Hayalet bacak ağrısı için ayna tedavisi ile ilişkili sinirsel ilişkilendirir karakterizasyonu için bir MRI gerçek zamanlı Video projeksiyon

Summary

Biz bir roman mevcut davranışsal kombine ve beyin görüntüleme iletişim kuralı manyetik rezonans görüntüleme tarayıcı ortamında bacak içinde ayna tedavisi ile ilişkili sinirsel ilişkilendirir karakterize amacıyla istihdam gerçek zamanlı video projeksiyon Hayalet bacak ağrısı ile amputee hedefler.

Abstract

Ayna terapisi (MT) amputees Hayalet bacak ağrısı (PIP) ile ağrı belirtileri hafifletmek için etkili bir rehabilitasyon strateji olarak teklif edildi. Ancak, MT tedavisiyle ilişkili sinirsel ilişkilendirir kurulması zorlu verilen bu terapi bir manyetik rezonans görüntüleme (MRG) tarayıcı ortamında etkin bir şekilde yönetmek zor. Kortikal bölgelerde rehabilitasyon bu strateji ile ilişkili işlevsel organizasyonu karakterize etmek bir bacak amputasyonu katılımcılarıyla uygulanabilen bir kombine davranışsal ve fonksiyonel beyin görüntüleme Protokolü geliştirdik. Bu yeni yaklaşımın bir kamera tarafından çekilen gerçek zamanlı video görüntüleri görüntüleyerek MRI tarayıcı ortamında MT geçmesi katılımcılar sağlar. Görüntüleri aynalar ve katılımcı tarayıcı yatakta yatıyordu süre kez bir monitör sistemi aracılığıyla katılımcı tarafından görüntülenebilir. Bu şekilde, kortikal alanlarda ilginç (e.g., sensorimotor korteks) işlev değişiklikleri yanıt MT. doğrudan uygulanması olarak karakterize edilebilir

Introduction

PIP eksik bacak postamputation^1,2için karşılık gelen alanı içinde algılanan acı hissi anlamına gelir. Bu durum önemli bir kronik sağlık yük ve bireyin yaşam kalitesini^3,4üzerinde dramatik bir etkisi olabilir. Beyin yapısı ve işlevi geliştirme ve neuropathophysiology PIP^5,6temel bir rol oynar sürülmüştür. Ancak, temel sinir ilişkilendirir nasıl ağrısı belirtileri geliştirmek ve nasıl onlar tedaviye yanıt hafifletti bilinmeyen kalır. Bu bilgiler çoğunlukla teknik zorluklar ve MRI^{5,7,8 gibi bir beyin görüntüleme ortamı kısıtları içinde belirli bir tedavi yaklaşımı gerçekleştirme ile ilgili sınırlamalar nedeniyle olmaması} .

Çalışmalar bir dizi sonuçlarından uyumsuz neuroplastic yeniden yapılanma içinde sensorimotor cortices yanı sıra beynin diğer alanlarda meydana gelen PLP gelişimine özniteliği. Örneğin, bir ekstremite amputasyonu olmadığını bir kayma alanlarda komşu karşılık gelen sensorimotor kortikal temsilciliği gösterilmiştir. Sonuç olarak, komşu alanlarda Görünüşe göre takma bacak^9,10‘ a karşılık gelen için kullanılan bölgeleri işgal başlar. PIP ile ilişkili ağrısı belirtileri hafifletmek için MT ya da motor görüntü gibi tedaviler etkili^9,11,12olabilir. Bu belirtiler yoksullukla mücadele putatively afferent girişleri, gözlem nonaffected bacak^{12,13ayna yansıyan görüntülerin tarafından sağlanan çapraz kalıcı yeniden kurulması yoluyla oluşur önerilmektedir, 14,15,16,17}. Bu resimlerle katılımcılar böylece her iki bacaklarda kalır bir yanılsama yaratmak yerine bacağı, bir ters uzuv yansıma görselleştirmek edebiliyoruz. Yanılsama ve sürükleyici etkileri daha önce Diers ve ark. tarafından fonksiyonel aktivasyon fonksiyonel MRI (fMRI) ile karşılaştırılması bir görev bir ortak ayna kutusu veya sanal gerçeklik ^{geçiyor sonra değerlendirildi sağlıklı bireylerde incelenmiştir 18}. ancak, uyumsuz neuroplastic değişikliklerin iptali ve belirtilerin azaltılması ile ilgili sinir ilişkilendirir kötü anlaşılır kalır. Ayrıca, gibi tartışmalı bulgular ortaya^{5olmuştur iken açık temel Fizyopatolojik değişiklik PLP gelişimi arkasında hala eksik olarak aydınlatılmamıştır PLP temel mekanizması bir konu araştırma kalır, 19}. Yukarıda belirtildiği gibi birden çok yazar acı gelişimi özellik deafferentation ve etkilenen beyin alan (alan takma bacak)^6,7,8kortikal düzenlenmesi; Ancak, sonuçlar Makin ve ağrı varlığı beyin yapısı korunması ile ilişkilidir ve acı bir azaltma Bölgelerarası fonksiyonel bağlantı¹⁹‘ a atfedilen işbirlikçileri tarafından tarif edildi. Burada sunulan yeni yaklaşımın PLP çalışma için ek ilgili bilgi getirecek ve MT etkileri beyin derecesi ile canlı bir ortamda değerlendirmek bilim adamları sağlayacak bu tartışmalı görünümünde ve bulgular karşısında, inanıyoruz onları bizim tam protokolü¹⁹‘ değerlendirildi ağrı düzeyleri ile karşılaştırma sırasında harekete geçirmek.

