Спектроскопические измерения могут быть пригодны для нейронавигации.
Глубокая стимуляция мозга (DBS) становится все более распространенным методом лечения пациентов с прогрессирующей болезнью Паркинсона, но эта процедура по-прежнему сопряжена со значительными рисками. Новый зонд, который выполняет два типа спектроскопии, может сделать процедуру более безопасной и повысить показатели успеха, помогая врачам более точно ориентироваться в инструментах внутри мозга. Исследовательская группа идентифицировала белое и серое вещество с помощью анализа основных компонентов (PCA), доказав, что спектроскопические измерения могут быть пригодны для нейронавигации.
Для DBS хирурги помещают электроды в мозг, чтобы нарушить ошибочные сигналы, которые вызывают изнурительный тремор и скованность, связанные с прогрессирующей болезнью Паркинсона. Это может быть чрезвычайно эффективным методом лечения пациентов, которым больше не помогают доступные лекарства, но размещение электрода в неправильном месте может снизить эффективность и привести к психологическим расстройствам.
Улучшение нейрохирургического руководства для введения электрода DBS упростит хирургический процесс, сократит время операции, снизит общую стоимость лечения и предотвратит неблагоприятные нейропсихологические последствия,сказал Мирей Кеменер из Центра исследования мозга CERVO (Университет Лаваля) в Квебеке.
DBS — это процедура, состоящая из двух частей: одна операция по размещению электродов в определенных частях мозга и вторая операция по имплантации аккумуляторной батареи, которая подает электрический ток на электроды. Для первой процедуры врачи обычно полагаются на предоперационную магнитно-резонансную томографию (МРТ), чтобы спланировать, где они будут вставлять электроды. Однако иногда это может привести к неточному размещению, поскольку мозг может сместиться на 2 мм в процессе сверления отверстия в черепе.
В новой работе исследователи создали электрод DBS, который дополнен оптическим зондом для проведения спектроскопии когерентного антистоксова комбинационного рассеяния (CARS) и спектроскопии диффузного отражения (DRS) на тканях мозга во время процесса введения. Зонд помещается внутри электрода DBS и содержит два волокна для освещения CARS и DRS и третье волокно для сбора сигналов. Как только электрод достигает целевого положения, оптический датчик может оставаться на месте, пока электрод остается на месте.
Чтобы протестировать новый зонд, нейрохирург имплантировал электроды в шесть областей мозга трупа человека. Измерения CARS и DRS были собраны на общей длине 50 мм в каждом из двух полушарий мозга. После процедуры исследователи извлекли мозг и визуально определили белое и серое вещество, через которое прошел зонд.
Сравнивая показания измерений CARS и DRS с визуальными записями структур головного мозга, исследователи обнаружили, что методы CARS и DRS с большой точностью идентифицировали мозговую ткань. Эти результаты подтверждают, что спектроскопия может быть полезным инструментом, помогающим нейрохирургам ориентироваться в мозге.
Исследователи планируют изучить, можно ли использовать этот подход для сбора еще более подробной спектроскопической информации, например, для измерения нейротрансмиттеров, которые обеспечивают химическую сигнатуру мозговой активности.
Наша команда в настоящее время работает над адаптацией оптического зонда для использования в клинических испытаниях у пациентов, которым предстоит операция DBS. Мы убеждены, что оптические методы имеют огромный потенциал для хирургического контроля, и надеемся, что наша технология появится в клинике для помогать хирургам при различных операциях на головном мозге,сказал Кеменер.
