Echtzeit-Video-Projektion in einem MRI zur Charakterisierung der neuronalen Korrelate im Zusammenhang mit Spiegel-Therapie für Phantomschmerzen

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, die neuronalen Korrelate der Spiegeltherapie bei Phantom-Gliederschmerzpatienten, d. h. PLP-Patienten, genauer zu charakterisieren. Dies wird durch die folgenden Schritte erreicht. Schritt eins.

Stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer keine bekannten Kontraindikationen für das MRT-Scannen hat, und stellen Sie ein vorab aufgezeichnetes Audio bereit, um sicherzustellen, dass er in der Lage ist, die Anweisungen während des Scanvorgangs zu verstehen und zu befolgen. Schritt zwei. Positionieren Sie den Patienten so bequem wie möglich im Scannerbett, wo er mit einem einteiligen MRT-kompatiblen horizontalen Spiegel zwischen den Beinen liegen sollte.

Dieser Spiegel sollte durch einen dreieckigen Ständer unterstützt werden, um den Kontakt mit einem Teil des Körpers des Patienten zu vermeiden. Schritt drei. Stellen Sie eine MRT-kompatible Digitalkamera auf einen verstellbaren Stativständer in der Nähe des intakten Beins des Patienten, um eine Echtzeit-Videoübertragung zu ermöglichen.

Schritt vier, der letzte Schritt. Beginnen Sie mit einer anatomischen MRT und passen Sie die Maschineneinstellungen an jeden Patienten an, und spielen Sie die Aufzeichnung während der Durchführung des funktionellen MRT-Scans dem Patienten ab und weisen ihn an, die spezifischen Verhaltensaufgaben zu erledigen. Letztendlich wird der an der MRT-Spule befestigte Spiegel es den Patienten ermöglichen, die gespiegelten Beinbewegungen in Echtzeit zu beobachten, ohne den Kopf zu bewegen.

Für dieses Protokoll benötigen Sie die folgenden Elemente. Ein MRT-Scanner, zwei MRT-kompatible Spiegel, ein großer, der zwischen die Beine des Patienten platziert werden kann, sowie ein kleiner, der auf die Kopfspule platziert werden kann. Zusätzlich benötigen Sie Sandsäcke, eine MRT-kompatible Digitalkamera, ein Stativ für die Kamera, ein computergesteuertes System und einen Monitor, der in der Rückseite der Scannerbohrung platziert werden kann.

Bevor Sie zum MRT gehen, ist es wichtig sicherzustellen, dass der Patient keine bekannten Kontraindikationen für MRT-Scans hat, z. B. Metallimplantate, Aneurysmaclips oder schwere Klaustrophobie. Zunächst erklären Sie den Patienten genau, was sie während des experimentellen Verfahrens erwarten sollten. Die Patienten hören dann eine Aufnahme mit Anweisungen, die während des Scans folgen. Spiegel.

Die Patienten können zunächst während eines Spottscans üben, um sich mit den Aufgaben und der Scannerumgebung vertraut zu machen. Der Mock-Scanner ist in jeder Hinsicht dem echten MRT-Scanner ähnlich, aber ohne den aktiven Magneten. Vor dem Betreten des Scannerraums müssen die Patienten ihre Prothesen sowie alle Metallgegenstände, die sie auf dem Kopf oder am Körper tragen, wie z. B. Uhren oder Schmuck, entfernen.

Der MRT-Techniker stellt sicher, dass die Patienten kein Metall haben, das sie gefährden könnte. Alle Patienten werden mit einem MRT-sicheren Rollstuhl in den Scannerraum transportiert, um ein Ausfallen zu vermeiden. Danach werden die Patienten selbst auf das MRT-Scannerbett überführt.

Nachdem der Patient bequem auf dem Scannerbett liegt, wird ein einteiliger MRT-kompatibler horizontaler Spiegel zwischen seinen Beinen platziert. Ein verstellbarer Arm wird dann positioniert, um die Kamera auf das gespiegelte Bein zu zeigen. Der große Spiegel wird zwischen den Beinen in einem Winkel von etwa 45 Grad positioniert, abhängig von der Höhe und dem Amputationsgrad des Patienten.

