Name: 3D-neuronavigazione In Vivo Attraverso il cervello di un paziente durante una spontanea Emicrania Mal di testa (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-06-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 39 s
Description: Scopri la navigazione neuronale 3D immersiva per studiare il sistema mu-opioide cerebrale durante attacchi di emicrania spontanea in vivo. Questo metodo PET con carfentanile-11C permette l'esplorazione interattiva dei dati di neuroimaging in tempo reale.

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Questo lavoro è stato supportato dai seguenti borse di studio (DaSilva AF): Istituto Superiore di Sanità - Istituto nazionale dei disordini neurologici e Stroke - K23 NS062946, il cervello di Dana Foundation e Immuno-Imaging Award, e il Emicrania Research Foundation Research Grant Award. Gli autori riconoscono il PET Centro di Medicina Nucleare tecnologi (Jill M. Rothley, Edward J. McKenna, Andrew R. Weeden, Paul Kison, e Caitlin Hendricks) e il personale di Functional MRI Laboratory (Scott Peltier e Keith Newnham). Dr. Alexandre DaSilva, il ricercatore principale, ha avuto pieno accesso a tutti i dati dello studio, e si assume la responsabilità per l&#39;integrità dei dati e l&#39;accuratezza dell&#39;analisi dei dati. Gli autori dichiarano assenza di conflitti di interesse legati a questo studio.

Lo studio deve essere approvato dal locale Institutional Review Board, e dalla Drug Comitato di Ricerca radioattivo. Il soggetto di ricerca fornisce il consenso informato scritto per partecipare allo studio. Il protocollo è diviso in tre fasi cronologiche: <ol><li> Sessione MRI </li><li> Sessione PET durante la fase ictale (mal di testa) di emicrania </li><li> Sessione PET durante la fase di interictale (senza mal di testa) di emicrania </li></ol> Il paziente è responsabile per la compilazione di un diario mal di testa, e per la conferma con il gruppo di ricerca del verificarsi di un attacco di emicrania il giorno della sessione di imaging. Entrambi, interictale e ictale, scansioni PET devono essere programmate durante le fasi follicolare metà degli anni diversi del paziente (da 5 a 10 giorni dopo il primo giorno di sanguinamento mestruale), che in questo caso è stato rintracciato e calcolate in anticipo da un ginecologo con esperienza nel campo (YRS). 1. MRI Session <ol><li> Preparing per l&#39;esperimento <ol><li> Prima di preparare il soggetto per la scansione, è necessario seguire le istruzioni di sicurezza adeguate a causa del campo magnetico dello scanner MR. Tutto il personale di studio devono essere prima di entrare nella stanza procedura MR metal-free. </li><li> Fornire una copia del consenso informato, in precedenza firmata dal volontario di ricerca durante lo screening iniziale, al tecnologo MR. </li></ol></li><li> Preparazione del soggetto per la scansione <ol><li> Il giorno della risonanza magnetica, chiedere al soggetto di ricerca di compilare un modulo di screening di sicurezza MRI. È necessario questo modulo per MRI preso presso l&#39;Università del Michigan - fMRI laboratorio. Il questionario rafforza che il soggetto è anche privo di metallo e non ha una condizione medica che richiede un&#39;attenta e speciale considerazione (ad esempio, frammenti estranei metallici, impiantato dispositivo meccanico / elettrico). </li><li> Rassicurare che il partecipante comprende le MR procedura, rischi e benefici. </li><li> Consegnateer la forma di screening compilato al tecnologo MR che saranno assiste nella procedura. </li></ol></li><li> Acquisire una scansione MRI anatomica T1-pesate durante una fase interictale per il paziente in uno scanner 3 Tesla. <ol><li> Utilizzare i seguenti parametri della sequenza per l&#39;acquisizione MRI: <ul><li> A. Axial rovinato gradiente richiamata (SPGR) acquisizione 3D </li><li> B. larghezza di banda = 15.63 </li><li> C. Tempo di ripetizione [TR] = 9.2 msec </li><li> Tempo D. Echo [TE] = 1.9 msec </li><li> E. Inversion preparazione recupero di 500 msec </li><li> F. flip angle = 15 ° </li><li> G. 25/26 FOV </li><li> H. Numero delle eccitazioni [NEX] = 1 </li><li> I. 144 sezioni contigue </li><li> J. 1,0 millimetri di spessore fetta </li><li> K. 256 x 256 matrice </li></ul></li></ol></li></ol> 2. Ictal PET sessione <ol><li> Preparazione per l&#39;esperimento <ol><li> Prima di confermare la scansione presso l&#39;University Hospital, in contatto con il soggetto per verificare in che phase del ciclo mestruale lei sarà il giorno della scansione. Si raccomanda di eseguire una PET durante la fase follicolare metà-fine (da 5 a 10 giorni dopo il sanguinamento mestruale