팬텀 사지 통증에 대 한 미러 치료와 관련 된 신경 상관 관계의 특성에 대 한 MRI에서 실시간 비디오 프로젝션

Summary

소설 소개 행동 결합 및 neuroimaging 프로토콜 고용 실시간 비디오 프로젝션 다리에서 자기 공명 화상 진 찰 스캐너 환경 내에서 미러 치료와 관련 된 신경 상호 특성화 목적 팬텀 사지 통증과 수족 과목입니다.

Abstract

미러 치료 (MT) 팬텀 사지 통증 (PLP) amputees에 통증 증상을 완화 하는 효과적인 재활 전략으로 제안 되었습니다. 그러나, 산 치료와 관련 된 신경 관계가 수립 있다 도전 어려운 자기 공명 영상 (MRI) 스캐너 환경 내에서 효과적으로 치료를 관리 하는. 이 재활 전략 연관 피 질 영역의 기능 조직 특성, 우리는 다리 절단 참가자에 적용 될 수 있는 결합 된 행동 및 기능적인 neuroimaging 프로토콜을 개발 했습니다. 이 새로운 접근 방식을 카메라에 의해 촬영 된 실시간 비디오 이미지를 확인 하 여 MRI 스캐너 환경 내에서 산을 참가자가 있습니다. 이미지 거울과 참가자 스캐너 침대에 누워 있는 동안 플레이 모니터의 시스템을 통해 참가자에 의해 볼 수 있습니다. 이러한 방법으로, 대뇌 피 질의 영역 (예: sensorimotor cortex)의 기능 변화 산의 직접 응용 프로그램에 대 한 응답에서 나타낼 수 있다

Introduction

PLP 누락 사지 postamputation^1,2에 해당 하는 영역 내에서 인식 하는 고통의 감각을 말합니다. 이 조건은 중요 한 만성 의료 부담 이며 개인의 삶의 질^3,4에 극적인 영향을 미칠 수 있습니다. 그것은 뇌 구조와 기능에 변경 개발 및 PLP^5,6의 neuropathophysiology에서 근본적인 역할을 제안 했다. 그러나, 어떻게 통증 증상을 개발 하 고 그들이 어떻게 치료에 응답에 완화 될 수 있다의 기본 신경 관계가 알 수 없는 남아 있습니다. 정보의이 부족은 기술 과제와 관련 된 MRI^{5,7,8 같은 neuroimaging 환경의 제약 조건 내에서 주어진된 치료 접근을 수행 하는 제한 때문에 주로} .

다양 한 연구에서에서 결과 발생 하는 두뇌의 다른 지역에서 뿐만 아니라 sensorimotor 외피가 내 maladaptive neuroplastic 개편에 PLP의 개발 특성. 예를 들어 사지의 절단에 따라는 교대 지역 이웃의 해당 sensorimotor 대뇌 피 질의 표현에 표시 되었습니다. 그 결과, 인접 분야는 분명히 절단된 사지^9,10에 해당 하는 데 사용 하는 영역을 침입 시작 합니다. PLP와 관련 된 통증 증상을 완화 하기 위해 마운트 또는 모터 이미지 등 치료 효과가^9,,1112수 있습니다. 그것은 증상의 완화 nonaffected 사지^{12,13에서 거울 반영 이미지의 관찰에 의해 제공 하는 구심 성 입력의 크로스-모달 다시 설립 통해 상 발생 하는 것이 좋습니다. 14,15,,1617}. 이러한 이미지를 통해 참가자 모두 사지 남아 있는 환상 만들 절단 된 대신 반대 다리의 반사를 시각화 수 있습니다. 환상 그리고 몰입 효과 이전 공부 했다 Diers 연구진이 기능적 MRI (fMRI)를 통해 기능 활성화의 비교는 일반적인 거울 상자 또는 가상 현실 ^{작업을 받은 후 평가 되었다 건강 한 주제에 그러나 18}., maladaptive neuroplastic 변화의 반전 및 증상의 완화와 관련 된 신경 상호 제대로 이해 남아 있다. 또한, PLP의 기본 메커니즘 남아 연구의 주제 동안 논란이 연구 결과 밝혀^{5, PLP의 개발 뒤에 분명 기본 physiopathologic 변경 해명 여전히 불완전은 19}. 위에서 설명 했 듯이, 여러 작가 특성 통증의 개발 deafferentation 및 영향을 받는 뇌 영역 (절단된 사지의 영역)^6,7,8; 대뇌 피 질의 조직 개편 그러나, 결과 반대 가는데과 고통의 존재는 뇌 구조의 보존 관련 및 통증 감소 국제 기능 연결¹⁹에 기인 하는 공동 작업자에 의해 설명 했다. 이러한 논란에 비추어 그리고 결과 반대, 우리는 믿고 여기에 제시 하는 새로운 접근 방식을 PLP의 연구를 추가 관련 정보를 가져올 것 이다 두뇌의 학위와 함께 라이브 환경에서 산의 효과 평가 하는 과학자를 허용할 것 이다 우리의 전체 프로토콜¹⁹에 평가 하는 고통의 수준으로 그들을 비교 하는 동안 활성화.

