Name: 脳イメージングバイオマーカーを使用した、線維筋痛症の痛みと身体機能に対する頭蓋電気刺激の無作為化偽対照試験 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-01-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 33 s
Description: 学ぶ頭蓋電気刺激と安静時機能的結合MRIを用いた線維筋痛症治療の無作為化偽対照試験。神経イメージングバイオマーカーで疼痛緩和と身体機能改善を評価する革新的な非侵襲的治療法の臨床応用。

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著者らは、Bruce Crosson博士やLisa Krishnamurthy博士など、Center for Visual and Neurocognitive Rehabilitationの研究者の支援に感謝したいと思います。また、著者は、撮影プロセスにおける彼女の貴重な助けについて、グレース・インガムに感謝しています。この作業は、米国退役軍人省リハビリテーション研究開発サービスキャリア開発賞IK2 RX003227(Anna Woodbury)およびCenter Grant 5I50RX002358によって部分的に支援されました。資金提供者は、研究デザイン、データ収集、管理、分析、解釈、または報告においての役割を一切負いません。

線維筋痛症における頭蓋電気刺激の有効性の評価

著者らは、この論文で報告された研究に影響を与えたと思われる可能性のある既知の競合する金銭的利益や個人的な関係がないことを宣言します。この記事で表明された見解は著者のものであり、必ずしも退役軍人省または米国政府の立場や政策を反映しているわけではありません。

現在の研究の方法は、線維筋痛症の非常に効果的な治療法の可能性だけでなく、線維筋痛症の診断プロセスをその痛みの症状プロファイルの最初の例から改善する機会も提供します。アクティブCESと偽CESの両方を使用することは、個々のデバイスのタイプがシリアル番号と個別のキーに依存することを発見することで、被験者と研究者の両方を参加終了まで盲検化することを可能にし、それにより評価の管理中に内部妥当性を保護し、デバイスと刺激の両方の有効性についてより明確な臨床像を提示することができた81.機能的コネクティビティのニューロイメージング測定の探索が追加されたことで、治療方法が実際にどの程度効果的であるかを判断するために、参加者の主観的な報告にかかる重みの一部が軽減されます。在宅疼痛管理デバイスの柔軟性は、使いやすさとアクセスのしやすさをもたらし、参加者の負担を軽減し、これは、日常的な活動や基本的な活動でさえも通常かなりの痛みを経験する人々にとって特に有益です。身体的な痛みと運動の両方を減らすことで、線維筋痛症や慢性疼痛治療の効果をさらに高めることができます。
採用された方法がスムーズに実行されるようにするために、プロセス中に行う必要のある多くの変更がありました。rs-fcMRIスキャンのデータ収集中に定期的に、何人かの被験者が痛みを感じてスキャナーに横たわるのが不快になりました。これらの困難により、スキャンを完了するために戻る前にスキャナーを一時的に終了する必要があったり、動き回りすぎて取り返しのつかないモーションアーティファクトが発生したりしました。このプロセス中に使用できないデータを補うために、9人の被験者が2つのT1w解剖学的スキャンを受け、そのうちのより鮮明なスキャンは最終的に分析目的で使用されました。MRIQCは、追加のスキャンが実施されなかったMRIデータの他の部分で見つかった過度の頭の動きを特定するために使用されました。0.8 mm のフレームごとの変位しきい値を使用して、4 人の被験者が少なくとも 1 回のセッションで過度の動きを示したと判断されました。これらのセッションは解析から削除されました。CONN Toolbox で機能的接続性解析を行う研究者は、解析中に発生したエラーのトラブルシューティングを行う必要がありました。たとえば、4人の被験者は、ミッドスキャンまたはポストスキャンの第1レベルの解析結果にシードベースの接続性(SBC)マップがなく、すでに処理されてノイズ除去された後でも第1レベルの設計マトリックスがありませんでした。CONNプロジェクトの以前のイテレーションでは、ベースラインスキャンのみが収集および処理されていたと判断されました。彼らのミッドスキャンとポストスキャンは後でインポートされましたが、CONNは、これらの被験者がその時点でデータを持っていなかったにもかかわらず、それらのセッションに関連する条件/変数を作成しました。したがって、CONN は新しくインポートされたデータを無視しました。解決策は、これらのサブジェクトを前処理段階から再実行し、以前に前処理されたデータが上書きされていることを確認することでした。
方法論的適応に取り組むことに加えて、研究者たちは現在の研究の方法論的限界も認識していました。研究デバイスが割り当てられたグループに残っていなかった可能性があります (真と偽の CES)。可能性は低いですが、ある時点で治療を開始または中止したため、結果が不正確に歪められていた可能性があります。この制限は、デバイス会社自身が対処し、施設に戻ったときにデバイスを尋問して、CESを当初の意図どおりに一貫して実施したかどうかを確認します。 治療方法の別の制限は、デバイスの使用記録が正確な参加者の自己報告と理解に大きく依存していることです。デバイスは合計使用時間を記録しますが、参加者が直接使用せずにデバイスの電源を入れたり、日付や時間などの他の使用要素を誤って報告したりする可能性があります。デバイスのログは、応答バイアスの影響を受ける可能性があり、これは実施された治療の不正確な報告を意味する82。この問題に対応して、各参加者とのコミュニケーションのより頻繁で構造化された計画を確立して、ログと、ログをいつ、どのように完了するかを常に思い出させることには、いくつかの利点があるかもしれません。また、デバイス自体、デバイスがどのように機能するか、およびデバイスが提供する刺激に加えて、デバイスが保持する記録をどのように改善するかについて、さらに検討を促します。
この研究で探求された方法は、線維筋痛症の研究と慢性疼痛評価の分野全体に大きな影響を与える能力を持っています。既存の線維筋痛症治療モダリティに関して、耳介 CES とそのアクセシビリティは、非薬理学的、非侵襲的な疼痛管理オプションとして、既存の方法の重要なギャップに対処します。有効性が証明されれば、CESは、オピオイド鎮痛薬の誤った管理の現状に対応し、可能な非薬理学的代替手段を提供し、介入と診断の両方の侵襲的措置によって引き起こされる過度の追加の痛みを軽減する可能性があります。この研究のニューロイメージングの目的は、方法の意味において重要で斬新な目的にも役立ちます。これまで、線維筋痛症のマーカーとして検証された実験室所見や放射性所見はなく、診断の試みが困難でした2。機能的結合性や線維筋痛症に特異的な脳活動との関係を調べることで、診断プロセスや治療方法の決定を劇的に変え、両システムを改善することができるかもしれません。より迅速で信頼性の高い診断により、この疾患の患者の生活の質が向上する可能性もあります。彼らの苦痛は、答えがなく、彼らの痛みの程度が他の誰にも理解されていないときに激化します。疼痛評価の客観的な測定により、臨床医は彼らが何を経験しているのか、そしてどのように助けるべきかをよりよく理解することができます。
この研究で使用された技術は、線維筋痛症の診断と治療のより良い方法をさらに探求するための扉を開きます。線維筋痛症は、患者の自己報告と主観的な評価手段に依存する唯一の慢性疼痛状態ではありません83。この研究で使用されたニューロイメージング技術は、研究者が慢性疼痛の理解と治療における脳活動の重要性を調査し続ければ、診断および介入の分野全体に広く応用できる可能性があります。耳介CES自体が、有効性が証明され、より一般的でアクセスしやすい治療オプションになれば、非常に必要としている人々に広範な疼痛管理の助けを提供することができます。データ解析はまだ進行中であるため、概説された方法に従うことの有効性については、まだ多くのことがわかっていません。最終的には、この結果は、線維筋痛症や同様の慢性疼痛状態に将来どのように対処すべきかについての情報を提供し、議論を提示し続けるでしょう。

