مواد و ساخت پیشرفته

*نیوشا فقانخانی

امروزه رایج‌ترین درمان‌های مورد استفاده برای صرع، دارودرمانی یا جراحی است که شامل برداشتن بخشی از بافت مغز از جایی که تشنج بیمار منشأ می‌گیرد، می‌شود. این درمان ها می توانند عوارض جانبی ناتوان کننده ای ایجاد کنند  از طرفی برای بعضی از بیماران، درمان دارویی ناکارآمد بوده و آنها را به جستجوی راه حل دیگری واداشته است. لیزر درمانی برای این امر بسیار مفید است زیرا توانایی منحصر به فردی در هدف قرار دادن دقیق بافت مغز آسیب دیده و متوقف کردن سیگنال های نامنظم ناشی از آن دارد. صرع عمومی وضعیتی است که در آن عدم تعادل اتصالات عصبی تحریکی و مهاری می تواند باعث ایجاد تشنج در سراسر مغز شود. صرع کانونی شامل عدم تعادلی است که در یک ناحیه از مغز شروع می شود و به مناطق بزرگتر منتشر می شود. چندین شکل های مختلف لیزر درمانی، از جمله ablation، بیش از یک دهه است که برای درمان انواع خاصی از صرع استفاده می شود. تحقیقات مداوم در مورد استفاده از انواع مختلف لیزر در طول موج‌های خاص، پتانسیل آن‌ها را برای جلوگیری از عود تشنج نشان داده است، که می‌تواند به افرادی که از آن رنج می‌برند و سایر درمان‌ها به آنها کمک نمی‌کند اجازه دهد تا زندگی عادی داشته باشند. تیمی از محققان و پزشکان روش‌هایی را آزمایش کرده‌اند که از لیزرهای پالسی می‌توان برای کاهش و یا احتمالاً از بین بردن تشنج در حیوانات استفاده کرد اما کاربرد  بالینی آن بر روی انسان هنوز محقق نشده است.

تصویر برداری ها  که بیشتر تشنج‌ها از طریق اتصالات عصبی جانبی زیرسطحی در لایه‌های قشری خاص در مغز گسترش پیدا میکنند. قطع اتصالات ناکارآمد خاص که باعث تشنج می شوند به جای برداشتن کل کانون صرع می تواند نقایص عصبی را که گاهی اوقات در اثر جراحی صرع ایجاد می شود کاهش دهد. اما، برش اتصالات عصبی زیرسطحی روشی است که نمی توان آن را با چاقوی جراحی مکانیکی انجام داد.در این مورد دانشمندان از لیزر Ti:Sapphire استفاده کردند که در نوری با طول موج  800 نانومتر ساطع می‌کرد که پالس‌های 50 فمتو ثانیه ای ایجاد می‌کرد تا برش‌های قشر زیرسطحی به وسعت 100 میکرومتر را به عمق 1 میلی‌متر در نئوکورتیس در مغز موش برش دهد. این برش ها یک "جعبه" در اطراف کانون صرع ناشی از مواد شیمیایی ایجاد کردند که مانع از انتشار تشنج شد. محققان با استفاده از تزریق کلرید آهن به موش و ایجاد صرع حاد، توانستند نشان دهند که انتشار تشنج در یک سوم از موش‌های این مطالعه با موفقیت ممسدود میشود. در مطالعه در حال انجام، محققان به مدل تشنج مزمن روی آوردند .آنها توانستند کارایی برش های لیزری را افزایش دهند و تا 80 درصد از انتشار تشنج مزمن در موش ها جلوگیری کنند. در این جات گفته شده است که تا این مرحله از یک مدل حیوانی با قشر صاف در مطالعات خود استفاده شده است، اکنون دانشمندان در پی این هستند که به مدلی دست یابند که قشر آن مشابه مغز انسان است، که دارای چین‌ها و فرورفتگی‌ها است. در آینده، محققان می‌خواهند به مدلی از آسیب مغزی (ضربه به مغز) بپردازند، که علت شناخته شده تشنج و صرع است. از سوی دیگر، متخصصانی که ablation به عنوان لیزر درمانی حرارتی بینابینی LITT  شناخته می‌شود  برای درمان صرع نشان می‌دهند که بسیاری از بیماران بهبود عمیقی در کیفیت زندگی خود گزارش می‌دهند. دو سیستم لیزری ablation با هدایت MRI که به صورت تجاری در دسترس هستند برای درمان صرع (و همچنین سرطان) در مراقبت‌های بهداشتی مورد استفاده قرار می‌گیرند: برای بیمارانی که صرع آنها مقاوم به دارو است، پزشکان از لیزر ابلیشن استفاده می کنند تا از جراحی برداشتن تهاجمی که نیاز به کرانیوتومی دارد اجتناب کنند. استفاده از هر یک از این سیستم ها فقط به یک برش کوچک نیاز دارد که در آن یک پروب وارد شود. اما تفاوت های اساسی بین سیستم ها وجود دارد. در واقع در این روش در حالی که فرد تحت بیهوشی در خواب است، جراح یک سوراخ کوچک در جمجمه در پشت سر ایجاد می کندبا استفاده از MRI برای راهنمایی، جراح یک سیم لیزر را به سمت ناحیه ای در مغز فرد که منبع تشنج است هدایت می کند. هنگامی که سیم در جای خود قرار گرفت، از گرما برای تخریب منطقه استفاده می شود. سپس جراح سیم را برمی دارد و برش را با یک یا دو بخیه می بندد.