Bu konuda önceki edebiyat MT PLP tedavisi kolay uygulama ve düşük maliyeti¹²için en uygun davranış terapileri biri olduğunu göstermiştir. Aslında, bu tekniğin önceki çalışmalarda Primer sensorimotor korteks içinde uyumsuz değişiklikleri ters kanıtı amputees PLP^8,20,21ile göstermiştir. MT belki biri PLP^12,22,23,24tedavisi için en ucuz ve en etkili yaklaşım olmasına rağmen daha fazla çalışmalar bazı hastalar yapmak beri bu efektleri onaylamak için ihtiyaç vardır Bu tür tedavi⁸ yanıt ve yüksek-kanıta dayalı sonuçlar²⁵sağlamak daha büyük randomize klinik çalışmalarda bir eksikliği olduğunu.

Bir-in hangi-ebilmek azaltmak MT PLP hipotezler değil kesilmiş vücut parçası ayna görüntüsünü yeniden düzenlemek ve proprioception ve görsel geribildirim²⁶arasında uyumsuzluk entegre yardımcı olur aslında ilgilidir. MT temel mekanizmaları somatosensor^8,27,28uyumsuz eşleme reversion ile ilişkili olabilir.

MT için konular böylece canlı ve hassas oluştururken bu etki bir ayna katılımcının vücut, orta çizgi içinde yer alan kesilmediğini gözleyerek onların sağlam ekstremite (örneğin, fleksiyon ve uzantısı) kullanarak çeşitli motor ve duyusal görevleri gerçekleştirmek için gerekli olan takma bacak²⁹alanı içinde hareket gösterimi.

Daha fazla patofizyolojisi yönleri bilimsel anlayış geliştirmek için fiş boşaltmaya karışan PLP, bu temel neuroplastic değişiklikleri bu sonucu uzuv amputasyon yanı sıra ağrı yakınması MT. tarafından sağlanan iyileşme daha iyi karakterize etmek çok önemlidir Bu bağlamda, fMRI gibi beyin görüntüleme teknikleri ile kortikal yeniden yapılanma ilişkili Etyopatogenezi mekanizmaları aydınlatmak yardım için güçlü araçlar olarak ortaya çıkmıştır ve rehabilitasyon olan bireylerin PLP içinde en iyi duruma getirme yönünde ipuçları sağlayabilir Klinik bağlam^30,31. Ayrıca, yüksek Uzaysal çözünürlük tanınan tarafından fMRI (karşılaştırıldığında için örnek elektroansefalografi) bırakmak için parmak ve basamak temsilcilikleri ile birlikte diğer bölgelerinde sensorimotor korteks gibi beyin tepkilerin daha doğru eşleme beyin³².

Bugüne kadar MT ile ilişkili nörofizyoloji tarayıcı ortamında yordamı yerine getiren büyük ölçüde zorlukları nedeniyle zor kalır (yani, zor bir birey için tarayıcıda yalan sırasında tedavi gerçekleştirmek için). Burada, bireyin kendi bacak hareketi gözlemlemek sağlar bir yöntemi açıklamak içinde yalancı sırtüstü tarayıcı dar sınırları içinde iken gerçek zamanlı delik. Tedavisi ile elde edildi canlı ve üstün duyu doğru bir rekreasyon hareketli bacak ve aynalar ve doğrudan çalışma katılımcı tarafından görüntülenebilir bir monitör sistemi gerçek zamanlı görüntülerini yakalar bir video kamera ile yeniden oluşturulabilir.

Son çalışmalar teknikleri video kaydı, sanal gerçeklik ve önceden kaydedilmiş animasyonlar gibi görsel uyarıcı sunmak ve bu teknik sorunlar^{9,16,33 aşmak için araç olarak dahil için çalıştılar ,34}. Ancak, bu teknikler onların etkinliğini^{35,36,37,38,39}sınırlı sahip. Önceden kaydedilmiş bir video kullanarak özel durumda katılımcıların hareketleri ve video gibi bir zavallı gerçekçi izlenim uzaklaşan zamanlama doğruluk eksikliği tarafından sağlanan olanlar arasında sık sık yoksul bir eşitleme işte bu bireyin kendi bacak hareket ediyor. Bu anlamda sensorimotor daldırma geliştirmek için sanal gerçeklik ve sayısallaştırılmış animasyonlar, gibi diğer teknikleri kurulması denenen. Henüz, bir düşük görüntü çözünürlüğü, sınırlı görüş alanı, gerçek dışı veya nonnatural insan benzeri hareketleri ve hareket gecikme varlığı nedeniyle görsel olarak ikna edici duyumlar üretmek başarısız oldu (yani, hareket desynchronization). Ayrıca, kötü kontrol üzerinde sürtünme, ivme ve yerçekimi, etkileri gibi diğer özellikleri ile birlikte doğru bir modelleme eksikliği bir canlı ve üstün hissediyorum⁴⁰algı engeller. Bu nedenle, amputees için keşfetmek için değer konular bilişsel görev (gözlem) nişanlı ve sürükleyici bir yanılgı olarak kesilmiş sağlamak için stratejiler uzuv hareketi. Son olarak, bu karmaşık stratejiler uygulama ve geliştirme için gerekli kaynakları zaman alıcı ve/veya engelleyici maliyeti.

