הקרנת וידאו בזמן אמת ב- MRI פלואורסנציה ה"מפה עצביים הקשורים בטיפול מראה עבור כאב האיבר פנטום

Summary

אנו מציגים רומן בשילוב התנהגותית, דימות מוחי פרוטוקול המעסיקים הקרנת וידאו בזמן אמת לצורך אפיון את ה”מפה עצביים הקשורים במראה טיפול בתוך הסביבה סורק תהודה מגנטית ברגל קטועי איברים בנבדקים עם כאב האיבר פנטום.

Abstract

טיפול ראי (MT) הוצע כמו אסטרטגיית שיקומי יעיל כדי להקל על הסימפטומים והכאב, קטועי גפיים עם כאב האיבר פנטום (פיפ). עם זאת, הקמת את ה”מפה עצביים הקשורים MT טיפול יש כבר מאתגר בהתחשב בעובדה שקשה לנהל את הטיפול ביעילות בתוך סביבה סורק תהודה מגנטית (MRI). כדי לאפיין ארגון פונקציונלי של אזורים קורטיקליים המשויך האסטרטגיה שיקומית, פיתחנו פרוטוקול משולב דימות מוחי התנהגותית ופונקציונליים שניתן להחיל משתתפים עם כריתה הרגל. גישה חדשנית זו מאפשרת למשתתפים לעבור MT בתוך הסביבה סורק MRI על-ידי הצגת תמונות וידאו בזמן אמת, נתפס על ידי מצלמה. התמונות נצפים על-ידי המשתתף דרך מערכת של מראות, צג המשתתף צפיות בשכיבה על המיטה סורק. באופן זה, ניתן לאפיין שינויים פונקציונליים קורטיקלית תחומי עניין (למשל, sensorimotor cortex) בתגובה היישום הישיר של הר.

Introduction

פיפ מתייחס התחושה של כאב נתפס בתוך האזור המקביל חסר גפה postamputation^1,2. מצב זה הוא נטל משמעותי בריאות כרוניות, יכולה להיות השפעה דרמטית על הפרט-איכות חיים-^3,–⁴. הוצע כי שינויים במבנה המוח ומתפקדים לשחק תפקיד מהותי פיתוח, neuropathophysiology של פיפ^5,6. עם זאת, ה”מפה עצבית הבסיסית של איך לפתח תסמינים כאב, איך הם ניתן להקל בתגובה הטיפול נשאר לא ידוע. חוסר מידע הוא בעיקר בשל האתגרים הטכניים והמגבלות הקשורות ביצוע גישה טיפולית נתון במסגרת המגבלות של סביבה דימות מוחי כגון MRI^5,7,8 .

