Premieră în medicină: Primul implant cranian transparent deschide o „fereastră” către creierul uman
O echipă de oameni de știință a realizat un progres remarcabil în domeniul imagisticii cerebrale, reușind să implementeze un panou transparent în craniul unui pacient. Această realizare permite colectarea de date imagistice de înaltă rezoluție, în timp ce pacientul este treaz și efectuează activități, fiind pentru prima dată când o astfel de performanță a fost atinsă.
Povestea lui Jared Hager și inovația medicală
Pacientul care a acceptat să participe la acest studiu pionierat este Jared Hager, un bărbat de 39 de ani care a suferit o leziune traumatică a creierului (TBI) în urma unui accident de skateboarding în 2019. În astfel de cazuri, este comun ca o parte a craniului să fie îndepărtată chirurgical pentru a permite țesutului cerebral să se umfle și să se vindece. Datorită întârzierilor cauzate de pandemia de COVID-19, Hager nu a putut beneficia de o proteză craniană timp de peste doi ani.
În această perioadă, Hager a devenit voluntar pentru un proiect de cercetare condus de profesorul Charles Liu de la Keck School of Medicine și director al USC Neurorestoration Center, în colaborare cu colegul său Jonathan Russin și o echipă de la Caltech. Când a venit momentul pentru instalarea protezei, Hager și echipa de cercetători au decis să exploreze o tehnică inovatoare numită imagistică cu ultrasunete funcțională (fUSI).
Comparativ cu o scanare RMN, ultrasunetele sunt mai ieftine, mai portabile și mai confortabile pentru pacient. De asemenea, pacientul nu trebuie să stea foarte nemișcat, ceea ce permite colectarea de date în timp ce participă la activități normale.
Avantajele și potențialul imagisticii cu ultrasunete funcționale
Pacienții cu TBI dezvoltă adesea probleme neurologice, inclusiv demență, așa că se speră că fUSI ar putea fi o modalitate de monitorizare a acestor afecțiuni.
„Dacă putem extrage informații funcționale printr-un implant cranian, asta ne-ar permite să oferim tratament mai sigur și mai proactiv”, a explicat Liu.
Problema este că fUSI nu funcționează printr-o proteză craniană convențională. Aici intervine ideea unui panou transparent. Realizat din polimetil metacrilat – asemănător cu plexiglasul – acesta a servit dublului scop de a repara craniul lui Hager și de a permite colectarea datelor imagistice ale creierului. Întregul panou de plastic avea o grosime de 4 milimetri, cu o secțiune de 2 milimetri pentru a oferi acces transductorului de ultrasunete la cortexul parietal și motor al creierului.
„Această zonă a creierului, care este importantă pentru formarea intențiilor și realizarea acțiunilor motorii, a fost deja studiată detaliat prin alte metode în laboratorul nostru”, a explicat profesorul Richard Andersen, membru al echipei de la Caltech.
Imagini revoluționare și monitorizare îmbunătățită
Echipa a realizat deja modelări și experimente pe șobolani pentru a testa diferite tipuri de implanturi și a perfecționa parametrii fUSI pentru a obține rezultate optime. Datele de la primate au demonstrat că tehnica poate furniza informații utile. Acum, era momentul să fie testată pe un om.
Înainte și după operație, Hager a fost rugat să rezolve un puzzle „connect-the-dots” pe un computer și să cânte la chitară în timp ce se efectua ultrasunetele. Întrebarea cheie era dacă fUSI ar fi precisă și exactă atunci când se realizează printr-o fereastră de plastic transparent.
„Fidelitatea, desigur, a scăzut, dar, important, cercetarea noastră a arătat că este încă suficient de ridicată pentru a fi utilă. Și, spre deosebire de alte platforme de interfață creier-calculator, care necesită implantarea de electrozi în creier, aceasta are mult mai puține bariere pentru adoptare”, a spus Liu.
Pe lângă faptul că permite astfel de experimente ingenioase, fereastra transparentă ar putea fi benefică și pentru pacienți pe termen lung.
„Unul dintre marile probleme când realizăm aceste intervenții chirurgicale este că se poate forma un cheag de sânge sub implant, dar având o fereastră clară ne oferă o modalitate ușoară de a monitoriza acest lucru”, a explicat Russin.
Dacă mai multe persoane ar beneficia de această proteză alternativă, ar putea permite oamenilor de știință să colecteze date utile despre evoluția TBI pe scară mai largă. Sunt necesare teste clinice înainte ca tehnologia să fie implementată pe scară largă și mai multe studii sunt necesare pentru a extinde datele obținute de la Hager.