Name: 3D-Neuronavigation 생체 자발적인 편두통 두통 동안 환자의 뇌를 통해 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-06-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 39 s
Description: 학습하세요 3D 몰입형 뉴런비법을 사용하여 자발적 편두통 발작 중 뇌의 mu-오피오이드 수용체 가용성을 실시간으로 탐색하는 방법입니다. 이 기술은 PET 영상 데이터를 가상현실 환경에서 동적으로 분석하여 편두통의 신경생물학적 기전을 이해하는 데 도움을 줍니다.

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- 신경계 장애의 국립 연구소와 스트로크 - K23 NS062946, 다나 재단의 두뇌와 면역 이미징 상, 그리고 편두통 연구 재단 연구 그랜트 상 건강의 국립 연구소 :이 작품은 다음과 같은 보조금 (실바 AF)에 의해 지원되었다. 저자는 PET 센터 핵 의학 기술자 (질 M. 로스 리, 에드워드 J. 멕 케나에, 앤드류 R. 위든, 폴 Kison, 그리고 케이 틀린 헨드릭스) 및 기능 MRI 연구소 (스콧 펠티어와 키스 뉴햄)의 직원을 인정합니다. 박사 알렉산더 실바, 연구 책임자, 연구의 모든 데이터에 대한 모든 액세스 권한이 있고, 데이터의 무결성 및 데이터 분석의 정확성에 대한 책임을지지. 저자는이 연구에 관한 관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

이 연구는 지역 기관 검토위원회의 승인 및 방사성 의약품 연구위원회가되어야한다. 연구 주제는 연구에 참여하는 서면 동의서를 제공합니다. 프로토콜은 세 가지 연대 단계로 나누어 져 있습니다 : <ol><li> MRI 세션 </li><li> 편두통의 발작 단계 (두통) 동안 PET 세션 </li><li> 편두통의 간기 단계 (없음 두통) 동안 PET 세션 </li></ol> 환자는 두통 일기를 작성, 그리고 연구 그룹과 이미징 세션의 날에 편두통 발작의 발생을 확인 할 책임이 있습니다. , 간기 및 발작 모두, PET 스캔은이 경우에 전문 지식을 갖춘 산부인과 의사에 의해 사전에 추적하고 계산 하였다 (5-10일 월경 출혈의 첫날 후) 환자의 별도의 중반 후반 난포 단계 동안 예약해야 현장에서 (YRS). 1. MRI 세션 <ol><li> 사전실험을 위해 껍질을 벗기기 <ol><li> 이전 스캔에 대한 제목을 준비, 그것은 때문에 MR 스캐너의 자기장에 적절한 안전 지침을 따르 할 필요가있다. 전체 연구 인력은 금속 - MR 절차 룸에 들어가기 전에해야합니다. </li><li> MR 기술자에 이전 초기 검사 중 연구 자원 봉사 서명 한 동의서 양식의 사본을 제공합니다. </li></ol></li><li> 스캔에 대한 제목을 준비 <ol><li> MRI의 날, MRI 안전 검사 양식을 작성하기 위해 연구 대상을 부탁드립니다. fMRI를 실험실 -이 양식은 미시간 대학에서 촬영하는 MRI가 필요합니다. 설문 주제는 또한 금속 무료이며, 신중하고 특별한 배려 (예를 들면, 금속 외국 조각, 주입 기계 / 전기 장치)를 필요로하는 의료 조건이 없음을 강화한다. </li><li> 참가자가 MR 절차, 위험과 혜택을 이해하는 안심. </li><li> 의 납품어 프로 시저에서 지원됩니다 MR 기술자에 심사 양식을 완료했다. </li></ol></li><li> 3 테슬라 스캐너의 환자에 대한 간기 단계에서 T1 강조 해부학 MRI 스캔을 획득. <ol><li> MRI 취득을 위해 다음과 같은 순서로 매개 변수를 사용합니다 : <ul><li> A. 축 버릇 구배 리콜 (SPGR) 3D 획득 </li><li> B.의 대역폭 = 15.63 </li><li> C. 반복 시간 [TR] = 9.2 밀리 초 </li><li> D. 에코 시간 [TE]를 1.9 밀리 초 = </li><li> E. 반전 복구 준비 500 밀리 초 </li><li> F. 플립 각도 = 15 ° </li><li> G. 26분의 25 FOV </li><li> 음원 정보의 H. 수 [NEX] = 1 </li><li> I. 144 연속 조각 </li><li> J. 1.0 mm 슬라이스 두께 </li><li> K. 256 X 256 매트릭스 </li></ul></li></ol></li></ol> 2. 