תוצאות של מספר מחקרים מייחסים את התפתחות פיפ כדי maladaptive neuroplastic רה-ארגון המתרחשים בתוך sensorimotor cortices, כמו גם באזורים אחרים של המוח. לדוגמה, הוכח כי בעקבות קטיעה של איבר, יש משמרת בייצוג המתאימים קורטיקליים sensorimotor של השכנה אזורים. כתוצאה מכך, באזורים הסמוכים ככל הנראה להתחיל פולשים האזורים בהם שימוש כדי שיתאימו הקטוע^9,10. על מנת להקל על הסימפטומים והכאב הקשורים פיפ, טיפולים כגון הר או דימויים מנוע עשוי להיות יעיל^9,11,12. הוא הציע כי שיכוך של סימפטומים מתרחשת דרך קרוס-מודאלי הקמתה מחדש של תשומות מביא, שסופקו על-ידי ההתבוננות במראה משתקפת תמונות מן האיבר nonaffected^{12,13, putatively 14,15,16,17}. דרך התמונות האלה, המשתתפים מסוגלים לדמיין את השתקפות האיבר ההפוך במקום האחד נכרתה, ובכך ליצור אשליה שנותרו שני הגפיים. האשליה ואפקטים immersive בעבר נחקרו על-ידי Diers et al. במקצועות בריאות שבו הוערך השוואה של הפעלת פונקציונליות באמצעות MRI תפקודי (fMRI) לאחר שעברו פעילות או עם תיבת מראה נפוץ או מציאות מדומה ¹⁸. לעומת זאת, ה”מפה עצביים הקשורים ההיפוך של השינויים maladaptive neuroplastic שיכוך של סימפטומים נותרים ממעטים להבין. בנוסף, מנגנון הבסיסית של פיפ נותר נושא המחקר כפי ברור משינוי physiopathologic הבסיסי מאחורי התפתחות פיפ עדיין שהיישום הובהר ואילו הממצאים שנוי במחלוקת כבר חשף^{5, 19}. כאמור לעיל, מחברים מרובים מייחסים את התפתחות כאב deafferentation וארגון בקליפת המוח של המוח מושפעת אזור (אזור של הגף הקטוע)^6,7,8; עם זאת, מול תוצאות שתוארו על-ידי מאקין ומשתפי פעולה בו הנוכחות של כאב מזוהה עם שימור מבנה המוח, הכאב הוא מיוחס הפחתת הקישוריות פונקציונלי interregional¹⁹. לאור אלה שנויים במחלוקת, מול הממצאים, אנו מאמינים כי הגישה הרומן המובאת כאן תביא פרטים רלוונטיים נוספים למחקר של פיפ יאפשר מדענים להערכת ההשפעות של MT בסביבת חיים עם מידת המוח הפעלה תוך השוואתם עם רמות הכאב העריך שלנו פרוטוקול מלא¹⁹.

ספרות הקודם בנושא זה הוכיחו כי MT הוא אחד הטיפולים ההתנהגות המתאימה ביותר לטיפול של פיפ בשל יישום קל שלה עלויות נמוכות¹². למעשה, מחקרים קודמים של טכניקה זו הראו עדות להיפוך של שינויים maladaptive בתוך קליפת sensorimotor העיקרי של קטועי גפיים עם פיפ^8,20,21. אף-על-פי MT הוא אולי אחד הגישה הכי זול ויעיל ביותר לטיפול פיפ^12,22,23,24, נדרשים מחקרים נוספים כדי לאשר אפקטים אלה מאז חלק מהחולים אינם מגיבים לסוג זה של טיפול⁸ ויש מחסור גדול ניסויים קליניים אקראיים המספקים תוצאות המבוססות על ראיות גבוהה²⁵.

לאחד השערות לפיו MT יכול להפחית פיפ קשורה לעובדה כי תמונת ראי של חלק הגוף קטעו לא עוזר לארגן מחדש ולשלב ההתאמה בין קינסטזיה, משוב חזותי²⁶. המנגנון הבסיסי של MT יכול להיות משויך השחזור של המיפוי maladaptive של המגע^8,27,28.

הר, הנושאים הנדרשים לביצוע מספר משימות מוטוריים באמצעות איבר שלם שלהם (למשל, כיפוף והסיומת) תוך התבוננות במראה את האפקט הזה ממוקם האמצע של המשתתף הגוף, ובכך יוצר חי ומדויק ייצוג התנועה בתוך האזור של הקטוע²⁹.

כדי להמשיך ולפתחו את ההבנה המדעית של ההיבטים פתופסיולוגיה מעורב פיפ, זה הכרחי כדי לאפיין טוב יותר השינויים neuroplastic כבסיס הנגרמות כתוצאה קטיעות גפה, כמו גם השיפור של הסימפטומים והכאב המסופקים על ידי הר בהקשר זה, טכניקות דימות מוחי, כגון fMRI, הופיעו כמו כלים רבי עוצמה המסייעים להבהיר את המנגנונים pathophysiologic המשויך רה-ארגון קורטיקלית ולספק רמזים לכיוון מיטוב לשיקום אנשים עם פיפ ב ^30,ההקשר הקליני³¹. יתר על כן, הרזולוציה המרחבית הגבוהה המוענקת על ידי ה-fMRI (לעומת אלקטרואנצפלוגרם, לדוגמה) מאפשר מיפוי מדויק יותר של המוח תגובות, כגון ייצוגים אצבע ו ספרות, בקליפת sensorimotor יחד עם אזורים אחרים המוח³².

