MR-guidad fokuserad ultraljud (FUS) för behandling av rörelsestörningar

Datum: november 2018
Förberedd av SIC-medlem: Hideki Mochizuki, läkare, PhD
författare: Takaomi Taira, läkare, PhD; Andres M. Lozano, läkare, PhD; José A. Obeso, läkare, PhD CINAC
Redaktör: Stella Papa, läkare

Beskrivning

Under de senaste tre decennierna har återuppkomsten av invasiva kirurgiska ingrepp för att producera lokala lesioner eller tillämpa DBS (djup hjärnstimulering) radikalt förbättrat livskvaliteten för många patienter med Parkinsons sjukdom, tremor och andra rörelsestörningar. Nyligen har MR-guidad fokuserad ultraljud (FUS), som använder ultraljudsvågor för att skapa en lesion i hjärnan utan kirurgi, framträtt som en ny behandling för läkemedelsrelaterad tremor och Parkinsons sjukdom. 

Denna ”icke-invasiva” metod har betydande fördelar jämfört med DBS (Digital Blood Based Bacterial ...

Vi har bjudit in tre experter inom detta område för att diskutera användningen av FUS för behandling av rörelsestörningar.
 

Vad är MR-guidad fokuserad ultraljud (FUS), och hur utvecklades det för att behandla en rörelsestörning?

Professor Taira

FUS är en ny, mindre invasiv teknik för att skapa en termisk lesion i hjärnan utan att göra ett snitt i hårbotten eller ett hål i skallen. Mer än 1000 ultraljudsstrålar över huvudet fokuseras till en viss punkt i hjärnan för att skapa en termisk lesion. Tidigare förhindrade spridning och refraktion, som är naturliga egenskaper hos ultraljud, den kliniska användningen av denna teknik. Sådana problem eliminerades genom att integrera sonisk och anatomisk information om skallen med mycket sofistikerade datoralgoritmer. Med dessa framsteg kan ultraljud användas kliniskt för att producera en liten lesion i det avsedda målet i hjärnan.

Dr. Obeso

Användningen av fokal ultraljud har en lång historia sedan bröderna Fry experimenterade i början av 50-talet, och idén att utföra exakta lesioner utan att öppna skallen är gammal men hade varit omöjlig fram till nyligen. Med utvecklingen av nya FUS-apparater blir önskan att utföra snittlösa lesioner i djupa hjärnstrukturer verklighet.

FUS-enheter består av 1024 givare som var och en genererar en ultraljudsstråle som når skallen och fokuserar på ett exakt mål, såsom basala ganglierna, och skapar en termisk lesion. Under större delen av proceduren är patienten vaken och 3T MRI-termografisekvenser tas så att klinisk och neuroavbildande feedback är tillgänglig under hela behandlingen.

Hittills vet vi att onormal neuronaktivitet vad gäller avfyrningsfrekvens, mönster, synkronisering etc. inom hjärnans nätverk orsakar/medierar de klassiska rörelsestörningarna. Således leder avskaffande eller hämning av dessa onormala avfyrningsmönster till förbättring av parkinsonrelaterade motoriska funktioner, lindrar dystoni och stoppar tremor av många orsaker. Med tanke på detta spelar en anordning som möjliggör ablation av djupa hjärnkärnor en viktig roll i behandlingen av rörelsestörningar.
 

Kan FUS tillämpas i stor utsträckning för behandling av rörelsestörningar som för närvarande behandlas med DBS?

Professor Taira

Jag tror inte det. Varje behandling har sina för- och nackdelar. FUS har fortfarande begränsningar hos patienter med benmärgsrik, tjock skalle vilket förhindrar penetration av ultraljud. FUS är mindre tekniskt effektivt för att göra en lesion belägen längre bort från hjärnans centrum. Det finns en stor debatt om för- och nackdelar med DBS kontra lesionsbildning, och det finns ingen enhällig slutsats. Fördelarna med DBS är justerbarhet och reversibilitet. Detta är också användbart för blindade/kontrollerade studier. DBS ger dock inte en permanent (botande) behandling, och enhetsrelaterade komplikationer av DBS är inte ovanliga om patienter följs upp under lång tid. Patienter måste undvika att använda vissa elektriska apparater och dysfunktion av apparater är en oro för många patienter. Omvänt är effekten av lesionsbildning irreversibel, vilket innebär att den potentiellt kan vara botande vid vissa sjukdomar, såsom fokal handdystoni och ren skrivtremor. Kirurgisk lesion är svårare eftersom den kräver mer exakt inriktning och intraoperativ bedömning av symtomen. Om vi ​​kan lösa de nuvarande problemen med FUS-tillämpningar, särskilt problemet med skalltäthet eller kavitation, kommer detta att vara en idealisk lesionsprocedur förutom kostnaden.

Dr. Lozano

MRgFUS levererar akustisk energi till en fokuspunkt i skallen. Detta skapar en lesion vars termiska egenskaper kan mätas i nära realtid med hjälp av MR-termografi för att fastställa den exakta platsen och storleken på lesionen. Hittills har patienterna fått raka håret och kallt vatten cirkulerar över hårbotten för att fungera som ett ljudledande medium och för att kyla den uppvärmning som uppstår när ultraljudet absorberas av skallen. 

Rörelsestörningar som behandlas med lesionsprocedurer eller DBS skulle åtminstone i teorin också kunna behandlas med MRgFUS. Hittills har FUS använts i motoriska thalamus, globus pallidus och subthalamuskärnan för att behandla Parkinsons sjukdom, olika former av tremor, korea och dystoni. FUS kanske inte är lämpligt vid rörelsestörningar där DBS används för att driva neural aktivitet, till exempel PPN DBS. 