esordio). </li><li> Inviare una richiesta in ospedale per produrre [11 C] carfentanil, una radiotracer breve vita con un&#39;affinità selettiva per i recettori μ-oppioidi, utilizzando un ciclotrone in prossimità della scansione. Il tracciante deve essere prodotto 2 ore prima della scansione. </li><li> Il giorno del potenziale PET ictal contattare l&#39;soggetto 2 ore prima della designazione di confermare la presenza di un attacco di emicrania spontanea. Se un attacco di emicrania è presente, validare la diagnosi di emicrania in seguito alla Classificazione Internazionale delle Cefalee. Dopo la diagnosi, assicurare che il partecipante è in grado di ottenere in modo sicuro in ospedale per sottoporsi alla scansione. Fornire il trasporto se il soggetto non è comodo guida o se nessun guidatore designato è disponibile. </li></ol></li><li> Preparazione del SuCon riserva per la scansione <ol><li> Quando il partecipante arriva in ospedale, la sua accompagnerà alla suite di PET per il rinnovo di diagnosi basata sulla Classificazione Internazionale delle Cefalee. Prima della scansione, eseguire un test di droga urina per confermare che il soggetto non ha fatto presa alcuna sostanza che possa interagire con il carfentanil tracciante [11 C], seguito da un test di gravidanza nelle urine. </li><li> Ribadisce che il partecipante capisce la procedura PET, rischi e benefici. </li><li> Consegnare una copia del consenso informato, in precedenza firmata dal volontario di ricerca durante la proiezione iniziale, il tecnologo Medicina Nucleare. </li><li> Seguendo la guida del tecnologo Medicina Nucleare, aiutare il soggetto stabilirsi nello scanner. </li><li> Hanno il soggetto sottoposto 1 90 min PET con un HR Siemens + scanner in modalità 3D (immagini ricostruite hanno una larghezza piena a metà (FWHM) risoluzione del ~ 5,5 millimetri-in-aereo e 5,0 millimetri assiale massimo). </li> &lt;li&gt; Per ogni dose carfentanil [11 C] (555 MBq ≤ 0,03 mg / kg), somministrare cinquanta per cento in bolo con la restante continuamente infuso nel corso della scansione di raggiungere livelli tracciante allo stato stazionario di circa 35 minuti dopo la somministrazione del tracciante . </li><li> Sessione PET interictale. </li><li> Ripetere i passaggi 2,2-2,6 durante la fase non-mal di testa. </li></ol></li></ol> 3. PET Dati ricostruzione <ol><li> Ricostruire immagini PET utilizzando algoritmi interattivi in ​​una matrice di pixel 128 x 128 in un campo di diametro 28,8 centimetri di vista (FOV). </li><li> Acquisire 21 fotogrammi dell&#39;immagine e co-registro uno con l&#39;altro per correggere il movimento durante la scansione. </li><li> Ottenere una trasmissione 6 min (fonte 68Ge) scansione prima della scansione PET ai fini della correzione dell&#39;attenuazione. </li><li> Convertire i dati di immagine dinamici per ogni scansione su base voxel per voxel in due serie di immagini parametriche (10 - 40 min): <ol><li> Utilizzare un metro trasporto tracciante (K1 ratio) per le procedure coregistrazione e normalizzazione; e </li><li> Utilizzare una misura recettore-correlati, BP ND, proporzionale alla Bmax (concentrazione dei recettori) di dividere per Kd (affinità per il recettore). </li></ol></li><li> Stimare queste misure utilizzando l&#39;analisi grafica Logan basato regione di riferimento con la corteccia occipitale come regione di riferimento 12. </li></ol> 4. PET Analisi dei dati NOTA: uniformare anatomica immagini nello spazio modello utilizzando Statistical Parametric Mapping (SPM8) il software seguendo la sequenza qui sotto. <ol><li> Co-registrare la scansione MR e scansioni K1. </li><li> Normalizzare la scansione MR al cervello modello di Montreal neurologico Institute (MNI) utilizzando Dartel. </li><li> Applicare la matrice deformazione conseguente alle immagini PET. </li><li> Verificare la co-registrazione e la precisione normalizzazione confrontando le immagini RM e PET trasformato al modello atlante MNI. </li><li> Regione di interesse (ROI) analisi. </li&gt; </ol> Esaminare l&#39;attività di varie regioni bilaterali che sono impegnate durante il trattamento del dolore, tra cui: <ul><li> A. anteriore / mediale / cingolata posteriore </li><li> B. Insula </li><li> C. Hippocampus </li><li> D. amigdala </li><li> Testa E. caudato / corpo </li><li> F. Nucleus accumbens </li><li> G. Putamen </li><li> H. laterale / mediale globo pallido </li><li> Nuclei I. Thalamus (anteriore ventrale, posteriore ventrale laterale / mediale, laterale posteriore, linea mediana, dorsale laterale / mediale) </li><li> Materia grigia J. periacqueduttale (PAG) </li></ul><ol><li> Definire