עד כה, נוירופיזיולוגיה המשויך MT עודנו בשל בחלק גדול לאתגרים של ביצוע ההליך בתוך הסביבה סורק (קרי, זה קשה עבור אדם יחיד לבצע את הטיפול תוך כדי שכיבה בסורק). כאן, אנו מתארים שיטה המאפשרת לאדם לבחון את תנועת הרגל שלהם ב בזמן אמת תוך שוכב פרקדן בתוך הגבולות הצרים של הסורק נשא. בילוי מדויקות של תחושה עזים, מקיפה שהפיק את הטיפול יכול ליצור מחדש באמצעות מצלמת וידאו לוכדת תמונות בזמן אמת של הרגל נע, ואת מערכת מראות צג ניתן לצפות ישירות על ידי המשתתף במחקר.

מחקרים שנעשו בעבר ניסו לשלב טכניקות כגון הקלטת וידאו, מציאות מדומה, אנימציות מוקלטת מראש כאמצעי כדי להציג את הגירוי החזותי, לעקוף את האתגרים הטכניים^{9,16,33 ,34}. ובכל זאת, שיטות אלה כבר מוגבלת ב שלהם האפקטיביות^{35,36,37,38,39}. במקרה מסוים של שימוש וידאו מוקלטות מראש, יש סינכרון לעיתים קרובות המסכן בין תנועות המשתתפים אלו שסופקו על-ידי הווידאו, כמו גם חוסר דיוק בתזמון, מה שמוביל רושם ריאליסטי זה האישי של הפרט הרגל הוא נע. על מנת לשפר את תחושת sensorimotor טבילה, נוסו טכניקות אחרות, כגון אנימציות סרוקים, ומציאות מדומה. ובכל זאת, הם נכשלו ליצור תחושות משכנע ויזואלית ברזולוציה נמוכה, שדה ראייה מוגבל, תנועות דמוי אדם לא מציאותי או nonnatural וכתוצאה נוכחות של תנועה לג (קרי, desynchronization של התנועה). בנוסף, העדר דוגמנות מדויקת בשילוב עם השליטה המסכן תכונות אחרות, כגון ההשפעות של חיכוך, תנע, כוח הכבידה, מעכבת את התפיסה של להרגיש חי, מקיפה⁴⁰. עבור נכים, לכן שווה לחקור את האיבר אסטרטגיות כדי להבטיח כי הנושאים עוסקים בפעילות קוגניטיבית (תצפית) היו כורתות מקיפה על האשליה של תנועה. בסופו של דבר, המשאבים הדרושים עבור פיתוח ויישום אסטרטגיות מורכבות אלו עשויה לגזול זמן רב ו/או העלות אוסרני.

אנו מתארים גישה חדשה שאנו מאמינים יוצרת תחושה מציאותית ומלאי של טבילה לפיה המשתתף יכול לראות וידאו בזמן אמת וחיים של תמונת המתוכננת של האיבר שלהם בזמן שהם מבצעים, הפעלה של MT³¹. גישה זו מבוצעת כאשר הפרט היא שוכבת בתוך סורק נשא והוא ללא עלויות משמעותית או פיתוח טכני נרחב.

