Artificial Intelligence and Machine Learning in the Diagnosis and Management of Stroke: A Narrative Review of United States Food and Drug Administration-Approved Technologies

Stroke is an emergency in which delays in treatment can lead to significant loss of neurological function and be fatal. Technologies that increase the speed and accuracy of stroke diagnosis or assist in post-stroke rehabilitation can improve patient outcomes. No resource exists that comprehensively assesses artificial intelligence/machine learning (AI/ML)-enabled technologies indicated for the management of ischemic and hemorrhagic stroke. We queried a United States Food and Drug Administration (FDA) database, along with PubMed and private company websites, to identify the recent literature assessing the clinical performance of FDA-approved AI/ML-enabled technologies. The FDA has approved 22 AI/ML-enabled technologies that triage brain imaging for more immediate diagnosis or promote post-stroke neurological/functional recovery. Technologies that assist with diagnosis predominantly use convolutional neural networks to identify abnormal brain images (e.g., CT perfusion). These technologies perform comparably to neuroradiologists, improve clinical workflows (e.g., time from scan acquisition to reading), and improve patient outcomes (e.g., days spent in the neurological ICU). Two devices are indicated for post-stroke rehabilitation by leveraging neuromodulation techniques. Multiple FDA-approved technologies exist that can help clinicians better diagnose and manage stroke. This review summarizes the most up-to-date literature regarding the functionality, performance, and utility of these technologies so clinicians can make informed decisions when using them in practice

Concurrent insulinoma and pancreatic adenocarcinoma: report of a rare case and review of the literature

Pancreatic adenocarcinoma is the 5th leading cause of cancer-related death in Western countries and insulinomas are rare endocrine neoplasms of the pancreas. The concurrent appearance of pancreatic adenocarcinoma and insulinoma is very rare and to the best of our knowledge has never been reported again. Herein, we present such an occurrence in a 74-year-old man. Resection of a mass in the uncinate process of the pancreas revealed pancreatic adenocarcinoma with severe desmoplastic reaction. Two years later, due to symptomatology persistence the patient was re-examined and a new 2cm mass in the uncinate process was found leading to surgery, which demonstrated a 2cm endocrine islet-cell tumor. Establishing a diagnosis in patients with insulinoma is difficult and the imaging studies still have low sensitivity and specificity except for intra-operative ultrasonography, which is the most accurate method detecting 90% of these lesions

Exercise training reduces alcohol consumption but does not affect HPA-axis activity in heavy drinkers

It has been suggested that physical exercise could have potential beneficial effects in substance abusers, which are based on both physiological and psychological theories. Although a few studies have examined the effect of exercise on alcohol intake and fitness in individuals with alcohol use disorders (AUDs), there is a gap in the literature concerning the physiological and biochemical mechanisms that could be affected by physical exercise in this population

Preclinical Models of Middle Cerebral Artery Occlusion: New Imaging Approaches to a Classic Technique

Stroke remains a major burden on patients, families, and healthcare professionals, despite major advances in prevention, acute treatment, and rehabilitation. Preclinical basic research can help to better define mechanisms contributing to stroke pathology, and identify therapeutic interventions that can decrease ischemic injury and improve outcomes. Animal models play an essential role in this process, and mouse models are particularly well-suited due to their genetic accessibility and relatively low cost. Here, we review the focal cerebral ischemia models with an emphasis on the middle cerebral artery occlusion technique, a gold standard in surgical ischemic stroke models. Also, we highlight several histologic, genetic, and in vivo imaging approaches, including mouse stroke MRI techniques, that have the potential to enhance the rigor of preclinical stroke evaluation. Together, these efforts will pave the way for clinical interventions that can mitigate the negative impact of this devastating disease

Preclinical models of middle cerebral artery occlusion: new imaging approaches to a classic technique

Stroke remains a major burden on patients, families, and healthcare professionals, despite major advances in prevention, acute treatment, and rehabilitation. Preclinical basic research can help to better define mechanisms contributing to stroke pathology, and identify therapeutic interventions that can decrease ischemic injury and improve outcomes. Animal models play an essential role in this process, and mouse models are particularly well-suited due to their genetic accessibility and relatively low cost. Here, we review the focal cerebral ischemia models with an emphasis on the middle cerebral artery occlusion technique, a “gold standard” in surgical ischemic stroke models. Also, we highlight several histologic, genetic, and in vivo imaging approaches, including mouse stroke MRI techniques, that have the potential to enhance the rigor of preclinical stroke evaluation. Together, these efforts will pave the way for clinical interventions that can mitigate the negative impact of this devastating disease

