Preview

Нейрохирургия

Расширенный поиск

Транскраниальный фокусированный ультразвук в нейрохирургии: терапевтические возможности и экспериментальные исследования

https://doi.org/10.17650/1683-3295-2023-25-2-140-147

Аннотация

Введение. Современным технологиям удалось обойти костный барьер с помощью ультразвуковых волн, и арсенал нейрохирургических инструментов пополнился транскраниальным фокусированным ультразвуком (ФУЗ). Сочетание этого метода с магнитно‑резонансной томографией (МРТ) позволяет выполнять операции под непосредственным контролем расположения очага деструкции и степени ее выраженности во время процедуры.

Цель работы – представить обзор литературы по современному применению метода ФУЗ‑МРТ в нейрохирургии. На протяжении десятилетий ультразвук (УЗ) в медицине используется преимущественно в диагностических целях. Современные технологии привели к появлению возможности применять УЗ в нейрохирургии с лечебной целью без открытого вмешательства. Сегодня транскраниальный ФУЗ‑МРТ – инновация в медицине, расширяющая горизонты малоинвазивной хирургии. Проведенные исследования применения метода ФУЗ доказывают эффективное лечение тремора и ряда других патологий, а многие научные проекты представляют собой перспективные направления.

Заключение. Применение метода ФУЗ‑МРТ открывает широкие перспективы.

Об авторах

В. И. Скворцова
ФГБУ «Федеральный центр мозга и нейротехнологий» ФМБА России
Россия

117997 Москва, ул. Островитянова, 1, стр. 10



В. В. Белоусов
ФГБУ «Федеральный центр мозга и нейротехнологий» ФМБА России
Россия

117997 Москва, ул. Островитянова, 1, стр. 10



В. М. Джафаров
ФГБУ «Федеральный центр мозга и нейротехнологий» ФМБА России
Россия

Виджай Маисович Джафаров

117997 Москва, ул. Островитянова, 1, стр. 10



И. В. Сенько
ФГБУ «Федеральный центр мозга и нейротехнологий» ФМБА России
Россия

117997 Москва, ул. Островитянова, 1, стр. 10



В. В. Крылов
ФГБУ «Федеральный центр мозга и нейротехнологий» ФМБА России; ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н. И. Пирогова» Минздрава России; ГБУЗ «НИИ скорой помощи им. Н. В. Склифосовского Департамента здравоохранения города Москвы»
Россия

117997 Москва, ул. Островитянова, 1, стр. 10; 117997 Москва, ул. Островитянова, 1; 129090 Москва, Б. Сухаревская пл., 3



Список литературы

1. Lindtsrom P. Prefrontal ultrasonic irradiation – a substitute for lobotomy. Arch Neurol Psychiatry 1954;72(4):399. DOI: 10.1001/archneurpsyc.1954.02330040001001

2. Meng Y., Hynynen K., Lipsman N. Applications of focused ultrasound in the brain: from thermoablation to drug delivery. Nat Rev Neurol 2020;17(1):7–22. DOI: 10.1038/s41582-020-00418-z

3. Quadri S., Waqas M., Khan I. et al. High-intensity focused ultrasound: past, present, and future in neurosurgery. Neurosurg Focus 2018;44(2):e16. DOI: 10.3171/2017.11.focus17610

4. Jung N., Chang J. Magnetic resonance-guided focused ultrasound in neurosurgery: taking lessons from the past to inform the future. J Korean Med Sci 2018;33(44). DOI: 10.3346/jkms.2018.33.e279

5. Wintermark M., Druzgal J., Huss D. et al. Imaging findings in MR imaging-guided focused ultrasound treatment for patients with essential tremor. AJNR Am J Neuroradiol 2013;35(5):891–6. DOI: 10.3174/ajnr.A3808

6. Elias W., Huss D., Voss T. et al. A pilot study of focused ultrasound thalamotomy for essential tremor. N Engl J Med 2013;369(7):640– 8. DOI: 10.1056/nejmoa1300962

