MR-veiledet fokusert ultralyd (FUS) for behandling av bevegelsesforstyrrelser

Dato: november 2018
Utarbeidet av SIC-medlem: Hideki Mochizuki, lege, PhD
Forfattere: Takaomi Taira, lege, PhD; Andres M. Lozano, lege, PhD; José A. Obeso, lege, PhD CINAC
Redaktør: Stella Papa, lege

Introduksjon

I løpet av de siste tre tiårene har gjenoppblomstringen av invasive kirurgiske prosedyrer for å produsere lokale lesjoner eller bruke DBS (dyp hjernestimulering) radikalt forbedret livskvaliteten til mange pasienter med Parkinsons sykdom, tremor og andre bevegelsesforstyrrelser. Nylig har MR-veiledet fokusert ultralyd (FUS), som bruker ultralydbølger for å lage en lesjon i hjernen uten kirurgi, dukket opp som en ny behandling for medikament-irreaktiv tremor og Parkinsons sykdom. 

Denne «ikke-invasive» tilnærmingen har betydelige fordeler fremfor DBS når det gjelder bivirkninger og tekniske komplikasjoner, som de som forårsakes av batteriene i implanterbare stimulatorer. Denne nye behandlingen kan imidlertid også ha iboende risikoer knyttet til typen hjerneskade, og begrensninger med hensyn til ulike hjernemål.

Vi har invitert tre eksperter på dette feltet for å diskutere bruken av FUS for behandling av bevegelsesforstyrrelser.
 

Hva er MR-veiledet fokusert ultralyd (FUS), og hvordan ble det utviklet for å behandle en bevegelsesforstyrrelse?

Professor Taira

FUS er en ny, mindre invasiv teknologi for å lage en termisk lesjon i hjernen uten å lage snitt i hodebunnen eller hull i hodeskallen. Mer enn 1000 ultralydstråler over hodet fokuserer på et visst punkt i hjernen for å lage en termisk lesjon. Tidligere forhindret spredning og refraksjon, som er naturlige egenskaper ved ultralyd, klinisk bruk av denne teknologien. Slike problemer ble eliminert ved å innlemme sonisk og anatomisk informasjon om hodeskallen med svært sofistikerte dataalgoritmer. Med disse fremskrittene kan ultralyd brukes klinisk til å produsere en liten lesjon i det tiltenkte målet i hjernen.

Dr. Obeso

Bruken av fokal ultralyd har en lang historie siden Fry-brødrenes eksperimenter tidlig på 50-tallet, og ideen om å utføre presise lesjoner uten å åpne hodeskallen er gammel, men hadde vært umulig inntil nylig. Med utviklingen av nye FUS-enheter blir ønsket om å utføre snittfrie lesjoner i dype hjernestrukturer virkelighet.

FUS-enheter består av 1024 transdusere, som hver genererer en ultralydstråle som trenger gjennom hodeskallen og fokuserer på et presist mål, for eksempel basalgangliene, og skaper en termisk lesjon. Under mesteparten av prosedyren er pasienten våken, og 3T MR-termografisekvenser tas opp, slik at klinisk og nevroavbildningsbasert tilbakemelding er tilgjengelig gjennom hele behandlingen.

Så langt vet vi at unormal nevronaktivitet når det gjelder avfyringsfrekvens, mønster, synkronisering osv. i hjernenettverk forårsaker/medierer de klassiske bevegelsesforstyrrelsene. Dermed fører avskaffelse eller hemming av disse unormale avfyringsmønstrene til forbedring av parkinsonske motoriske funksjoner, lindrer dystoni og stopper tremor av mange årsaker. Med tanke på dette spiller en enhet som tillater ablasjon av dype hjernekjerner en viktig rolle i behandlingen av bevegelsesforstyrrelser.
 

Kan FUS brukes i stor grad for behandling av bevegelsesforstyrrelser som i dag behandles med DBS?