Gene therapy for diseases of the central nervous system

Gene therapy is a novel tool for treating central nervous system diseases with unfavorable prognosis. Despite the promising results of multiple clinical studies, the limited distribution of gene delivery, the reduced expression of the therapeutic gene in the target organ, and the low therapeutic index of some regimens constitute major obstacles. In particular, viral vectors have particular shortcomings attributed to the increased risk of mutagenesis, triggering of a subsequent immune response, limited size of the therapeutic gene, and complexity of scaling production. Nanotechnology offer a safe gene delivery platform devoid of adverse effects associated with virus-based systems. However, to date only a few clinical studies have shown promising results using non-viral gene vectors. This phenomenon is due to the inability of such genes to be evenly distributed in the brain parenchyma and the low rate of gene transfer to the target cells. Important barriers to this process are the blood-brain barrier and the extracellular space, which prevent the accumulation and wide distribution of nanoparticles. Here we constructed synthetic non-viral vectors capable of penetrating and evenly distributing within the brain tissue allowing expression of therapeutic genes in a large number of cells. Administration of these vectors by convection-enhanced delivery into the parenchyma permits further dispersion of the synthetic carriers. We expanded this particular technique to synthesize brain penetrating gene vectors using state-of-the-art biodegradable polymers. Furthermore, we used these non-viral vectors for the effective intracranial administration of therapeutic plasmids against glioblastoma. These vectors widely distribute within the tumor, and thus allow for high levels of therapeutic transgene expression thus significantly improving the therapeutic effect in two aggressive glioblastoma models. Finally, by combining blood-brain barrier opening using focused ultrasound with systemically administered nanoparticles, we developed a non-invasive strategy to achieve safe, highly localized, strong and stable expression of transgenes in the central nervous system.Η γονιδιακή θεραπεία αποτελεί ένα νέο εργαλείο για την αντιμετώπιση νοσημάτων του κεντρικού νευρικού συστήματος με δυσμενή πρόγνωση. Παρά τα θετικά αποτελέσματα ποικiλων κλινικών μελετών, ο περιορισμένος όγκος κατανομής των γονιδιακών φορέων, η μειωμένη έκφραση του θεραπευτικού γονιδίου στο όργανο στόχο καθώς και ο χαμηλός θεραπευτικός δείκτης ορισμένων θεραπευτικών σχημάτων αποτελούν σημαντικά εμπόδια. Πιο συγκεκριμένα, οι ευρείας χρήσεως ιικοί φορείς παρουσιάζουν ιδιαίτερες δυσκολίες λόγω του αυξημένου κινδύνου μεταλλαξιγένεσης, πυροδότησης επακόλουθης ανοσολογικής αντίδρασης, περιορισμούς ως προς το μέγεθος του θεραπευτικού γονιδίου και δυσκολίες στην αναβάθμιση παραγωγής αυτών. Η νανοτεχνολογία προσφέρει καινοτόμες λύσεις στα προαναφερθέντα προβλήματα συμβάλλοντας στη σχεδίαση ασφαλών γονιδιακών φορέων με ελεγχόμενα και διαμορφώσιμα χαρακτηριστικά. Ωστόσο, μέχρι σήμερα λίγες μόνο κλινικές μελέτες παρουσίασαν υποσχόμενα αποτελέσματα με τη χρήση μη ιικών γονιδιακών φορέων. Το φαινόμενο αυτό οφείλεται στην αδυναμία τέτοιου είδους γονιδιακών φορέων να κατανεμηθούν ομοιόμορφα στο παρέγχυμα του εγκεφάλου και στο χαμηλό ποσοστό γονιδιακής μεταφοράς στα κύτταρα στόχους. Σημαντικά εμπόδια στη διαδικασία αυτή αποτελούν ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός και ο εξωκυττάριος χώρος, που εμποδίζουν την συσσώρευση και την ευρεία κατανομή των νανοσωματιδίων. Στη συγκεκριμένη διδακτορική διατριβή kατασκευάσαμε συνθετικούς μη ιικούς φορείς ικανούς να διεισδύουν και να κατανέμονται ομοιόμορφα στον εγκεφαλικό ιστό επιτρέποντας έκφραση θεραπευτικών γονιδίων σε μεγάλο αριθμό κυττάρων. Επίσης, αποδείξαμε πως η χορήγηση των συγκεκριμένων φορέων με τη βοήθεια συνεχούς πίεσης που παρέχει συνεχή ροή εντός του παρεγχύματος επιτρέπει περαιτέρω διασπορά των διεισδυτικών συνθετικών φορέων. Ακόμη, επεκτείναμε τη συγκεκριμένη τεχνική κατασκευής διεισδυτικών φορέων σε ένα σύστημα πολλά υποσχόμενων βιοδιασπώμενων πολυμερικών γονιδιακών φορέων. Xρησιμοποιήσαμε αυτούς τους μη ιικούς φορείς για την αποτελεσματική ενδοκράνια χορήγηση θεραπευτικών πλασμιδίων κατά το γλοιοβλάστωμα. Αυτοί οι φορείς είναι σε θέση να διανέμονται ευρέως εντός του όγκου, και έτσι επιτρέπουν υψηλά επίπεδα θεραπευτικής γονιδιακής έκφρασης που βελτιώνει σημαντικά το θεραπευτικό αποτέλεσμα σε δύο επιθετικά μοντέλα γλοιοβλαστώματος. Τέλος, συνδυάζοντας το άνοιγμα αιματοεγκεφαλικού φραγμού με τη χρήση εστιασμένων υπερήχων με συστημικώς χορηγούμενα νανοσωματίδια, αναπτύξαμε μια μη επεμβατική στρατηγική για την επίτευξη ασφαλούς, εξαιρετικά εντοπισμένης, ισχυρής και σταθερής έκφρασης διαγονιδίων στο κεντρικό νευρικό σύστημα