Dr. Obeso

För närvarande expanderar FUS inom området rörelsestörningar och även om FUS-behandlingar nu är unilaterala, utvecklas området snabbt och bilaterala studier kommer säkerligen snart. Studier med bilateral FUS-talamotomi pågår faktiskt redan. Vid essentiell tremor är patienterna ofta äldre och de flesta skulle uteslutas för DBS-kirurgi, men FUS-talamotomi, även om det bara är unilateral, ger dem chansen till en enorm förbättring av dagliga aktiviteter och livskvalitet. Med Parkinsons sjukdom (PD) blir debatten mer komplex. Hittills har vi behandlat FUS-patienter med mycket asymmetrisk PD. Hur som helst leder erfarenheten av STN-radiofrekvenslesioner till tanken att unilateral eller bilateral stadieindelning av subtalamotomi i mitten av sjukdomsstadiet potentiellt skulle kunna förhindra att många patienter utvecklar allvarliga läkemedelsrelaterade komplikationer tack vare den motoriska förbättring som uppnås med lesionen. Dessa patienter kanske aldrig utvecklar allvarliga bilaterala motoriska manifestationer och de medföljande motoriska komplikationer som leder till DBS-behandling. Ändå måste vi vara försiktiga, DBS har en lång historia av framgång under de senaste tre decennierna, och FUS är inte här för att ersätta det utan snarare bli ett mindre invasivt alternativ för patienter oavsett om de var kandidater för DBS eller inte.
 

Vilka är fördelarna och nackdelarna med FUS i jämförelse med DBS?

Professor Taira

Det är uppenbart att det inte finns några komplikationer relaterade till apparaten med FUS jämfört med DBS. Detta är mycket viktigt eftersom patienter med DBS måste bära på mental och social stress hela livet. De kan vara rädda för att apparaten inte fungerar som den ska, och denna känsla är stressande för att fungera i samhället och i många aspekter av det dagliga livet. Nackdelarna med FUS är behovet av att raka av hela huvudhåret och svårigheten att rikta in sig på mer lateralt belägna regioner, såsom globus pallidus.

Dr. Lozano

FUS har inget hudsnitt, ingen risk för infektion, inga implantat, inget behov av programmering och har potential att bli ett öppenvårdsförfarande. Kostnaderna för FUS är sannolikt betydligt lägre och behovet av klinikbesök minskar jämfört med DBS. De största nackdelarna med FUS är att det orsakar en lesion, att effekterna är irreversibla och att det åtminstone för närvarande finns betydande farhågor kring dess användning vid bilaterala behandlingar på grund av de höga riskerna för tal- och gångstörningar vid bilaterala lesioner.  

Dr. Obeso

Den största fördelen är uppenbar, det krävs ingen kirurgi i klassiska termer, med allt vad det innebär: ingen infektion eller luft i hjärnan samt förkortad sjukhusvistelse. Uppföljningen är mycket mer uthärdlig för patienten och mindre tidskrävande för institutionen på grund av avsaknaden av postoperativ DBS-hantering. Det finns inte heller något behov av att bära batteri eller ha elektroder och kablar i patientens kropp och ingen risk för enhetsrelaterade komplikationer som infektioner, och inget behov av att byta batteri. Den största nackdelen med FUS jämfört med DBS är effektens irreversibilitet, vilket innebär att permanenta biverkningar relaterade till lesionen kan uppstå, även om de är sällsynta.
 

Vad är din åsikt om framtiden för FUS kontra DBS för behandling av rörelsestörningar?

Professor Taira

Vi behöver inte bara FUS och DBS, utan även radiofrekvens- och gammaknivslesioner. Dessa fyra procedurer är i grunden oumbärliga vid behandling av rörelsestörningar. Andra kirurgiska metoder kan dock vara nödvändiga vid utvalda rörelsestörningar, såsom intratekal baklofen och perifer denervation. Specialister på rörelsestörningar bör förstå för- och nackdelarna med dessa behandlingsmetoder utan historisk/kommersiell partiskhet. Neurokirurger bör kunna välja vilken som helst av sådana procedurer med tillförsikt. Vi måste lösa problemet med skallpenetration vid FUS, såväl som de långsiktiga anordningsrelaterade problemen med DBS.

Dr. Lozano

Medan DBS för rörelsestörningar har funnits tillgängligt i 30–40 år, är FUS i sin linda och mycket återstår att lära sig. Med tiden kanske vi kan använda FUS för att stimulera och kartlägga hjärnfunktionen, något som kommer att göra proceduren mer effektiv och säkrare. Jag ser att båda teknikerna kommer att användas i framtiden, där valet beror på indikation, teknikens och behandlingsteamets tekniska tillgänglighet och expertis, och ännu viktigare, de relativa kostnaderna. En viktig faktor kommer också att vara patientens preferens för den ena proceduren framför den andra.

Dr. Obeso

Det ligger i människans natur att jämföra och konkurrera, men för att vara ärlig, och som jag sa tidigare, handlar det inte om FUS ELLER DBS utan mer om FUS OCH DBS. Inte hos en given patient bör vi välja det bästa valet individuellt, men för hela landskapet av rörelsestörningar kommer det att finnas en plats för båda teknikerna. FUS växer upp snabbt och några viktiga aspekter, som att undvika rakning av huvudet och förbättra avbildningen under procedurer, kommer snart att komma och göra saker enklare för både patienter och läkare. Det finns fortfarande utrymme för innovation inom DBS, som den senaste utvecklingen av riktade elektroder, och därför ser framtiden för både FUS och DBS lovande ut.