慢性疼痛の多くの既存の状態の中で、診断、臨床的評価、治療が最も難しい疾患の一つが線維筋痛症です。線維筋痛症は、慢性的な広範囲にわたる痛み、身体機能の低下、疲労、精神感情障害、睡眠障害、およびさまざまな身体疾患の愁訴を伴う衰弱性の慢性疼痛症候群であり、南北アメリカの一般人口の約2〜3%(米国では約800万人)が罹患しています1. 疾患の診断は、患者自身の症状プロファイルと痛みの経験に対する患者の理解に大きく依存しており、臨床医と患者の両方が疾患を適切に理解しなければ、治療方法はかなりの有効性を失います2.線維筋痛症の起源と影響をより明確に定義し、線維筋痛症の診断と治療を導くための信頼性の高い臨床バイオマーカーは、すべての患者に最高のサービスを提供するために必要です。
診断が確定しても、治療プロセスの困難さは増すばかりです。全体として、慢性疼痛は、心臓病、糖尿病、がんを合わせたよりも多くの個人に影響を及ぼします。その評価の主観的な性質は、特に物質使用障害や薬物探索行動から不完全に治療された身体的痛みを識別することの難しさを考えると、オピオイドの蔓延の主要な推進力として位置付けられています3。2020年には、米国で91,799人の薬物過剰摂取による死亡が発生し(2019年から30%増加)、オピオイドがこれらの死亡の主な原因であることが判明しました(2020年の薬物過剰摂取による死亡全体の74.8%)4。したがって、オピオイドの蔓延を遅らせるためには、慢性疼痛や線維筋痛症の治療には非薬理学的な代替手段が必要であり、これは自殺やオピオイド使用障害のリスクが高い退役軍人集団で特に重要です5。したがって、非薬理学的および補完的治療は、第一選択治療としてよく使用されます6。
新規で効果的な線維筋痛症の介入の探求は、多くの研究者や臨床医を、頭蓋刺激を含む非侵襲的な脳刺激の方法に導きました。この疾患の発症をもたらす病態生理学的メカニズムは決定されていませんが、既存の証拠は、線維筋痛症が自律神経系の機能障害と中枢性(つまり、脳と脊髄)の痛み処理メカニズムの障害であるという考えを支持しています7,8。脳の特定の領域を刺激すると、それらの処理領域の機能が改善される可能性があります。反復経頭蓋磁気刺激法 (rTMS) と経頭蓋直流刺激法 (tDCS) は、痛みの軽減と相関していますが、活性化部位の頭皮の炎症、頭痛、および治療施設の外へのアクセスのしやすさとも関連しています9.非侵襲的迷走神経刺激 (nVNS) は、首や耳のレベルで皮膚を刺激することで神経調節を行うことができ、慢性疼痛の治療に可能性を秘めており、侵襲的迷走神経刺激 (VNS) は慢性疼痛の症状を改善することが示されています10。しかし、侵襲的VNSも非侵襲的VNSも文献では十分に研究されておらず、線維筋痛症治療での使用についても十分に検証されていません11,12,13,14。
頭蓋電気刺激(CES)は、耳たぶ15に配置された経皮的電極を介してパルス状の交流マイクロカレント(0.5mA未満)を印加することからなる非薬理学的、非侵襲的な脳刺激療法である。非常にアクセスしやすく、患者が自分の生活空間で使用するポータブルデバイスを介して配信できます。他の頭蓋刺激法と比較して、非侵襲的な性質と自宅での患者の自己適用の利便性により、CESは広範な線維筋痛症治療の使用と痛みの自己管理のための有益な選択肢としての可能性を高めます。米国食品医薬品局(FDA)によって、不眠症、うつ病、不安神経症、および痛みの治療薬として承認されています15。
現在の研究では、線維筋痛症の治療モダリティとしてのCESの有効性を評価します アクティブなCES(真の研究デバイスによって投与される)と偽のCES(偽の研究デバイスによって投与される)を比較します。線維筋痛症などの疼痛状態の治療におけるCESの使用を支持する予備的な証拠がいくつかあります16,17。2001年の研究では、60人の参加者をアクティブCESまたは偽CESに無作為に割り付け、毎日60分間のセッションを3週間行った結果、圧痛点スコアが28%改善し、一般的な疼痛スコアが27%改善し、プラセボ効果はなかったことが明らかになりました18。CESは退役軍人集団では評価されておらず、線維筋痛症の男性でも適切に評価されていません。退役軍人省(VA)が資金提供した2018年に発表されたCESのシステマティックレビューでは、ほとんどの試験がサンプルサイズが小さく、期間が短く、不十分な盲検化によるバイアスのリスクが高いことを考えると、CESが線維筋痛症に臨床的に重要な影響を与えるにはエビデンスが不十分であると結論付けました。しかし、このレビューでは、CESは重篤な副作用を引き起こさないことが示唆されており、不安やうつ病の患者に適度な利益があることを示唆する強度の低い証拠がある19。したがって、このFDA認可の低リスクデバイスの使用、特に線維筋痛症での使用については、さらなる研究が必要です。