발작 PET 세션 <ol><li> 실험 준비하기 <ol><li> 이전에 대학 병원에서 검사를 확인로하는 pH를 확인하기 위해 대상에 문의월경주기의 ASE 그녀는 스캔의 날에있을 것입니다. 그것은 애완 동물이 (월경 출혈의 발병 다음 5~10일) 중반 후반 모낭 단계에서 스캔을 수행하는 것이 좋습니다. </li><li> 스캔의 주변에 사이클로트론을 사용하여 [11 C] carfentanil, μ-오피오이드 수용체에 대한 선택적 친 화성을 ​​가진 짧은 수명 방사성 추적자를 생산하기 위해 병원에 요청을 제출하십시오. 추적은 검사 전에 2 시간을 생산해야합니다. </li><li> 잠재적 발작 PET 스캔의 날, 자연 편두통 공격의 존재를 확인하기 위해 약속하기 전에 주제 2 시간에 문의하십시오. 편두통 공격이 존재하면, 두통 질환의 국제 분류 다음 편두통 진단을 확인. 진단 후, 참가자는 안전 검사를 받아야하는 병원에 도착 할 수 있다는 것을 확신합니다. 피사체가 편안하게 운전하지 않은 경우이거나 지정된 드라이버를 사용할 수없는 경우는 교통 수단을 제공합니다. </li></ol></li><li> 스와 준비스캔에 bject <ol><li> 참가자가 병원에​​ 도착했을 때, 두통 장애의 국제 분류에 따라 진단의 재 검증을위한 PET 제품군에 그녀를 호위. 스캔 전에, 피사체가 섭취 소변 임신 테스트 뒤에 추적 [11 C] carfentanil와 상호 작용 할 수있는 모든 물질을하지 않았다는 것을 확인하기 위해 소변 약물 검사를 수행합니다. </li><li> 참가자가 PET 절차, 위험과 혜택을 이해하고 있음을 재확인한다. </li><li> 핵 의학 과학 기술자에 이전 초기 검사 중 연구 자원 봉사 서명 한 동의서 양식의 사본을, 제공합니다. </li><li> 핵 의학 과학 기술자의 안내에 따라, 피사체가 스캐너에 정착하는 데 도움이. </li><li> 피사체가 3D 모드에서 지멘스 HR + 스캐너를 사용하여 1 90 분의 PET 스캔을 받아야했다 (재구성 된 이미지는 최대 값의 절반 축 ~ 5.5 mm-평면과 5.0 mm의 (FWHM) 해상도에서 전체 폭이). </li> &lt;각 [11 C] carfentanil 선량에 대한 리&gt; (0.03 ㎍ / kg ≤ 555 MBq의), 지속적으로 약 35 분 추적 투여 후 정상 상태의 추적 레벨을 달성하기 위해 검사의 과정을 통해 주입 나머지는 알약으로 50 %를 관리 . </li><li> 간기 PET 세션. </li><li> 비 두통 단계 2.6 - 반복 2.2 단계. </li></ol></li></ol> 3. PET 데이터 재구성 <ol><li> 뷰 (FOV)의 28.8 cm 직경 필드에 128 X 128 픽셀의 행렬에 대화 형 알고리즘을 사용하여 PET 이미지를 재구성. </li><li> 스캔하는 동안 움직임을 보정하기 위해 서로 21 이미지 프레임 및 공동 등록을 취득. </li><li> 이전에 감쇠 보정의 목적을 위해 검사 PET 스캔 6 분 전송 (68Ge 소스)를 얻습니다. </li><li> 파라 메트릭 이미지 두 집합으로 복셀 바이 복셀 기초하여 각 스캔 동화상 데이터를 변환 (10-40 분) : <ol><li> 추적 전송 측정을 사용 (K1 소피텔O) coregistration 정상화 절차; 과 </li><li> Kd를 (수용체 친 화성)으로 나누 B 최대에 비례하는 수용체 관련 측정, BP ND, (수용체 농도)를 사용합니다. </li></ol></li><li> 참조 영역 (12)과 후두 피질의 참조 영역 기반 로건 그래픽 분석을 사용하여 이러한 조치를 예상하고있다. </li></ol> 4. PET 데이터 분석 참고 : 해부학 적으로 아래의 순서 다음과 같은 통계 파라 메트릭 매핑 (SPM8) 소프트웨어를 사용하여 서식 공간으로 이미지를 표준화. <ol><li> MR 스캔 및 K1 스캔을 공동 등록 할 수 있습니다. </li><li> DARTEL를 사용하여 몬트리올 신​​경 학적 연구소 (MNI) 템플릿 뇌 MR 스캔을 표준화. </li><li> PET 이미지에 생성 된 변형 행렬을 적용합니다. </li><li> MNI 아틀라스 템플릿으로 변환 된 MR과 PET 영상을 비교하여 공동 등록 및 정상화의 정확성을 확인합니다. </li><li> 관심 영역 (ROI) 분석. </lI&gt; </ol> 등의 통증을 처리하는 동안 종사하는 여러 양자 영역의 활동을 검사합니다 : <ul><li> A. 