Name: MRI 实时视频显示在与镜治疗的恐惧症肢体疼痛相关的神经相关性特征中的应用 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-04-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 29 s
Description: 了解镜像疗法在幻肢痛患者中的神经机制研究方法。本方案结合实时视频投影与功能性磁共振成像技术，帮助研究者深入探索疼痛管理的神经科学基础及其临床应用价值。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本研究由美国国立卫生研究院RO1基金（1R01HD082302）资助。

1. 受试者的准备
<ol>
	<li>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）。</li>
	<li>向受试者提供有关实验流程的详细说明。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
</ol>
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。
<ol>
	<li>进入扫描室前，要求参与者取下假体及所有金属物品。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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支撑的单件式、MRI兼容的水平镜（10,000 mm x 255 mm x 3 mm）。使用沙袋以确保镜面稳定并获得更佳定位效果。将镜面支架连接至可调节臂，使其能够根据受试者的身高和体位进行调整，且不接触身体任何部位（ 图1）。</li>
</ol>
<img alt="用于幻肢痛的镜像疗法装置与MRI；镜子反射截肢侧肢体，摄像头捕捉图像" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58800/58800fig1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图1"> 
图1：摄像头与镜子的设置。 镜子置于双腿之间，角度约为45°，具体角度根据受试者的身高和截肢水平进行调整。目标是遮挡残肢，使其对视频系统不可见。使用沙袋固定镜子至正确位置。摄像头的位置也可调节，可通过三脚架或可调云台（改变摄像头角度）轻松调整。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58800/58800fig1large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<ol start="5">
	<li>为提供视觉反馈，将一台与 MRI 兼容的数码相机安装在靠近受试者未受伤腿侧的可调节三脚架支架上（图 1）。 
	注：所用相机列于材料表中，价格约为 217 美元。该相机的图像分辨率为 1,080 像素。由于相机本身未置于 MRI 扫描孔内，因此无需使用更昂贵的 MRI 兼容系统。相机通过一根可弯曲的模块化软管连接至 MRI 安全的输液架，以便调整位置。</li>
	<li>将相机固定在三脚架上，以便适当调节视角和视野范围。</li>
	<li>在 MRI 头线圈上放置第二面镜子，使受试者在完全位于扫描仪孔内平躺时，能够直接看到显示器上呈现的图像（图 2）。</li>
</ol>
<img alt="镜像疗法与MRI设置示意图；截肢肢体、镜像、实时视频传输过程。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58800/58800fig2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图2"> 
图2：扫描环境中摄像机与图像投射的示意图。 镜像疗法系统的实时视频投射包含三个子系统。1）摄像机与显示器子系统：视频被传输至显示器，使受试者能够实时观察腿部与镜像腿部的运动。2）带有附着镜面的头部线圈：头部线圈内的镜面使参与者无需移动头部即可观察显示器，镜面位于眼睛水平位置，呈45°角。3）镜面与沙袋：将MRI兼容的镜面小心地放置于双腿与残肢之间，使其覆盖残肢，并确保显示最佳图像。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58800/58800fig2large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<ol start="8">
	<li>设置通过计算机控制系统传输的实时视频图像，并将其投影到扫描仪孔后端（靠近受试者头部位置）的显示器上。 
	注意：投影与实际动作捕捉之间无明显时间延迟。实际动作与视觉反馈之间的间隔小于一秒，不会影响受试者对实时性的感知。</li>
</ol>
3. 扫描与数据采集
<ol>
	<li>使用配备8通道相控阵头线圈的3 T磁共振扫描仪采集fMRI数据。</li>
	<li>获取成像序列，包括高分辨率T1加权结构像（TE：3.1 ms，TR：6.8 ms，翻转角：9°，各向同性体素大小为1 mm）（解剖扫描），以及基于多层梯度（快速场）回波平面成像（EPI）方案并采用标准参数（TE：28 ms，TR：2 s，翻转角：90°，各向同性体素大小为3 mm，轴向定位并覆盖全脑）的血氧水平依赖（BOLD）fMRI信号测量。 
	注意：整个扫描过程持续约30分钟，包括初始4分钟的结构（解剖）扫描和四次功能任务扫描，每次持续6分钟。在每次任务（功能扫描）期间，受试者需以每秒1次的频率进行脚部点动。</li>
	<li>扫描过程中，要求受试者在整个扫描期间佩戴符合MRI要求的隔音耳机（例如Westone），以便听清研究人员的听觉指令。</li>
	<li>当受试者平躺在扫描仪内时，播放听觉音频，使受试者接收到执行指定行为任务的一系列听觉提示。</li>
	<li>使用以下指令：1）“腿”表示残肢侧腿部运动（见步骤3.11后的说明）；2）“镜像”表示在观看实时视频记录的同时移动健侧腿（从而通过镜像效应观察到腿部在残肢位置的运动）；3）“休息”表示受试者停止任何腿部运动，闭眼静卧。此外，研究人员应说出“开始”和“结束”，分别表示实验运行的开始和结束（ 图3）。</li>
</ol>
<img alt="静态平衡示意图；腿部运动序列包含镜像阶段与休息阶段，各20秒。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58800/58800fig3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图3"> 
图3：任务设计。 任务设计包含三个步骤。在第一个“腿部”步骤中，要求受试者闭眼，以大约每2秒一次动作的频率活动腿部（屈脚），在20秒内完成10次动作。在第二个“镜像”步骤中，受试者需在观看显示腿部实时镜像视频的显示器的同时，继续完成相同的腿部运动（20秒内10次动作）。最后一个步骤要求受试者静止休息。
<ol start="6">
	<li>让参与者闭眼时用未截肢的下肢执行一个动作（例如，以大约每2-3秒一次的频率重复进行足部的跖屈和背屈运动）。</li>
	<li>让参与者执行相同的腿部动作，但此时参与者通过实时视频捕捉观察其 intact 腿运动时在截肢侧位置上呈现的镜像画面。</li>
	<li>让参与者执行静息状态，即保持静止不动，双腿不进行任何运动。 
	注意：每个条件持续20秒（即一个实验区块=60秒），整个运行时长为6分钟（每个区块重复六次实验运行）。</li>
	<li>在单次会话中完成每位参与者的全部数据采集。</li>
	<li>指导研究人员记录任何不必要的动作，并在每次运行之间提醒参与者保持正确的节奏和动作。</li>
	<li>确保操作完成后，研究人员将数据转移至加密的U盘，并存放在机构内的安全位置。 
	注意：在本方案中，“腿”一词用于替代“足”。尽管参与者仅进行足部运动（由于MRI设备的限制），但他们中的大多数截肢部位涉及下肢更大范围，因此被称为截肢者（leg amputees），而非足部截肢者。</li>
</ol>
4. 分析
<ol>
	<li>使用标准技术分析功能神经影像数据30,41，采用纵向分析设计（基线与治疗后）及FMRIB软件库（FSL）软件包中的处理流程42,43.
	<ol>
		<li>对每个功能扫描，使用首个体积对齐进行三维运动校正，采用高通滤波去除时间线性趋势，进行切片时间采集校正，并进行空间平滑处理（高斯核，半高全宽 [FWHM] 5.0 mm）。
		<ol>
			<li>使用 FSL 的运动离群值检测处理流程，标记任何方向上运动幅度超过 0.9 mm 的数据体积，并在最终分析中通过数学方法将其“擦除”44. 
			注意：如果超过25%的容积被标记为需去除，则应将整个采集数据从总数据集中排除。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>将每个预处理后的功能像与高分辨率解剖像进行配准，然后将其转换至标准的Talairach空间。</li>
		<li>将一般线性模型（GLM）拟合到体素时间序列，其中每种实验条件由一个框车回归量建模，并使用双伽马血流动力学响应函数进行平滑。</li>
		<li>使用高分辨率解剖T1-加权的解剖体积图像构建膨胀的皮层表面网格，以观察脑沟内的激活，然后将每位受试者每个感兴趣对比的个体图谱投影到该受试者重建的网格上。 
		注意：投影图应显示来自广义线性模型（GLM）的显著性数值。将统计显著性阈值设定为标准标准 p &lt; 0.001，经多重比较校正，采用簇大小阈值调整。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>进行感兴趣区域（ROI）分析。
	<ol>
		<li>使用 FreeSurfer 的 Desikan 图谱广泛定义初级感兴趣区域（ROI）45 初级感觉运动皮层，然后在基线扫描期间利用受试者在腿部运动与静息状态下的特异性功能激活，对每个受试者进行个体化优化。</li>
		<li>将优化后的初级感兴趣区域（ROI）映射到对侧半球的同源区域（即完整下肢同侧初级感觉运动表征区）。</li>
		<li>使用标准的 FreeSurfer 解剖学 Desikan 图谱45 用于定义次要感兴趣区域（ROI）的整个（双侧）枕叶视觉皮层。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Louis, E. D., York, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Weir+Mitchell%E2%80%99s+observations+on+sensory+localization+and+their+influence+on+Jacksonian+neurology%5BTitle%5D)+AND+%22Neurology%22%5BJournal%5D)">Weir Mitchell’s observations on sensory localization and their influence on Jacksonian neurology.</a> Neurology. 66 (8), 1241-1244 (2006).</li>
<li>Weinstein, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phantom+Limb+Pain+and+Related+Disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Neurologic+Clinics%22%5BJournal%5D)">Phantom Limb Pain and Related Disorders.</a> Neurologic Clinics. 16 (4), 919-935 (1998).</li>
<li>Rudy, T. E., Lieber, S. J., Boston, J. R., Gourley, L. M., Baysal, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Psychosocial+Predictors+of+Physical+Performance+in+Disabled+Individuals+With+Chronic+Pain%5BTitle%5D)+AND+%22The+Clinical+Journal+of+Pain%22%5BJournal%5D)">Psychosocial Predictors of Physical Performance in Disabled Individuals With Chronic Pain.</a> The Clinical Journal of Pain. 19 (1), 18-30 (2003).</li>
