בריחת שתן היא מצב הרסני הפוגע במעל 33 מיליון אמריקאים, על פי האיגוד הלאומי לישיבות, מה שמוביל להשפעות שליליות משמעותיות על בריאותם הנפשית ואיכות החיים של המטופלים. הפרעות במתן שתן הן גם מאפיין מרכזי בכל ההפרעות הנוירולוגיות.
צוות מחקר של USC התקדם כעת בהבנת האופן בו חוט השדרה האנושי מפעיל את תהליך התרוקנות שלפוחית השתן. הגילוי יכול להוביל לטיפולים חדשים ומרתקים שיעזרו לחולים להחזיר את השליטה בתפקוד חיוני זה.
במחקר החלוצי, צוות מבית הספר להנדסה של USC Viterbi ובית הספר לרפואה של KECK של USC רתם את הדמיית האולטרסאונד התפקודית כדי להתבונן בשינויים בזמן אמת בדינמיקת זרימת הדם בחבול השדרה האנושי במהלך מילוי ושלפוחית השלפוחית.
היצירה פורסמה ב תקשורת טבע והובל על ידי צ'ארלס ליו, מנהל מרכז יערות הנוירור -יערות USC בבית הספר לרפואה של קק של USC ופרופסור להנדסה ביו -רפואית ב- USC Viterbi ו- Vasileios Christopoulos, עוזר פרופסור במחלקה להנדסה ביו -רפואית אלפרד א. מאן.
המחברים הראשונים של המחקר הם החוקרים ההנדסיים הביו-רפואיים הפוסט-דוקטורט קופי אגימן ודרין לי, מנהל חבר במרכז היערות העצבים של USC וגם קשורים להנדסה ביו-רפואית ב- USC. תורם מפתח נוסף היה Evgeniy Kreydin מהמרכז השיקום הלאומי של ראנצ'ו לוס אמיגוס והמכון לאורולוגיה של USC.
חוט השדרה מווסת תפקודים אנושיים חיוניים רבים, כולל תהליכים אוטונומיים כמו שלפוחית השתן, המעי ותפקוד המיני. תהליכים אלה יכולים להתפרק כאשר חוט השדרה נפגע או מנוון בגלל פציעה, מחלות, שבץ מוחי או הזדקנות. עם זאת, גודלו הקטן של חוט השדרה והמתחם הגרמי המורכב הפכו את המאתגרים לשמצה ללמוד ישירות אצל בני אדם.
שלא כמו במוח, טיפול קליני שגרתי אינו כרוך באלקטרודות וביופסיות פולשניות בחוט השדרה בגלל הסיכונים הברורים של שיתוק. יתר על כן, הדמיה של FMRI, הכוללת את מרבית ההדמיה העצבית התפקודית האנושית, אינה קיימת במציאות מעשית עבור חוט השדרה, במיוחד באזורים החזה והמותני שבהם חלק גדול מהתפקוד הקריטי מתמקם.
חוט השדרה הוא אזור מאוד לא מתגלה. זה מאוד מפתיע אותי כי כשהתחלתי לעשות מדעי המוח, כולם דיברו על המוח. וד"ר ליו ואני שאלנו 'מה עם חוט השדרה?' עבור רבים זה היה רק כבל שמעביר מידע מהמוח למערכת ההיקפית. האמת שלא ידענו ללכת לשם – כיצד ללמוד את חוט השדרה בפעולה, לדמיין את הדינמיקה שלה ולבנות באמת את תפקידה בתפקודים פיזיולוגיים. "
Vasileios כריסטופולוס, עוזר פרופסור, אלפרד א. מאן המחלקה להנדסה ביו -רפואית, בית הספר להנדסה של USC Viterbi
הדמיית אולטרסאונד פונקציונלית: חלון חדש לחוט השדרה
כדי להתגבר על חסמים אלה, צוות USC השתמש בהדמיית אולטרסאונד פונקציונלית (FUSI), טכנולוגיית הדמיה עצבית מתעוררת שהיא פולשנית מינימלית. תהליך FUSI איפשר לצוות למדוד היכן שינויים בנפח הדם מתרחשים על חוט השדרה במהלך מעגל המתן.
עם זאת, FUSI דורש "חלון" דרך העצם כדי לדמיין את חוט השדרה. החוקרים מצאו הזדמנות ייחודית על ידי עבודה עם קבוצה של חולים שעברו ניתוח לניתוח גירוי חוט השדרה האפידורלי לטיפול בכאבי גב תחתון כרוניים.