전방 / 중간 / 후방에 cingulate </li><li> B. Insula 5의 </li><li> C. 해마 </li><li> D. 하멕 </li><li> E. 꼬리가 머리 / 몸 </li><li> F. 핵의의 accumbens </li><li> G. 피질 </li><li> H. 측면 / 중간 글로 버스 창백 </li><li> I. 시상의 핵 (복부 앞쪽, 복부 후방 측면 / 내측, 외측 후방, 중간 선, 중간 / 측면 지느러미) </li><li> J. Periaqueductal 회색 물질 (PAG) </li></ul><ol><li> . 오른쪽 : 4, -28, -6, 그리고 남아 좌표 3mm 구를 배치하여 PAG ROI를 생성 PAG 제외하고, 이들 영역 각각에 대한 표준화 된 공간 (MarsBaR를 정의 -2,6 -28 -6.이 PAG 위치는 이전에 건강한 대조군 13, 14에 비해 편두통 환자의 확산과 연결 변경을 표시했다. 참고 : [11 C와 검사 - 재검사 연구5 % 15 -] 대부분의 대뇌 피질의 영역은 3 인으로, 또한 10 % 미만의 BP ND 측정의 재현성을 보여 carfentanil. 변화 (CoV의 = Std.Dev. / 평균)의 가장 큰 계수는 일반적으로 낮은 바인딩과 지역에서 관찰되는, 그러나, 가장 낮은 바인딩 BP ND CoV의의와 대뇌 피질의 지역에서 ~ 0.5했다. 따라서, 스캔 사이 ROI μOR BP ND의 비율 변화는 경우에만 10 % 이상으로 중요하게 고려된다. </li></ol> 5. 3D-Neuronavigation <ol><li> 3D-IIN 체험을위한 준비 <ol><li> 16 비트로서 정의 밀도 및 활성화 수준 화상 스택으로 NIfTI 체적 데이터 포맷에 제공된 데이터를 구성. </li><li> 타임 연속 입체 3D 효과를 사용하려면 활성 LCD 셔터 안경을 착용한다. 다른 눈의 이미지가 화면에 표시되어있을 때 셔터 안경은 눈 하나의 차단을 통해 운영하고 있습니다. 다음, 프로세스는 다른 눈을 위해 반복한다. 이 shutteriNG 효과는 110 Hz에서 발생합니다. </li><li> 그것의 사용에 지시 된 후 시뮬레이션과의 상호 작용을위한 조이스틱을 사용합니다. </li><li> 의 Vicon 모션 캡처 시스템을 통해 공간에있는 개체의 정확한 자유도 추적 할 수 있도록 반사 마커 셔터 안경과 조이스틱을 채비를 차려. </li></ol></li><li> Aubject 활성화 데이터를 표시 <ol><li> 애플리케이션이 시작되면로드와 클러스터의 각 컴퓨터와 공유되는 밀도 및 활성화 수준의 컬러 매핑을 정의하는 XML 구성 파일을 사용한다. </li><li> 경정맥의 내부로드 기능의 방법과 &quot;Niftilib&quot;오픈 소스 소프트웨어 라이브러리에 의해 설정된 제공 NIfTIdata에서 3 차원 체적 세포를 획득. </li><li> 속도를 향상시키기 위해 클러스터의 각 컴퓨터 체적 세포를 나누어 얻어진. </li><li> 레이 행진과 다양한 색상에 의해 정의 된 투명 필름과 복셀의 표시를 실시 OpenGL을 셰이더 (GLSL)에 의해 부피 세포를 해석이전에 공유 된 컬러 매핑 XML 설정 파일. </li></ol></li><li> 의 Vicon 시스템을 통해 위치를 확보하고 각 화면의 체적 데이터 그려진 관점을 업데이트하려면이 옵션을 사용합니다. </li><li> 기록의 상호 작용을 동적으로 조정하고 가상 공간에서 이동하기 위해 데이터를 비행기를 절단하는 데 사용할. </li></ol> 6. 3D 몰입 및 대화 형 Neuronavigation (3D-IIN) <ol><li> NIfTI 데이터 형식, Niftilib 라이브러리를 사용하여 해석 체적 데이터 유형에 보관 제목 활성화 데이터. </li><li> 상호 작용과의 Vicon 추적 시스템을 통해 위치, 조이스틱 장치 및 제스처 입력을 얻습니다. 디스플레이되는 이미지 데이터 세트의 실시간 탐사 있도록 정확한 관점을 나타내는 확인 친숙해 움직임 제어 방식 (도 1)를 사용하여 최대 3 개의 임의의 절단 평면에 대한 동적 제어를 가능하게하기 위해이 정보를 사용한다. </li></ol>

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</ol>

저자가 공개하는 게 없다.