有効性を完全に評価するために、研究者は神経バイオマーカーと痛みの経験とともに体力を評価しました。慢性疼痛状態を治療する目的は、身体機能を改善することです。線維筋痛症は、身体機能と患者の自身の身体能力の認識の両方に対する悪影響と一貫して相関しています20。これまでの研究では、6分間歩行テスト(6MWT)20,21、5時間座って立っている(5TSTS)20、日常生活の文脈における運搬能力と筋力のさまざまな測定など、スタミナと可動性を決定するための単純な体力評価を利用してきました22。標準的な測定値を考慮しながら、MRIスキャンの直前に必要な激しい活動の量を軽減するために、研究チームはスタミナと可動性の尺度として30秒チェアシットスタンドテストを使用し、強度23の尺度として上腕二頭筋カールとハンドグリップテストの両方を使用しました。これらの評価のそれぞれに必要な動きは、日常生活で非常に一般的であるため、治療の有無にかかわらず、人々が日常生活でどのように身体的に機能しているかを明確に測定します。
主観的な疼痛評価や身体機能の有効性測定を行っても、CESのメカニズムは完全には理解されていません。これまでのニューロイメージング研究では、CESが脳内のネットワーク接続に及ぼす直接的な影響を調査することで、より深い理解が求められてきました。Feusnerら24は、CESが両側の前頭葉、頭頂部、および後部正中線領域の0.5Hzおよび100μA刺激の皮質不活性化と関連していることを発見し、刺激の頻度は皮質の不活性化に関連して電流強度よりも大きな影響を与える可能性があると仮定しました。彼らのグループは、デフォルトモードネットワーク(DMN)の一部のノード(すべてではない)に大きな影響があることを発見しました。著者たちは、このデータに基づいて、CESが安静時の機能的接続性に影響を与える可能性があるという考えを示している。線維筋痛症やその他の慢性疼痛状態は、痛みや知覚に関連する領域の脳内在性接続に影響を与えることが示されています25,26、したがって、それに応じて機能的接続性を変化させる治療は、有益で効果的であることが証明される可能性があります。臨床的改善に関連する日常的な治療の長期的な影響、および脳内の死亡した活性化が以前に観察された脳波周波数の減少とどのように関連しているかについてさらに調査する必要があります27。
安静時機能的コネクティビティ 磁気共鳴画像法(rs-fcMRI)は、これらの機能的コネクティビティの変化を観察できるニューロイメージング法です。縦断的安静時fMRIにより、臨床医や研究者は安静時接続性のベースラインを確立し、CES治療方法に応答して経時的な変化を追跡することができます。また、機能的接続性の変化が痛みの経験の違いとどのように相関しているかを判断するのにも役立ちます。線維筋痛症のニューロイメージングの初期研究では、陽電子放出断層撮影法(PET)と単一光子放出型コンピューター断層撮影法(SPECT)を使用して脳を調べましたが、この点で両方の技術には問題があります:SPECTはPETよりも解像度が低く、PETスキャンは侵襲的であり、慢性的な痛みを経験している患者には好ましくありません。機能的磁気共鳴画像法(fMRI)スキャンは、SPECTよりも解像度が高いが、患者の特定の行動や刺激の知覚に反応して脳活動を調べる28。脳の領域間の機能的接続性を概説できるのはrs-fcMRIスキャンであり、線維筋痛症がどこでどのように存在するか、および最良の治療法を特定できる可能性があります28。
線維筋痛症などの疼痛状態に対する非薬理学的治療の有効性を評価することは、オピオイドの流行の現在の状況と、退役軍人の間で大幅に増加している自殺の危険因子としての慢性疼痛を調べることの両方で最も重要です29,30。さらに、疼痛に対する適切な臨床バイオマーカーの欠如は、認識されている知識のギャップです。複数の時点での行動測定とニューロイメージングを組み合わせて治療反応を評価することは、線維筋痛症の評価に対する新しいアプローチであり、治療としての耳介CESの利用も同様です。
このプロトコルは、疼痛および身体機能の結果に対するCESの影響を調査し、CES療法の臨床転帰に関連する予測および反応バイオマーカーのツールとしてニューロイメージングを評価することにより、線維筋痛症研究のギャップに対処することを目的としています31。