7. Lipsman N., Schwartz M., Huang Y. et al. MR-guided focused ultrasound thalamotomy for essential tremor: a proof-of-concept study. Lancet Neurol 2013;12(5):462–8. DOI: 10.1016/s14744422(13)70048-6

8. Gallay M., Moser D., Rossi F. et al. Incisionless transcranial MR-guided focused ultrasound in essential tremor: cerebellothalamic tractotomy. J Ther Ultrasound 2016;4(1). DOI: 10.1186/s40349-016-0049-8

9. Elias W., Lipsman N., Ondo W. et al. A randomized trial of focused ultrasound thalamotomy for essential tremor. N Engl J Med 2016;375(8):730–9. DOI: 10.1056/nejmoa1600159

10. Mohammed N., Patra D., Nanda A. A meta-analysis of outcomes and complications of magnetic resonance-guided focused ultrasound in the treatment of essential tremor. Neurosurg Focus 2018;44(2):е4. DOI: 10.3171/2017.11.focus17628

11. Iorio-Morin C., Yamamoto K., Sarica C. et al. Bilateral focused ultrasound thalamotomy for essential tremor (BEST-FUS Phase 2 Trial). Mov Disord 2021;36(11):2653–62. DOI: 10.1002/mds.28716

12. Weidman E.K., Kaplitt M.G., Strybing K., Chazen J.L. Repeat magnetic resonance imaging-guided focused ultrasound thalamotomy for recurrent essential tremor: case report and review of MRI findings. J Neurosurg 2019;67(7):1–6.

13. Magara A., Bühler R., Moser D. et al. First experience with MR-guided focused ultrasound in the treatment of Parkinson’s disease. J Ther Ultrasound 2014;2:11. DOI: 10.1186/2050-5736-2-11

14. Schlesinger I., Eran A., Sinai A. et al. MRI guided focused ultrasound thalamotomy for moderate-to-severe tremor in Parkinson’s disease. Parkinsons Dis 2015;2015:219149. DOI: 10.1155/2015/219149

15. Bond A., Shah B., Huss D. et al. safety and efficacy of focused ultrasound thalamotomy for patients with medication-refractory, tremordominant Parkinson disease: a randomized clinical trial. JAMA Neurol 2017;74(12):1412. DOI: 10.1001/jamaneurol.2017.3098

16. Martínez-Fernández R., Máñez-Miró J., Rodríguez-Rojas R. et al. Randomized trial of focused ultrasound subthalamotomy for Parkinson’s disease. N Engl J Med 2020;383(26):2501–13. DOI: 10.1056/nejmoa2016311

17. Gallay M., Moser D., Magara A. et al. Bilateral MR-guided focused ultrasound pallidothalamic tractotomy for Parkinson’s disease with 1-year follow-up. Front Neurol 2021;12:601153. DOI: 10.3389/fneur.2021.601153

18. Halpern C.H., Santini V., Lipsman N. et al. Three-year follow-up of prospective trial of focused ultrasound thalamotomy for essential tremor. Neurology 2019;93(24):e2284–93. DOI: 10.1212/WNL.0000000000008561

19. Park Y., Jung N., Na Y., Chang J. Four-year follow-up results of magnetic resonance-guided focused ultrasound thalamotomy for essential tremor. Mov Disord 2019;34(5):727–34. DOI: 10.1002/mds.27637

20. Ferreira J.J., Mestre T.A., Lyons K.E. et al.; MDS task force on tremor and the MDS evidence based medicine committee. MDS evidence-based review of treatments for essential tremor. Mov Disord 2019;34(7):950–8. DOI: 10.1002/mds.27700)

21. Sinai A., Nassar M., Sprecher E. et al. Focused ultrasound thalamotomy in tremor dominant Parkinson’s disease: long-term results. J Parkinsons Dis 2022;12(1):199–206. DOI: 10.3233/JPD212810