Marsbar (nello spazio standardizzato per ciascuna di queste regioni, con l&#39;eccezione del PAG Generare il PAG ROI inserendo una sfera 3 mm! Coordinate: destra: 4, -28, -6 e sinistra:. -2, -28 , -6. Questa posizione PAG è stato precedentemente dimostrato di avere alterazioni diffusionali e di connettività nei pazienti con emicrania rispetto ai controlli sani 13,14. NOTA: studi test-retest con [11 C] Carfentanil dimostrare la riproducibilità delle misure BP ND di ben inferiore al 10%, con la maggior parte delle regioni corticali essere 3-5% 15. I più grandi coefficienti di variazione (CoV = Std.Dev. / Media) sono tipicamente osservate nelle regioni con l&#39;associazione più basso, tuttavia, anche nelle regioni corticali con il più basso vincolante BP ND CoV di stati ~ 0.5. Quindi, variazioni percentuali ROI μOR BP ND tra le scansioni vengono considerati solo come significativo quando sopra il 10%. </li></ol> 5. 3D-neuronavigazione <ol><li> Preparazione per un&#39;esperienza 3D-IIN <ol><li> Organizzare i dati forniti in formato dati volumetrici NIfTI come una pila di immagini con livelli di densità e di attivazione definiti come 16 bit. </li><li> Indossare occhiali attivi per consentire il tempo sequenziale effetto 3D stereoscopico. Gli occhiali operano attraverso il blocco di un occhio mentre l&#39;immagine per l&#39;altro occhio viene visualizzata sulla schermata. Il processo si ripete poi per l&#39;altro occhio. Questo shutterieffetto ng avviene a 110 Hz. </li><li> Utilizzare un joystick per le interazioni con la simulazione dopo essere stato istruito sul suo impiego. </li><li> Outfit gli occhiali e joystick con marcatori riflettenti per consentire il monitoraggio preciso 6DOF degli oggetti nello spazio attraverso un sistema di motion capture Vicon. </li></ol></li><li> Visualizza Aubject Attivazione dei dati <ol><li> Utilizzare i file di configurazione XML per definire le mappature di colore di livelli di densità e di attivazione, che vengono caricati quando inizia l&#39;applicazione e condivisi con ogni computer del cluster. </li><li> Acquisire le cellule volumetriche 3-dimensionale dalle NIfTIdata cabina per mezzo di funzioni di carico interne giugulare e la libreria software open source &quot;Niftilib&quot;. </li><li> Condividi risultante cellule volumetriche con ogni computer del cluster per migliorare la velocità. </li><li> Interpretare le cellule volumetriche da un shader di OpenGL (GLSL) che conduce marcia ray e la visualizzazione dei voxel con i vari colori e trasparenze definiti dafile di configurazione XML di mapping colore precedentemente condivisi. </li></ol></li><li> Ottenere la posizione attraverso il sistema Vicon e utilizzare questo per aggiornare le prospettive disegnate dei dati volumetrici su ogni schermo. </li><li> Interazioni Record e li usa per regolare dinamicamente e tagliare i piani attraverso i dati per navigare nello spazio virtuale. </li></ol> 6. 3D immersiva e interattiva neuronavigazione (3D-IIN) <ol><li> Conservare i dati di attivazione soggetti nel formato di dati NIfTI, un tipo di dati volumetrico che viene interpretato utilizzando la libreria Niftilib. </li><li> Ottenere le interazioni e la posizione tramite un sistema di tracciamento Vicon, un dispositivo joystick, e l&#39;input gestuale. Utilizzare queste informazioni per garantire l&#39;immagine visualizzata rappresenta il punto di vista corretto, permettendo l&#39;esplorazione in tempo reale del set di dati, e abilitare il controllo dinamico per un massimo di 3 piani di taglio arbitrario utilizzando i movimenti familiari e schemi di controllo (Figura 1). </li></ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

In questo case report, i dati del neuroimaging emicrania è stata esplorata per la prima volta, in un coinvolgente la realtà virtuale 3D, che ha dimostrato una diminuzione della disponibilità di recettore μ-oppioidi (μOR BP ND). Riduzioni μOR BP ND implicano che c&#39;è una conduzione superiore e / o una perdita di recettori μ-oppioidi nel sistema nervoso centrale. Riduzioni acute μOR BP ND nelle regioni del dolore-matrice durante la scansione ictale rispetto alla scansione interictale, sono tenuti a verificarsi come conseguenza del rilascio di oppioidi endogeni che interagiscono con μORs come una risposta normativa al dolore in corso, rendendo meno μORs accessibile al radiotracciante. La novità del nostro studio neuroimaging emicrania ictale risiede nel nuovo approccio neuronavigazione 3D per studiare i dati effettivi del cervello di un paziente in realtà virtuale. La tecnologia radiotracer PET è stata utilizzata per misurare le variazioni