Professor Taira

Jeg tror ikke det. Hver behandling har sine fordeler og ulemper. FUS har fortsatt begrensninger hos pasienter med tykk hodeskalle rik på benmarg, noe som forhindrer penetrering av ultralyd. FUS er mindre teknisk effektivt for å lage en lesjon som ligger lenger unna hjernens sentrum. Det er en stor debatt om fordeler og ulemper med DBS versus lesjonsdannelse, og det finnes ingen enstemmig konklusjon. Fordelene med DBS er justerbarhet og reversibilitet. Dette er også nyttig for blindede/kontrollerte studier. DBS gir imidlertid ikke en permanent (kurativ) behandling, og apparatrelaterte komplikasjoner av DBS er ikke sjeldne hvis pasientene følges opp over lengre tid. Pasienter må unngå å bruke noen elektriske apparater, og apparatdysfunksjon er en bekymring for mange pasienter. Omvendt er effekten av lesjonsdannelse irreversibel, noe som betyr at den potensielt kan være kurativ ved noen lidelser, for eksempel fokal hånddystoni og ren skrivetremor. Kirurgisk lesjon er vanskeligere fordi den krever mer nøyaktig målretting og intraoperativ vurdering av symptomene. Hvis vi kan løse de nåværende problemene med bruk av FUS, spesielt problemet med skalletetthet eller kavitasjon, vil dette være en ideell lesjonsprosedyre bortsett fra kostnadene.

Dr. Lozano

MRgFUS leverer akustisk energi til et fokuspunkt i hodeskallen. Dette skaper en lesjon hvis termiske egenskaper kan måles i nesten sanntid ved hjelp av MR-termografi for å finne den nøyaktige plasseringen og størrelsen på lesjonen. Hittil har pasientene måttet barbere håret og kaldt vann sirkulere over hodebunnen for å fungere som et lydledende medium og for å kjøle ned oppvarmingen som oppstår når hodeskallen absorberer ultralyd. 

Bevegelsesforstyrrelser behandlet med lesjonsprosedyrer eller DBS kan i det minste i teorien også behandles med MRgFUS. Så langt har FUS blitt brukt i motor-thalamus, globus pallidus og subthalamuskjernen for å behandle Parkinsons sykdom, ulike former for tremor, chorea og dystoni. FUS er kanskje ikke egnet ved bevegelsesforstyrrelser der DBS brukes til å drive nevral aktivitet, for eksempel PPN DBS. 

Dr. Obeso

På dette tidspunktet ekspanderer FUS innen bevegelsesforstyrrelser, og selv om FUS-behandlinger nå er unilaterale, utvikler feltet seg raskt, og bilaterale studier vil helt sikkert komme snart. Studier med bilateral FUS-thalamotomi pågår faktisk allerede. Ved essensiell tremor er pasientene ofte eldre, og de fleste vil bli utelukket for DBS-kirurgi, men FUS-thalamotomi, selv om det bare er unilateral, gir dem sjansen for en enorm forbedring i daglige aktiviteter og livskvalitet. Med Parkinsons sykdom (PD) blir debatten mer kompleks. Til dags dato har vi behandlet FUS-pasienter med svært asymmetrisk PD. Uansett fører erfaringen med STN-radiofrekvenslesjoner til tanken om at unilateral eller bilateral stadieinndeling av subthalamotomi i midtstadiet av sykdommen potensielt vil forhindre at mange pasienter utvikler alvorlige medikamentrelaterte komplikasjoner takket være motorisk forbedring oppnådd med lesjonen. Disse pasientene vil kanskje aldri utvikle alvorlige bilaterale motoriske manifestasjoner og de medfølgende motoriske komplikasjonene som fører til DBS-behandling. Likevel må vi være forsiktige, DBS har en lang historie med suksess i løpet av de siste tre tiårene, og FUS er ikke her for å erstatte det, men snarere for å bli et mindre invasivt alternativ for pasienter enten de var kandidater for DBS eller ikke.
 

Hva er fordelene og ulempene med FUS sammenlignet med DBS?