Γονιδιακή θεραπεία νόσων του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος

Η γονιδιακή θεραπεία αποτελεί ένα νέο εργαλείο για την αντιμετώπιση νοσημάτων του κεντρικού νευρικού συστήματος με δυσμενή πρόγνωση. Παρά τα θετικά αποτελέσματα ποικiλων κλινικών μελετών, ο περιορισμένος όγκος κατανομής των γονιδιακών φορέων, η μειωμένη έκφραση του θεραπευτικού γονιδίου στο όργανο στόχο καθώς και ο χαμηλός θεραπευτικός δείκτης ορισμένων θεραπευτικών σχημάτων αποτελούν σημαντικά εμπόδια. Πιο συγκεκριμένα, οι ευρείας χρήσεως ιικοί φορείς παρουσιάζουν ιδιαίτερες δυσκολίες λόγω του αυξημένου κινδύνου δημιουργίας μεταλλάξεων, πυροδότησης επακόλουθης ανοσολογικής αντίδρασης, περιορισμούς ως προς το μέγεθος του θεραπευτικού γονιδίου και δυσκολίες στην αναβάθμιση παραγωγής τους. Η νανοτεχνολογία προσφέρει καινοτόμες λύσεις στα προαναφερθέντα προβλήματα συμβάλλοντας στη σχεδίαση ασφαλών γονιδιακών φορέων με ελεγχόμενα και διαμορφώσιμα χαρακτηριστικά. Ωστόσο, μέχρι σήμερα λίγες μόνο κλινικές μελέτες παρουσίασαν υποσχόμενα αποτελέσματα με τη χρήση μη ιικών γονιδιακών φορέων. Το φαινόμενο αυτό οφείλεται στην αδυναμία τέτοιου είδους γονιδιακών φορέων να κατανεμηθούν ομοιόμορφα στο παρέγχυμα του εγκεφάλου και στο χαμηλό ποσοστό γονιδιακής μεταφοράς στα κύτταρα στόχους. Σημαντικά εμπόδια στη διαδικασία αυτή αποτελούν ο αιματεγκεφαλικός φραγμός και ο εξωκυττάριος χώρος, που εμποδίζουν την συσσώρευση και την ευρεία κατανομή των νανοσωματιδίων. Στη συγκεκριμένη διδακτορική διατριβή κατασκευάσαμε συνθετικούς μη ιικούς φορείς ικανούς να διεισδύουν και να κατανέμονται ομοιόμορφα στον εγκεφαλικό ιστό επιτρέποντας έκφραση θεραπευτικών γονιδίων σε μεγάλο αριθμό κυττάρων. Επίσης, αποδείξαμε πως η χορήγηση των συγκεκριμένων φορέων με τη βοήθεια συνεχούς πίεσης που παρέχει συνεχή ροή εντός του παρεγχύματος επιτρέπει περαιτέρω διασπορά των διεισδυτικών συνθετικών φορέων. Ακόμη, επεκτείναμε τη συγκεκριμένη τεχνική κατασκευής διεισδυτικών φορέων σε ένα σύστημα πολλά υποσχόμενων βιοδιασπώμενων πολυμερικών γονιδιακών φορέων. Xρησιμοποιήσαμε αυτούς τους μη ιικούς φορείς για την αποτελεσματική ενδοκράνια χορήγηση θεραπευτικών πλασμιδίων κατά το γλοιοβλάστωμα. Αυτοί οι φορείς είναι σε θέση να διανέμονται ευρέως εντός του όγκου, και έτσι επιτρέπουν υψηλά επίπεδα θεραπευτικής γονιδιακής έκφρασης που βελτιώνει σημαντικά το θεραπευτικό αποτέλεσμα σε δύο επιθετικά μοντέλα γλοιοβλαστώματος. Τέλος, συνδυάζοντας το άνοιγμα αιματεγκεφαλικού φραγμού με τη χρήση εστιασμένων υπερήχων με συστημικώς χορηγούμενα νανοσωματίδια, αναπτύξαμε μια μη επεμβατική στρατηγική για την επίτευξη ασφαλούς, εξαιρετικά εντοπισμένης, ισχυρής και σταθερής έκφρασης διαγονιδίων στο κεντρικό νευρικό σύστημα.Gene therapy is a novel tool for treating central nervous system diseases with unfavorable prognosis. Despite the promising results of multiple clinical studies, the limited distribution of gene delivery, the reduced expression of the