이 경우 보고서에서, 실제 편두통 두통 뇌 영상 데이터는 μ-오피오이드 수용체 가용성 (μOR BP ND)의 감소를 보여 완전 몰입 형 가상 3D 현실에서, 처음으로 탐구했다. μOR BP ND의 감소는보다 높은 점유율 및 / 또는 중추 신경계에있는 μ-오피오이드 수용체의 손실이 있다는 것을 의미한다. 간기 스캔에 비해 발작 스캔하는 동안 고통 매트릭스 지역 μOR BP ND 급성 감소가 덜 μORs을 만들어 지속적인 통증에 대한 규제 응답으로 μORs와 상호 작용하는 내인성 아편의 방출의 결과로 발생할 것으로 예상된다 방사성 추적자에 액세스 할 수 있습니다. 우리의 발작 편두통의 신경 영상 연구의 새로운 가상 현실에서 환자의 실제 뇌의 데이터를 조사하기 위해 새로운 3D neuronavigation 접근 방식에있다. PET 용 방사성 추적자 기술은 μORs 변화를 측정하는 데 사용되었다[11 C] carfentanil과 가용성을 제공합니다. 두통 이벤트 기간 동안 조사 할 때, 편두통의 뇌는 일반적으로 공격 트리거 (예., 글리세 릴 트리 니트, photostimulation) 16, 17, 또는 특정 자극 (유발 예., 고통, 솔, 빛의 기술 수요에 따라 다음과 같은 스캔 , 냄새) 18 ~ 20. 이러한 모든 연구는 장애는 두통 단계에서 대뇌 피질과 피질 hyperexcitability 연결되어있는 지식을 확증. 그러나, 뇌 영상 프로토콜의 자극 등의 과다 중추 신경계에 급성 편두통 발작의 단독 영향에 대한 우리의 이해를 흐리게 여러 요인을 소개합니다. 외인성 자극의 존재없이 몇 가지 기능 이전 연구에서, 같은 심지어 급성 치료 22 일 후 지속 할 수있는 cingulate의 피질, 시상 하부와 뇌간 (21), 등의 분야에서 증가 지역 대뇌 흐름의 표시가있다. 지금까지적용 뇌 영상 기술은 내인성 μ-오피오이드 메커니즘, 뇌의 가장 중요한 진통 그 중 하나로 편두통 발작, 신경 전달에 관여 / 수용체 프로세스의 분자 특성화를 허용하지 않았다. 또한, 우리의 방법은 이러한 프로세스가 가상 환경에서 3D neuronavigation를 사용하여 탐색 할 수있었습니다. 내림차순 통증 조절 성 시스템은 SUPRA - 척추 영역에 척추를 포함한 뇌 전체에서 μ-오피오이드 수용체를 통해 큰 범위로 고통 처리를 조절하는 복잡한 네트워크입니다. 이 지역은 내인성 항 통각, 스트레스 유발 진통제에 관여하는 것으로 알려져 있으며, 오피오이드 약물의 작용에 일반적으로 만성 통증 및 편두통 치료에 사용된다. 사실, 편두통과 관련된 경막 신경성 혈관 확장 모르핀에 의해 억제 될 수 있고,이어서 오피오이드 길항제 날록손 의해 반전 것을 나타내는 신경성에 모르핀 효과염증은 μ-오피오이드 수용체 (23)의 활성화를 통해 구체적으로 매개된다. 흥미롭게도, 인간의 내인성 아편 / μORs 지역 활성화의 크기는 고통의 경험 (24)의 감각 및 정서적 인 요소를 억제 할 수있는 개인의 능력과 관련이 있습니다. 본 연구에서는 발작 단계에서 μ-오피오이드 수용체 가용성의 감소를 보였다 뇌 영역은 편두통 경험과 변조의 두 요소에 대한 책임이 있습니다. 그들은 ACC, 시상, 기저핵 (예., NACC), 해마, 그리고 PAG 있습니다. 비정상 삼차 심성 트래픽으로 인해 과민성 외에도 편두통 병태 생리에 대한 한 고체 가설은 조절 성 시스템의 기능 장애이다. 이 경우, 발 / 같은 오피오이드 수용체의 높은 발현이있는 PAG 등 뇌간 구조에 돌기가 비효율적 ASCE 그들의 항 - 통각 효과를 생산할감각 신경을 nding. 또한, 다른 높은 대뇌 피질의 구조는 편두통이 결함이 통증 조절 성 메커니즘에 참여한다. 최근 간기 휴식 상태 연구는 ventrolateral의 PAG의 건강한 대조군에 비해 편두통의 연결성의 변화와 조절 성 통증 시스템 (서브)의 대부분 대뇌 피질의 구조를보고 두통 공격 (13)의 주파수에 이러한 상관 관계. 이 연구에서 발견 된 연결의 변경 지역은 우리 자신의 연구에서 발견 μOR BP ND의 변화와 동일하다. 같은 PAG의 위치는 원래 편두통 (14)에 미세 신경 가소성을 포괄로보고, 여기에 공격시 μOR BP ND의 상당한 감소를 펼쳤습니다. 큰 동료와 추가 연구는이 경우 보고서에서 제시 한 연구 결과를 확인하고 확장 할 필요가 있습니다. 시스템이 제대로 반응하지 않는 이유는 예를 들어, 현재 알려지지자주 편두통 진단 및 치료에 처방 외인성 오피오이드의 장기 사용한다. 그럼에도 불구하고, 우리의 연구는 μ-오피오이드 시스템에서 편두통의 영향에 중요한 기계적인 정보를 제공하고, 새로운 몰입 형 3D와 처음으로 대화 형 neuronavigation (3D-IIN) 방식을 사용합니다. 장래에,이 방법은 3 차원 예비 연구 병원에서 환자의 뇌를 조사하기위한 훨씬 더 몰입 인터랙티브 관점을 제공 할 수 있었다.