<li>Whyte, A. S., Carroll, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+preliminary+examination+of+the+relationship+between+employment%2C+pain+and+disability+in+an+amputee+population%5BTitle%5D)+AND+%22Disability+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">A preliminary examination of the relationship between employment, pain and disability in an amputee population.</a> Disability and Rehabilitation. 24 (9), 462-470 (2002).</li>
<li>Flor, H., Diers, M., Andoh, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+neural+basis+of+phantom+limb+pain%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Cognitive+Sciences%22%5BJournal%5D)">The neural basis of phantom limb pain.</a> Trends in Cognitive Sciences. 17 (7), 307-308 (2013).</li>
<li>Flor, H., Nikolajsen, L., Staehelin Jensen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phantom+limb+pain%3A+a+case+of+maladaptive+CNS+plasticity%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews.+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Phantom limb pain: a case of maladaptive CNS plasticity?</a> Nature Reviews. Neuroscience. 7 (11), 873-881 (2006).</li>
<li>Lotze, M., Flor, H., Grodd, W., Larbig, W., Birbaumer, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phantom+movements+and+pain.+An+fMRI+study+in+upper+limb+amputees%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%3A+A+Journal+of+Neurology%22%5BJournal%5D)">Phantom movements and pain. An fMRI study in upper limb amputees.</a> Brain: A Journal of Neurology. 124 (Pt 11), 2268-2277 (2001).</li>
<li>Foell, J., Bekrater-Bodmann, R., Diers, M., Flor, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mirror+therapy+for+phantom+limb+pain%3A+Brain+changes+and+the+role+of+body+representation%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Pain+%28United+Kingdom%29%22%5BJournal%5D)">Mirror therapy for phantom limb pain: Brain changes and the role of body representation.</a> European Journal of Pain (United Kingdom). 18 (5), 729-739 (2014).</li>
<li>Subedi, B., Grossberg, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phantom+limb+pain%3A+Mechanisms+and+treatment+approaches%5BTitle%5D)+AND+%22Pain+Research+and+Treatment%22%5BJournal%5D)">Phantom limb pain: Mechanisms and treatment approaches.</a> Pain Research and Treatment. 2011, (2011).</li>
<li>Elbert, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extensive+reorganization+of+the+somatosensory+cortex+in+adult+humans+after+nervous+system+injury%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroReport%22%5BJournal%5D)">Extensive reorganization of the somatosensory cortex in adult humans after nervous system injury.</a> NeuroReport. 5 (18), 2593-2597 (1994).</li>
<li>Diers, M., Christmann, C., Koeppe, C., Ruf, M., Flor, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mirrored%2C+imagined+and+executed+movements+differentially+activate+sensorimotor+cortex+in+amputees+with+and+without+phantom+limb%5BTitle%5D)+AND+%22Pain%22%5BJournal%5D)">Mirrored, imagined and executed movements differentially activate sensorimotor cortex in amputees with and without phantom limb.</a> Pain. 149 (2), 296-304 (2010).</li>
<li>Chan, B. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mirror+therapy+for+phantom+limb+pain%5BTitle%5D)+AND+%22The+New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Mirror therapy for phantom limb pain.</a> The New England Journal of Medicine. 357 (21), 2206-2207 (2007).</li>
<li>Flor, H., Knost, B., Birbaumer, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Processing+of+pain-+and+body-related+verbal+material+in+chronic+pain+patients%3A+central+and+peripheral+correlates%5BTitle%5D)+AND+%22Pain%22%5BJournal%5D)">Processing of pain- and body-related verbal material in chronic pain patients: central and peripheral correlates.</a> Pain. 73 (3), 413-421 (1997).</li>
<li>Flor, H., Braun, C., Elbert, T., Birbaumer, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extensive+reorganization+of+primary+somatosensory+cortex+in+chronic+back+pain+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+Letters%22%5BJournal%5D)">Extensive reorganization of primary somatosensory cortex in chronic back pain patients.</a> Neuroscience Letters. 224 (1), 5-8 (1997).</li>
<li>Bolognini, N., Russo, C., Vallar, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crossmodal+illusions+in+neurorehabilitation%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Behavioral+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Crossmodal illusions in neurorehabilitation.</a> Frontiers in Behavioral Neuroscience. 9 (August), (2015).</li>
<li>Senna, I., Russo, C., Parise, C. V., Ferrario, I., Bolognini, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Altered+visual+feedback+modulates+cortical+excitability+in+a+mirror-box-like+paradigm%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Altered visual feedback modulates cortical excitability in a mirror-box-like paradigm.</a> Experimental Brain Research. 233 (6), 1921-1929 (2015).</li>
<li>Ambron, E., Miller, A., Kuchenbecker, K. J., Buxbaum, L. J., Coslett, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immersive+low-cost+virtual+reality+treatment+for+phantom+limb+pain%3A+Evidence+from+two+cases%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neurology%22%5BJournal%5D)">Immersive low-cost virtual reality treatment for phantom limb pain: Evidence from two cases.</a> Frontiers in Neurology. , (2018).</li>
