[논문 리뷰] ITRUSST Consensus on Biophysical Safety for Transcranial Ultrasound Stimulation

Jean‐François Aubry, David Attali외 16명|arXiv (Cornell University)|2023. 11. 09.

Ultrasound and Hyperthermia Applications인용 수 36

한 줄 요약

ITRUSST는 경미하지 않은 위험 임계치를 합의로 확립하고, 체두두경두 초음파 자극의 기계적 및 열 안전 한계를 자세히 설명합니다.

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.

연구 동기 및 목표

• 금기사항이 없는 개인에서 경미하지 않은 생물물리적 위험의 수준을 규정한다.
• 문헌과 생의학 기기 규정에서 도출된 기계적 및 열 안전 기준을 요약한다.
• 공식 표준을 대체하지 않으면서 규제당국과 윤리 심의에 정보를 제공하기 위한 지침을 제공한다.

제안 방법

• TUS 생물물리적 안전 및 기존 생의학 기기 규정과 관련된 문헌을 검토한다.
• 기계적 효과에 대한 명시적 경미한 위험 수준을 제안한다 (MI와 MItc ≤ 1.9).
• 온도상승, 절대온도, 열선량(CEM43), 열지수(TI)를 포함한 열 효과에 대한 명시적 경미한 위험 수준을 제안한다.
• 이 수준은 합의된 전문가 의견이며 안전 한계나 규제 표준이 아님을 명확히 한다.
• 한계점과 향후 개발, 이 합의가 윤리 평가에 정보를 제공하되 대체하지 않는 방식에 대해 논의한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 경두개 초음파 자극의 기계적 효과에 대한 수용 가능한 경미한 위험 임계치는 무엇인가?
• RQ2 경두개 초음파 자극의 열 효과에 대한 수용 가능한 경미한 위험 임계치는 무엇인가?
• RQ3 이 합의 임계치는 규제 표준 및 윤리 평가와 어떻게 상호 작용해야 하는가?

주요 결과

• 기계적 위험: 기계적 지수(MI) 또는 경두개 MI(MItc) ≤ 1.9일 때 경미한 위험.
• 열 위험: 다음 중 하나라도 충족되면 경미한 위험. 피크 온도상승이 ≤ 2°C(기준 37°C), 또는 피크 절대온도 ≤ 39°C, 또는 열선량(CEM43) 임계치(뇌 2, 뼈 16, 피부 21), 또는 노출 시간별 값의 TI.
• 합의는 문헌과 생의학 기기 규정을 기반으로 하며 공식 표준의 대체가 아니다.
• 이 수치는 경미한 위험에 대한 것이며, 중대한 위험 임계치를 확립하려면 추가 데이터가 필요하다고 명시한다.
• 한계점과 향후 데이터 및 개발의 필요성에 대한 인식.