CENEPSIA: factibilidad del uso de ultrasonido para el tratamiento de focos epilépticos refractarios

Abstract

La epilepsia afecta en Uruguay a 0.9% de la población y 30% de ella es refractaria a la medicación. La cirugía es el método más eficaz para tratar estas epilepsias refractarias, sin embargo, debido a diversas razones, no es posible realizarla en muchos pacientes. También se utilizan dispositivos de neuromodulación como el estimulador del nervio vago, la estimulación cerebral profunda, estimulación de corriente continua transcraneal y la estimulación magnética transcraneal. Con estos dispositivos se puede lograr una reducción de 50% de las crisis hasta en 70% de los pacientes. Lamentablemente, eldispositivo con mayor efectividad es el más invasivo con los efectos adversos de mayor riesgo. No existe aún un dispositivo que asegure una gran efectividad a los pacientes epilépticos de manera no invasiva, es necesario avanzar en el desarrollo de dispositivos no invasivos para pacientes con epilepsias refractarias. Las investigaciones sobre la interacción energética de campos electromagnéticos y del ultrasonido sobre el tejido nervioso permiten pensar en la entrega no invasiva de energía en zonas encefálicas. El efecto de la irradiación ultrasonora en fantomas que simulan tejido biológico ha sido estudiado por diversos autores y tiene resultados prometedores en cuanto a las medidas de energía disipada a puntos específicos. En este proyecto buscamos abordar un dispositivo experimental que responda al objetivo general de entregar energía controlada a ubicaciones determinadas de focos epilépticos. En las simulaciones se persiguen dos situaciones diferentes: ablación térmica focalizada y neuromodulación no invasiva. Para realizar estas simulaciones y obtener parámetros específicos diseñamos y probamos fantomas que simulan las propiedades del tejido cerebral. En los experimentos con hueso interpuesto, existió un aumento de la temperatura hasta 1.8 °C provocado por una irradiación por 30 segundos de 550 mV, 78.00 ± 49.92 W de potencia entregada. En ausencia de hueso, en 25 segundos con una irradiación de 300 mV, 23.00 ± 2.51 W de potencia entregada, la temperatura aumentó a 74 ± 1°C. Estas acciones a distancia desde el exterior del fantoma anticipan condiciones de uso no invasivo para futuras instrumentaciones clínicas.

Epilepsy affects 0.9% of the population in Uruguay, with 30% of these cases being refractory to medication. Surgery is the most effective method for treating these refractory epilepsies, however, due to various reasons, it is not possible to perform it in many patients. Neuromodulation devices such as vagus nerve stimulators, deep brain stimulation, transcranial direct current stimulation, and transcranial magnetic stimulation are also used. These devices can achieve a 50% reduction in seizures in up to 70% of patients. Unfortunately, the most effective device is also the most invasive, with the highest risk of adverse effects. There is still no device that ensures high effectiveness for epileptic patients in a non-invasive manner. It is necessary to advance the development of non-invasive devices for patients with refractory epilepsy. Research on the energy interaction of electromagnetic fields and ultrasound on nervous tissue suggests the possibility of non-invasive energy delivery to specific brain areas. The effect of ultrasonic irradiation on phantoms that simulate biological tissue has been studied by various authors and has promising results in terms of measurements of energy dissipated at specific points. In this project we seek to address an experimental device that responds to the general objective of delivering controlled energy to specific locations of epileptic foci. In the simulations, two different situations are pursued: focused thermal ablation and non-invasive neuromodulation. To perform these simulations and obtain specific parameters, we design and test phantoms that simulate the properties of brain tissue. In the experiments with interposed bone, there was an increase in temperature up to 1.8 °C caused by irradiation for 30 seconds of 550 mV, 78.00 ± 49.92 W of delivered power. In the absence of bone, in 25 seconds with an irradiation of 300 mV, 23.00 ± 2.51 W of power delivered, the temperature increased to 74 ± 1°C. These remote actions from outside the phantom anticipate conditions of non-invasive use for future clinical instrumentation.