<li>Diers, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Illusion-related+brain+activations%3A+A+new+virtual+reality+mirror+box+system+for+use+during+functional+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Illusion-related brain activations: A new virtual reality mirror box system for use during functional magnetic resonance imaging.</a> Brain Research. 1594, 173-182 (2015).</li>
<li>Makin, T. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phantom+pain+is+associated+with+preserved+structure+and+function+in+the+former+hand+area%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Phantom pain is associated with preserved structure and function in the former hand area.</a> Nature Communications. 4, 1570(2013).</li>
<li>Darnall, B. D., Li, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Home-based+self-delivered+mirror+therapy+for+phantom+pain%3A+A+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Rehabilitation+Medicine%22%5BJournal%5D)">Home-based self-delivered mirror therapy for phantom pain: A pilot study.</a> Journal of Rehabilitation Medicine. 44 (3), 254-260 (2012).</li>
<li>Rothgangel, A. S., Braun, S. M., Beurskens, A. J., Seitz, R. J., Wade, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+clinical+aspects+of+mirror+therapy+in+rehabilitation%3A+a+systematic+review+of+the+literature%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Rehabilitation+Research%22%5BJournal%5D)">The clinical aspects of mirror therapy in rehabilitation: a systematic review of the literature.</a> International Journal of Rehabilitation Research. 34 (1), 1-13 (2011).</li>
<li>Griffin, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trajectory+of+phantom+limb+pain+relief+using+mirror+therapy%3A+Retrospective+analysis+of+two+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Scandinavian+Journal+of+Pain%22%5BJournal%5D)">Trajectory of phantom limb pain relief using mirror therapy: Retrospective analysis of two studies.</a> Scandinavian Journal of Pain. 15, 98(2017).</li>
<li>Tsao, J. W., Finn, S. B., Miller, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversal+of+phantom+pain+and+hand-to-face+remapping+after+brachial+plexus+avulsion%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Clinical+and+Translational+Neurology%22%5BJournal%5D)">Reversal of phantom pain and hand-to-face remapping after brachial plexus avulsion.</a> Annals of Clinical and Translational Neurology. 3 (6), 463-464 (2016).</li>
<li>Tung, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+limb+movements+reduces+phantom+limb+pain+in+bilateral+amputees%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Clinical+and+Translational+Neurology%22%5BJournal%5D)">Observation of limb movements reduces phantom limb pain in bilateral amputees.</a> Annals of Clinical and Translational Neurology. 1 (9), 633-638 (2014).</li>
<li>Datta, R., Dhar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mirror+therapy%3A+An+adjunct+to+conventional+pharmacotherapy+in+phantom+limb+pain%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Anaesthesiology%2C+Clinical+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Mirror therapy: An adjunct to conventional pharmacotherapy in phantom limb pain.</a> Journal of Anaesthesiology, Clinical Pharmacology. 31 (4), 575-578 (2015).</li>
<li>Kim, S. Y., Kim, Y. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mirror+therapy+for+phantom+limb+pain%5BTitle%5D)+AND+%22The+Korean+Journal+of+Pain%22%5BJournal%5D)">Mirror therapy for phantom limb pain.</a> The Korean Journal of Pain. 25 (4), 272-274 (2012).</li>
<li>Halligan, P. W., Zeman, A., Berger, A. Phantoms in the brain. Question the assumption that the adult brain is “hard wired“. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHalligan%2C+PW+%22BMJ+%28Clinical+Research+ed.%29%22">BMJ (Clinical Research ed.)</a>. 319 (7210), 587-588 (1999).</li>
<li>Flor, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phantom-limb+pain+as+a+perceptual+correlate+of+cortical+reorganization+following+arm+amputation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Phantom-limb pain as a perceptual correlate of cortical reorganization following arm amputation.</a> Nature. 375 (6531), 482-484 (1995).</li>
<li>Genius, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mirror+Therapy%3APractical+Protocol+for+Stroke+Rehabilitation%5BTitle%5D)+AND+%22Pain+Practice%22%5BJournal%5D)">Mirror Therapy:Practical Protocol for Stroke Rehabilitation.</a> Pain Practice. 16 (4), 422-434 (2013).</li>
<li>Forman, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+assessment+of+significant+activation+in+functional+magnetic+resonance+imaging+%28fMRI%29%3A+use+of+a+cluster-size+threshold%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Improved assessment of significant activation in functional magnetic resonance imaging (fMRI): use of a cluster-size threshold.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 33 (5), 636-647 (1995).</li>
<li>Pinto, C. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimizing+Rehabilitation+for+Phantom+Limb+Pain+Using+Mirror+Therapy+and+Transcranial+Direct+Current+Stimulation%3A+A+Randomized%2C+Double-Blind+Clinical+Trial+Study+Protocol%5BTitle%5D)+AND+%22JMIR+Research+Protocols%22%5BJournal%5D)">Optimizing Rehabilitation for Phantom Limb Pain Using Mirror Therapy and Transcranial Direct Current Stimulation: A Randomized, Double-Blind Clinical Trial Study Protocol.</a> JMIR Research Protocols. 5 (3), e138(2016).</li>