<table><tbody><tr><td>3T Siemens MAGNETOM Prisma Scanner</td><td>Siemens Healthineers</td><td>N/A</td><td>エモリーのウェブサイトから: "Siemens Magnetom Prisma 3T 全身 MR システムには、最大 (軸あたり) 強度 80 mT/m と 200 T/m/sec のスルーレートを持つ最先端の勾配システム、204 の受信機接続 2 チャネルの RF 送信機が装備されています。頭部領域のイメージング用に52チャンネルの64チャンネルのヘッド/ネックコイル 32チャンネルのヘッドオンリーコイル ヘッド スパインアレイコイル フレキシブルチェストコイル 四肢イメージング用の大小のフレキシブルコイル</td></tr>。<tr><td>Alpha-Stim AIDキット</td><td>エレクトロメディカルプロダクツインターナショナル株式会社</td><td>SKU: 500KIT</td><td>研究目的で注文された合計50台のデバイス. サイトから: "このデバイスを購入するには、処方箋または資格のある医療専門家からの注文が必要です（米国内)。FDAは、不安、不眠症、疼痛のみのクリアを取得し、米国外でのうつ病に対する承認を得ました。"</td></tr><tr><td>CONN Toolbox v21a16 (RRID:SCR_009550)&nbsp;</td><td>Whitfield-Gabrieli and Nieto-Castanon</td><td>Version v21a16 (RRID:SCR_009550)</td><td>CONNは、機能的コネクティビティ磁気共鳴画像法(fcMRI)の計算、表示、分析のためのオープンソースのSPMベースのクロスプラットフォームソフトウェアです。CONNは、安静時データ(rsfMRI)およびタスク関連設計の解析に使用されます。&nbsp;</td></tr><tr><td>DSIスタジオ&nbsp;(RRID:SCR_009557)&nbsp;</td><td>Fang-Cheng (Frank) Yeh</td><td>RRID:SCR_009557</td><td>DSI Studioは、脳の接続をマッピングし、所見を神経心理学的障害と関連付けるトラクトグラフィーソフトウェアツールです。これは、拡散テンソルイメージング(DTI)、一般化qサンプリングイメージング(GQI)、q空間微分同相再構成(QSDR)、拡散MRIコネクトメトリー、一般化決定論的ファイバートラッキングなど、いくつかの拡散MRI法の集合的な実装です。</td></tr><tr><td>fMRIPrep 20.2.5 (RRID:SCR_016216)&nbsp;</td><td>NiPreps(NeuroImaging PREProcessingツール)</td><td>バージョン20.2.5。(RRID:SCR_016216)</td><td>機能的磁気共鳴画像法(fMRI)データ前処理パイプラインは、スキャン取得プロトコルの変動に対して堅牢で、最小限のユーザー入力で済む、簡単にアクセスできる最先端のインターフェースを提供するように設計されています。また、解釈が容易で包括的なエラーおよび出力レポートを提供します。基本的な処理ステップ(共レジストレーション、正規化、反り直し、ノイズ成分抽出、セグメンテーション、頭蓋骨ストリッピングなど)を実行し、タスクベースまたは安静状態のfMRI、グラフ理論測定、表面または体積ベースの統計など、さまざまなグループレベルの分析に簡単に提出できる出力を提供します。</td></tr><tr><td>MRIQC&nbsp;</td><td>NiPreps (NeuroImaging PREProcessing tools)</td><td></td><td>MRIQCは、構造データ(T1wおよびT2w)および機能的MRI(磁気共鳴画像法)データから、参照不要のIQM(Image Quality Metrics)を抽出します。(解析には直接使用されません)</td></tr><tr><td>サモンズプレストンジャマー油圧ハンドダイナモメーター</td><td>アルファメッド株式会社</td><td>SKU SAMP5030J1</td><td>ウェブサイトから: 握力の日常的なスクリーニングと、手の外傷や機能障害を持つクライアントの初期および継続的な評価に最適です. ユニットには、キャリー/ストレージケース、校正証明書、および完全な指示が付属しています。丸1年間保証されます。保証はキャリブレーションの対象外です。ラテックスフリー。</td></tr><tr><td>SPRI 5ポンドビニールコーティングウェイト</td><td>SPRI |アマゾン</td><td>N/A</td><td>カラー: (E) ダークブルー | 5-Pound.アマゾンに登場:ダンベルハンドウェイト2個セット - ビニールコーティングエクササイズ&ホームジム機器ワークアウト用フィットネスダンベル女性、男性(1-10ポンド、12、15、18、20ポンド)、https://www.amazon.com/stores/SPRI/Weights/page/9D10835A-CFAB-4DA1-BEE9-AE993C6B5BC1</td></tr><tr><td>SPRI8ポンドビニールコーティングウェイト</td><td>SPRIのためのフィットネスダンベル |アマゾン</td><td>N/A</td><td>カラー: (H) ブラック |8-Pound.アマゾンに登場:ダンベルハンドウェイト2個セット - ビニールコーティングエクササイズ&ホームジム機器ワークアウト用フィットネスダンベル女性、男性用筋力トレーニングフリーウェイト(1-10ポンド、12、15、18、20ポンド)、https://www.amazon.com/stores/SPRI/Weights/page/9D10835A-CFAB-4DA1-BEE9-AE993C6B5BC1</td></tr></tbody></table>