이 주제에 이전 문학 산 쉽게 구현 및 낮은 비용¹²PLP의 치료에 대 한 가장 적절 한 행동 치료 중 하나입니다 보이고 있다. 사실,이 기술의 이전 연구 PLP^8,,2021amputees에 maladaptive 변경 기본 sensorimotor 피 질 내에서 반전의 증거가 나타났습니다. MT는 아마도 하나 PLP^12,22,,2324를 치료 하는 가장 저렴 하 고 가장 효과적인 접근, 비록 더 많은 연구 몇몇 환자 하지 않습니다 때문에 이러한 효과 확인 하는 데 필요한 ⁸ 치료이 유형에 반응 하 고 높은 증거-기반 결과²⁵를 제공 하는 더 큰 무작위 임상 시험의 부족이 있다.

MT PLP 줄일 수 있는 가설 중 하나는 하지 절단 신체 일부의 미러 이미지 재구성 및 proprioception과 시각적 피드백²⁶사이 불일치를 통합 하는 데 도움이 사실은 관련이 있습니다. MT의 기본 메커니즘 somatosensory^8,,2728maladaptive 매핑의 복귀와 관련 수 있습니다.

MT에 대 한 주제는 참가자의 몸의 중간에 위치한 거울에서이 효과 관찰 하는 동안 그들의 그대로 사지 (예를 들어, 굴곡 및 확장)를 사용 하 여 여러 모터 및 감각 작업을 수행 하는 데 필요한 선명 하 고 정확한 만드는 절단된 사지²⁹의 영역 내에서 움직임의 표현입니다.

더 이상 측면의 과학적 이해를 개발 하기 위해 PLP에 관련 된 그것은 더 나은 특성을 기본 neuroplastic 변화 산에서 제공 하는 통증 증상의 개선 뿐 아니라 사지 사지에서 그 결과에 중요 한 이와 관련, neuroimaging, fMRI, 같은 대뇌 피 질의 개편 연관 pathophysiologic 메커니즘 명료 수 있도록 강력한 도구로 등장 기술과 최적화에 PLP 가진 개인의 재활을 향해 단서 제공 임상 컨텍스트^30,31. 또한, 높은 공간 해상도 제공 (예: electroencephalography)에 비해 fMRI의 다른 지역과 함께 sensorimotor 피 질에 손가락 및 숫자 표현 등 두뇌 응답의 더 정확한 매핑 허용 뇌³².

날짜 하려면, MT와 관련 된 신경 생리학 스캐너 환경 내에서 프로시저의도 전에 큰 부분에서 인해 애매 남아 (즉, 그것은 스캐너에 누워 있는 동안 치료를 수행 하는 개인에 대 한 어려운). 여기, 우리는 그들의 자신의 다리 움직임을 관찰 하는 개인에 대 한 수는 방법 설명에서 실시간 스캐너의 좁은 범위 내에서 거짓말 뒤로 눕은 동안 구멍. 치료에 의해 elicited 선명 하 고 몰입 감각의 정확한 휴양 움직이는 다리, 그리고 거울과 연구 참가자가 직접 볼 수 있는 모니터의 시스템의 실시간 이미지를 비디오 카메라를 사용 하 여 다시 수 있습니다.

과거의 연구는 시각적 자극을 제시 하 고 이러한 기술적 과제^{9,16,33 회피 하는 수단으로 비디오 녹화, 가상 현실, 그리고 녹화 된 애니메이션 같은 기법을 통합 하려고 했습니다. ,34}. 그러나, 이러한 기술은 그들의 효과^{35,36,37,,3839}에 제한 되었습니다. 녹화 된 비디오를 사용 하 여 특정 한 경우에는 종종 가난한 간의 동기화가 참가자 들의 움직임과 비디오, 가난한 현실적인 느낌에 이르게 타이밍 정확도의 부족에 의해 제공 하는 것을 개인의 자신의 다리는 움직이고 있다. Sensorimotor 집중의이 감각을 개선 하기 위해 다른 기술, 가상 현실 등 디지털된 애니메이션 시도 되었습니다. 그러나, 그들은 낮은 이미지 해상도, 제한 된 시야, 비현실적인 또는 nonnatural 인간과 같은 움직임 및 모션 지연의 존재 시각적으로 설득력 있는 감각을 생성 하지 (즉, 움직임의 desynchronization). 또한, 마찰, 추진력, 그리고 중력의 효과 같은 다른 기능 이상의 가난한 제어와 결합 하는 정확한 모델링의 부족 선명 하 고 몰입 느낌⁴⁰의 인식을 방해. 따라서, amputees에 대 한 그것은 가치 탐구 전략 과목 인지 작업 (관찰)에 종사 하 고의 환상에 몰입 절단 재활 운동. 마지막으로, 이러한 복잡 한 전략을 구현 하는 개발에 필요한 리소스는 시간이 오래 걸릴 수 및 비용을 금지 있습니다.

