sabitleyin ve hidrofonu üç eksenli konumlandırma sistemine takın. Hidrofonu bir osiloskopa bağlayın ve ardından iğne ucunu kabloya bağlayın. Hidrofon gücünü ancak tamamen suya batırıldıktan sonra açın.

Ultrason dönüştürücüsünü bir fonksiyon üreteciyle çalıştırın. Daha sonra hidrofon ucu, üç eksenli konumlandırma sistemi kullanılarak ultrason dönüştürücüsünün yaklaşık odak bölgesine konumlandırın. Her konumdaki osiloskop okumalarını kaydederek akustik basınç dağılımını elde edin ve odak bölgesine karşılık gelen hidrofon konumunu belgeleyin.

Farklı giriş voltajları uygulayarak ultrases dönüştürücüsünün odak noktasındaki iletim hassasiyetini değerlendirin. Transkraniyal ultrason uyarı donanımını bağlayın ve osiloskop kaydına başlayın. Osiloskopu aç.

Çalıştırmak üzere ayarlayın ve hem dikey hem yatay eksenleri ilgi gördüğünüz ölçeğe göre ayarlayın. Amplifikatörün ana güç anahtarını Açık pozisyona çevirin. Amplifikatörün güç çıkışını sıfıra ayarlayın.

Her iki fonksiyon üreteçini istenen dalga formuna göre yapılandırın, böylece her darbe süresine ramping eklenmesini sağlayın. Şimdi fonksiyon üreteçinde Çıkış'a basın. Amplifikatör çıkışını ayar tekerleğiyle %100'e ayarlayın ve kazanç ekranını izleyin.

Çıkışını başlatmak için amplifikatörün güç düğmesine basın. Sürüş sinyal dalga formunu osiloskopta doğrulayın ve çıkışı stabilize etmek için sürücü sisteminin 15 dakika çalışmasına izin verin. Sürüş sinyal dalga formunda her darbe süresinin başında ve sonunda rampa olup olmadığını kontrol edin.

Amplifikatör çıkışını sıfıra çevir. Dönüştürücüyü tamamen suya daldırın, çıkış düzlemi yüzeyin yaklaşık bir inç altına yukarı bakacak şekilde konumlandırın. Sonra amplifikatör çıkışını %100'e geri getirin ve rampalamanın başarılı olup olmadığını gözlemleyin.

Şimdi bir nöronavigasyon aracı takip cihazını dönüştürücü tutucuya takın. Yazılımda Window ve Tool Calibrations'e gidin. Yeni Kalibrasyon'a tıklayın.

Bir isim girin ve doğru araç takip cihazını seçin. Dönüştürücüyü, takip cihazıyla kalibrasyon bloğuna karşı tutun, referans gösterge pininin dönüştürücünün çıkış düzleminin merkezine değdiği ve ona dik olduğu şekilde tutun. Kalibrasyon Geri Sayımına Başla tıklayın.

Beş saniye sabit tutun ve gerekirse başarı ortaya çıkana kadar tekrarlayın. Sonra hem Düzenleme Kalibrasyonu hem de Araç Kalibrasyonu pencerelerini kapatın. Katılımcı transkraniyal ultrason uyarısına hazır olduğunda çıkışını kapatmak için amplifikatör güç düğmesine basın.

Osiloskopu amplifikatordan ayırın ve dönüştürücüyü amplifikatör çıkışına bağlayın. Simülasyon tabanlı hedef kullanılıyorsa, hedefi nöronavigasyon yazılımına yükleyin. Oturumlar sekmesinde yeni açılır menüyü açın ve Online Session'u seçin.

Hedefler sekmesinin altında, Trajectory-x-mod hedefine tıklayın ve Ekle tuşuna basın ki oturum için ekleyin. Perform penceresinde bullseye araç merkezli veya hedefli görüntü açın. Sürücüyü doğru TUS dönüştürücüye ayarlayın ve sol üst köşedeki Hedefler için örnekleme listesinde doğru hedefi seçin.

Katılımcının saçını tarayarak TUS dönüştürücü bölgesinde saç derisini açığa çıkarın ve ön/arka bir ayrım çizgisi oluşturun. Gazlı ultrason jelini üzerine sür. Her iki tarafta yaklaşık 1,5 santimetre mesafede bir ila üç ek ayrım çizgisi oluşturun ve aynı işlemi tekrarlayın.