脳イメージングバイオマーカーを使用した、線維筋痛症の痛みと身体機能に対する頭蓋電気刺激の無作為化偽対照試験

A Randomized, Sham-Controlled Trial of Cranial Electrical Stimulation for Fibromyalgia Pain and Physical Function, Using Brain Imaging Biomarkers

線維筋痛症は慢性疼痛症候群で、身体機能の低下、疲労、認知障害、その他の身体性不調など、さまざまな症状を呈します。利用可能な治療法は症状の治療に不十分であることが多く、疼痛管理が不十分であるため、管理を試みるためにオピオイドを使用するのが一般的です。頭蓋電気刺激 (CES) は、パルス電流刺激を使用して経皮電極を介して脳機能を変更する、痛みの状態に対する有望な非薬理学的治療オプションです。これらの神経メカニズムと、線維筋痛症の症状緩和におけるCESの応用については、さらなる調査が必要です。
線維筋痛症と診断されたアトランタ退役軍人医療システム(VAHCS)から合計50人の参加者が登録され、プラセボと標準治療の併用群またはCESと標準治療のアクティブ群のいずれかにブロック無作為に割り付けられました。ベースライン評価は、治療開始前に取得されました。どちらの介入も12週間にわたって行われ、参加者は治療開始の6週間後と12週間後に評価されました。主要アウトカムは、CESの適用により痛みと機能の改善が起こるかどうかを調査した。さらに、ベースラインおよびフォローアップの安静時機能的接続性磁気共鳴画像法 (rs-fcMRI) を 6 週間および 12 週間の時点で取得し、神経接続性バイオマーカーの臨床応用と治療効果に関連する根底にある神経関連を評価しました。
これは、線維筋痛症の痛みと機能を改善するための CES の有効性を判断し、慢性疼痛と鎮痛反応の神経相関とメカニズムを評価するための臨床ツールとして rs-fcMRI をさらに開発するための無作為化プラセボ対照試験です。

