3D-Neuronavigation In Vivo Dans le cerveau d'un patient pendant une spontanée migraine

L’objectif global de cette procédure est d’étudier à l’aide d’une nouvelle neuronavigation 3D. Approchez la transmission endogène des opioïdes mu dans le cerveau lors d’une crise spontanée de migraine in vivo. Ceci est accompli en scannant d’abord un patient migraineux dans une phase typique de maux de tête et sans maux de tête, en utilisant la tomographie par émission de positons avec un radiotraceur sélectif, le carbone 11 carfentanil, qui nous permet de mesurer la disponibilité des récepteurs opioïdes mu dans le cerveau.

La deuxième étape consiste à vérifier l’exactitude du co-enregistrement et de la normalisation en comparant les images RM et TEP transformées au modèle de l’Atlas des INM. Afin d’appliquer l’analyse du retour sur investissement de la région d’intérêt, la dernière étape consiste à organiser et à stocker les données d’activation des sujets dans un format de données astucieux pour afficher le volume dans une configuration multi-écrans en cluster totalement immersive. En fin de compte, le système de neuronavigation 3D permet l’exploration en temps réel de l’ensemble de données et permet le contrôle et la dissection dynamiques des données d’imagerie neurologique du patient lors d’une crise de migraine dans un environnement de réalité virtuelle.

Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes est qu’elle permet l’interaction complète et la navigation en temps réel dans le cerveau d’un patient lors d’une crise de migraine. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la migraine, telles que les zones du cerveau qui sont plus ou moins actives lors d’une crise de migraine Au niveau moléculaire avec in vivo à l’aide de carbone 11 corfe, un traceur visuel opioïde MU spécifique exploitant l’un des principaux mécanismes analogiques du cerveau. En général, les personnes qui ne connaissent pas cette méthode auront du mal à s’adapter en raison de la complexité d’adapter les données de neuroimagerie et du défi de créer un environnement de réalité virtuelle entièrement interactif.

Virtuel, réalité virtuelle, le logiciel a été développé pour créer une expérience immersive complète. L’ordinateur utilise un équipement de suivi de mouvement avancé pour suivre le point de vue et les gestes de l’utilisateur dans l’espace de réalité virtuelle. Des lunettes à obturateur spéciales offrent des perspectives gauche et droite séparées au cerveau, qui ont fusionné pour former la perception d’une expérience 3D pour l’utilisateur, et elles sont vraiment cool.

Avant de préparer le sujet à ces analyses dans ce protocole, obtenez d’abord un consentement écrit et éclairé. Puis, le jour de l’IRM, demandez au sujet de recherche de remplir un formulaire de dépistage de sécurité IRM Pendant une phase interictale pour le patient, acquérez une image IRM anatomique pondérée T une haute résolution sur un scanner IRM à trois Tesla. Une épaisseur de coupe d’un millimètre est recommandée pour cette numérisation.

Ensuite, avant de confirmer la date de la TEP du sujet, contactez le sujet pour vérifier dans quelle phase du cycle menstruel elle se trouvera le jour de l’échographie. Il est recommandé d’effectuer la TEP pendant la phase folliculaire moyenne à tardive. Une fois la date de balayage confirmée, soumettez une demande de production de carfentanil au carbone 11, un traceur radio à courte durée de vie avec une affinité sélective pour les récepteurs opioïdes mu, à l’aide d’un cyclotron à proximité du site du scanner.

Notez que ce traceur doit être produit deux heures avant le balayage. Puis, le jour de la TEP ictale potentielle, contactez le sujet deux heures avant le rendez-vous pour confirmer la présence d’une crise de migraine spontanée. En cas de crise de migraine, valider le diagnostic de migraine selon la classification internationale des maux de tête.

Après le diagnostic, confirmez que le participant est en mesure de se rendre en toute sécurité à l’hôpital pour subir l’examen. Fournir un moyen de transport si le sujet n’est pas à l’aise de conduire ou si aucun conducteur désigné n’est disponible. Lorsque la participante arrive à l’hôpital, escortez-la jusqu’à la suite des animaux pour une revalidation du diagnostic en utilisant les mêmes critères internationaux.

Ensuite, avant l’échographie, effectuez un test de dépistage de drogue dans l’urine pour confirmer que le sujet n’a pris aucune substance susceptible d’interagir avec le traceur ainsi qu’un test de grossesse. Confirmez que le participant comprend les risques et les avantages de la procédure TEP, et vérifiez le consentement éclairé en suivant les conseils du technologue en médecine nucléaire. Aidez le sujet à s’installer dans le scanner pour chaque dose de traceur.

Administrer 50 % en bolus, le reste étant perfusé en continu au cours de l’examen pour atteindre des niveaux de traceur à l’état d’équilibre. Environ 35 minutes après l’administration du traceur, un scan PET de 90 minutes est utilisé ici, un scanner Siemens HR plus en mode 3D. Les images reconstruites doivent avoir une largeur totale à la moitié de la résolution maximale d’environ 5,5 millimètres en clair et 5,0 millimètres.