Professor Taira

Det er åpenbart ingen komplikasjoner relatert til apparatet med FUS i motsetning til DBS. Dette er svært viktig, fordi pasienter med DBS må bære på mental og sosial stress hele livet. De kan frykte dysfunksjon av apparatet, og denne følelsen er stressende for å fungere i samfunnet og i mange aspekter av dagliglivet. Ulempene med FUS er behovet for å barbere hodehårene fullstendig, og vanskeligheten med å målrette mer lateralt beliggende regioner som globus pallidus.

Dr. Lozano

FUS har ingen hudinnsnitt, ingen infeksjonsrisiko, ingen implantater, intet behov for programmering og har potensial til å bli en poliklinisk prosedyre. Kostnadene ved FUS er sannsynligvis betydelig lavere, og behovet for klinikkbesøk er redusert sammenlignet med DBS. De største ulempene med FUS er at den forårsaker en lesjon, at effektene er irreversible, og at det i hvert fall foreløpig er betydelige bekymringer knyttet til bruken i bilaterale behandlinger på grunn av den høye risikoen for tale- og gangforstyrrelser ved bilaterale lesjoner.  

Dr. Obeso

Hovedfordelen er åpenbar: det er ingen kirurgi i klassiske termer, med alt det innebærer: ingen infeksjon eller luft i hjernen, samt forkortet sykehusopphold. Oppfølgingen er langt mer utholdelig for pasienten og mindre tidkrevende for institusjonen på grunn av mangelen på behov for postoperativ DBS-behandling. Det er heller ikke behov for å bære batteri eller ha elektroder og kabler i pasientens kropp, og det er ingen risiko for enhetsrelaterte komplikasjoner som infeksjoner, og det er ikke behov for å bytte batteri. Hovedulempen med FUS sammenlignet med DBS er at effekten er irreversibel. Dermed kan permanente bivirkninger relatert til lesjoner, selv om de er sjeldne, oppstå.
 

Hva er din mening om fremtiden til FUS versus DBS for behandling av bevegelsesforstyrrelser?

Professor Taira

Vi trenger ikke bare FUS og DBS, men også radiofrekvens- og gammaknivlesjonsbehandling. Disse fire prosedyrene er i utgangspunktet uunnværlige i behandling av bevegelsesforstyrrelser. Imidlertid kan andre kirurgiske tilnærminger være nødvendige ved utvalgte bevegelsesforstyrrelser, som intratekal baclofen og perifer denervering. Spesialister på bevegelsesforstyrrelser bør forstå fordeler og ulemper med disse behandlingsmetodene uten historisk/kommersiell skjevhet. Nevrokirurger bør kunne velge hvilken som helst av slike prosedyrer med sikkerhet. Vi må løse problemet med skallepenetrasjon ved FUS, samt de langsiktige apparatrelaterte problemene ved DBS.

Dr. Lozano

Selv om DBS for bevegelsesforstyrrelser har vært tilgjengelig i 30–40 år, er FUS i sin spede begynnelse, og det gjenstår mye å lære. Over tid kan vi kanskje bruke FUS til å stimulere og kartlegge hjernefunksjon, noe som vil gjøre prosedyren mer effektiv og tryggere. Jeg ser at begge teknikkene vil bli brukt i fremtiden, og valget vil avhenge av indikasjon, teknisk tilgjengelighet og ekspertise hos teknologien og behandlingsteamet, og enda viktigere, de relative kostnadene. En viktig faktor vil også være pasientens preferanse for én prosedyre fremfor den andre.

Dr. Obeso

Det ligger i menneskets natur å sammenligne og konkurrere, men for å være ærlig, og som jeg sa tidligere, handler ikke dette om FUS ELLER DBS, men mer om FUS OG DBS. Ikke hos en gitt pasient bør vi velge det beste valget individuelt, men for hele landskapet av bevegelsesforstyrrelser vil det være en plass for begge teknikkene. FUS vokser raskt, og noen viktige aspekter som å unngå hodebarbering og forbedre avbildning under prosedyrer vil komme snart og gjøre ting enklere for både pasienter og leger. Det er fortsatt rom for innovasjon innen DBS, som den nylige utviklingen av retningsbestemte ledninger, og derfor ser fremtiden til både FUS og DBS lovende ut.