"במהלך השתלת הממריץ של חוט השדרה, החלון שאנו יוצרים בעצם דרכו אנו מכניסים את המוליכים נותן לנו הזדמנות מושלמת ובטוחה לדמיין את חוט השדרה באמצעות FUSI ללא סיכון או אי נוחות למתנדבי המחקר", אמר לי, שביצע את הניתוחים. "בזמן שהצוות הכירורגי הכין את הממריץ, מילאנו בעדינות ורוקנו את השלפוחית במלח כדי לדמות מחזור שתן מלא בהרדמה בזמן שצוות המחקר אסף את נתוני FUSI", הוסיף קרידין, שכבר עבד מקרוב עם LIU כדי לחקור את המוח של חולי שבץ במהלך Micturition באמצעות FMRI.
"זהו המחקר הראשון בו הראינו שיש אזורים בחוט השדרה שבהם הפעילות מתואמת עם הלחץ בתוך שלפוחית השתן", אמר כריסטופולוס. "אף אחד מעולם לא הציג רשת בחוט השדרה המתואם עם לחץ שלפוחית השתן. המשמעות של זה אני יכול להסתכל על פעילות חוט השדרה שלך באזורים ספציפיים אלה ולומר לך את שלבך במחזור שלפוחית השתן – כמה מלא שלפוחית השתן שלך והאם אתה עומד להשתין".
כריסטופולוס אמר כי הניסויים זיהו כי אזורי חוט השדרה הראו מתאם חיובי, כלומר פעילותם עלתה ככל שהלחץ שלפוחית השתן עלו, בעוד שאחרים הראו שליליים (אנטי-מתאם), כאשר הפעילות יורדת ככל שהלחץ עלה. זה מצביע על מעורבות של רשתות חוט עמוד שדרה מעוררות ומעכבות בבקרת שלפוחית השתן. "היה מרגש מאוד לקחת נתונים היישר מסורק FUSI במעבדה או למעבדה, שם טכניקות מדעי נתונים מתקדמות חשפו במהירות תוצאות שמעולם לא נראו לפני כן, אפילו במודלים של בעלי חיים, קל וחומר בבני אדם," אמר אג'ימן.
תקווה חדשה לחולים
ליו עבד במשך שני עשורים בצומת ההנדסה והרפואה כדי לפתח אסטרטגיות טרנספורמטיביות כדי להחזיר את התפקוד למערכת העצבים. כריסטופולוס בילה חלק ניכר מקריירת המחקר שלו בפיתוח טכניקות נוירומודולציה כדי לעזור למטופלים להחזיר את השליטה המוטורית. יחד הם ציינו כי עבור חולים, שמירה על השליטה בתהליכים האוטונומיים שרבים מאיתנו מקבלים כמובן מאליו הוא בסיסי יותר מאשר אפילו הליכה.
"אם אתה שואל את המטופלים האלה, התפקוד החשוב ביותר שהם רצו להחזיר היה לא התפקוד המוטורי או החושי שלהם. זה היה דברים כמו תפקוד מיני ושליטה במעי ושלפוחית השתן", אמר כריסטופולוס, וציין כי תפקוד לקוי בשתן מוביל לעתים קרובות לבריאות נפשית לקויה. "זו בעיה מאוד לא הומניזציה להתמודד איתה."
גרוע מכך, בריחת שתן מובילה לדלקות בדרכי השתן השכיחות יותר (UTI) מכיוון שלעתים קרובות יש להתאים חולים עם צנתר. בשל תפקוד חושי מוגבל, יתכן שהם לא יוכלו להרגיש שיש להם זיהום עד שהוא חמור יותר והתפשט לכליות, וכתוצאה מכך אשפוז.
מחקר זה מציע דרך מוחשית לטיפול בצורך קריטי זה בחולים הסובלים מתפקוד נוירוגני בדרכי השתן התחתונות. היכולת לפענח לחץ שלפוחית השתן מפעילות חוט השדרה מספקת הוכחת מושג לפיתוח ממשקי חוט השדרה המותאמים אישית שיכולים להזהיר את החולים על מצב השלפוחית שלהם, ולסייע להם להחזיר את השליטה.
נכון לעכשיו, כמעט כל אסטרטגיות הנוירו -מודולציה להפרעות של משקאות מתמקדות בדרכי השתן התחתונות, בעיקר מכיוון שהבסיס העצבי של תהליך קריטי זה נותר לא ברור. "צריך להבין תהליך לפני שאפשר לשפר אותו באופן רציונלי", אמר ליו.
מחקר אחרון זה מסמן צעד משמעותי קדימה, ופותח דרכים חדשות להתערבויות ברפואה מדויקת המשלבות נוירומודולציה פולשנית ולא פולשנית עם טיפולים פרמקולוגיים כדי להפוך את הייצור העצבי של המערכת המין -מין למציאות קלינית עבור מיליונים ברחבי העולם.