Biz inandığımız bir oturum MT³¹gerçekleştirirken sayede katılımcı bir canlı ve gerçek zamanlı görebilirsiniz video ve kendi bacak öngörülen bir görüntüsünü daldırma, gerçekçi ve canlı duygusu oluşturur Yeni bir yaklaşım açıklar. Süre bireysel inceden inceye gözden geçirmek geçişli yalan söylüyor ve önemli maliyetler veya kapsamlı teknik geliştirme bu yaklaşım gerçekleştirilir.

Bu iletişim kuralı bir ulusal kurumları Sağlık (NIH) Araştırma Proje desteği (RO1) bir parçasıdır-bir neuromodulatory tekniği, yani Transkraniyal doğru akım stimülasyon (tDCS), kombinasyonu etkilerini değerlendiren klinik ile sponsorluğunda bir davranışçı terapi (tedavi ayna) Hayalet bacak ağrısı³¹rahatlatmak için. Ağrı, taban çizgisi, önce ve sonra her müdahale için görsel analog ölçek (VAS) değişiklikleri değerlendirin. fMRI neurophysiologic bir araç olarak beyin işlev yapısal değişiklikler ve onun korelasyon PLP kabartmalı değerlendirmek için kullanılır. Bu nedenle, ilk fMRI de kortikal uyumsuz reorganizasyon^5,6,8 olduğunu göstereceğiz katılımcının beyin yapısal organizasyonu temel Haritası için elde edilir ^{, 11 , 13 , 14 , 18 , 28} veya¹⁹değil; aynı şekilde, bilim adamı hangi alanlarda temel görev MT ile adlı alanları harekete geçirmek yanıt-e doğru MT anlamak için aktif hale gelir gözlemleyebilirsiniz; son olarak, ikinci bir fMRI postintervention değişiklikler (modülasyon) kortikal reorganizasyon sonra kombine tedavi ile tDCS ve MT içinde oluşturulan Eğer görmek için ve bu değişiklikler ilişkili veya derecesi ile ilişkili çözümlemek için elde etmek mümkündür ağrı değişti. Bu nedenle, bu iletişim kuralı PLPs olan hastalarda yapısal yeniden yapılanma değişiklikleri sırasında MT değerlendirmek bilim adamları sağlar ve aynı zamanda onları fMRI içinde görülen bu değişiklikleri PLP, bu nedenle üzerinde ek ayrıntıları sağlayan değişiklikler ile ilişkili olup olmadığını anlamak için yardımcı olur nasıl MT Fantom ağrısı değiştirmek için beyin yapısal ve işlevsel faaliyet etkiler.

Protocol

1. konu hazırlanması Katılım önce onay formunu tamamlamak katılımcı var ve değerlendirme eleme bir MRI emniyet ikinci katılımcı için bilinen herhangi bir kontrendikasyonlar yok emin olmak için tarama tesisinde Nörogörüntüleme teknisyen tarafından yürütülen Taranan (örneğin, metal onların beden, klostrofobi veya gebelik öyküsü). Katılımcı deneysel bir işlem ile ilgili ayrıntılı yönergeler sağlar. Tarama işlemi sırasında sağlanan yönergeleri izleyin ve…

Representative Results

Gerçek zamanlı video projeksiyon kullanarak MT ile ilişkili sansasyon üretme mümkün olabilir. Katılımcılar subjektif yaşam gibi algılanan video görüntüsü ve duygu sürükleyici olduğunu bildirdi. Ayrıca, tarayıcı ortamında MT (yani, bacak ve öngörülen ayna görüntüsü ile ilgilenen hareketi) ile ilişkili kortikal harekete geçirmek şekillerinin sağlam. Bir pilot çalışmada, MT kortikal yanıtların?…

Discussion

Bu iletişim kuralı bir roman, müfettişler doğru PIP ile bireylerde MT ile ilişkili sinirsel ilişkilendirir karakterize sağlar uygun yordamı anlatılmaktadır.

Olarak daha önce bahsedilen, çalışmalar video kaydı, sanal gerçeklik ve önceden kaydedilmiş animasyonları^{9,33 gibi çeşitli teknikler birleşmeyle MT tedavi ile ilişkili sinirsel ilişkilendirir araştırmak için çalıştılar ,…}

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