募集結果に関しては、参加者は主に、アトランタVAヘルスケアシステムの概説された規制に基づいて、募集レターの郵送とフォローアップの電話を通じて募集されました。研究チームは合計50人の参加者を募集し、募集目標を達成するために使用された方法の有効性を証明しました( 図2を参照)。新しい臨床的な線維筋痛症の診断基準を使用することで、研究チームは線維筋痛症の基準32を満たさない個人を適切にスクリーニングすることができました。線維筋痛症の診断について参加者に尋ねることは、追加のスクリーニングほど強固な手段ではなく、ベースライン訪問のスケジュールが不適切であったり、研究への参加が不適切に行われたりする可能性があります。48人の参加者がアクティブグループと偽グループに無作為に割り付けられました。2人の参加者は、研究の選択テストに基づく適格基準を満たしていなかったため、除外されました。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65790/65790fig2.jpg"> 図2:採用フローチャート。 研究の募集、無作為化、および介入の割り当てのレポートとフロー図。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/65790fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
サンプルサイズの計算には、DVPRS(臨床的疼痛)、30 s チェアスタンドテスト(機能)、およびDMN-SMN接続(rs-fcMRI)の3つの結果が使用されました。すべての検出力の計算は予備データに基づいて行われました。DVPRSを用いた臨床疼痛の変化は、関心のある主要アウトカムとして選択された。30 s チェア スタンド テスト (30sCST) は、グループ間の変化が最も小さいため、代表的な機能的結果として選択されました。DMN-SMNコネクティビティは、臨床的な疼痛および治療反応のニューロイメージングバイオマーカーとして、関心のある副次的アウトカムとして選択されました。サンプルサイズ分析は、1% および 80% の検出力 (2 サンプル、1 面) の有意性を想定して実施しました。
この分析のシードは、予備データ、および線維筋痛症、疼痛、および CES 16,24,26,63,64,65,66,67,68,69 に関する文献に基づいて選択されました。予備データに基づくと、治療後の変化の平均 (SD) は、左原発性感覚運動皮質 (L-S1M1) から左後帯状皮質 (L-PCC) への接続性であり、治療群では 0.041 (0.079)、標準治療群では -0.026 (0.049) です。観察された群間差効果量は1.03である(表2、16、21、26、62、63、64、70、71、72、73を参照)。この研究では、パイロット データで観察されたようにグループ間差効果サイズが 1.03 であると仮定すると、両側 t 検定を使用して、両側 t 検定を使用して 0.01 の有意水準で L-S1M1 から L-PCC への接続性の変化における CES グループと標準治療グループ間の差を検出するには、各グループに 20 人の被験者が必要です。パイロット研究では、耳介神経調節に関する以前の研究では 12 人の被験者で 17% の消耗率が観察されましたが (全員がフォローアップ MRI を完了しましたが、2 人は 8 週間と 12 週間で追跡不能になりました)、サンプル サイズの計算を控えめに見積もるために、この研究では 20% の離職率を想定しました。治療後の訪問時に 20% の離脱が予想されるため、研究ではグループごとに 20/0.8 = 25 人の被験者を募集する必要がありました。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>DMN シード (x,y,z)</td>
			<td>SMNシード(x、y、z)</td>
			<td>SNシード(x、y、z)</td>
		</tr><tr><td>内側前頭前野62,67</td>
			<td>右蛹64,71</td>
			<td>右背外側前頭前野62</td>
		</tr><tr><td>右PCC70</td>
			<td>左 M170</td>
			<td>左前方島62</td>
		</tr><tr><td>左PCC 16,67</td>
			<td>右 M170</td>
			<td>右前方島62</td>
		</tr><tr><td>楔前71</td>
			<td>右S1ハンド16,72</td>
			<td>左後部島64</td>
		</tr><tr><td></td>
			<td>左S1ハンド16,72</td>
			<td>右後部島状63</td>
		</tr><tr><td></td>
			<td>視床21</td>
			<td>背側前帯状皮質72,73</td>
		</tr><tr><td></td>
			<td></td>
			<td>右側頭頂接合部62</td>
		</tr></tbody></table>表 2: 分析用のシード。DMN、SMN、および SN シードは、先験的な仮説に基づいて分析のために選択されました。各種子には、疼痛症候群での試験を支持する先行文献への参照が提示されます。
線維筋痛症の一般被験者における CES の先行研究に基づくと、合計 50 人の被験者 (n = 25 sham、および n = 25 true) は、2 つのグループ間の疼痛スコアの違いを検出するために 80% の検出力を達成する必要があります17 ( 表 3 を参照)。この研究のサンプルサイズの計算は、sealedenvelope.com を使用して行われ、予備データに基づいていました。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td>
			<td colspan="2">コントロール</td>
			<td colspan="2">介入</td>
			<td rowspan="2">グループあたりN</td>
		</tr><tr><td></td>
			<td>平均変化</td>
			<td>SDの</td>
			<td>平均変化</td>
			<td>SDの</td>
		</tr><tr><td>臨床疼痛(DVPRS)</td>
			<td>0.375</td>
			<td>1.493</td>
			<td>-1.833</td>
			<td>2.229</td>
			<td>10</td>
		</tr><tr><td>関数 (30sCST)</td>
			<td>-0.250</td>
			<td>1.500</td>
			<td>3.000</td>
			<td>4.980</td>
			<td>14</td>
		</tr><tr><td>rs-fcMRI(S1M1からPCC)</td>
			<td>-0.026</td>
			<td>0.049</td>
			<td>0.041</td>
			<td>0.079</td>
			<td>20</td>
		</tr></tbody></table>表3:サンプルサイズの計算。研究サンプルサイズに関連する計算。