therapeutic gene in the target organ, and the low therapeutic index of some regimens constitute major obstacles. In particular, viral vectors have particular shortcomings attributed to the increased risk of mutagenesis, triggering of a subsequent immune response, limited size of the therapeutic gene, and complexity of scaling production. Nanotechnology offers a safe gene delivery platform devoid of adverse effects associated with virus-based systems. However, to date only a few clinical studies have shown promising results using non-viral gene vectors. This phenomenon is due to the inability of such genes to be evenly distributed in the brain parenchyma and the low rate of gene transfer to the target cells. Important barriers to this process are the blood-brain barrier and the extracellular space, which prevent the accumulation and wide distribution of nanoparticles. Here we constructed synthetic non-viral vectors capable of penetrating and being evenly distributed within the brain tissue allowing expression of therapeutic genes in a large number of cells. Administration of these vectors by convection-enhanced delivery into the parenchyma permits further dispersion of the synthetic carriers. We expanded this particular technique to synthesize brain penetrating gene vectors using state-of-the-art biodegradable polymers. Furthermore, we used these non-viral vectors for the effective intracranial administration of therapeutic plasmids against glioblastoma. These vectors widely distribute within the tumor, and thus allow for high levels of therapeutic transgene expression thus significantly improving the therapeutic effect in two aggressive glioblastoma models. Finally, by combining blood-brain barrier opening using focused ultrasound with systemically administered nanoparticles, we developed a non-invasive strategy to achieve safe, highly localized, strong and stable expression of transgenes in the central nervous system

Minimal surgical management of penile paraffinoma after subcutaneous penile paraffin injection

Objectives: To describe our reconstructive technique, without flap or graft use, after penile self-augmentation with injected substances, such as paraffin, which are still performed with unfortunate consequences. Patient and methods: Successful single-stage minimal surgical management of an already twice unsuccessfully managed ulcerative penile paraffinoma in a 38-year-old Greek man. Results: The patient was discharged with no postoperative complications, with a five-item version of the International Index of Erectile Function score of 23/25 (i.e. normal erectile function) and flaccid penile length of 5 cm. Conclusions: Penile paraffinoma is a serious complication that can be successfully managed with a single-stage minimal surgical procedure, with normal aesthetic and functional results. Keywords: Paraffinoma, Penile augmentation, Penile injection, Penile reconstructio