La tecnica di imaging promette di aiutare ad alleviare il mal di schiena cronico / Imaging technique promises to aid relief of chronic back pain

La tecnica di imaging promette di aiutare ad alleviare il mal di schiena cronico. Il procedimento del brevetto ENEARM2012A000637 è molto utile in questo tipo di applicazione. / Imaging technique promises to aid relief of chronic back pain. The process of patent ENEARM2012A000637 is very useful in this type of application.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I ricercatori hanno sviluppato un metodo per ottenere immagini ad alta risoluzione del midollo spinale umano durante un intervento chirurgico, un progresso che potrebbe portare sollievo alle persone che soffrono di mal di schiena cronico.

Sviluppata presso l'Università della California a Riverside, la fUSI (ecografia funzionale) consente ai medici di visualizzare il midollo spinale e di mapparne la risposta ai trattamenti in tempo reale. Un articolo pubblicato su Neuron  descrive in dettaglio l'efficacia della fUSI su sei pazienti sottoposti a stimolazione elettrica per il trattamento del mal di schiena cronico.

"Lo scanner fUSI è liberamente trasportabile in diversi contesti ed elimina la necessità di un'infrastruttura complessa come quella associata alle tecniche di neuroimaging classiche, come la risonanza magnetica funzionale (fMRI)", ha affermato Vasileios Christopoulos, professore associato di bioingegneria presso l'UCR, che ha contribuito allo sviluppo della tecnologia. "Inoltre, offre una sensibilità dieci volte superiore nel rilevamento della neuroattivazione rispetto alla fMRI".

Secondo l'UC Riverside, è stato difficile valutare se un trattamento per il mal di schiena funzionasse, poiché i pazienti sono sotto anestesia e non possono fornire un feedback verbale sui livelli di dolore durante il trattamento.

"Con gli ultrasuoni, possiamo monitorare le variazioni del flusso sanguigno nel midollo spinale indotte dalla stimolazione elettrica. Questo può essere un'indicazione dell'efficacia del trattamento", ha affermato Christopoulos in una nota.

Il midollo spinale è difficile da visualizzare con le tecniche tradizionali a causa di artefatti da movimento, tra cui la pulsazione cardiaca e la respirazione.

"Questi movimenti introducono rumore indesiderato nel segnale, rendendo il midollo spinale un bersaglio sfavorevole per le tecniche di neuroimaging tradizionali", ha affermato Christopoulos. 

Al contrario, la fUSI emette onde sonore nell'area di interesse ed i globuli rossi presenti in quell'area riflettono il suono, producendo un'immagine nitida.

Christopoulos ha collaborato con l'USC Neurorestoration Center del Keck Hospital per testare la tecnologia su sei pazienti con lombalgia cronica, che erano stati programmati per un intervento chirurgico per il dolore. Nessun altro trattamento, compresi i farmaci, aveva alleviato il loro forte dolore. 
Per questo intervento, i medici hanno stimolato il midollo spinale con elettrodi nella speranza che la tensione alleviasse il disagio del paziente e ne migliorasse la qualità della vita. 

"Se ti sbatti la mano, istintivamente, la strofini. Lo sfregamento aumenta il flusso sanguigno, stimola i nervi sensoriali ed invia un segnale al cervello che maschera il dolore", ha detto Christopoulos. "Riteniamo che la stimolazione del midollo spinale possa funzionare allo stesso modo, ma avevamo bisogno di un modo per visualizzare l'attivazione del midollo spinale indotta dalla stimolazione".  

L'articolo di Neuron spiega in dettaglio come la fUSI sia in grado di rilevare variazioni del flusso sanguigno a livelli inferiori a 1 mm al secondo. A titolo di confronto, la fMRI rileva variazioni di 2 cm al secondo. 