Das Ziel ist es, den Stumpf zu bedecken und ihn für die Videokamera unsichtbar zu machen. Sandsäcke werden verwendet, um den Spiegel im richtigen Winkel zu halten. Ein kleinerer Spiegel befindet sich auf der Kopfspule, abgewinkelt bei 45 Grad auf Augenhöhe.

Dieser Spiegel ermöglicht es dem Patienten, das gespiegelte Beinbild direkt zu visualisieren, ohne den Kopf zu bewegen, während er vollständig in der Scannerbohrung liegt. Eine MRT-kompatible Digitalkamera ist auf einem Stativständer in der Nähe des intakten Beins montiert. Diese Kamera überträgt Echtzeit-Videobilder der gespiegelten Beinbewegungen an ein Computersteuerungssystem, das das Video dann auf einen Monitor in der Nähe des Kopfes des Patienten projiziert, damit er oder sie die gespiegelten Beinbewegungen sehen kann.

Der Patient wird sich zunächst einem vierminütigen anatomischen Scan unterziehen, gefolgt von vier Durchläufen funktioneller Akquisitionen, während er die Aufgaben ausführt. Jeder Lauf dauert sechs Minuten. Während der Scans trägt der Patient schallisolierende MRT-konforme Kopfhörer, die eine Reihe von akustischen Hinweisen aussenden und den Patienten anweisen, die angegebene Verhaltensaufgabe auszuführen.

Die folgenden Befehle werden verwendet. Eins, Bein, zwei, Spiegel und drei, ruhen. Zusätzlich sagt der Forscher Anfang und Ende des Versuchslaufs.

Der Patient wurde bereits angewiesen, das Wort Bein zu hören, um dem im Ton dargestellten Abhörton zu folgen. Mit geschlossenen Augen tippt er mit einer Geschwindigkeit von einem Tippen pro zwei Sekunden auf den Fuß für insgesamt 10 Wasserhähne in 20 Sekunden. Wenn der Patient den zweiten Befehl, den Spiegel, hört, muss er seinen Fuß mit der gleichen Geschwindigkeit tippen, diesmal, während er auf das Display schaut, das das gespiegelte Bild der beiden Beine zeigt.

Auch dies wäre mit einer Rate von 10 Wasserhähne in 20 Sekunden. Spiegel. Wenn Sie den dritten Befehl hören, ruhen, sollte der Patient aufhören, seinen Fuß zu bewegen und regungslos mit geschlossenen Augen zu liegen. Rest. Die Daten werden in einer einzigen Sitzung für jeden Patienten gesammelt und der gesamte Scanvorgang dauert etwa 30 Minuten.

Die Ermittler nehmen unerwünschte Bewegungen zur Kenntnis. Zwischen den Läufen können sie die Patienten bitten, das richtige Tempo zu halten und die richtigen Bewegungen zu machen. Nach Abschluss des Verfahrens werden die Daten an ein verschlüsseltes Flash-Laufwerk übertragen und an einem sicheren Ort in der Einrichtung gespeichert.

Es wird ein Längsanalysedesign verwendet, das Basis- und Nachbehandlungsdaten vergleicht. Das FSL-Softwarepaket und der Verarbeitungsstream werden angewendet. Volumen mit einer Bewegung von mehr als 0,9 Millimetern in jede Richtung werden mit dem Bewegungsausreißer-Erkennungs-Verarbeitungsstrom von FSL identifiziert und aus der Endanalyse mathematisch geschrubbt.

Wenn mehr als 25 % der Volumina für die Entfernung vorgesehen sind, wird die gesamte Erfassung aus dem Gesamtdatensatz ausgeschlossen. Es wird eine Region von Interesse ROI-Analyse verwendet. Der primäre ROI wird strukturell mit dem Desikan Atlas des primären sensorischen Motorkortex von Freesurfer definiert und mit einer fachspezifischen funktionellen Aktivierung während der Bein-gegen-Stress-Bedingung beim Basisscan verfeinert.

