我们提出了一种新颖的结合行为学与神经影像学的实验方案，该方案采用实时视频投影技术，旨在在磁共振成像扫描环境中表征伴有幻肢痛的下肢截肢受试者在接受镜像疗法时相关的神经活动特征。
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摘要
摘要
镜像疗法（MT）被认为是一种有效的康复策略，可用于缓解患有幻肢痛（PLP）的截肢患者疼痛症状。然而，由于在磁共振成像（MRI）扫描仪环境中难以有效实施该疗法，因而明确与MT治疗相关的神经机制仍具挑战性。为了表征与此康复策略相关的皮层区域的功能组织，我们开发了一种结合行为学与功能性神经影像的实验方案，适用于下肢截肢受试者。这种创新方法使受试者能够在MRI扫描仪环境中接受镜像疗法，通过摄像头实时捕获的视频图像进行观察。受试者平躺在扫描床上，通过一套镜面系统和显示器观看这些图像。由此，可针对MT的直接应用，表征感兴趣皮层区域（如感觉运动皮层）的功能变化。
引言
幻肢痛（PLP）是指截肢后在缺失肢体对应区域感受到的疼痛感1,2。该病症构成重大的慢性医疗负担，并可能对个体的生活质量产生显著影响3,4。研究表明，大脑结构与功能的改变在PLP的发生及其神经病理生理过程中起着根本性作用5,6。然而，疼痛症状发展的潜在神经相关机制，以及治疗干预如何缓解疼痛的神经基础仍不明确。这一知识空白主要源于在神经影像环境（如MRI）限制下实施特定治疗手段所面临的技术挑战与局限性5,7,8。
多项研究结果表明，幻肢痛（PLP）的发展与感觉运动皮层及其他脑区发生适应不良的神经可塑性重组有关。例如，已有研究显示，在肢体截除后，邻近区域对应的感觉运动皮层表征区会发生位移。因此，邻近区域似乎开始侵入原本对应于被截除肢体的皮层区域9,
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方案
1. 受试者的准备
- 在参与之前，让受试者填写知情同意书，并完成MRI安全性筛查评估，后者由扫描机构的神经影像技术人员实施，以确保受试者不存在任何已知的扫描禁忌症（例如体内有金属、幽闭恐惧症史或妊娠）。
- 向受试者提供有关实验流程的详细说明。
- 让受试者聆听一段指导性录音音频，以确保其能够理解并在扫描过程中遵循所提供的指令。
- 在模拟扫描仪中进行一次预演，以帮助受试者熟悉扫描环境中的任务指令。
注意：模拟扫描仪在各方面均与实际采集数据的MRI扫描仪相同，但无工作磁体。 - 明确指示受试者避免残肢和幻肢的任何运动，以防残端肌肉收缩干扰脑信号。
2. 实验准备
注意：实验方案与先前用于研究与想象上肢运动相关的神经活动的研究中所描述的方法类似。在此，我们已将该方法调整用于下肢运动的研究。具体而言，行为任务包括以下内容。
- 进入扫描室前，要求参与者取下假体及所有金属物品。
- 让MRI技术人员确认参与者体内或体表无任何可能带来风险的金属物体。
- 使用MRI兼容的轮椅将参与者转运至MRI检查室；随后，请参与者自行转移到MRI扫描仪检查床上。
- 对于MT检查，当参与者仰卧于扫描床时，将其双腿之间放置一个由三角支架....
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结果
利用实时视频投影产生与MT相关的感知是可行的。参与者主观报告称，所感知的视频图像逼真，且具有沉浸感。
此外，在扫描仪环境中与镜像治疗（MT）相关的皮层激活模式（即：腿部运动并观察投射的镜像）十分显著。在一项初步研究中，采用fMRI记录了一名左下肢截肢参与者（男性，56岁，因创伤导致左小腿膝下截肢）按照上述任务方案执行MT时的皮层反应。将腿部运动与静息状态进行比较，结果显示对侧（即左侧）半球腿部感觉运动区出现显著激活。同时，在同侧皮层的感觉运动腿部区域也观察到激活（图4A）。镜像条件与静息状态的比较也证实了对侧和同侧皮层腿部感觉运动区均存在显著激活。此外，在后部枕叶（即视觉）皮层区域也观察到显著的皮层激活，这些区域与观察运动腿部的投射图像相关。
所述的激活模式代表基线条件下的.......
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讨论
本方案描述了一种新颖且可行的实验流程，可使研究人员准确表征伴有幻肢痛（PLP）个体中与MT相关的神经活动特征。
如前所述，以往的研究尝试通过结合视频录制、虚拟现实和预录制动画等多种技术来探究与镜像疗法（MT）治疗相关的神经机制9,33,34。然而，这些方法在有效性方面存在局限性37,38,39。在本研究所述的方案中，我们采用简单、市售且低成本的组件，在磁共振成像（MRI）环境中营造出逼真且沉浸式的镜像疗法体验。所使用的所有设备均符合MRI兼容要求（即由非铁磁性材料制成），并可根据每位受试者进行轻松调整和修改。该装置的关键部分由三个主要子组件构成：（1）摄像机和显示器；（2）安装在头部线圈上的反射镜；（3）大型反射.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究由美国国立卫生研究院RO1基金（1R01HD082302）资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 扫描仪 | Phillips | NA | 3 Tesla Philips Acheiva MRI scanner |
| 摄像头 | Logitech | NA | HD Pro Webcam C910 |
| 显示器 | Cambridge Research Systems | NA | 3D BOLD screen for MRI |
| 镜子 | TAP Plastics | 99999 | Mirrored Acrylic Sheets (CuttoSize) Clear 1/8 (.118)" Thick, 10" Wide, 40" Long |
| 镜架 | NA | 镜架由合作研究人员使用一块矩形木板自行制作 | |
| 耳机 | Westone Sensimetrics | PN 79245 | 通用型耳塞的替换用符合性泡沫耳塞套。耳道尺寸：标准，6个/3对 磁共振兼容入耳式耳机 |
| MRI 扫描仪 | Phillips | 3.0 T Philips Achieva System |
参考文献
- Louis, E. D., York, G. K. Weir Mitchell’s observations on sensory localization and their influence on Jacksonian neurology. Neurology. 66 (8), 1241-1244 (2006).
- Weinstein, S. M. Phantom Limb Pain and Related Disorders. Neurologic Clinics. 16....
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重印与许可