22. Xu Y., He Q., Wang M. et al. Safety and efficacy of magnetic resonance imaging-guided focused ultrasound neurosurgery for Parkinson’s disease: a systematic review. Neurosurg Rev 2019;44(1):115–27. DOI: 10.1007/s10143-019-01216-y

23. Fasano A., De Vloo P., Llinas M. et al. Magnetic resonance imaging-guided focused ultrasound thalamotomy in Parkinson tremor: reoperation after benefit decay. Mov Disord 2018;33(5):848–9. DOI: 10.1002/mds.27348

24. Paff M., Boutet A., Neudorfer C. et al. Magnetic resonance-guided focused ultrasound thalamotomy to treat essential tremor in nonagenarians. Stereotact Funct Neurosurg 2020;98(3):182–6. DOI: 10.1159/000506817

25. Altinel Y., Alkhalfan F., Qiao N. et al. Outcomes in lesion surgery versus deep brain stimulation in patients with tremor: a systematic review and meta-analysis. World Neurosurg 2019;123:443–52.e8. DOI: 10.1016/j.wneu.2018.11.175

26. Harary M., Segar D., Hayes M. et al. Unilateral thalamic deep brain stimulation versus focused ultrasound thalamotomy for essential tremor. World Neurosurg 2019;126:e144–52. DOI: 10.1016/j.wneu.2019.01.281

27. Giordano M., Caccavella V., Zaed I. et al. Comparison between deep brain stimulation and magnetic resonance-guided focused ultrasound in the treatment of essential tremor: a systematic review and pooled analysis of functional outcomes. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2020;91(12):1270–8. DOI: 10.1136/jnnp-2020-323216

28. Nation D., Sweeney M., Montagne A. et al. Blood-brain barrier breakdown is an early biomarker of human cognitive dysfunction. Nat Med 2019;25(2):270–6. DOI: 10.1038/s41591-018-0297-y

29. Kovacs Z., Kim S., Jikaria N. et al. Disrupting the bloodbrain barrier by focused ultrasound induces sterile inflammation. Proc Natl Acad Sci USA 2016;114(1):e75–84. DOI: 10.1073/pnas.1614777114

30. McDannold N., Arvanitis C., Vykhodtseva N. et al. Temporary disruption of the blood-brain barrier by use of ultrasound and microbubbles: safety and efficacy evaluation in rhesus macaques. Cancer Res 2012;72(14):3652–63. DOI: 10.1158/0008-5472.can-12-0128

31. Okada K., Kudo N., Niwa K. et al. A basic study on sonoporation with microbubbles exposed to pulsed ultrasound. J Med Ultrason 2005;32(1):3–11. DOI: 10.1007/s10396-005-0031-5

32. Jordão J., Ayala-Grosso C., Markham K. et al. Antibodies targeted to the brain with image-guided focused ultrasound reduces amyloid-β plaque load in the TgCRND8 mouse model of Alzheimer’s disease. PLoS One 2010;5(5):e10549. DOI: 10.1371/journal.pone.0010549

33. Thévenot E., Jordão J., O’Reilly M. et al. Targeted delivery of selfcomplementary adeno-associated virus serotype 9 to the brain, using magnetic resonance imaging-guided focused ultrasound. Hum Gene Ther 2012;23(11):1144–55. DOI: 10.1089/hum.2012.013

34. Alli S., Figueiredo C., Golbourn B. et al. Brainstem blood brain barrier disruption using focused ultrasound: A demonstration of feasibility and enhanced doxorubicin delivery. J Control Release 2018;281:29–41. DOI: 10.1016/j.jconrel.2018.05.005

35. Mei J., Cheng Y., Song Y. et al. Experimental study on targeted methotrexate delivery to the rabbit brain via magnetic resonance imaging-guided focused ultrasound. J Ultrasound Med 2009;28(7):871–80. DOI: 10.7863/jum.2009.28.7.871