Son olarak, ilk ayrılma çizgisine geri dönün ve işlemi dört kez tekrarlayın. Şimdi, TUS dönüştürücüsünü katılımcının başına bağlayın ve hedefe doğru görüşle hizalayın. Vericiyi, mesafe, eğim ve dönüş sapmalarını çalışma sınırları içinde en aza indirecek şekilde ayarlayın.

Güvenlik izlemesi gerekiyorsa, deriye yakın ultrason jeline termokupl kablosu takın. Termokupl telini kafasına kağıt bantla bantlayın, böylece hareketi önleyin. Çıkışı başlatmak ve TUS'u başlatmak için amplifikatorun güç düğmesine basın.

Aynı anda nöronavigasyon yazılımında Sample Now'a basarak ilk dönüştürücü yerleşimini kaydedin. Üç hizalama metrikini bullseye görünümünde sürekli izleyin. Eğer kuruluysa, termokupl teli kullanarak saç derisi sıcaklığını izleyin.

TUS'u bitirmek için çıkışı durdurmak için amplifikatör güç düğmesine basın. Katılımcıdan dönüştürücü ve kafa monte edilen tüm ekipmanları çıkarın. Saç derisinde herhangi bir kızarıklık belirtisi olup olmadığını kontrol edin ve katılımcıya herhangi bir rahatsızlık veya yan etki olup olmadığını sorun.

Herhangi bir sorun bildirilmezse veya endişeler giderildikten sonra, ultrason jelini nazikçe saç derisinden silin. Neuro gezinme penceresinde Bitir seçeneğine tıklayın ve Dosya'yı seçip Projeyi Kaydet'e basarak projeyi kaydet. Oturumlar listesinden mevcut oturumu seçip Gözden Geçir'e tıklayın.

Oturum İnceleme penceresinde, Dışa Aktarma menüsünden beyin sitesi metin dosyasını seçin. Yönlendirme'nin seçildiğinden emin olun ve Snap'i Nothing'e ayarlayın. Diğer dışa aktarma ayarlarını gerektiği gibi yapılandırın, ardından uyarım verilerini dışa aktarmak için Kaydet'e tıklayın.

Akustik odak hedeflenen kortikal uyarım bölgesine ulaştığında tatmin edici bir simülasyon tabanlı hedefleme sonucu elde edildi. Akustik odak ile amaçlanan uyarım hedefi arasındaki hizalanma nedeniyle ek yinelemeler gerektiren simülasyon tabanlı hedefleme senaryosu. Simülasyon arayüzündeki görselleştirme ölçeklendirme sorununu düzeltmek için Distance TX çıkış düzlemi parametresini daha gerçekçi bir değere ayarlamak.

Temiz bir motor uyarılı potansiyel kaydedildi, bu da iyi bir transkraniyal manyetik uyarım, bobin yerleşimi ve yönü gösteriyordu. Motorun uyardığı bir potansiyeli temsil etmeyebilecek bir dalga formu gözlemlendi. %52 maksimum uyarıcı çıkışında başarılı bir MT bir milivolt belirlendi; bu seviyede beş pozitif ve beş negatif yanıt elde edildi.

Potansiyel olarak kesin olmayan bir milivolt ölçümü, ardışık olarak pozitif ve negatif yanıtlar yerine ardışık olarak %87 maksimum uyarıcı çıkışında kaydedildi. Transdüser sürüş sinyalinin sabit ve eşit bir osiloskop okuması elde edildi ve bu da ekipmanın uygun işlediğini gösteriyordu. Fiziksel dönüştürücü yerleşimi ile önceden tanımlanmış hedef arasında iyi hizalanma sağlandı; nöronavigasyon kullanıldı.

Yanlış hizalanmış bir dönüştürücü konumu gözlemlendi, bu da hedefe uyacak şekilde ayarlama ihtiyacını gösteriyordu. Motor korteks TUS'un motor öğrenme ve kortikal uyarılmayı geliştirebileceğini gösteren inme hastalarında TUS'un güvenliğini ve etkili yoğunluğunu tespit ettik. Nörolojik hastalığı olan yetişkinlerde TUS'un kullanımına odaklanan metodolojik bir makale yok.

Bu protokol bu boşluğu kapatıyor. Bu protokolün metodolojik değişkenliği azaltmasını ve gelecekteki insan ultrason çalışmalarının güvenilirliğini ve tekrarlanabilirliğini artırmasını umuyoruz.