편두통은 여성의 약 16 %는 미국에있는 남자의 6 %와 전세계 1-3 영향을 미치는 만성 삼차 통증 질환이다. 반복적 인 편두통 두통 공격은 결석 / 작업 일 및 의료 이용 4 수십억 달러의 비용, 수명과 성능의 품질을 손상 환자의 존재의 많은 부분에 영향을 미친다. 쇠약 두통 공격하는 동안, 그 환자는 유해 (통각 과민)에 표시된 증가 감도를 가지고도 nonnoxious 자극 (이질통) 5. μ-오피오이드 신경 전달 물질 시스템은 우리의 두뇌에있는 주요 내인성 통증 조절 성 메커니즘 중 하나입니다. 그것은 실험 및 임상 통증 지각의 규제뿐만 아니라 편두통 (10)의 chronification과 관련된되었습니다 오피오이드 약물 6-9의 진통 행동에 참여하고있다. 양전자 방출 토모 최근 진보graphy (PET) 분자 이미징은 생체 내 11 만성 통증 환자의 뇌에 중요한 분자 메커니즘 연구를 위해 수 있습니다. 본 연구에서는 요행을 노리는 동기화 및 PET / 방사선 추적자 세션 설정의 복잡성과 에피소드 공격의 성격을 쇠약의 도전 물류에도 불구하고, 3 차원 neuronavigation은 환자의 주요 고통 매트릭스 지역에서 μOR 가용성을 조사하기 위해 처음으로 사용되었다 자연 편두통 동안 뇌. 사례 발표 36 세의 아시아 여성이 연구에 등록되었다. 그녀는 시각적 인 기운과 편두통의 10 년의 역사와 함께 제시했다. 마우스 오른쪽 단추로 양면 편두통은 일반적으로 (경우 치료 또는 치료 실패) 72 시간 동안 지속될 것 심한 통증 강도에 온건 주의자로, 달 당 12 일의 평균을 발생했습니다. 그녀의 월경주기, 주위에 두통 공격의 빈도 증가가 있었던연구를 통해 규칙적인 패턴을 가지고 있었다. 관련 증상은 포함 : 메스꺼움, 구토, 광선 공포증, 그리고 phonophobia을. 일반 두통 공격하는 동안 그녀는 자율 신경계 증상을 제시하지 않았다. 치료로, 그녀는 비 스테로이드 성 항 염증 약물을 기준으로 한 약물 학적 부전 치료, 그녀의 증상을 관리하고, 약물 남용 또는 아편 흡입의 아무 표시도 없었다. 심사 방문 기간 동안 임상 시험은 평범하고 이상없이, 그리고 시스템의 리뷰가 정상 범위 이내였다. 그녀는없이 아이들과 함께 하나의, 그리고 피임 약물을 사용하지 않았다.

3d-neuronavigation<em&gt; 생체</em&gt; 자발적인 편두통 두통 동안 환자의 뇌를 통해

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

MRI 기반 연구에서 주로 생성 연구의 성장 몸은 편두통으로 인해 중추 신경계의 특정 신경 프로세스의 변경으로, 발생 가능성이 견딜 수 나타나는지 보여줍니다. 그러나, 정보는 특히 편두통 동안 내인성 아편 시스템에서, 이러한 변화의 분자에 미치는 영향에 부족하고, 이러한 변화를 통해 neuronavigation이 완료되지 않았다. 새로운 몰입 형 3D 인터랙티브 neuronavigation (3D-IIN) 접근 방법, 생체 내에서 편두통 발작 동안 뇌의 내인성 μ-오피오이드 전송을 사용하여 조사하고자 하였다. 이는 고통의 경험 및 진통제의 여러 요소에 영향을 논증 통증 조절과 연관된 가장 중심 neuromechanisms 중 하나이다. 10 년 동안 편두통으로 고생 한 36 세 여성은, 일반적인 두통 (발작)과 양전자 Emiss를 사용 nonheadache (간기) 편두통 단계에서 스캔 한우리가 뇌 (- μOR BP ND 비 변위 바인딩 전위)에서 μ-오피오이드 수용체의 가용성을 측정 할 수 선택적 방사성 추적자 [11 C] carfentanil와 이온 단층 촬영 (PET). 짧은 수명 방사성 추적자는 영상 시설 가까이에 위치한 캠퍼스에서 사이클로트론과 화학 합성 장치에 의해 제작되었다. PET 스캔, 간기 및 발작, 모두가 환자의 월경주기의 별도 중반 후반 모낭 단계에서 계획되었다. 발작 PET 세션 동안 그녀의 자연 두통 발작이 심한 강도의 수준에 도달; 스캔 세션이 끝날 때 구역질과 구토로 진행. cingulate의 피질 핵의 accumbens (NACC), 시상 (탈), 및 periaqueductal 회색 물질 (PAG)를 포함하여 발작 단계에서 내생 μ-오피오이드 시스템의 통증 조절 성 지역에서 μOR BP ND의 감소가 있었다; μORs가 이미 발표 내인성 아편에 의해 점유 된 것을 나타내는지속적인 고통에 대한 응답. 우리의 상식으로,이 새로운 차원의 접근 방식을 사용하여 neuronavigated 된 편두통 발작시 μOR BP ND의 변화 이번이 처음이다. 이 방법은 실제 환자의 뇌 영상 데이터 집합의 편두통 공격의 상호 작용 연구 및 교육 탐사 할 수 있습니다.