<li>Goense, J., Bohraus, Y., Logothetis, N. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((fMRI+at+High+Spatial+Resolution%3A+Implications+for+BOLD-Models%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Computational+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">fMRI at High Spatial Resolution: Implications for BOLD-Models.</a> Frontiers in Computational Neuroscience. 10, 66(2016).</li>
<li>Khor, W. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Augmented+and+virtual+reality+in+surgery%E2%80%94the+digital+surgical+environment%3A+applications%2C+limitations+and+legal+pitfalls%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">Augmented and virtual reality in surgery—the digital surgical environment: applications, limitations and legal pitfalls.</a> Annals of Translational Medicine. 4 (23), 454(2016).</li>
<li>Nosek, M. A., Robinson-Whelen, S., Hughes, R. B., Nosek, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Internet-based+virtual+reality+intervention+for+enhancing+self-esteem+in+women+with+disabilities%3A+Results+of+a+feasibility+study%5BTitle%5D)+AND+%22Rehabilitation+Psychology%22%5BJournal%5D)">An Internet-based virtual reality intervention for enhancing self-esteem in women with disabilities: Results of a feasibility study.</a> Rehabilitation Psychology. 61 (4), 358-370 (2016).</li>
<li>Henry, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Virtual+Reality+in+2016%3A+Its+Power+and+Limitations%5BTitle%5D)+AND+%22Medium%22%5BJournal%5D)">Virtual Reality in 2016: Its Power and Limitations.</a> Medium. , (2016).</li>
<li>Renner, R. S., Velichkovsky, B. M., Helmert, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+perception+of+egocentric+distances+in+virtual+environments+-+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22ACM+Computing+Surveys%22%5BJournal%5D)">The perception of egocentric distances in virtual environments - A review.</a> ACM Computing Surveys. 46 (2), 1-40 (2013).</li>
<li>Huang, M. P., Alessi, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+limitations+into+the+application+of+virtual+reality+to+mental+health+research%5BTitle%5D)+AND+%22Studies+in+Health+Technology+and+Informatics%22%5BJournal%5D)">Current limitations into the application of virtual reality to mental health research.</a> Studies in Health Technology and Informatics. , (1998).</li>
<li>Ballester, B. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Domiciliary+VR-Based+Therapy+for+Functional+Recovery+and+Cortical+Reorganization%3A+Randomized+Controlled+Trial+in+Participants+at+the+Chronic+Stage+Post+Stroke%5BTitle%5D)+AND+%22JMIR+Serious+Games%22%5BJournal%5D)">Domiciliary VR-Based Therapy for Functional Recovery and Cortical Reorganization: Randomized Controlled Trial in Participants at the Chronic Stage Post Stroke.</a> JMIR Serious Games. 5 (3), e15-e15 (2017).</li>
<li>Bower, K. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+feasibility+of+interactive+motion-controlled+games+for+stroke+rehabilitation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroengineering+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Clinical feasibility of interactive motion-controlled games for stroke rehabilitation.</a> Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 12, 63(2015).</li>
<li>Reed, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+descriptions+and+the+limitations+of+visual+images%5BTitle%5D)+AND+%22Memory+%26+Cognition%22%5BJournal%5D)">Structural descriptions and the limitations of visual images.</a> Memory & Cognition. 2 (2), 329-336 (1974).</li>
<li>Boynton, G. M., Engel, S. A., Glover, G. H., Heeger, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Linear+Systems+Analysis+of+Functional+Magnetic+Resonance+Imaging+in+Human+V1%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Linear Systems Analysis of Functional Magnetic Resonance Imaging in Human V1.</a> The Journal of Neuroscience. 16 (13), 4207-4221 (1996).</li>
<li>Jenkinson, M., Beckmann, C. F., Behrens, T. E. J., Woolrich, M. W., Smith, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FSL%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">FSL.</a> NeuroImage. 62 (2), 782-790 (2012).</li>
<li>Smith, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+functional+and+structural+MR+image+analysis+and+implementation+as+FSL%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Advances in functional and structural MR image analysis and implementation as FSL.</a> NeuroImage. 23 (Supple), S208-S219 (2004).</li>
<li>Siegel, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Statistical+Improvements+in+Functional+Magnetic+Resonance+Imaging+Analyses+Produced+by+Censoring+High-Motion+Data+Points%5BTitle%5D)+AND+%22Human+Brain+Mapping%22%5BJournal%5D)">Statistical Improvements in Functional Magnetic Resonance Imaging Analyses Produced by Censoring High-Motion Data Points.</a> Human Brain Mapping. 35 (5), 1981-1996 (2014).</li>
<li>Desikan, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+automated+labeling+system+for+subdividing+the+human+cerebral+cortex+on+MRI+scans+into+gyral+based+regions+of+interest%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">An automated labeling system for subdividing the human cerebral cortex on MRI scans into gyral based regions of interest.</a> NeuroImage. 31 (3), 968-980 (2006).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