di μORsla disponibilità con [11 C] carfentanil. Quando esaminato durante l&#39;evento mal di testa, il cervello dei soggetti emicranici sono di solito sottoposti a scansione a seguito di un trigger di attacco (ad es., Nitroglicerina, fotostimolazione) 16,17, o sotto la richiesta tecnica di uno specifico evocata stimolo (ad es., Dolore, pennello, la luce , e l&#39;odore) 18-20. Tutti questi studi confermano la consapevolezza che il disturbo è associato con ipereccitabilità corticale e sottocorticale durante la fase di mal di testa. Tuttavia, una tale pletora di stimoli nei protocolli di neuroimaging introduce molteplici fattori che offuscano la nostra comprensione della suola impatto di un attacco di emicrania acuta sul sistema nervoso centrale. Dai pochi studi funzionali precedenti senza la presenza di stimolazione esogena, vi è un&#39;indicazione di aumento del flusso cerebrale regionale in aree come la corteccia cingolata, ipotalamo, e tronco cerebrale 21, che può persistere anche dopo la terapia acuta 22. Finora, Le tecnologie di neuroimaging applicate non hanno consentito la caratterizzazione molecolare di processi neurotrasmettitore / recettore coinvolti nella attacco di emicrania, come il meccanismo di μ-oppioidi endogeni, una delle più importanti risorse analgesici nel cervello. Inoltre, il nostro metodo ha permesso questi processi da esplorare con neuronavigazione 3D in un ambiente virtuale. Il sistema modulatorio discendente del dolore è una complessa rete che regola l&#39;elaborazione dolore in larga misura attraverso recettori μ-oppioidi tutto il cervello, incluse spinale per aree sovra-spinale. Queste aree sono noti per essere coinvolti in anti-nocicezione, analgesia indotta da stress endogeno, e nell&#39;azione dei farmaci oppioidi comunemente usati per il dolore cronico e il trattamento dell&#39;emicrania. Infatti, la vasodilatazione durale neurogenica associato emicrania può essere inibita da morfina e successivamente annullata dalla antagonista oppioide naloxone, indicando che gli effetti della morfina sulla neurogenainfiammazione sono mediate specificamente attraverso l&#39;attivazione dei recettori μ-oppioidi 23. È interessante notare che la grandezza di oppioidi endogeni / μORs attivazioni regionali negli esseri umani è legato alla capacità dell&#39;individuo di sopprimere elementi sensoriali e affettivi dell&#39;esperienza del dolore 24. Nel nostro studio, le regioni cerebrali che hanno mostrato riduzioni di disponibilità del recettore μ-oppioidi durante la fase ictale sono responsabili di entrambi gli elementi dell&#39;esperienza emicrania e la sua modulazione. Sono ACC, talamo, i gangli basali (ad es., NAcc), ippocampo, e la PAG. Oltre alla sensibilizzazione causa anormale traffico afferente trigemino, una ipotesi solido per fisiopatologia dell&#39;emicrania è la disfunzione del sistema modulante. In questo caso, le proiezioni da / a strutture del tronco cerebrale, come il PAG, in cui vi è un&#39;alta espressione di recettori oppioidi, sarebbe inefficiente produrre il loro effetto anti-nocicettivo su ASCEnding neuroni sensoriali. Inoltre, altre strutture corticali superiori partecipano a questo meccanismo difettoso dolore-modulante in emicrania. Un recente studio di riposo stato interictale riportato cambiamenti nella connettività di emicranici rispetto ai controlli sani nel PAG ventrolaterale e la maggior parte del (sub) strutture corticali del sistema di modulazione del dolore e correlato questi con la frequenza degli attacchi di cefalea 13. Le regioni con variazioni di connettività trovati in questo studio sono le stesse di quelle con i cambiamenti nella μOR BP ND trovato nel nostro studio. La stessa posizione PAG è stato originariamente segnalato come comprende neuroplasticità microstrutturale in emicranici 14, e qui ha avuto una notevole diminuzione μOR BP ND durante l&#39;attacco. Sono necessari ulteriori studi con coorti più grandi per confermare ed estendere i risultati presentati in questo rapporto di caso. Per esempio, è attualmente sconosciuto perché il sistema non risponde correttamenteper l&#39;uso a lungo termine di oppioidi esogeni frequentemente prescritti in cliniche emicrania. Tuttavia, il nostro studio fornisce importanti informazioni meccanicistico, sull&#39;impatto di un attacco di emicrania nel sistema μ-oppioidi, e utilizza un romanzo 3D immersiva e interattiva neuronavigazione (3D-IIN) approccio per la prima volta. In futuro, questo metodo 3D esplorativo potrebbe fornire una prospettiva molto più coinvolgente e interattivo per esaminare i cervelli dei pazienti nella ricerca e nella clinica.

