Échographie focalisée transcrânienne

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13500 (2023) Citer cet article

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Le couplage acoustique à travers les cheveux reste un défi pour la réalisation de procédures échographiques transcrâniennes. Ici, nous avons démontré que ce défi pouvait être relevé en utilisant de l'huile comme milieu de couplage, en tirant parti de la forte affinité de l'huile pour les cheveux en raison de leur hydrophobie inhérente. Nous avons comparé les résultats de l'ouverture de la barrière hémato-encéphalique induite par des ultrasons focalisés (FUS-BBBO) chez des souris dans trois conditions de couplage : huile avec poils ("huile + poils"), gel ultrasonore avec rasage des cheveux ("gel ultrason + pas de cheveux"), et gel échographique avec poils (« gel échographique + poils »). La qualité du couplage a été évaluée par imagerie par résonance magnétique (IRM) pondérée \({\mathrm{T}}_{2}\) et détection de cavitation passive (PCD). Le résultat du FUS-BBBO a été évalué par extravasation d'agent de contraste IRM à l'aide d'une IRM in vivo avec injection de contraste pondérée \({\mathrm{T}}_{1}\). Il a également été évalué par imagerie de fluorescence ex vivo du cerveau de souris après injection intraveineuse d'un médicament modèle, le bleu Evans. Les résultats ont montré que « huile + poils » permettait d’obtenir un couplage acoustique de haute qualité sans piéger de bulles d’air. Le résultat FUS-BBBO n’était pas significativement différent entre les groupes « huile + poils » et « gel échographique + pas de cheveux ». Ces deux groupes présentaient des niveaux d’ouverture de la BBB significativement plus élevés que le groupe « gel échographique + poils ». Cette étude a démontré que l’huile pouvait être un agent de couplage pour les procédures transcrâniennes de FUS sans rasage des poils.

L'approbation récente de la Food and Drug Administration des États-Unis de la technique d'ultrasons transcrâniens focalisés (tFUS) pour le traitement par ablation thermique des tremblements essentiels a marqué le début d'une nouvelle ère pour les neurointerventions sans incision1. tFUS fournit une plateforme technologique avec des applications cliniques potentielles au-delà de l'ablation thermique2. Une application prometteuse dans l’administration de médicaments dans le cerveau consiste à utiliser du tFUS de faible intensité combiné à des microbulles pour l’ouverture de la barrière hémato-encéphalique (FUS-BBBO)3. La faisabilité et la sécurité de la technique FUS-BBBO ont été démontrées chez des patients atteints de diverses maladies cérébrales, notamment le gliome, la sclérose latérale amyotrophique (SLA), la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson4,5,6,7. Malgré le grand potentiel du tFUS, la plupart des applications signalées, à l'exception de la neuromodulation par ultrasons8,9, nécessitent le rasage des poils pour obtenir une transmission efficace et constante de l'énergie ultrasonore au cerveau4,5,10,11. Le rasage des cheveux a des conséquences psychologiques importantes sur les patients, notamment une diminution de l'estime de soi, de l'insécurité et de la détresse, en particulier chez les patientes12. Cela peut conduire à une moindre volonté de la part des patientes de participer aux études tFUS13. L’impact psychologique de l’épilation pourrait diminuer l’attrait du tFUS pour les patients et les médecins et limiter la portée des futures études cliniques sur le tFUS.

Seuls des travaux limités ont été réalisés pour étudier l'effet des poils sur la transmission des ultrasons, et toutes les études rapportées ont été réalisées ex vivo à l'aide d'échantillons de crâne humain. Raymond et coll. ont démontré que des poils soigneusement dégazés dans un réservoir d'eau ne provoquaient qu'une perte < 10 % de la puissance ultrasonore transmise et une distorsion minimale de la forme du faisceau pour des fréquences inférieures à 1 MHz13. Eames et coll. ont démontré que les cheveux complètement dégazés dans un réservoir d'eau ne provoquaient pratiquement aucune diminution de l'efficacité du chauffage transcrânien lorsqu'ils fonctionnaient à 220 kHz et une déduction de 17 % à 710 kHz, indiquant que la perte thermique induite par les cheveux dégazés était minime14. Ces deux études suggèrent que le traitement par tFUS pourrait être effectué sans rasage si les poils étaient entièrement dégazés. En conséquence, les procédures tFUS existantes nécessitent souvent de raser les poils puis d’appliquer un gel ultrasonique pour obtenir un couplage acoustique suffisant. Il convient de noter que plusieurs essais cliniques FUS-BBBO sont actuellement réalisés en utilisant un système FUS guidé par IRM, ExAblate Neuro (Insightec, Dallas, TX), sans rasage des cheveux. Au lieu de cela, les cheveux sont coupés courts et dégazés dans un transducteur FUS en forme de casque couplé à une poche à eau. Cependant, cela nécessite un transducteur FUS spécialement conçu avec une unité de dégazage, qui n'est pas disponible dans d'autres appareils tFUS. De plus, au moment où ce manuscrit était terminé, aucune donnée publiée sur cette méthode de couplage acoustique n’avait été publiée.