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...

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9,10。为了缓解与PLP相关的疼痛症状，镜像疗法（MT）或运动想象等治疗方法可能有效9,11,12。据推测，症状的缓解可能通过观察未受影响肢体的镜像反射所引发的跨模态传入信号重建而实现12,13,14,15,16,17。通过这些视觉反馈，受试者能够看到对侧健康肢体的反射影像，而非已被截除的肢体，从而产生双侧肢体均仍存在的错觉。Diers等人此前在健康受试者中研究了这种错觉和沉浸效应，通过功能磁共振成像（fMRI）比较了使用普通镜盒或虚拟现实完成任务后的脑功能激活情况18。然而，与逆转适应不良性神经可塑性变化及症状缓解相关的神经机制仍不清楚。此外，由于导致PLP发生的明确病理生理学改变尚未完全阐明，且已有研究报道了相互矛盾的结果，PLP的潜在机制仍是当前研究的课题5,19。如上所述，许多研究者将疼痛的发生归因于传入阻断及受影响脑区（即被截除肢体对应区域）的皮层重组6,7,8；然而，Makin及其合作者却报道了相反的结果，他们发现疼痛的存在与脑结构的保留相关，而疼痛的发生可能源于脑区间功能连接性的降低19。鉴于这些相互矛盾甚至相反的研究发现，我们认为，本文所提出的创新方法将为PLP的研究提供新的重要信息，并使科研人员能够在实时环境中评估MT对脑激活程度的影响，同时结合本研究完整方案中所测量的疼痛水平进行比较分析19。
关于这一主题的既往文献表明，镜像疗法（MT）是治疗幻肢痛（PLP）最合适的心理行为疗法之一，因其实施简便且成本低廉12。事实上，既往对这种技术的研究已显示出证据，表明镜像疗法可逆转伴有幻肢痛的截肢者初级感觉运动皮层中的适应不良性改变8,20,21。尽管镜像疗法可能是治疗幻肢痛最经济且最有效的方法之一12,22,23,24，但仍需开展更多研究以确认其疗效，因为部分患者对该疗法无反应8，且目前尚缺乏大规模随机对照临床试验以提供高等级循证医学证据25。
MT 能够减轻 PLP 的假设之一是，未截肢肢体的镜像有助于重新组织和整合本体感觉与视觉反馈之间的不匹配26。MT 的潜在机制可能与躯体感觉系统中不良适应性映射的逆转有关8,27,28。
对于镜像疗法（MT），受试者需要使用其健全的肢体执行多个运动和感觉任务（例如屈曲和伸展），同时观察位于受试者身体中线处的镜子中的影像，从而在截肢区域产生生动且精确的运动表征29。
为了进一步深化对幻肢痛（PLP）相关病理生理机制的科学认识，至关重要的是要更准确地表征截肢后引起的神经可塑性变化，以及镜像疗法（MT）对疼痛症状的改善作用。在这一领域，神经影像学技术（如功能性磁共振成像，fMRI）已成为强有力的工具，有助于阐明与皮层重组相关的病理生理机制，并为在临床实践中优化幻肢痛患者的康复策略提供线索30,31。此外，fMRI所提供的高空间分辨率（相较于脑电图等技术）使得对大脑感觉运动皮层及其他脑区的手指和手指表征等脑反应进行更精确的定位成为可能32。
迄今为止，与手法治疗（MT）相关的神经生理学机制仍不明确，这在很大程度上是由于在扫描仪环境中实施该操作存在诸多挑战（例如，个体在扫描仪内平躺时难以进行治疗操作）。本文介绍一种方法，可使个体在仰卧于扫描仪狭窄孔道内时，实时观察自身腿部的运动。通过使用摄像机实时捕捉移动腿部的影像，并结合镜面系统和受试者可直接观看的显示器，即可准确再现手法治疗所引发的生动且沉浸式的感受。
以往的研究曾尝试采用视频录制、虚拟现实和预先录制的动画等技术作为呈现视觉刺激的手段，以克服这些技术挑战9,16,33,34。然而，这些技术在有效性方面存在局限35,36,37,38,39。特别是在使用预先录制的视频时，受试者的动作与视频中提供的动作之间常常存在同步性差的问题，同时缺乏时间精度，导致个体难以产生其自身腿部正在运动的真实感。为了增强这种感觉运动沉浸感，研究人员尝试了其他技术，例如虚拟现实和数字化动画。然而，由于图像分辨率低、视野有限、人体动作不真实或非自然，以及存在运动延迟（即动作不同步），这些方法未能产生令人信服的视觉感受。此外，缺乏精确的建模，以及对摩擦、动量和重力等其他特征的控制不足，进一步阻碍了生动且沉浸式体验的形成40。因此，对于截肢者而言，探索确保受试者充分参与认知任务（观察）并沉浸于缺失肢体运动错觉中的策略具有重要意义。最后，开发和实施这些复杂策略所需资源可能耗时较长，且成本高昂。
我们介绍了一种新方法，该方法能够营造出逼真且生动的沉浸感，使参与者在进行镜像疗法31的过程中，能够实时看到其自身肢体投影图像的实况视频。该方法在个体位于扫描仪孔内时即可实施，无需高昂成本或复杂的技术开发。
本方案是一项由美国国立卫生研究院（NIH）研究项目资助（RO1）的临床试验的一部分，旨在评估一种神经调节技术——经颅直流电刺激（tDCS）——与行为疗法（镜像疗法）联合应用对幻肢痛的缓解效果31。我们通过疼痛视觉模拟评分（VAS）在基线期、每次干预前及干预后评估疼痛变化。功能性磁共振成像（fMRI）被用作神经生理学工具，以评估大脑功能的结构变化及其与幻肢痛（PLP）缓解之间的相关性。因此，首先获取一次基线fMRI，以建立受试者大脑结构组织的初始图谱，该图谱可显示是否存在皮层适应不良性重组5,6,8,11,13,14,18,28，或显示不存在此类重组19；同时，研究人员可观察镜像疗法（MT）任务在基线期激活了哪些脑区，以理解这些脑区对MT的激活反应；最后，可在干预后获取第二次fMRI，以检测联合tDCS与MT治疗后是否引发了皮层重组的变化（调节），并分析这些变化是否与疼痛程度的改变相关或存在关联。因此，本方案使研究人员能够评估幻肢痛患者在进行镜像疗法期间大脑结构重组的变化，并有助于判断fMRI中观察到的这些变化是否与幻肢痛的改变相关，从而进一步揭示镜像疗法如何影响大脑结构与功能活动以调节幻肢痛的机制。

