Ультразвук у лікуванні захворювань головного мозку

Інновації у використанні ультразвуку

Ультразвук нині застосовується не лише як метод візуалізації, але й техніка високоточної сфокусованої терапії для пацієнтів із різними захворюваннями головного мозку (ГМ). За останні роки розроблено декілька нових концепцій такого спрямування. Одна з них — техніка транскраніальної імпульсної стимуляції за допомогою ультразвуку, яка дозволяє оптимізувати діяльність мозку, активуючи функціонально здатні нейрони. Метод може застосовуватись у пацієнтів із різними психоневрологічними захворюваннями, зокрема при хворобі Альцгеймера, Паркінсона, інсульті, розсіяному склерозі та невралгії [1]. В огляді, представленому спільно науковими співробітниками Віденського медичного університету (Medical University of Vienna), Австрія, та Університету Торонто (University of Toronto), Канада, узагальнено результати нещодавніх власних досліджень за участю пацієнтів та стан клінічного впровадження транскраніальних технологій використання ультразвуку для лікування осіб із захворюваннями ГМ. Матеріали опубліковано у виданні «Advanced Science» 27 жовтня 2020 р.

Відень: транскраніальне застосування ультразвуку в терапії

Захворювання ГМ — одне з найактуальніших питань охорони здоров’я в сучасному суспільстві, яке швидко старіє. Водночас фармакотерапевтичний арсенал залишається порівняно обмеженим, що, принаймні частково, пов’язано із труднощами подолання гематоенцефалічного бар’єра (ГЕБ) активними сполуками. Застосування ж хірургічних технік супроводжується небажаними ризиками розвитку ускладнень. Підтримку відновних процесів ГМ шляхом стимуляції раніше запропоновано як третій терапевтичний підхід у лікуванні цих пацієнтів.  Однак доступні електрофізіологічні методи мають обмежені можливості фокусування та доступу до глибинних структур мозку. Нині оптимізація кожного з трьох зазначених напрямів стає можливою за допомогою нової розробки: транскраніального застосування ультразвуку з лікувальною метою.

Прогрес у цій технології був надзвичайно швидким, і прилади для клінічного застосування розроблені менше ніж за 10 років [2, 3]. Перший терапевтичний варіант транскраніального застосування ультразвуку — неінвазивна та сфокусована хірургія. Промені сфокусованого ультразвуку високої інтенсивності застосовують для руйнування патологічно активних аксонів та нейронів. Наступний терапевтичний напрям — активація виведення патологічних білків з ГМ або забезпечення адресної доставки лікарських засобів, антитіл або інструментів генної терапії шляхом фокального та оборотного посилення проникності ГЕБ. Загальновідомо, що останній перешкоджає двобічній транслокації внутрішніх продуктів обміну з високою молекулярною масою і терапевтичних агентів в ГМ та назовні. Нещодавніми дослідженнями встановлено можливість локального доступу до уражених тканин мозку шляхом фокусного посилення проникності ГЕБ.

Третій терапевтичний варіант пов’язаний з неінвазивною вузькоспрямованою стимуляцією мозку без порушення цілісності ГЕБ. Цей метод дозволяє покращити функціональну активність ГМ на тлі вже наявних патологічних змін за рахунок підтримки процесів нейропластичної реорганізації. Відповідно до отриманих результатів пілотного дослідження, використання нейронної транскраніальної імпульсної стимуляції ультразвуком у пацієнтів із хворобою Альцгеймера сприяло розвитку стійкого покращення клінічного стану протягом 3 міс. Клінічне впровадження у практичну медицину вже розпочато, але, за словами професора Роланда Байштайнера (Roland Beisteiner), керівника розробки нового методу, потребує від клініцистів особливого досвіду у сфері неврології та методології водночас. Загалом, на думку авторів, транскраніальна імпульсна стимуляція ультразвуком — нині єдиний метод, який дозволяє цілеспрямовано та неінвазивно активувати глибинні структури ГМ. На сьогодні метод вже ліцензовано до застосування у пацієнтів із хворобою Альцгеймера.

Торонто: ультразвукові методи в хірургії та терапії

Два інші методи, розроблені в Університеті Торонто під клінічним керівництвом співавтора дослідження професора Андреса Лозано (Roland Beisteiner), також використовують потенціал ультразвукової хвилі. Для методу спрямованої неінвазивної ультразвукової хірургії отримано ліцензію до застосування у пацієнтів з есенційним тремором та хвороби Паркінсона з переважанням тремору. Таким чином, з’явилася можливість лікувати пацієнтів з порушеними функціями ГМ шляхом цільового пригнічення надактивних нейронів, уникаючи трепанації черепа. Третій інноваційний метод — таргетна фармакотерапія, доставка антитіл або генів — вирішує одне з основних питань неврології, оскільки сприяє неінвазивному локальному підвищенню проникності ГЕБ. Потенціал цього методу полягає в можливості його застосування у разі ефективності місцевої фармакотерапії, наприклад  для пацієнтів з онкопатологією ГМ або захворюваннями рухової сфери.

Практична перспектива

Отже, всі три описані методи пропонують шлях лікування пацієнтів із захворюваннями ГМ, не вдаючись до інвазивного втручання. Крім того, вже нині наявні затверджені клінічні системи ультразвукової хірургії та нейромодуляції. Розроблені у Відні та Торонто методи розкривають інноваційні додаткові можливості, які можуть використовуватись як доповнення усталених наявних методів лікування. Опубліковані нині дані пацієнтів демонструють, що інновації у сфері транскраніального терапевтичного застосування ультразвуку безпечні та готові до широкого клінічного впровадження. Нині нові ультразвукові методи лікування є доступними в межах програм клінічних досліджень, а також безпосередньо в окремих лікувальних центрах. Однак, враховуючи технічну складність, їх застосування все ще потребує накопичення достатньої кількості нейробіологічних доказів з безпеки та ефективності використання, а також попереднього ґрунтовного інструктажу пацієнтів.

1. Beisteiner R., Lozano A.M. (2020) Transcranial ultrasound innovations ready for broad clinical application. Adv. Sci., Oct. 27. doi.org/10.1002/advs.202002026.
2. Franzini A., Moosa S., Prada F. et al. (2020) Ultrasound ablation in neurosurgery: current clinical applications and future perspectives. Neurosurgery, 87(1): 1–10. doi: 10.1093/neuros/nyz407.
3. MacDonell J., Patel N., Fischer G. et al. (2019) Robotic assisted MRI-guided interventional interstitial MR-guided focused ultrasound ablation in a swine model. Neurosurgery, 84(5): 1138–1148. doi: 10.1093/neuros/nyy266.

Н.О. Савельєва-Кулик,
Редакція журналу «Український медичний часопис»