通过对焦超声波的个性化闭环反控制来打开血脑屏障

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 神经科学是一个神经科学.
• 药理学 药理学是指药理学的学科.

背景情况:

• 聚焦超声波与微泡诱导的血脑屏障开放 (FUS-BBBO) 提供非侵入性,局部药物输送到大脑.
• 目前的FUS-BBBO方法缺乏个性化的实时化监测和反控制,可能会损害安全性和有效性.
• 基线化水平的个体差异没有被现有的控制算法充分解决.

研究的目的:

• 开发和评估FUS-BBBO的个性化闭环反控制方法.
• 通过考虑个体受试者变化,优化FUS-BBBO以确保安全有效的药物输送.
• 在FUS-BBBO程序中建立实时化监测和控制方法.

主要方法:

• 在治疗性超声波治疗之前,使用低压聚焦超声波 (FUS) 超声波与微气泡确定了"个性化的"基线稳定腔位水平.
• 采用了两阶段的超声波策略:一个升级阶段以达到目标化水平,一个维持阶段以维持它.
• 闭环反控制调整了基于实时化排放的FUS参数,以保持个性化的目标水平.

主要成果:

• 开发的方法证明了在野生类型小鼠中安全有效的跨血脑屏障 (BBB) 药物输送.
• 药物输送效率随着目标腔位水平从0.5dB增加到2dB,而不会引起血管损伤.
• 更高的目标化水平 (3dB和4dB) 与组织损伤的风险增加相关,这表明了关键安全值.

结论:

• FUS-BBBO的个性化闭环反控制可以安全有效地向大脑输送药物.
• 这种方法可以考虑患者间的化变化,提高治疗的精度.
• 这些发现支持FUS-BBBO用于针对性神经治疗的临床转化.