<table><tbody><tr><td>扫描仪</td><td>Phillips</td><td>NA</td><td>3 Tesla Philips Acheiva MRI scanner</td></tr><tr><td>摄像头</td><td>Logitech</td><td>NA</td><td>HD Pro Webcam C910</td></tr><tr><td>显示器</td><td>Cambridge Research Systems</td><td>NA</td><td>&amp;nbsp;3D BOLD screen for MRI</td></tr><tr><td>镜子</td><td>TAP Plastics</td><td>99999</td><td>Mirrored Acrylic Sheets (Cut&amp;shy;to&amp;shy;Size) &amp;shy; Clear 1/8 (.118)&quot; Thick, 10&quot; Wide, 40&quot; Long</td></tr><tr><td>镜架</td><td></td><td>NA</td><td>镜架由合作研究人员使用一块矩形木板自行制作</td></tr><tr><td>耳机</td><td>Westone Sensimetrics</td><td>PN 79245</td><td>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&amp;nbsp;&lt;br/&gt;磁共振兼容入耳式耳机</td></tr><tr><td>MRI 扫描仪</td><td>Phillips</td><td></td><td>3.0 T Philips Achieva System&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

用于表征幻肢痛镜像疗法相关神经关联的 mri 实时视频投影

Real-time Video Projection in an MRI for Characterization of Neural Correlates Associated with Mirror Therapy for Phantom Limb Pain

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。

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...