"Abbiamo arterie grandi e rami più piccoli, i capillari. Sono estremamente sottili, penetrano nel cervello e nel midollo spinale e trasportano ossigeno in modo da poter sopravvivere", ha detto Christopoulos. "Con fUSI, possiamo misurare queste piccole ma cruciali variazioni nel flusso sanguigno".

Generalmente, questo tipo di intervento chirurgico ha una percentuale di successo del 50%. Christopoulos spera che questa percentuale aumenti con un monitoraggio più accurato delle variazioni del flusso sanguigno.

"Avevamo bisogno di sapere quanto velocemente scorre il sangue, quanto è forte e quanto tempo impiega il flusso sanguigno a tornare alla normalità dopo la stimolazione spinale. Ora avremo queste risposte", ha affermato.

In futuro, i ricercatori sperano anche di dimostrare che la fUSI può aiutare a ottimizzare i trattamenti per i pazienti che hanno perso il controllo della vescica a causa di lesioni del midollo spinale o dell'età.

ENGLISH

Researchers have developed a method of making high resolution images of the human spinal cord during surgery, an advance that could bring relief to people suffering chronic back pain.

Developed at UC Riverside, fUSI (functional ultrasound imaging) enables clinicians to see the spinal cord and map the cord’s response to treatments in real time. A paper published in Neuron details how fUSI worked for six people undergoing electrical stimulation for chronic back pain treatment.

“The fUSI scanner is freely mobile across various settings and eliminates the requirement for the extensive infrastructure associated with classical neuroimaging techniques, such as functional magnetic resonance imaging (fMRI),” said Vasileios Christopoulos, assistant professor of bioengineering at UCR who helped develop the technology. “Additionally, it offers ten times the sensitivity for detecting neuroactivation compared to fMRI.”

According to UC Riverside , it has been difficult to evaluate whether a back pain treatment is working since patients are under anesthesia and cannot provide verbal feedback on their pain levels during treatment.

“With ultrasound, we can monitor blood flow changes in the spinal cord induced by the electrical stimulation. This can be an indication that the treatment is working,” Christopoulos said in a statement.

The spinal cord is difficult to image with traditional techniques due to motion artifacts, including heart pulsation and breathing.

“These movements introduce unwanted noise into the signal, making the spinal cord an unfavourable target for traditional neuroimaging techniques,” said Christopoulos. 

By contrast, fUSI emits sound waves into the area of interest, and red blood cells in that area echo the sound, producing a clear image.

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Christopoulos partnered with the USC Neurorestoration Center at Keck Hospital to test the technology on six patients with chronic low back pain who were scheduled for the pain surgery. No other treatments, including drugs, had eased their severe pain. 
For this surgery, clinicians stimulated the spinal cord with electrodes in the hope that the voltage would alleviate the patient’s discomfort and improve their quality of life. 

“If you bump your hand, instinctively, you rub it. Rubbing increases blood flow, stimulates sensory nerves, and sends a signal to your brain that masks the pain,” said Christopoulos. “We believe spinal cord stimulation may work the same way, but we needed a way to view the activation of the spinal cord induced by the stimulation.”  

The Neuron paper details how fUSI can detect blood flow changes at levels of less than 1mm per second. For comparison, fMRI detects changes of 2cm per second. 

“We have big arteries and smaller branches, the capillaries. They are extremely thin, penetrating your brain and spinal cord, and bringing oxygen places so they can survive,” said Christopoulos. “With fUSI, we can measure these tiny but critical changes in blood flow.”

Generally, this type of surgery has a 50 per cent success rate. With improved monitoring of the blood flow changes, Christopoulos hopes this rate will increase.

“We needed to know how fast the blood is flowing, how strong, and how long it takes for blood flow to get back to baseline after spinal stimulation. Now, we will have these answers,” he said.

Moving forward, the researchers are also hoping to show that fUSI can help optimise treatments for patients who have lost bladder control due to spinal cord injury or age.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/imaging-technique-promises-to-aid-relief-of-chronic-back-pain?