L&#39;emicrania è un disturbo dolore trigeminale cronica che colpisce quasi il 16% delle donne e il 6% degli uomini negli Stati Uniti e nel mondo 1-3. Ripetuti attacchi di cefalea emicrania hanno un impatto su gran parte della vita del paziente, compromettendo la qualità della vita e delle prestazioni, che costano miliardi di dollari in mancati giorni di scuola / lavoro e di risorse sanitarie 4. Durante gli attacchi di mal di testa debilitanti, i suoi malati hanno una spiccata sensibilità per nocivo (iperalgesia) e anche stimoli nonnoxious (allodinia) 5. Il sistema neurotrasmettitore μ-oppioidi è uno dei principali meccanismi endogeni di modulazione del dolore nel nostro cervello. Esso è coinvolto nella regolazione della percezione sperimentale e clinica dolore, così come nella azione analgesica dei farmaci oppioidi 6-9 che sono stati associati con la cronicizzazione di attacchi di emicrania 10. I recenti progressi nella Positron Emission Tomografia (PET) imaging molecolare consentire lo studio dei meccanismi molecolari importanti nel cervello di pazienti con dolore cronico in vivo 11. In questo studio, nonostante la logistica impegnativi della sincronizzazione aleatoria e debilitante natura degli attacchi episodici con la complessità di installazione di sessione PET / radiotracciante, neuronavigazione 3D è stato usato per la prima volta a indagare μOR disponibilità in regioni dolore matrice chiave di un paziente cervello durante un attacco di emicrania spontanea. Caso Presentazione Un 36enne femmina asiatica è stata arruolati nello studio. Ha presentato con una storia di 10 anni di emicrania con aura visiva. Emicrania lato destro si sono verificati in media 12 giorni al mese, con moderata a grave intensità del dolore che di solito dura 72 ore (se non trattata o trattata senza successo). C&#39;è stato un aumento della frequenza degli attacchi di cefalea intorno al suo ciclo mestruale, cheavuto uno schema regolare tutto lo studio. I sintomi associati comprendono: nausea, vomito, fotofobia, fonofobia e. Durante gli attacchi di cefalea regolari che non ha presentato sintomi autonomici. Poiché il trattamento, che gestiva i suoi sintomi con la sola terapia abortiva farmacologica, che si basa su farmaci anti-infiammatori non steroidei, e non c&#39;erano indicazioni di uso eccessivo di farmaci o l&#39;assunzione di oppiacei. L&#39;esame clinico durante la visita di screening era insignificante e senza anomalie, e una revisione dei sistemi era entro i limiti normali. Lei era sola senza figli, e non stava usando il farmaco contraccettivo.

3d-neuronavigazione<em&gt; in vivo</em&gt; attraverso il cervello di un paziente durante una spontanea emicrania mal di testa

3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient's Brain During a Spontaneous Migraine Headache

Un crescente corpo di ricerca, generata principalmente da studi basati su MRI, mostra che l&#39;emicrania sembra verificarsi, ed eventualmente sopportare, causa l&#39;alterazione di specifici processi neurali nel sistema nervoso centrale. Tuttavia, le informazioni manca l&#39;impatto molecolare di questi cambiamenti, in particolare sul sistema oppioide endogeno durante l&#39;emicrania, e neuronavigazione attraverso questi cambiamenti non è mai stato fatto. Questo studio si propone di indagare, con un romanzo 3D immersiva e interattiva neuronavigazione (3D-IIN) l&#39;approccio, la trasmissione μ-oppioidi endogeni nel cervello durante un attacco di emicrania mal di testa in vivo. Questo è senza dubbio uno dei più neuromechanisms centrali associati con la regolazione del dolore, che colpisce più elementi dell&#39;esperienza dolore e analgesia. A 36 anni di età femminile, che ha sofferto con l&#39;emicrania per 10 anni, è stato scansionato nel mal di testa tipico (ictale) e nonheadache (interictali) fasi di emicrania con Positron Emissione di positroni (PET) con il carfentanil radiotracer selettiva [11 C], che ci ha permesso di misurare la disponibilità del recettore μ-oppioidi nel cervello (non spostabile potenziale legame - μOR BP ND). Il radiotracciante breve vita è stato prodotto da un ciclotrone e chimica apparecchio di sintesi del campus situato in prossimità della struttura di imaging. Entrambe le scansioni PET, interictale e ictale, sono state programmate durante le fasi di metà-fine separati follicolare del ciclo mestruale della paziente. Durante la sessione PET ictale sua spontanea attacco di mal di testa ha raggiunto livelli di intensità gravi; progressione di nausea e vomito alla fine della sessione di scansione. Ci sono state riduzioni di μOR BP ND nelle regioni del dolore-modulatori del sistema μ-oppioidi endogeni durante la fase ictale, tra cui la corteccia cingolata, nucleus accumbens (CCNA), talamo (Thal), e la sostanza grigia periacqueduttale (PAG); indicando che μORs erano già occupati da oppioidi endogeni rilasciatiin risposta al dolore in corso. A nostra conoscenza, questa è la prima volta che cambia in μOR BP ND durante un attacco di emicrania mal di testa sono stati neuronavigated utilizzando un nuovo approccio 3D. Questo metodo consente la ricerca e la didattica esplorazione interattiva di un attacco di emicrania in neuroimaging set di dati di un paziente reale.