있다고 침수에 의하여 참가자 MT³¹의 세션을 수행 하는 동안 그들의 자신의 사지의 예상된 이미지의 라이브 및 실시간 동영상 볼 수 있습니다의 현실적이 고 생생한 감각을 만들어 새로운 접근 방식을 설명 합니다. 이 접근은 개인과 스캐너 구멍에 누워 상당한 비용 또는 광범위 한 기술 개발 없이 하는 동안 수행 됩니다.

이 프로토콜은 국립 보건원 (NIH) 연구 프로젝트 그랜트 (RO1)의 일부-와 함께 neuromodulatory 기법, 즉 transcranial 직류 자극 (tDCS)의 결합의 효과 평가 하는 임상 시험을 후원 한 행동 치료 (거울 요법)³¹팬텀 사지 통증 구호 하기 위하여. 우리 기준, 사전, 그리고 각 개입 세션 후 통증에 대 한 시각적 아날로그 규모 (VAS) 변화를 평가합니다. fMRI는 뇌 기능에 구조적인 변화 및 PLP의 구호와 함께 그것의 상관 관계를 평가 하기 위해 neurophysiologic 도구로 사용 됩니다. 따라서, 초기 fMRI 대뇌 피 질의 maladaptive 개편^5,6,8 은 보여줍니다 중 하나는 참가자의 두뇌의 구조 조직의 초기 지도 하기 위하여 얻을 수 있다 ^{, 11 , 13 , 14 , 18 , 28} 또는¹⁹; 하지 않습니다 같은 방식으로, 과학자 분야 이해 영역 활성화 응답 MT; 산 작업 초기에 활성화 됩니다 볼 수 있습니다. 마지막으로, 그것은 두 번째 fMRI postintervention 변경 (변조) tDCS와 마운트 결합된 치료 후 대뇌 피 질의 조직 개편에서 생성 된 경우 확인 하 고 분석 하는 경우 이러한 변경 내용이 상관 또는 연관 정도 얻을 수 고통 변경 합니다. 따라서,이 프로토콜 MT 동안 PLPs 환자의 구조 개편 변화를 평가 하는 과학자를 허용 하 고 또한 이러한 변화를 fMRI에서 본 변화에 따라서 추가 정보를 제공 하는 PLP에 연결 됩니다 이해 하는 데 도움이 어떻게 산 수정 팬텀 통증을 뇌 구조 및 기능 활동을 영향을 줍니다.

Protocol

1입니다. 피사체의 준비 참여, 사전 동의서를 완료 하는 참가자와 심사 평가 MRI 안전, 후자에 의해 수행 참가자는 어떤 알려진된 금기를 보장 하기 위해 스캔 시설에서 neuroimaging 기술자 검색 (예를 들어, 그들의 몸, 공포증, 또는 임신의 역사에서 금속). 실험 절차에 관한 자세한 지침 참가자를 제공 합니다. 그들은 이해 하 고 검사 절차 중에 제공 하는 지침을 따르십시오 수 ?…

Representative Results

MT와 사용 하 여 실시간 비디오 프로젝션과 관련 된 감각을 생성 하는 것은 가능 합니다. 참가자는 주관적 인식 비디오 이미지 같은 이며 감각은 몰입을 보고 했다. 또한, 스캐너 환경에서 MT (즉, 다리 및 예상 미러 이미지의 움직임)와 관련 된 대뇌 피 질 활성화의 패턴은 강력한. 파일럿 연구에서 MT에 대뇌 피 질의 응답 작업 프…

Discussion

이 프로토콜 소설, PLP 가진 개인에서 MT와 관련 된 신경 상호를 정확 하 게 성격 조사를 허용 하는 가능한 절차에 설명 합니다.

이전에 언급, 연구 과거 비디오 녹화, 가상 현실, 녹화 된 애니메이션^{9,33 등 다양 한 기법을 통합 하 여 산 치료와 관련 된 신경 상관 관계를 조사 하려고 했습니다. ,34}. 그러나, 이?…

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