تصویری از سیستم Visualase متصل به مغز بیمار

Visualase از لیزر دیود 980 نانومتری با خروجی موج پیوسته حداکثر 15 وات استفاده می کند، در حالی که NeuroBlate از لیزر دیود 1064 نانومتری با خروجی پالسی حداکثر 12 وات استفاده می کند. لیزر Visualase از طریق یک کاتر پلاستیکی با قطر 1.65 میلی‌متر و فیبر نوک انتشاری تحویل داده می‌شود. لیزر NeuroBlate از طریق دو گزینه پروب تحویل داده می شود: یک کاوشگر لیزری جهت دار SideFire با قطر 3.3 میلی متر یا یک کاوشگر نوک پخش کننده 3.3 میلی متری. نوک Visualase توسط آب در حال گردش خنک می شود و نوک NeuroBlate توسط گاز داخلی خنک می شود. سیستم Visualase شامل چهار دستگاه است: یک منبع انرژی لیزر، یک اپلیکاتور لیزر خنک‌شده، یک پمپ برای گردش مایع خنک‌کننده از طریق اپلیکاتور و یک ایستگاه کاری کامپیوتری با نرم‌افزار آنالیز MRI برای تجسم تغییرات دما در طول درمان با لیزر. یک  tip laserپخش کننده دیود 980 نانومتری در کاتر به همراه محلول نمکی در گردش استفاده می شود که پروب را در طول فرآیند خنک می کند.

تصویری از قرار دادن بیمار در اسکنر MRI در حالی که از سیستم NeuroBlate برای درمان استفاده می شود. 

در پروب تحویل لیزری NeuroBlate از یک نوک یاقوت کبود استفاده می شود که از فیبر نوری محافظت می کند و با استفاده از فیبر نوک پخش کننده یا SideFire عکس های لیزری بلندتر و در نتیجه دسترسی مناطق ablation بزرگتر را امکان پذیر می کند. فیبر کاوشگر SideFire خروجی کانونی تری را ارائه می دهد . در حال حاضر تحقیقات بالینی بر روی موش ها انجام گرفته است و خوشبختانه در درمان صرع نتایج موفقیت آمیزی بدست آمده است ولی هنوز تحقیقات بالینی بر روی انسان انجام نگرفته است.

*دانشگاه شهید بهشتی، محقق در حوزه لیزر و فوتونیک

منابع:

. S. Nagappan et al. (2019). In vivo femtosecond laser subsurface cortical microtransections attenuate acute rat focal seizures. Cereb Cortex, Vol. 29, Issue 8, pp. 3415-3426.

. R. Tyc et al. (2020). Magnetic resonance-guided laser interstitial thermal therapy: historical perspectives and overview of the principles of LITT. In Laser Interstitial Thermal Therapy in Neurosurgery , V.L. Chiang et al. eds. Springer, www.doi.org/10.1007/978-3-030-48047-9_1.

. P. Landazuri et al. (2020). A prospective multicenter study of laser ablation for drug resistant epilepsy — one year outcomes. Epilepsy Res, Vol. 167, p. 106473.

. C. Wu et al. (2019). Effects of surgical targeting in laser interstitial thermal therapy for mesial temporal lobe epilepsy: a multicenter study of 234 patients. Epilepsia, Vol. 60, Issue 6, pp. 1171-1183.

. S. Abumurad et al. (2021). Laser interstitial thermal therapy for NPRL3-related epilepsy with multiple seizure foci: a case report. Epilepsy Behav Rep, Vol. 16, p. 100459.

. N. Prus and A. Grant (2010). Patient beliefs about epilepsy and brain surgery in a multicultural urban population. Epilepsy Behav, Vol. 17, Issue 1, pp. 46-49.