[論文レビュー] ITRUSST Consensus on Biophysical Safety for Transcranial Ultrasound Stimulation

Jean‐François Aubry, David Attali+16 more|arXiv (Cornell University)|Nov 9, 2023

Ultrasound and Hyperthermia Applications被引用数 36

ひとこと要約

ITRUSSTは、経頭蓋超音波刺激の合意の非有意リスク閾値を確立し、機械的および熱的安全性限界を詳述します。

ABSTRACT

Transcranial ultrasound stimulation (TUS) is an emerging technology for non-invasive brain stimulation. The International Transcranial Ultrasonic Stimulation Safety and Standards consortium (ITRUSST) has established consensus on considerations for nonsignificant biophysical risk of TUS, drawing upon the literature and established regulations for biomedical devices. Here, we assume the application of TUS to individuals without contraindications, compromised thermoregulation, vascular vulnerabilities, or administered ultrasound contrast agents. In this context, we present a concise yet comprehensive set of levels for nonsignificant risks of TUS application. For mechanical effects, it is non-significant risk if the mechanical index (MI) or the mechanical index for transcranial application (MItc) does not exceed 1.9. For thermal effects, it is non-significant risk if any of the following three levels are met: the peak temperature rise does not exceed 2°C or the peak absolute temperature does not exceed 39°C, assuming a baseline temperature of 37°C, the thermal dose does not exceed 2 CEM43 in brain tissue, 16 CEM43 in bone tissue, and 21 CEM43 in skin tissue, or specific values of the thermal index (TI) for a given exposure time. This report reflects a consensus expert opinion and can inform, but not replace, regulatory guidelines or official international standards. Similarly, this consensus can inform, but not replace, ethical evaluation, which weighs the total burden, risks, and benefits of the proposed action. The stated levels are not safety limits per se, and further data is needed to establish the threshold for significant risk. We review literature relevant to our considerations and discuss limitations and future developments of our approach.

研究の動機と目的

• 禁忌を有さない個人における経頭蓋超音波刺激（TUS）の非有意な生物物理的リスクの水準を定義する。
• 文献および生体医療機器規制から導かれた機械的および熱的安全基準を要約する。
• 公式基準を置換することなく、規制当局および倫理審査を情報提供するための指針を提供する。

提案手法

• TUSの生物物理的安全性および既存の生体医療機器規制に関連する文献をレビューする。
• 機械的効果の非有意リスク水準を明示的に提案する（MI および MItc ≤ 1.9）。
• 温度上昇、絶対温度、熱線量（CEM43）、および熱指数（TI）を含む熱的効果の非有意リスク水準を明示的に提案する。
• これらの水準はコンセンサス専門家の意見であり、安全上の限界や規制基準ではないことを明確にする。
• 制約、今後の展開、そしてこのコンセンサスが倫理評価を情報提供する方法について、しかし置換するものではないことを論じる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 経頭蓋超音波刺激の機械的効果に対する受け入れ可能な非有意リスク閾値は何か？
• RQ2 経頭蓋超音波刺激の熱的効果に対する受け入れ可能な非有意リスク閾値は何か？
• RQ3 これらのコンセンサス閾値は規制基準および倫理評価とどのように連携すべきか？

主な発見

• 機械的リスク：機械的指標（MI）または経頭蓋MI（MItc）≤1.9 の場合、非有意とする。
• 熱的リスク：以下のいずれかが成り立つ場合、非有意とする：ピーク温度上昇が ≤2°C（基準温度37°C）、またはピーク絶対温度が ≤39°C、または熱線量（CEM43）閾値（脳 2、骨 16、皮膚 21）、または暴露時間に応じた TI の値。
• このコンセンサスは文献および生体医療機器規制に基づいており、公式基準の代替ではない。
• これらの水準は非有意リスク用であり、有意リスク閾値を確立するためにはさらなるデータが必要であるという説明。
• 制限の認識と、今後のデータおよび開発の必要性についての言及。