פרוטוקול זה הוא חלק מענק פרוייקט מחקר במכון הלאומי של בריאות (NIH) (RO1)-בחסות ניסוי קליני המעריכה את ההשפעות של השילוב של טכניקה neuromodulatory, כלומר טראנס זרם ישיר גירוי (tDCS), עם טיפול התנהגותי (ראי טיפול) על מנת להקל על כאב האיבר פנטום³¹. אנחנו להעריך שינויים בסולם אנלוגי חזותי (VAS) לכאב בנקודת ההתחלה, מראש, ואחרי כל מושב התערבות. fMRI משמש ככלי neurophysiologic על מנת להעריך שינויים מבניים בתפקוד המוח וייצור שההקלה של פיפ. לכן, אפ הראשוני מתקבל על מנת לקבל מפה בסיסית של הארגון מבנית של המוח של המשתתף, אשר תציג גם כי יש רה-ארגון maladaptive קורטיקלית^{5,6,8 , 11 , 13 , 14 , 18 , 28} או שאין¹⁹; באותו אופן, המדען ניתן להבחין באילו תחומים מופעלים בנקודת ההתחלה עם המשימה של MT על מנת להבין הפעלת בתגובה של האזורים הר; לבסוף, זה ניתן לקבל postintervention fMRI כדי לראות אם שינויים (אפנון) נוצרו בקורטיקלית לארגונו מחדש לאחר הטיפול המשולב עם tDCS ו MT וכדי לנתח אם שינויים אלה נמצאים בקורלציה או המשויך מידת השינוי כאב. לכן, פרוטוקול זה מאפשר למדענים להעריך את השינויים והעברתה בחולים עם PLPs במהלך MT, גם עוזר להם להבין אם שינויים אלה ראיתי ב- fMRI הקשורים לשינויים פיפ, ולכן מתן פרטים נוספים על איך MT משפיעה על פעילות מוחית מבנית ופונקציונליים לשינוי פנטום פיין.

Protocol

1. הכנת נושא לפני השתתפות, יש את המשתתף למלא טופס הסכמה, בטיחות MRI הקרנת הערכה, האחרון בוצע על ידי הטכנאי דימות מוחי במתקן סריקה, כדי להבטיח כי המשתתף אין כל התוויות ידוע כדי מתבצעת סריקה (למשל, מתכת הגוף שלהם, היסטוריה של קלסטרופוביה, או הריון). לספק את המשתתף עם הוראות מפורטות לגבי …

Representative Results

יצירת התחושה המשויכים MT באמצעות הקרנת וידאו בזמן אמת הוא ריאלי. המשתתפים דיווחו סובייקטיבי כי תמונת הוידיאו נתפס. זה כמו חיים ויש התחושה מקיפה. יתר על כן, הדפוסים של הפעלת בקליפת המוח הקשורים MT (קרי, התנועה של הרגל והצגת התמונה המוקרנת ראי)…

Discussion

פרוטוקול זה מתאר של הרומן, ריאלי הליך המאפשר חוקרים לאפיין במדויק את ה”מפה עצביים הקשורים MT אצל אנשים עם פיפ.

כמו בעבר הזכיר, אחרי מחקרים ניסו לחקור את ה”מפה עצביות הקשורות MT לטיפול על ידי שילוב טכניקות שונות כגון הקלטת וידאו, מציאות מדומה, אנימציות מוקלטת מראש⁹<su…

Materials

Scanner	Phillips	NA	3 Tesla Philips Acheiva MRI scanner
Camera	Logitech	NA	HD Pro Webcam C910
Monitor	Cambridge Research Systems	NA	3D BOLD screen for MRI
Mirror	TAP Plastics	99999	Mirrored Acrylic Sheets (Cut­to­Size) ­ Clear 1/8 (.118)" Thick, 10" Wide, 40" Long
Mirror stand		NA	Mirror stand was built by the co-investigators from a rectangular piece of wood
Headphones	Westone Sensimetrics	PN 79245	Replacement comply foam tips for universal-fit earphones. Canal size: Standard 6 pieces/ 3 pair
			MR compatible in ear headphones
MRI Scanner	Phillips	3.0 T Philips Achieva System