Dieser ROI wird dann auf dem homologen Bereich der anderen Hemisphäre reflektiert, d.h. auf der ipsilateralen primären sensorischen motorischen Darstellung der intakten unteren Extremität. Der sekundäre ROI ist der gesamte bilaterale okzipitale visuelle Kortex, wie er im anatomischen Desikan Atlas definiert wird. Patienten berichteten, dass die Erfahrung immersiv ist und das Videobild lebensecht ist.

Daher kann dieser Echtzeit-Videoprojektionsprozess die Empfindungen erzeugen, die mit der konventionellen Spiegeltherapie verbunden sind. Wir erwarten, dass die Beinbedingung, d.h. die Fußabstichaufgabe, zu einer robusten Aktivierung des sensorischen motorischen Kortex führen wird, der das intakte Bein im Vergleich zum Restzustand darstellt. Wir erwarten jedoch auch eine weniger ausgeprägte Aktivierung des sensorischen Motorbeinbereichs, der das amputierte Bein darstellt.

Der Spiegelzustand zeigt auch eine robuste kontralaterale sowie eine gewisse ipsilaterale Aktivierung des kortikalen beinsensorischen Motorbereichs im Vergleich zum Restzustand. Darüber hinaus wird eine robuste kortikale Aktivierung nachträget in den visuellen kortikalen Bereichen gesehen, die mit der Betrachtung des gespiegelten Beins verbunden sind. Das Aktivierungsmuster wird beschrieben, um die Ausgangsbedingung darzustellen, d. h. vor Beginn der Therapie.

Diese ersten Antworten dienen dazu, Interessenbereiche, ROIs, zu definieren und Vergleiche zu ermöglichen, nachdem das therapeutische Protokoll in jedem Einzelnen abgeschlossen wurde. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie über ein ausreichendes und ausreichendes Verständnis der notwendigen Schritte verfügen, um alle Geräte einzurichten, um Ihre Therapie im MRT-Scanner durchzuführen. Dieses Protokoll beschreibt ein neuartiges physikalisches Verfahren, das es den Forschern ermöglicht, die neuronalen Korrelate, die mit der Spiegeltherapie verbunden sind, bei Personen mit Phantom-Gliederschmerzen genauer zu charakterisieren.

Wir könnten zusätzliche Fragen zur Gehirnorganisation nach einer Gliedmaßenamputation beantworten, die den Schritten dieses Protokolls folgt, indem wir andere neurophysiologische Messungen oder bildgebende Verfahren verwenden. Eine Herausforderung, die mit diesem Ansatz verbunden ist, ist das Risiko, übermäßige Kopfbewegungsartefakte zu erzeugen, da das Bein wiederholt innerhalb des Scanners bewegt werden muss. Übermäßige Kopfbewegung kann die Bilddatenqualität beeinträchtigen.

In dieser Hinsicht ist es wichtig, vorauszuplanen und eine Vielzahl von Strategien umzusetzen, um diese Möglichkeit zu mindern. Dazu gehören die Schulung des Teilnehmers an einem Mock-Scanner, um die Aufgabe auszuführen, ohne den Kopf übermäßig zu bewegen, sicherzustellen, dass der Kopf sicher und dennoch bequem zurückgehalten ist, und die Implementierung von Bewegungserkennungskorrekturstrategien während der Erfassungs- bzw. Datenanalysephasen. Angesichts der relativ einfachen Methode zur Durchführung des Versuchsaufbaus kann dieser Ansatz die Bewertung der Spiegeltherapie-Effekte nicht nur bei Gliedmaßenamputierten, sondern auch unter anderen Bedingungen wie Schlaganfall oder Rückenmarksverletzung ermöglichen, bei denen die Spiegeltherapie bereits häufig in der klinischen Praxis eingesetzt wird.