Chronische pijn onder controle houden met echografie

Het idee om chronische pijn te behandelen met elektrische stimulatie bestaat al geruime tijd. Neurochirurgen en patiënten kunnen al jaren vertrouwen op neurostimulatieapparaten – ook wel spinale pacemakers genoemd – om pijnsignalen in het ruggenmerg te onderbreken. Maar het vakgebied van spinale pacemakers is voortdurend in ontwikkeling. Vandaag demonstreert een team onderzoekers in de VS een prototype voor ruggenmergstimulatie met een nieuw, zeer flexibel en, belangrijker nog, draadloos apparaat dat wordt geactiveerd door ultrageluid. Het apparaat werd beschreven in het tijdschrift Nature Electronics .

Ultrageluid-geactiveerde spinale neurostimulatie

Ruggenmergstimulatie kan worden gebruikt voor diverse aandoeningen, zoals de behandeling van rugpijn na een operatie of fantoomledemaatsyndroom. Maar waarom zouden we het vakgebied van spinale neurostimulatoren nieuw leven inblazen? Eén reden, legt de Universiteit van Zuid-Californië uit, is de noodzaak om deze apparaten lichter te maken en ze gemakkelijker op te laden of te vervangen (en daarmee samenhangende operaties).

De oplossing die het team onder leiding van Qifa Zhou voorstelde, was om hun apparaat draadloos oplaadbaar te maken met behulp van ultrageluid. "Door gebruik te maken van draadloze ultrageluidsenergieoverdracht en een closed-loop feedbacksysteem, elimineert deze draagbare ultrageluidsstimulator de noodzaak van grote, geïmplanteerde batterijen en maakt het nauwkeurig instelbare pijnmodulatie in realtime mogelijk", aldus Yushun Zeng , eerste auteur van het artikel en bijna-promovendus.

De door de zender uitgezonden ultrageluidsgolven worden omgezet in elektrische energie. De werking van het in het ruggenmerg geïmplanteerde apparaatje, vergelijkbaar met meer traditionele apparaten, is het remmen van de overdracht van pijnsignalen, met name, aldus de studie, "door de balans tussen nociceptieve en antinociceptieve stimuli te veranderen."

Gepersonaliseerde neurostimulatie

Het nieuwe apparaat is momenteel een prototype dat succesvol is getest bij ratten. Tijdens pijntesten mochten de dieren tussen twee verschillende vakjes bewegen, waarvan er één de stimulator geactiveerd had. Ze bewogen niet willekeurig en toonden een duidelijke voorkeur voor het vakje waarin de ruggenmergstimulatie was geactiveerd. Het apparaat – slechts een halve vinger groot en volledig flexibel – is geïntegreerd met een pijndetectiesysteem. Dit registreert continu pijngerelateerde hersenactiviteit en gebruikt deze informatie (gecodeerd en geïnterpreteerd met behulp van machine learning-algoritmen) om de intensiteit van de elektrische stimulatie aan te passen. Dit aspect, benadrukken de auteurs, is met name belangrijk voor het personaliseren van stimulatie en het aanpassen ervan aan de behoefte: niet alleen omdat pijn van patiënt tot patiënt verschilt, maar ook omdat pijn binnen dezelfde persoon in de loop van de tijd kan variëren.

Het door de onderzoekers ontwikkelde model is slechts een model dat nog geoptimaliseerd moet worden op het gebied van zowel hardware als software. De experts concluderen echter dat de resultaten aantonen dat het mogelijk is om een systeem dat vergelijkbaar is met echografie te gebruiken voor de behandeling van chronische pijn.