Il paziente ha presentato in ospedale con un mal di testa pulsante temporale e occipitale destra, con intensità di 6 su una scala di dolore 0-10. Stava avendo il suo tipico attacco di emicrania, ma senza aura. Aveva iniziato al risveglio 5 ore prima del (ictale) sessione PET, e lei riuscì a tollerare senza alcuna terapia farmacologica abortivo. Per la sua conoscenza, il mal di testa non è stata evocata da qualsiasi fattore scatenante (ad esempio, l&#39;alcol, la privazione del sonno). Non sono stati segnalati sintomi autonomici, ma fotofobia e fonofobia erano presenti. Dopo l&#39;inizio della sessione PET ictale l&#39;intensità mal di testa intensificato, raggiungendo livelli gravi (9 su una scala di dolore 0-10) 60 min nello studio; progressione di nausea e vomito alla fine della sessione di scansione. Diminuzione μOR BP ND stato notato nel cervello del paziente durante l&#39;emicrania spontanea (fase ictale), rispetto alla linea di base (fase interictale) (Figura 2). Ci siamore riduzioni dei brevetti in μOR BP ND nelle principali regioni dolore matrice del sistema μ-oppioidi endogeni, inclusi i seguenti nuclei: talamo dorsale laterale destro (11, -19, -16: 10,2%), di destra dorsale mediale (6, -17, -8: 11,1%), linea mediana a destra (8, -19, -16: 27%), ed anteriore ventrale (9, -9, -12: 12,0%). Inoltre, i cambiamenti sono stati trovati nella anteriore destra (8, 35, 14: 13,7%) e lasciato corteccia cingolata posteriore (-5, -44, 23: 11,8%), il corpo di sinistra caudato (-11, 6, 15: 12.0 %), mediale globo pallido (a destra: 16, -4, -3: 16,2%; sinistra: -14, -4, -3: 22,6%), il nucleo accumbens sinistra (-9, -11, -7: 10,5% ), e ippocampo (a destra: 30, -22, -14: 12,6%; sinistra: -30, -22, -14: 11,5%). C&#39;è stato un aumento μOR BP ND solo nella amigdala sinistra (-23, -4, -19: 11,7%). Nel tronco encefalico, la significativa riduzione ictale in μOR BP ND esteso dal rostrale a caudale materia grigia periacqueduttale (PAG) (a destra: 4, -28, -6: 15,1%; sinistra: -2, -28, -6: 14.6 %) (Figure 3). Tuttavia, le variazioni percentuali emisferiche globali nel μOR BP ND durante l&#39;attacco di emicrania erano modesti (a destra: 8,5%; sinistra: 8.29%), indicando che le diminuzioni del μOR BP ND erano specifici per le strutture dolore matrice nel cervello . <img alt="Figura 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50682/50682fig1highres.jpg" width="500" /> Figura 1. Piena realtà virtuale 3D di navigazione dei dati di un emicranico cervello. Per la prima volta i dati emicrania effettivo di neuroimaging è stato esplorato in maniera completamente immersiva di realtà virtuale 3D, che include la navigazione illimitata attraverso i dati (da studenti, medici e ricercatori), per quanto riguarda la disponibilità dei recettori μ-oppioidi (μOR BP ND) nel cervello durante l&#39;emicrania attacco mal di testa in vivo. <img alt="Figura 2" fo: content-width = &quot;5in&quot; src = &quot;/ files/ftp_upload/50682/50682fig2highres.jpg&quot; width = &quot;500&quot; /&gt; .. Figura 2 μ-oppioidi del cervello Profilo di un Emicrania Mal di testa in vivo la fase ictale (riga in basso) - Fase di mal di testa - mostra una diminuzione nella disponibilità del recettore μ-oppioidi (μOR BP ND) nelle regioni del dolore-matrice (valore di soglia, DV = 4.50). Questo risultato rappresenta forse un aumento del rilascio μ-oppioidi endogeni durante l&#39;attacco di emicrania, come risposta regolamentare alla forte mal di testa continuo. Parole chiave: talamo (Thal), nucleus accumbens (Nac), e anteriore della corteccia del cingolo (ACC). <img alt="Figura 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50682/50682fig3highres.jpg" width="500" /> Figura 3. Mesencefalo / Pons / Medulla μ-oppioidi Receptor Availability Durante un attacco di emicrania in vivo. La fase ictale (a destracolonna) - fase di cefalea - mostra una ridotta disponibilità recettore μ-oppioidi lungo la sostanza grigia periacqueduttale (PAG) (valore di soglia, DV = 4.50), rispetto alla fase interictale (colonna di sinistra) - fase non cefalea. Parole chiave: PAG: r - rostrale; m - mediale; c - caudale.

In questo studio, gli autori riportano per la prima volta un 3D immersiva e interattiva neuronavigazione (3D-IIN) attraverso l&#39;impatto di un attacco di emicrania mal di testa spontanea nel sistema μ-oppioidi del cervello di un paziente in vivo romanzo.

3D-neuronavigazione<em&gt; In Vivo</em&gt; Attraverso il cervello di un paziente durante una spontanea Emicrania Mal di testa

A growing body of research, generated primarily from MRI-based studies, shows that migraine appears to occur, and possibly endure, due to the alteration ...