インポートされたfMRIPrep機能データは、8 mmの全幅半値(FWHM)のガウスカーネルを使用した空間畳み込みを使用して平滑化されました( 図3を参照)は、MNI152NLin2009cAsymテンプレート空間に正規化されたfMRIPrepからの関数出力(左)とCONN Toolboxからの平滑化された機能画像(右)を示しています。これにより、S/N比が向上し、その結果、血中酸素濃度依存性(BOLD)信号の検出が向上します。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65790/65790fig03.jpg"> 図3:MNI空間(左)の平滑化されていない機能画像と8mmFWHMで平滑化された対応物を比較する単一の被験者。 この <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/65790fig03large.jpg" target="_blank">図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
次いで、データは、白質時系列(5つのCompCorノイズ成分)、CSF時系列(5つのCompCorノイズ成分)、運動パラメータおよびそれらの一次導関数(12因子)75、外れ値スキャン(295因子未満)48、および各機能実行内の線形トレンド(2因子)によって特徴付けられる潜在的な交絡効果の回帰を含む、標準的なノイズ除去パイプライン74を使用してノイズを除去した。 白質と CSF 内の49,77 ノイズ成分は、平均 BOLD 信号と、各被験者の侵食されたセグメンテーション マスク内の BOLD 平均、モーション パラメータ、および外れ値スキャンに直交する最大の主成分を計算することによって推定されました (図 4 を参照)).このノイズ除去戦略に含まれるノイズ項の数から、ノイズ除去後のBOLD信号の有効自由度は、すべての被験者で33〜240.6(平均173.4)の範囲であると推定されました。ノイズ除去により、交絡効果をもたらす可能性のある生理学的ノイズやその他の外部ノイズがデータから減少しました。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65790/65790fig4.jpg"> 図4:品質チェック。CONN Toolboxのグラフを品質チェックし、機能的な接続性(FC)、平均グローバル信号、最大運動に対するノイズ除去の影響を表示します。注:(A)一番上のグラフは単一の被験者とセッションのデータを表示し、(B,C)グラフBとCはグループレベルのノイズ除去の結果です。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/65790fig4large_v2.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
グループレベルの解析は、一般線形モデル(GLM)78を用いて行った。個々のボクセルごとに、このボクセルでの第 1 レベルの接続性測定値を従属変数 (被験者ごとに 1 つの独立したサンプルと、該当する場合はタスクまたは実験条件ごとに 1 つの測定値) として、グループまたはその他の被験者レベルの識別子を独立変数として、個別の GLM を推定しました。ボクセルレベルの仮説は、被験者間のランダム効果と複数の測定値にわたるサンプル共分散推定を含む多変量パラメトリック統計を使用して評価されました。推論は、個々のクラスター (連続したボクセルのグループ) のレベルで実行されました。クラスタレベルの推論は、ガウスランダムフィールド理論62,79からのパラメトリック統計に基づいていました。結果は、クラスター形成 p &lt; 0.005 ボクセル レベルの閾値と、家族ごとのエラー補正された p &lt; 0.0016 クラスター サイズ閾値80 の組み合わせを使用して閾値化されました。これらの手順に従うと、関心領域 (ROI) に基づいて CES 条件と偽条件を比較するグループレベルの機能接続値が得られます。これらの結果は、CONN Toolbox内の結果エクスプローラGUIを使用して、さまざまな方法で視覚化できます。グループレベルの結果の例のボリューム表示の視覚化を見るには、赤い領域はROIとの正の接続性が高い領域を示し、青はROIとの負の接続性が高い領域を示しています。図5を参照してください。
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65790/65790fig05.jpg"> 図5:帯状回後種子の体積表示。この画像は<c3></c3>前帯状回との正の接続性が高く(赤)、楔前部との負の接続性が高いことを示しています。これは、偽&lt;と比較して、真の状態では、pFWEc 0.05です。この図は、部分的なグループレベルのデータ (n = 34) を表しています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/65790fig05large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル1:CESデバイスの注文手順この <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_File_1_(CES_Device_Order_Instructions).docx" target="_blank">ファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル2:CESデバイスログ<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_File_2_(CES_Device_Log).docx" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル3:fMRIPrep定型文 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_File_3_(fMRIPrep_Boilerplate)-Final.pdf" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル4:CES CONNの説明 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_File_4_(CES_CONN_Instructions).pdf" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル5:CES Rコードプロット <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_File_5_(CES_R_Code_Plots).docx" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル6:RコードCES eddy-qc Anova <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_File_6_(R%20Code_CES%20eddy-qc%20Anova).docx" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>
補足 図1:CONNワークブック。(A) 第 2 水準の共変量。(B)実験条件。(C)ノイズ除去。(d) 結果。(E) 構造データ。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65790/Supplementary_Figure_1.pdf" target="_blank">この図をダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>