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。

用于表征幻肢痛镜像疗法相关神经关联的 MRI 实时视频投影

镜像疗法（MT）被认为是一种有效的康复策略，可用于缓解伴有幻肢痛（PLP）的截肢患者疼痛症状。

本方案的总体目标是更准确地表征幻肢痛（即 PLP）患者镜像疗法的神经相关机制。这一目标通过以下步骤实现：第一步。确保受试者没有已知的磁共振成像（MRI）扫描禁忌症，并提供预先录制的音频，以确保其能够理解并遵循扫描过程中给出的指示。第二步：将受试者尽可能舒适地安置在扫描仪床面上，使其仰卧位，并在其双腿之间放置一个与MRI兼容的单件式水平镜。该镜子应由一个三角支架支撑，以避免与患者身体的任何部位接触。第三步：将一台与MRI兼容的数码相机放置在靠近患者健全腿部的可调节三脚架上，以提供实时视频传输。第四步，也是最后一步。首先进行解剖学磁共振成像，并根据每位患者的情况调整仪器参数；随后在进行功能磁共振扫描的同时，向患者播放录音，指导其完成特定的行为任务。最终，附着在磁共振线圈上的镜子将使患者能够在不移动头部的情况下实时观察镜中反射的腿部运动。本实验方案需要准备以下物品：一台 MRI 扫描仪、两面与 MRI 兼容的镜子，其中一面较大的镜子置于患者双腿之间，另一面较小的镜子置于头部线圈上。此外，还需要沙袋、一台与 MRI 兼容的数码相机、相机用三脚架、一套计算机控制系统，以及一台放置于扫描仪孔后部的显示器。在进行磁共振成像（MRI）之前，必须确保患者没有已知的 MRI 检查禁忌证，例如金属植入物、动脉瘤夹或严重幽闭恐惧症。首先，您将向患者详细解释他们在实验过程中需要配合的事项。随后，患者将听取一段录音，其中包含在扫描期间需要遵循的指导说明。Mirror。患者可先在模拟扫描过程中练习，以熟悉任务内容及扫描仪环境。该模拟扫描仪在各方面均与真实的磁共振成像（MRI）扫描仪相同，唯独不含工作状态的磁体。在进入扫描室之前，患者必须取下假体以及头部或身体佩戴的任何金属物品，例如手表或珠宝首饰。磁共振成像技术人员将确保患者身上没有可能带来风险的金属物品。所有患者均使用磁共振成像安全轮椅转运至扫描室，以防止跌落。随后，患者将自行转移到磁共振成像扫描仪的检查床上。当患者舒适地仰卧于扫描床后，在其双腿之间放置一个单件式磁共振兼容的水平镜。然后调整支架臂，使摄像头对准镜中的腿部。大镜子以大约45度的角度置于双腿之间，具体角度根据患者的身高和截肢水平进行调整。目的是遮盖残肢，使其在摄像机中不可见。使用沙袋将镜子固定在正确角度。在头部线圈上放置一个较小的镜子，将其倾斜45度，高度与眼睛齐平。该镜面可使患者在完全位于扫描仪孔内平躺时，无需移动头部即可直接观察到其镜像腿部图像。一台与磁共振成像兼容的数码相机安装在靠近健全腿部的三脚架上。该相机会将镜像腿部运动的实时视频图像传输至计算机控制系统，再由系统将视频投射到患者头部附近的显示器上，以便患者能够观察到镜像腿部的运动。患者将首先接受一个持续四分钟的解剖扫描，随后在执行任务的同时进行四次功能成像扫描。每次扫描持续六分钟。在扫描过程中，患者佩戴符合磁共振成像要求的隔音耳机，耳机将发出一系列听觉提示，指导患者执行指定的行为任务。使用以下指令：一、单腿；二、镜像；三、休息。此外，在实验开始和结束时，研究人员会分别说出“开始”和“结束”。患者已被告知，当听到“腿”这个词时，需跟随音频中呈现的敲击声进行动作。闭上眼睛后，他或她需以每两秒一次的频率敲击足部，持续20秒，共完成10次敲击。腿。当听到第二个指令“镜像”时，患者需继续保持相同的敲击频率，但此次需注视屏幕上显示的双侧腿部的镜像图像。同样，此操作以每20秒10次敲击的频率进行。镜像。当听到第三个指令“休息”时，患者应停止脚部运动，闭上双眼，保持静止不动。休息。每位患者的数据在一次会话中采集完成，整个扫描过程持续约30分钟。研究人员会记录任何不必要的动作。在每次测试之间，他们可以提醒患者保持正确的节奏并执行准确的动作。当操作完成后，数据将被传输至一个加密的U盘，并存储在机构内的安全位置。采用纵向分析设计，比较基线与治疗后的数据。将应用FSL软件包及其处理流程。在任何方向上运动超过0.9毫米的影像体积将通过FSL的运动离群值检测处理流程识别，并在最终分析中进行数学剔除。如果超过25%的扫描体积被标记为需剔除，则整个数据采集将从总数据集中排除。采用感兴趣区域（ROI）分析方法。主要ROI通过Freesurfer的Desikan图谱在初级感觉运动皮层的结构基础上定义，并结合受试者在基线扫描期间腿部运动与应激条件下特异性的功能激活进行优化。然后将该ROI映射到对侧半球的同源区域，即健侧下肢的同侧初级感觉运动代表区。次要ROI为根据解剖学Desikan图谱定义的双侧全脑枕叶视觉皮层。患者报告称，该体验具有沉浸感，视频图像逼真。因此，这种实时视频投影过程可以产生与传统镜像疗法相关的感受。我们预期，腿部任务（即脚部敲击任务）与静息状态相比，将引起代表健全腿部的感觉运动皮层产生显著激活。然而，我们同时也预期会观察到代表截肢侧腿部的感觉运动皮层区域激活程度较弱。与静息状态相比，镜像条件还显示出皮质下肢感觉运动区明显的对侧激活以及一定程度的同侧激活。此外，在视觉皮质区域的后部也观察到明显的皮质激活，这些区域与观察镜像下肢相关。该激活模式被描述为代表基线状态，即在开始治疗之前的状态。这些初始反应可用于确定感兴趣区域（ROI），并在每位受试者完成治疗方案后进行比较。观看本视频后，您应充分理解在MRI扫描仪内实施治疗所需的所有设备准备步骤。本方案描述了一种新颖的物理操作流程，使研究人员能够更准确地表征与幻肢痛患者镜像疗法相关的神经活动特征。根据本方案的步骤，结合其他神经生理学测量或成像技术，我们可以进一步回答截肢后大脑组织重组的相关问题。该方法的一个挑战是可能产生过多的头部运动伪影，因为腿部需要在扫描仪内反复移动。过度的头部运动可能影响图像数据的质量。在这方面，提前规划并采用多种策略来降低这种可能性非常重要。这些策略包括在模拟扫描仪中对受试者进行训练，使其在执行任务时尽量减少头部移动；确保头部被稳妥固定且保持舒适；并在数据采集和数据分析阶段分别实施运动检测与校正方法。由于实验设置的方法相对简单，该方法不仅可用于评估镜像疗法对截肢患者的效果，还可用于其他已在临床实践中广泛应用镜像疗法的疾病，如中风或脊髓损伤。

