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聚焦超音波可望减缓帕金森氏症

时间:2020-02-20 作者:Maurizio Di Paolo Emilio,EE Times Europe编辑、EEWeb主编 阅读:
意大利研究人员发现,透过聚焦超音波,能有效减少震颤并协助帕金森氏患者改善生活质量…

“帕金森氏症”(Parkinson's Disease;PD)影响全球约1,000万人口,其特征是经常伴随可能变得相当严重的震颤。为了控制这种震颤,方法之一是在大脑中植入电极,但有越来越多的研究显示,简单的超音波可能会是有效的治疗方法。xS0ednc

意大利拉奎拉大学(University of L'Aquila)生物技术和应用临床科学系据称采用聚焦超音波波束技术,为39位帕金森氏症患者进行了震颤的治疗。研究人员发现,经过高频声波治疗后,有95%的患者都能立即减轻震颤症状。xS0ednc

这项试验结果进一步增强了其他医学研究人员的类似发现。有些超音波装置甚至已经取得了美国食品药品监督管理局(FDA)批准用于治疗帕金森氏症。xS0ednc

目前,治疗帕金森氏症最常见的方法是在患者脑中植入电极等装置以进行深层的脑部刺激,用于控制导致震颤和其他症状的神经中枢。xS0ednc

震颤是一种有节奏但不由自主的肌肉运动,可能导致身体中一个或多个部份(通常是手部)的运动不协调。这些都是动作障碍的特征,例如原发性震颤症(ET)或帕金森氏症(PD)震颤,这两种逐渐恶化的症状正影响着全球数百万人。帕金森氏病是继阿兹海默症(Alzheimer)之后最常见的变性神经系统疾病。xS0ednc

什么是超音波?

超音波是一种频率超过20kHz的声波,人耳一般听不到。超音波可使用于人体上,因为这些声波能穿透生物系统释放能量。这种能量的“释放”在人体上有多种效应,例如可用于诊断、物理治疗,甚至还可用于美容医学以及治疗整形外科和肌肉疾病等。目前,超音波通常用于为在孕妇产检时形成胎儿影像。xS0ednc

取决于用来产生影像的材料不同,超音波的频率各异,在材料中的传播也不同,因此,产生超音波的机器功率特性也会有所不同。xS0ednc

超音波的穿透力(即其深入组织的能力),与其频率成反比。在实作过程中,较高频率的超音波可以为物体实现更好的分辨率,但并不至于过度深入穿透生物体的结构。xS0ednc

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1超音波系统方块图。(来源:Analog DevicesxS0ednc

图1显示超音波装置中用于处理电子讯号的硬件方块图。采用一款高压(HV)多任务器/解多任务器(Mux/Demux),可降低硬件传送(Tx)与接收的复杂度。例如AD8332 (VGA)和AD9238 (12b ADC)等前端芯片,可用于因应日益复杂的成本与处理要求。xS0ednc

而在发射端,Tx波束形成器决定设置所需发射焦点的脉冲序列模式。光束形成器的输出再由驱动换能器的高压传输放大器加以扩大。为了建模讯号并为换能器组件取得更好的能量供应,可以透过DAC组件控制放大器。xS0ednc

聚焦超音波研究

意大利拉奎拉大学的研究显示大脑中的超音波如何抑制震颤。这项研究由拉奎拉大学生物技术与应用临床科学系放射学家Federico Bruno带领的研究团队进行。研究人员们分析了大约40例震颤患者的数据,包括患有帕金森氏症以及原发性震颤但对于传统疗法没有反应的患者。xS0ednc

研究人员使用的技术是由磁共振成像(MRgFUS)引导的聚焦超音波。这种微创手术采用了一种触发超音波以影响大脑的装置(图2)。xS0ednc

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2MRgFUS超音波脑神经治疗机器。(来源:niversity of L'AquilaxS0ednc

高强度的声波在MRI的引导下聚焦于大脑组织的特定区域。一旦进入脑组织,将会产生热并破坏视丘,从而长期减少震颤。视丘是大脑皮层下的区域,其作用十分基础且复杂:依据每种体验选择并控制传入的信息。xS0ednc

研究团队发现,在39名患者中,有37名立即表现出震颤减轻。即使经过一段时间,震颤情况仍较低。但也会对一些患者造成副作用,例如四肢无力,以及身体其他部位的敏感性改变。xS0ednc

目前,这种手术的唯一问题在于它鲜为人知,而且几乎没有什么医疗中心可提供这种疗法,正如Professor Bruno所说的:“这种技术在神经系统疾病中的临床应用绝对是十分新颖的;FDA在2-3年前就批准其临床用途了,但很少有患者知道这种疗法,但仍然有一些专门的中心提供这种治疗选择。”xS0ednc

该技术无需任何侵入性干预。透过聚焦超音波波束的方式,可以加热与破坏异常的脑组织,从而保护周围的健康组织。相较于进行深层脑刺激或植入小型电极的手术,该技术造成出血或感染并发症的风险较小,但其缺点在于整个过程是不可逆的,任何副作用也都是永久性的。xS0ednc

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN姐妹媒体EETimes,参考链接:Ultrasound Appears to Relieve Parkinson’s Symptoms,编译:Susan Hong)xS0ednc

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