L'obiettivo generale di questa procedura è studiare l'utilizzo di una nuova neuronavigazione 3D. Approcciare la trasmissione endogena degli oppioidi mu nel cervello durante un attacco emicranico spontaneo in vivo. Ciò viene ottenuto eseguendo innanzitutto una scansione di un paziente emicranico in una fase tipica di emicrania e in una fase senza emicrania, mediante tomografia a emissione di positroni con un tracciante radioattivo selettivo, il carfentanil marcato con carbonio-11, che ci permette di misurare la disponibilità dei recettori oppioidi mu nel cervello.Il secondo passaggio consiste nel verificare l'accuratezza della co-registrazione e della normalizzazione confrontando le immagini MR e PET trasformate con il modello dell'atlante MNI. Per applicare l'analisi delle regioni di interesse (ROI), l'ultimo passaggio prevede l'organizzazione e la memorizzazione dei dati di attivazione dei soggetti in formato dati nifty per visualizzare il volume in una configurazione clusterizzata completamente immersiva su più schermi. In definitiva, il sistema di neuro-navigazione 3D consente l'esplorazione in tempo reale del dataset e permette un controllo dinamico e la dissezione dei dati di neuroimaging del paziente durante un attacco di emicrania in un ambiente di realtà virtuale.Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti è che consente l'interazione completa e la navigazione in tempo reale all'interno del cervello di un paziente durante un attacco di emicrania. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo dell'emicrania, come ad esempio quali aree del cervello risultino più o meno attive durante un attacco di emicrania a livello molecolare, utilizzando in vivo un tracciante specifico per i recettori µ oppioidi marcato con carbonio-11, che si lega a uno dei principali meccanismi analoghi nel cervello. Generalmente, le persone alle prime armi con questo metodo incontrano difficoltà a causa della complessità nell'adattare i dati di neuroimaging e della sfida rappresentata dalla creazione di un ambiente di realtà virtuale completamente interattivo.Realtà virtuale, realtà simulata, Il software è stato sviluppato per creare un'esperienza immersiva completa. Il computer utilizza apparecchiature avanzate di rilevamento del movimento per tracciare il punto di vista dell'utente e i gesti nello spazio di realtà virtuale. Occhiali speciali a otturatore forniscono al cervello prospettive separate per l'occhio sinistro e destro, che si fondono per generare la percezione di un'esperienza tridimensionale per l'utente, e sono davvero impressionanti.Prima di preparare il soggetto per queste scansioni in questo protocollo, ottenere innanzitutto il consenso scritto e informato. Quindi, nel giorno della risonanza magnetica, far compilare al soggetto della ricerca un modulo di valutazione della sicurezza per la risonanza magnetica. Durante una fase intercritica per il paziente, acquisire un'immagine anatomica MRI pesata in T1 ad alta risoluzione su uno scanner MRI da tre Tesla. Si raccomanda uno spessore di fetta di un millimetro per questa scansione.Quindi, prima di confermare la data della scansione PET del soggetto, contattare il soggetto per verificare in quale fase del ciclo mestruale si troverà il giorno della scansione. Si raccomanda di eseguire la scansione PET durante la fase follicolare media o avanzata. Una volta confermata la data della scansione, inviare una richiesta per produrre carfentanil marcato con carbonio-11, un tracciante radioattivo a breve emivita con affinità selettiva per i recettori oppioidi mu, utilizzando un ciclotrone situato nelle vicinanze del sito dello scanner.Si noti che questo tracciante deve essere prodotto due ore prima della scansione. Quindi, nel giorno della potenziale tomografia a emissione di positroni (PET) ictale, contattare il soggetto due ore prima dell'appuntamento per confermare la presenza di un attacco di emicrania spontaneo. Se è presente un attacco emicranico, confermare la diagnosi di emicrania seguendo la classificazione internazionale dei disturbi cefalalgici.Dopo la diagnosi, verificare che il partecipante sia in grado di raggiungere in sicurezza l'ospedale per sottoporsi alla scansione. Fornire un mezzo di trasporto se il soggetto non si sente a proprio agio a guidare o se non è disponibile un autista designato. Quando il partecipante arriva in ospedale, accompagnarlo presso l'area PET per la rivalidazione della diagnosi utilizzando gli stessi criteri internazionali.Quindi, prima della scansione, effettuare un test delle urine per droghe per confermare che il soggetto non abbia assunto alcuna sostanza che potrebbe interagire con il tracciante, nonché un test di gravidanza. Confermare che il partecipante comprenda i rischi e i benefici della procedura di PET e verificare il consenso informato seguendo le indicazioni del tecnico di medicina nucleare. Aiutare il soggetto a posizionarsi correttamente nello scanner per ciascuna dose di tracciante.Somministrare il 50% come bolo, mentre la parte rimanente viene infusa continuamente durante la scansione per ottenere livelli stazionari del tracciante. Circa 35 minuti dopo la somministrazione del tracciante, eseguire