36. Park J., Aryal M., Vykhodtseva N. et al. Evaluation of permeability, doxorubicin delivery, and drug retention in a rat brain tumor model after ultrasound-induced blood-tumor barrier disruption. J Control Release 2017;250:77–85. DOI: 10.1016/j.jconrel.2016.10.011

37. Mainprize T., Lipsman N., Huang Y. et al. Blood-brain barrier opening in primary brain tumors with non-invasive MR-guided focused ultrasound: a clinical safety and feasibility study. Sci Rep 2019;9(1). DOI: 10.1038/s41598-018-36340-0

38. Lipsman N., Meng Y., Bethune A. et al. Blood-brain barrier opening in Alzheimer’s disease using MR-guided focused ultrasound. Nat Commun 2018;9(1):2336 DOI: 10.1038/s41467018-04529-6

39. Abrahao A., Meng Y., Llinas M. et al. First-in-human trial of blood-brain barrier opening in amyotrophic lateral sclerosis using MR-guided focused ultrasound. Nat Commun 2019;10(1):4373. DOI: 10.1038/s41467-019-12426-9.

40. Yamaguchi T., Hori T., Hori H. et al. Magnetic resonance-guided focused ultrasound ablation of hypothalamic hamartoma as a disconnection surgery: a case report. Acta Neurochir (Wien) 2020;162(10):2513–7. DOI: 10.1007/s00701-020-04468-6

41. Bader K., Bouchoux G., Holland C. Sonothrombolysis. Adv Exp Med Biol 2016:339–62. DOI: 10.1007/978-3-319-22536-4_19

42. Phenix C., Togtema M., Pichardo S. et al. High intensity focused ultrasound technology, its scope and applications in therapy and drug delivery. J Pharm Pharm Sci 2014;17(1):136–53. DOI: 10.18433/j3zp5f

43. Pajek D., Burgess A., Huang Y. et al. High-intensity focused ultrasound sonothrombolysis: the use of perfluorocarbon droplets to achieve clot lysis at reduced acoustic power. Ultrasound Med Biol 2014;40(9):2151–61. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2014.03.026

44. Chen X., Leeman J., Wang J. et al. New insights into mechanisms of sonothrombolysis using ultra-high-speed imaging. Ultrasound Med Biol 2014;40(1):258–62. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2013.08.021

45. Wright C., Hynynen K., Goertz D. In vitro and in vivo highintensity focused ultrasound thrombolysis. Invest Radiol 2012;47(4):217–25. DOI: 10.1097/rli.0b013e31823cc75c

46. Westermark S., Wiksell H., Elmqvist H. et al. Effect of externally applied focused acoustic energy on clot disruption in vitro. Clin Sci (Lond) 1999;97(1):67–71. DOI: 10.1042/cs19980379

47. Rosenschein U., Furman V., Kerner E. Ultrasound imaging-guided noninvasive ultrasound thrombolysis. Circulation 2000;102(2):238– 45. DOI: 10.1161/01.cir.102.2.238

48. Maxwell A., Cain C., Duryea A. et al. Noninvasive thrombolysis using pulsed ultrasound cavitation therapy – histotripsy. Ultrasound Med Biol 2009;35(12):1982–94. DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2009.07.001


Рецензия

Для цитирования:


Скворцова В.И., Белоусов В.В., Джафаров В.М., Сенько И.В., Крылов В.В. Транскраниальный фокусированный ультразвук в нейрохирургии: терапевтические возможности и экспериментальные исследования. Нейрохирургия. 2023;25(2):140-147. https://doi.org/10.17650/1683-3295-2023-25-2-140-147

For citation:


Skvortsova V.I., Belousov V.V., Dzhafarov V.M., Senko I.V., Krylov V.V. Transcranial focused ultrasound in neurosurgery: therapeutic possibilities and experimental studies. Russian journal of neurosurgery. 2023;25(2):140-147. (In Russ.) https://doi.org/10.17650/1683-3295-2023-25-2-140-147

Просмотров: 521


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1683-3295 (Print)
ISSN 2587-7569 (Online)
X