환자는 0-10 고통 규모 6의 강도로, 오른쪽 시간과 후두 박동 두통과 함께 병원에 발표했다. 그녀는 그러나 기운없이, 그녀의 전형적인 편두통 두통했다. 그것은 (발작) PET 세션 전에 5 시간을 각성에 시작했다, 그녀는 불임 약물 치료없이 견딜 수 있었다. 그녀의 상식으로는, 두통은 어떤 트리거 인자 (예를 들면, 알코올, 수면 부족)에 의해 유발되지 않았다. 더 자율 증상은보고되지 만, 수명 및 phonophobia은 존재했다. 발작 PET 세션의 개시에 따라 두통의 강도가 심각한 수준 (0-10 통증 규모 9) 연구에 60 분에 도달, 에스컬레이션; 스캔 세션이 끝날 때 구역질과 구토로 진행. 베이스 라인 (간기 상) (그림 2)에 비해 μOR BP ND의 감소는 자연 편두통 (발작 단계) 동안 환자의 뇌에서 발견되었다. 거기에서 우리바로 옆 지느러미 (11, -19, -16 : 10.2 %) 다음과 같은 시상의 핵을 포함하는 내생 μ-오피오이드 시스템의 주요 고통 매트릭스 지역에 μOR BP ND 특허 절감 다시 오른쪽 중간 지느러미 (6, -17, -8 : 11.1 %), 우측 중간 선 (13, -19, -16 : 27 %), 및 복부 앞쪽 (9, -9, -12 : 12.0 %). 또한, 변화는 오른쪽 전방 (8, 35, 14 : 13.7 %)에서 발견되었고, 후방 cingulate의 피질 (-5, -44, 23 : 11.8 %) 왼쪽, 왼쪽 꼬리가 몸 (-11, 10, 15 : 12.0 %), 중간 글로 버스 창백 (오른쪽 : 16, -4, -3 : 16.2 %; 왼쪽 : -14, -4, -3 : 22.6 %), 왼쪽 핵의 accumbens (-9, -11, -11 : 10.5 % ) 및 해마 (오른쪽 : 30, -22, -14 : 12.6 %; 왼쪽 : -30, -22, -14 : 11.5 %). 단지 왼쪽 편도 (: 11.7 % -23, -4, -19)에 μOR BP ND의 증가가 발생했습니다. 4, -28, -6 : 뇌간에서 μOR BP ND의 중요한 발작 감소 periaqueductal 회색 물질 (PAG) (오른쪽 꼬리 지느러미에 주동이 연장 15.1 %를, 왼쪽 : 0, -28, -6 : 14.6 %) (도우레 3). (8.5 %, 왼쪽 오른쪽 : 8.29 %) 그러나, 편두통 공격하는 동안 μOR BP ND 글로벌 반구 비율의 변화는 겸손, μOR BP ND의 감소가 뇌의 고통 매트릭스 구조로 특정했다 나타내는 . <img alt="그림 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50682/50682fig1highres.jpg" width="500" /> 그림 1. 전체 가상 현실 Migrainous 뇌의 3 차원 데이터 탐색. 처음으로 실제 편두통 뇌 영상 데이터는 뇌에서 μ-오피오이드 수용체 (μOR BP ND)의 이용시에 대한 (학생, 임상의 및 연구자)를 통해 데이터 무제한 탐색을 포함하는 완전 몰입 형 3D 가상 현실, 탐구했다 생체 내에서 편두통 공격. <img alt="그림 2" fO : 콘텐츠 너비 = &quot;5 인치&quot;SRC = &quot;/ files/ftp_upload/50682/50682fig2highres.jpg&quot;폭 = &quot;500&quot;/&gt; .. 그림 2 생체 내에서 편두통 두통의 μ-오피오이드 뇌 프로필 발작 단계 (아래 줄) - 두통 단계 - μ-오피오이드 수용체 가용성의 감소를 보여줍니다 고통 매트릭스 지역 (μOR BP ND) (임계 값, DV = 4.50). 이 결과는 아마도 지속적인 심한 두통에 대한 규제 응답으로, 편두통 공격하는 동안 내생 μ-오피오이드 방출의 증가를 나타냅니다. 주요 단어 : 시상 (탈), 핵의 accumbens NAC (), 및 전방 싱귤러 피질 (ACC). <img alt="그림 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50682/50682fig3highres.jpg" width="500" /> 그림 3. 중뇌 / 뇌교 / 모수 μ-오피오이드 수용체 가능 생체 내에서 편두통 공격하는 동안. 발작 단계 (오른쪽열) - 두통 단계 - 비 두통 단계 - periaqueductal 회색 물질 (PAG) (임계 값, DV = 4.50), 간기 상 (왼쪽 열)에 비해 따라 μ-오피오이드 수용체 가용성의 감소를 보여줍니다. 키워드 : PAG : R - 주동이; M - 중간; C - 꼬리.

이 연구에서, 저자는 처음으로보고 새로운 3D 몰입 및 생체 내에서 환자의 뇌의 μ-오피오이드 시스템의 자발적인 편두통 공격의 영향을 통해 대화 형 Neuronavigation (3D-IIN).