una scansione PET della durata di 90 minuti, utilizzando un scanner Siemens HR plus in modalità 3D. Le immagini ricostruite devono avere una risoluzione a mezza altezza (full width at half maximum) di circa 5,5 millimetri nel piano e di 5,0 millimetri. Eseguire anche una TEP INTERICTALE assiale ripetendo questi passaggi durante una fase senza cefalea nel ciclo mestruale successivo. Quindi ricostruire i dati della TEP ed eseguire l'analisi dei dati, inclusa la normalizzazione e l'analisi delle regioni di interesse. Per ulteriori dettagli, consultare il testo associato a questo protocollo.Per prepararsi all'esperienza di neuronavigazione interattiva 3D, organizzare innanzitutto i dati forniti in formato volumetrico nifty come una serie di immagini con livelli di densità e di attivazione definiti a 16 bit. Indossare occhiali attivi a otturatore LCD per abilitare l'effetto stereoscopico 3D sequenziale nel tempo. Gli occhiali a otturatore funzionano bloccando l'immagine per un occhio mentre viene visualizzata l'immagine per l'altro occhio.Il processo alterna tra gli occhi per generare un effetto 3D e avviene a 110 hertz. Utilizzare un joystick per interagire con la simulazione e seguire le istruzioni per configurare sia gli occhiali a otturatore sia il joystick, entrambi dotati di marcatori riflettenti che consentono un preciso tracciamento a sei gradi di libertà (DOF) degli oggetti nello spazio tramite un sistema di acquisizione del movimento Vicon. Successivamente, visualizzare i dati di attivazione del soggetto; utilizzare file di configurazione XML per definire le corrispondenze cromatiche della densità e dei livelli di attivazione, che vengono caricati all'avvio dell'applicazione e condivisi con ciascun computer del cluster.Acquisire cellule volumetriche tridimensionali dal dataset fornito utilizzando le funzioni interne di caricamento e la libreria software open source nifty lab. Il tempo tipico di caricamento è inferiore a un minuto, ma condividere le cellule volumetriche risultanti con ciascun computer e il cluster migliorerà la velocità. Interpretare le cellule volumetriche mediante uno shader open GL che esegue il ray marching e visualizza i voxel con colori e trasparenze variabili definiti dai file di configurazione XML per la mappatura del colore precedentemente condivisi.Ottenere la posizione tramite il sistema di motion capture Vicon e utilizzarla per aggiornare le prospettive disegnate dei dati volumetrici su ciascuno schermo. Registrare le interazioni e utilizzarle per regolare dinamicamente e tagliare piani all'interno dei dati e per navigare nello spazio virtuale in una neuro-navigazione interattiva tridimensionale. Prima memorizzare i dati di attivazione del soggetto nel formato dati nifty, un tipo di dato volumetrico che viene interpretato mediante la libreria nifty live.Quindi, per visualizzare il volume in una configurazione cluster multiscreen completamente immersiva, applicare i dati volumetrici alle facce posteriori di un cubo in scala e renderizzare utilizzando una shader GL SL a passaggio singolo. L'array della shader attraversa il volume visualizzando i voxel con colori e trasparenze variabili in base ai livelli di densità e di attivazione. Ottenere le interazioni e la posizione attraverso il sistema di tracciamento, il dispositivo joystick e l'input gestuale.Utilizzare queste informazioni per assicurarsi che l'immagine visualizzata rappresenti il punto di osservazione corretto, consentendo un'esplorazione in tempo reale del set di dati. Abilitare inoltre il controllo dinamico di fino a tre piani di sezione arbitrari mediante movimenti e schemi di controllo familiari. Qui possiamo osservare un profilo cerebrale del recettore mu-opioidico in un caso di emicrania in vivo.La fase ictale o cefalalgica mostra una diminuzione della disponibilità dei recettori mu-opioidi nelle regioni della matrice del dolore. Questo potrebbe rappresentare un aumento del rilascio endogeno di mu-opioidi durante l'attacco emicranico come risposta regolatoria al persistente dolore intenso. Qui possiamo vedere un esempio di disponibilità dei recettori mu-opioidi nel mesencefalo, nel ponte e nel midollo allungato durante un attacco emicranico in vivo.La fase cefalalgica ictale mostra una diminuzione della disponibilità dei recettori mu-opioidi lungo la sostanza grigia periacqueduttale rispetto alla fase interictale senza cefalea. Le implicazioni di questa tecnica si estendono alla terapia dell’emicrania, poiché può definire con maggiore precisione potenziali bersagli cerebrali per futuri trattamenti, inclusa la neuromodulazione. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sull’emicrania, può essere applicato anche ad altri disturbi neurologici come la depressione e le dipendenze.La combinazione di navigazione neurologica 3D e neuroimaging consente a ricercatori, clinici e educatori nel campo del dolore e delle neuroscienze di esplorare il cervello in un ambiente virtuale molto più interattivo e immersivo. I risultati presentati dimostrano informazioni meccanicistiche importanti sull'impatto dell'emicrania sul sistema oppioiderico MO.

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