Axialement, exécutez également un PET scan interictal en répétant ces étapes pendant une phase sans maux de tête pendant le cycle menstruel suivant. Ensuite, reconstruisez les données TEP et effectuez l’analyse des données, y compris la normalisation et l’analyse de la région d’intérêt. Voir le texte accompagnant ce protocole pour plus de détails.

Pour vous préparer à l’expérience de neuronavigation interactive 3D, organisez d’abord les données fournies dans un format de données volumétriques astucieux sous la forme d’une pile d’images avec une densité et des niveaux d’activation définis comme 16 bits. Portez des lunettes à obturateur LCD actif pour permettre l’effet 3D stéréoscopique séquentiel dans le temps. Les lunettes à obturateur fonctionnent en bloquant l’image d’un œil pendant que l’image de l’autre œil est affichée.

Le processus alterne entre les yeux pour générer un effet 3D et se produit à 110 hertz. Utilisez un joystick pour interagir avec la simulation et des instructions sur son équipement, à la fois les lunettes d’obturateur et le joystick avec marqueurs réfléchissants pour permettre un suivi précis à six degrés de profondeur des objets dans l’espace via un système de capture de mouvement vicon. Ensuite, affichez les données d’activation de l’objet à l’aide des fichiers de configuration XML pour définir les mappages de couleurs de densité et de niveaux d’activation, qui sont chargés au démarrage de l’application et partagés avec chaque ordinateur du cluster.

Acquérez des cellules volumétriques tridimensionnelles à partir de l’ensemble de données nifty fourni au moyen de fonctions de chargement internes et de la bibliothèque de logiciels open source nifty lab. Le temps de chargement typique est inférieur à une minute, mais le partage des cellules volumétriques résultantes avec chaque ordinateur et le cluster améliorera la vitesse. Interprétez les cellules volumétriques à l’aide d’un shader GL ouvert qui effectue le ray marching et affiche les voxels avec des couleurs et des transparences variables définies par les fichiers de configuration XML de mappage des couleurs précédemment partagés.

Obtenez l’emplacement grâce au système de capture de mouvement Vicon et utilisez-le pour mettre à jour les perspectives dessinées des données volumétriques sur chaque écran. Enregistrez les interactions et utilisez-les pour ajuster et découper dynamiquement les plans à travers les données et pour naviguer dans l’espace virtuel pour la neuronavigation interactive tridimensionnelle. Stockez d’abord les données d’activation de l’objet au format nifty data, un type de données volumétriques qui est interprété à l’aide de la bibliothèque en direct nifty.

Ensuite, pour afficher le volume dans une configuration multi-écrans en cluster totalement immersive, appliquez les données volumétriques sur les faces arrière d’un cube mis à l’échelle et effectuez le rendu à l’aide d’un nuanceur GL SL en une seule passe. Le réseau de shaders se déplace dans le volume en affichant des voxels avec des couleurs et des transparences variables en fonction de la densité et des niveaux d’activation. Obtenez les interactions et la localisation grâce au système de suivi, au joystick et à la saisie gestuelle.

Utilisez ces informations pour vous assurer que l’image affichée représente le bon point de vue, ce qui permet d’explorer l’ensemble de données en temps réel. Activez également le contrôle dynamique pour jusqu’à trois plans de coupe arbitraires à l’aide de mouvements et de schémas de contrôle familiers. Ici, nous pouvons voir un profil cérébral mu opioïde d’une migraine in vivo.

La phase ictale ou céphalée montre une diminution de la disponibilité des récepteurs opioïdes mu dans les régions de la matrice de la douleur. Il s’agit peut-être d’une augmentation de la libération endogène d’opioïdes mu pendant la crise de migraine en tant que réponse réglementaire au mal de tête sévère en cours. Ici, nous pouvons voir un exemple de disponibilité du mésencéphale, du pons et du récepteur opioïde mu de la moelle lors d’une crise de migraine in vivo.

La phase de céphalée ictale montre une diminution de la disponibilité des récepteurs opioïdes mu le long de la matière grise du péri aqueduc par rapport à la phase interictale sans céphalée. Les implications de cette technique s’étendent au traitement de la migraine car elle peut définir avec plus de précision des cibles potentielles dans le cerveau pour de futurs traitements, y compris la neuromodulation. Bien que cette méthode puisse donner un aperçu de la migraine, elle peut également être appliquée à d’autres troubles neurologiques tels que les neurologues, la dépression et la toxicomanie.

La combinaison de la neuronavigation 3D et de la neuroimagerie permet aux chercheurs, aux cliniciens et aux éducateurs dans le domaine de la douleur et des neurosciences d’explorer le cerveau dans un environnement virtuel beaucoup plus interactif et immersif. Les résultats présentés démontrent d’importantes informations mécanistes sur l’impact de la migraine sur le système opioïde MO.