3D-Neuronavigation<em&gt; 생체</em&gt; 자발적인 편두통 두통 동안 환자의 뇌를 통해

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

본 절차의 전반적인 목표는 새로운 3D 신경항법 장치를 사용하여, 생체 내(in vivo)에서 자발적인 편두통 발작 중 뇌의 내인성 mu 오피오이드 전달을 조사하는 것입니다. 이를 위해 먼저 편두통 환자의 전형적인 두통 단계와 비두통 단계를 양전자 방출 단층촬영(positron emission tomography)으로 스캔하며, 이때 선택적 방사성 추적자인 carbon 11 carfentanil을 사용하여 뇌 내 mu 오피오이드 수용체의 가용성을 측정합니다.두 번째 단계는 변환된 MR 및 PET 영상을 MNI Atlas 템플릿과 비교하여 공동 등록 및 정규화 정확도를 검증하는 것입니다. 관심 영역 ROI 분석을 적용하기 위한 마지막 단계는 피험자의 활성화 데이터를 nifty 데이터 형식으로 구성하고 저장하여, 완전 몰입형 다중 화면 클러스터 구성에서 볼륨을 표시하는 것입니다. 궁극적으로, 3D 신경 내비게이션 시스템을 통해 가상 현실 환경에서 편두통 발작 중인 환자의 신경 영상 데이터셋을 실시간으로 탐색하고 동적으로 제어 및 분석할 수 있습니다.기존 방법과 비교하여 이 기술의 주요 장점은 편두통 발작 중에 환자의 뇌를 실시간으로 완전히 상호작용하고 탐색할 수 있다는 점입니다. 이 방법은 뇌의 주요 유사 기전 중 하나를 포착하는 특정 MU 오피오이드 시각 추적자인 carbon 11 corfe를 사용한 in vivo 분자 수준 분석을 통해, 편두통 발작 중에 뇌의 어느 영역이 더 활성화되거나 덜 활성화되는지와 같은 편두통 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 일반적으로 이 방법에 익숙하지 않은 개인은 신경 영상 데이터를 적응시키는 복잡성과 완전히 상호작용 가능한 가상 현실 환경을 구축하는 어려움으로 인해 고전할 수 있습니다.가상 현실(Virtual reality), 이 소프트웨어는 완전한 몰입형 경험을 구현하기 위해 개발되었습니다. 컴퓨터는 고급 모션 트래킹 장비를 사용하여 가상 현실 공간 내에서 사용자의 시점과 제스처를 추적합니다. 특수 셔터 안경이 뇌에 왼쪽과 오른쪽의 서로 다른 시각 정보를 전달하며, 이것이 결합되어 사용자에게 3D 경험이라는 인식을 형성하며, 이는 매우 혁신적입니다.본 프로토콜의 스캔을 위해 피험자를 준비하기 전, 먼저 서면 동의서를 받으십시오. 그 후 MRI 스캔 당일에 연구 피험자가 MRI 안전 스크리닝 양식을 작성하도록 합니다. 환자의 발작 간기(interictal phase) 동안, 3 Tesla MRI 스캐너를 사용하여 고해상도 T1 강조 해부학적 MRI 영상을 획득하십시오. 이 스캔에서는 1 mm 슬라이스 두께를 권장합니다.그 후, 피험자의 PET 스캔 날짜를 확정하기 전에 피험자에게 연락하여 스캔 당일이 생리 주기의 어느 단계에 해당하는지 확인하십시오. PET 스캔은 여포기 중기에서 후기에 수행하는 것이 권장됩니다. 스캔 날짜가 확정되면, 스캐너 설치 장소 인근의 사이클로트론을 사용하여 mu 오피오이드 수용체에 선택적 친화력을 가진 단수명 방사성 추적자인 carbon 11 carfentanil의 제조 요청서를 제출하십시오.이 추적자는 스캔 2시간 전에 제조되어야 함에 유의하십시오. 그 후, 잠재적 발작기 PET 스캔 당일, 예약 2시간 전에 피험자에게 연락하여 자연발생적 편두통 발작이 있는지 확인하십시오. 편두통 발작이 있는 경우, 국제 두통 장애 분류 기준에 따라 편두통 진단을 검증하십시오.진단 후, 참가자가 스캔을 받기 위해 병원에 안전하게 방문할 수 있는지 확인하십시오. 대상자가 직접 운전하는 것이 불편하거나 지정 운전자가 없는 경우 교통편을 제공하십시오. 참가자가 병원에 도착하면, 동일한 국제 기준을 사용하여 진단을 재검증하기 위해 PET 스위트로 안내하십시오.그 후 스캔 전, 대상자가 추적자와 상호작용할 수 있는 물질을 복용하지 않았는지 확인하기 위해 소변 약물 검사와 임신 테스트를 실시합니다. 참여자가 PET 절차의 위험성과 이점을 이해하고 있는지 확인하고, 핵의학 기술자의 안내에 따라 고지된 동의 여부를 검증합니다. 