現在の研究は、頭蓋電気刺激 (CES) の有効性を判断するための無作為化プラセボ対照試験です 線維筋痛症の痛みと機能を改善し、さらに 安静時機能接続磁気共鳴画像法 (rs-fcMRI) を臨床ツールとして開発します 慢性疼痛と鎮痛反応のメカニズム。

Fibromyalgia is a chronic pain syndrome that presents with a constellation of broad symptoms, including decreased physical function, fatigue, cognitive ...

私たちは、疼痛研究に関して、主に2つの問題に対処しようとしています。1つ目は、慢性疼痛に苦しむ個人に効果的に投与できる非侵襲的、非薬物療法の必要性です。2つ目は、線維筋痛症の痛みと治療反応の両方を評価する目的で使用しているニューロイメージングのような、信頼性の高いバイオマーカーの開発です。複数のオープンソースのニューロソフトウェアパッケージの開発とアクセスにより、ニューロイメージングデータ解析の効率的な使用が可能になります。fMRIPrepなどのこれらのツールの多くは、ニューロイメージングの実践に精通していない研究者でも、重要な前処理ステップを完了することができます。盲検化を維持するために、臨床現場のようにデバイスを使用して効果を滴定することはできません。刺激は通常、知覚閾値を下回っていますが、私たちの研究の治療グループの個人に過少投与している可能性があり、これにより、グループ間の効果サイズと差が小さくなります。頭蓋電気刺激は非侵襲的です。リスクが低く、参加者が自宅の環境で自己管理できるほどアクセス可能です。また、各研究機器から使用率を抽出し、治療へのコンプライアンスを適切に評価することもできます。また、安静時機能的接続性MRIにより、治療の結果として発生する可能性のある脳の変化を評価することができます。私たちの研究は、ニューロイメージングをツールとして用いたバイオマーカー開発をさらに導くものと期待しています。これにより、痛みの神経基盤の理解が深まり、これらの技術がいずれ痛みに苦しむ人々の臨床診断や意思決定の指針となることを願っています。

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Research

JoVE Journal

Medicine

医学

経頭蓋直流電流刺激（TDCは）皮質の興奮性を調節するために確立された技術です。...

経頭蓋直流電流刺激で電極の位置とモンタージュ

頭蓋直流電流刺激（TDCは）は、いくつかの神経学的状態における初期の治療効果を示している非侵襲的脳刺激技術である。これらの治療効果の基礎となる主な機構は、皮質興奮性の調節である。したがって、皮質興奮性のオンライン監視は、ガイド刺激パラメータを助け、その治療効果を最適化するであろう。現在の記事では、リアルタイムで同時TDCはと脳波モニタリングを組み合わせた新たなデバイスの使用を確認します。...

経頭蓋直流刺激中同時脳波モニタリング

ここでは、大うつ病性障害の実験的治療として、背内側前頭前皮質へのMRIガイド下反復経頭蓋磁気刺激の手順を概説します。...

治療抵抗性大うつ病性障害の治療薬としてdmPFC-のrTMSをMRIガイド

私たちは、ラットの脳の片側半球に反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)を適用し、25mmの字型コイルを両側の頂点から1cm外側に配置し、コイルを45°角度付けました。rTMSには、社内の水冷システムを20分以上使用しました。...

ラットの脳の片側半球に反復経頭蓋磁気刺激

本研究では、科目使用と投与量、自宅で長期使用の可能性を高めることを制御するための設定と使いやすいデバイス tDCS 自宅の有益な効果を受け取ることを可能にする更新されたホームベースの tDCS...

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このプロトコルは、機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) 中に投与される局所経頭蓋直流刺激 (tDCS) のための神経ナビゲート電極配置の方法を説明しています。...

機能的磁気共鳴画像法中に投与される神経ナビゲートされた焦点化経頭蓋直流刺激

この研究は、脳卒中後の半空間無視に対処するための認知刺激と組み合わせた新しい経頭蓋直流刺激(tDCS)プロトコルを提示します。パイロット患者からの初期データにより、手技の実現可能性が確保され、潜在的な有効性が示唆され、将来の並行三重盲検対照臨床試験の基盤となります。...

脳卒中後の認知リハビリテーションのための経頭蓋直流刺激の無作為化、三重盲検、および並行対照試験

プログラム電気刺激は、心臓の伝導特性を決定する能力、および様々なペーシングプロトコルを使用して不整脈を誘発し、終了する可能性を提供します。経静脈カテーテルを使用して、心内電位図記録は、不整脈基質を同定するためにプログラムされた電気刺激のプロトコールに従って、マウスで入手できます。...

マウスにおけるプログラム電気刺激

と一緒にランゲンドルフモード単離心臓の灌流、...

使用する絶縁マウスハーツの心機能およびエネルギー論の評価 31 P NMR分光法

前部コンパートメントの筋肉への神経筋電気刺激（NMES）、安全かつ安価な治療モダリティのマウスモデルは、記載されています。このモデルは、マウスでターゲットを絞った特定の筋肉の収縮を誘発する目的のために容易に利用可能な臨床デバイスを変更できるという利点があります。...

神経筋電気刺激による筋力トレーニングのマウスモデル

学ぶ頭蓋電気刺激と安静時機能的結合MRIを用いた線維筋痛症治療の無作為化偽対照試験。神経イメージングバイオマーカーで疼痛緩和と身体機能改善を評価する革新的な非侵襲的治療法の臨床応用。

脳イメージングバイオマーカーを使用した、線維筋痛症の痛みと身体機能に対する頭蓋電気刺激の無作為化偽対照試験

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