real-time-video-projection-an-mri-for-characterization-neural

Research

科研

JoVE Journal

Neuroscience

神经科学

MRI 实时视频显示在与镜治疗的恐惧症肢体疼痛相关的神经相关性特征中的应用

来源： Galenchik-Chan, A., et al. 采用广视野视网膜定位刺激的视觉皮层功能磁共振成像（fMRI）. J. Vis. Exp. (2023).

视觉皮层血氧水平依赖性功能磁共振成像

本文概述了以磁共振成像引导的重复经颅磁刺激作用于背内侧前额叶皮层，作为重度抑郁症实验性治疗方法的操作步骤。...

MRI引导的背内侧前额叶皮层重复经颅磁刺激治疗难治性重度抑郁症

本研究旨在验证以下假设：与诱发健康受试者在图片命名任务中的反应时间延迟程度相比，由神经导航系统引导的经颅磁刺激在定位目标区域时具有更高的准确性，且该延迟程度可反映虚拟性失语的严重程度。...

神经导航引导的重复经颅磁刺激治疗失语症

我们开发了一种利用自动控制技术实现偏瘫上肢功能恢复的实时镜像机器人系统，对健康受试者进行了临床研究，并通过康复医生的反馈确定了训练任务。这种简单的镜像机器人可有效应用于偏瘫上肢中风患者的作业治疗。...

用于偏瘫上肢功能恢复的机器人镜像疗法系统

我们介绍一种基于虚拟现实的新颖实验装置，该装置通过主动控制一只手来提高另一只（未经训练的）手的运动技能表现。该方法通过提供实时的、基于运动的感官反馈，使未经训练的手产生正在运动的感知。这种新方法可用于增强单侧轻偏瘫患者的康复效果。...

利用虚拟现实将运动技能知识从一只手转移到另一只手

我们采用一种新型的与磁共振成像兼容的手动机器人装置进行功能磁共振成像，以评估其在监测神经系统功能缺损恢复个体手部运动功能方面的应用价值。...

结合新型磁共振兼容手控机器人装置的功能性磁共振成像评估手握力功能障碍患者的康复治疗

本文概述了一项多模态脑图谱计划，旨在识别支持个体神经外科患者关键认知功能的脑区。...

罗切斯特大学医学中心的转化脑图谱研究：通过个性化脑图谱保护大脑功能

我们已开发出利用比常规更大范围视觉视野来绘制视觉皮层功能的技术。该方法有望提升对视觉障碍和眼疾的评估效果。...

视觉皮层宽视野视网膜定位刺激功能磁共振成像（fMRI）

本研究的目的是描述一种基于家庭的远程监督经颅直流电刺激（RS-tDCS）给药方案，该方案保留了临床实践中的标准操作流程，包括安全性、可重复性和耐受性。纳入的受试者将为幻肢痛（PLP）患者。...

使用家庭自主操作、远程监护下的经颅直流电刺激治疗幻肢痛

在虚拟现实环境中，运动想象在脑机接口系统中具有广泛的应用。本文阐述了使用个性化的数字化身，这些化身在虚拟现实环境中模拟参与者所想象执行的动作，以增强沉浸感和身体所有权感知。...

基于虚拟现实脑机接口环境中具身化数字孪生的运动想象表现

了解镜像疗法在幻肢痛患者中的神经机制研究方法。本方案结合实时视频投影与功能性磁共振成像技术，帮助研究者深入探索疼痛管理的神经科学基础及其临床应用价值。

用于表征幻肢痛镜像疗法相关神经关联的 MRI 实时视频投影

探索更多视频