추적자를 투여할 때마다 대상자가 스캐너 내에 편안하게 자리 잡을 수 있도록 돕습니다.추적자의 정상 상태 농도를 달성하기 위해 50%를 볼루스로 투여하고, 나머지는 스캔 과정 동안 지속적으로 주입하십시오. 추적자 투여 약 35분 후에 90분간 PET 스캔을 수행하며, 여기서는 3D 모드의 Siemens HR plus 스캐너가 사용됩니다. 재구성된 영상의 반치폭(FWHM) 해상도는 평면에서 약 5.5 mm 및 5.0 mm여야 합니다.또한, 다음 월경 주기 중 두통이 없는 단계에서 이러한 단계들을 반복하여 축 방향의 발작 간기(INTERICTAL) PET 스캔을 수행하십시오. 그런 다음 PET 데이터를 재구성하고 정규화 및 관심 영역 분석을 포함한 데이터 분석을 수행하십시오. 자세한 내용은 이 프로토콜에 수반되는 텍스트를 참조하십시오.3D 인터랙티브 신경항법 경험을 준비하기 위해, 먼저 nifty 볼륨 데이터 형식으로 제공된 데이터를 밀도 및 활성화 수준이 16 bit로 정의된 이미지 스택으로 정리하십시오. 시간 순차적 입체 3D 효과를 활성화하려면 액티브 LCD 셔터 안경을 착용하십시오. 셔터 안경은 한쪽 눈의 이미지가 표시되는 동안 다른 쪽 눈의 이미지를 차단하는 방식으로 작동합니다.이 프로세스는 양쪽 눈을 번갈아 가며 3D 효과를 생성하며 110 hertz로 작동합니다. 시뮬레이션과의 상호작용을 위해 조이스틱을 사용하십시오. 셔터 글라스와 조이스틱 모두에 반사 마커를 부착하여 vicon 모션 캡처 시스템을 통해 공간 내 객체의 정밀한 6 DOF 추적이 가능하도록 합니다. 다음으로, 대상의 활성화 데이터를 표시하십시오. XML 설정 파일을 사용하여 밀도 및 활성화 수준의 색상 매핑을 정의하며, 이는 애플리케이션 시작 시 로드되어 클러스터 내의 각 컴퓨터와 공유됩니다.jugulars 내부 로딩 함수와 nifty lab 오픈 소스 소프트웨어 라이브러리를 사용하여 제공된 nifty 데이터셋에서 3차원 볼륨 셀을 획득하십시오. 일반적인 로딩 시간은 1분 미만이지만, 결과 볼륨 셀을 각 컴퓨터 및 클러스터와 공유하면 속도를 향상시킬 수 있습니다. 이전에 공유된 색상 매핑 XML 설정 파일에 정의된 다양한 색상과 투명도로 복셀을 표시하고 레이 마칭을 수행하는 open GL 셰이더를 통해 볼륨 셀을 해석하십시오.Vicon 모션 캡처 시스템을 통해 위치 정보를 획득하고, 이를 사용하여 각 화면에 표시되는 볼륨 데이터의 투영 관점을 업데이트합니다. 상호작용을 기록하여 데이터의 절단면을 동적으로 조정 및 컷팅하고, 3차원 인터랙티브 신경 내비게이션을 위한 가상 공간 내 탐색에 활용합니다. 먼저 피험자의 활성화 데이터를 nifty 라이브 라이브러리를 통해 해석되는 볼륨 데이터 유형인 nifty 데이터 형식으로 저장합니다.그 다음, 완전 몰입형 다중 화면 클러스터 구성으로 볼륨을 표시하기 위해, 볼륨 데이터를 크기가 조정된 큐브의 뒷면에 적용하고 단일 패스 GL SL 셰이더를 사용하여 렌더링합니다. 셰이더 배열은 볼륨을 통해 이동하며 밀도 및 활성화 수준에 따라 다양한 색상과 투명도를 가진 복셀을 표시합니다. 트래킹 시스템, 조이스틱 장치 및 제스처 입력을 통해 상호작용과 위치 정보를 획득합니다.이 정보를 사용하여 표시된 이미지가 올바른 관찰 시점을 나타내도록 하여 데이터셋을 실시간으로 탐색하십시오. 또한 익숙한 조작 및 제어 방식을 통해 최대 3개의 임의 단면 평면을 동적으로 제어할 수 있습니다. 여기에서 편두통 상태의 생체 내(in vivo) mu-오피오이드 뇌 프로필을 확인할 수 있습니다.발작기 또는 두통 단계에서는 통증 매트릭스 영역의 mu 오피오이드 수용체 가용성이 감소하는 양상을 보입니다. 이는 심한 두통이 지속되는 동안 이에 대한 조절 반응으로 내인성 mu 오피오이드 방출이 증가했음을 나타내는 것일 수 있습니다. 여기에서 편두통 발작 중 생체 내 중뇌, 교뇌 및 연수의 mu 오피오이드 수용체 가용성 사례를 확인할 수 있습니다.발작성 두통 단계에서는 발작 간 비두통 단계와 비교하여 중뇌수도 주변 회색질을 따라 μ-오피오이드 수용체의 가용성이 감소하는 것으로 나타납니다. 이 기술의 함의는 신경 조절을 포함하여 향후 치료를 위한 뇌 내의 잠재적 표적을 더 정확하게 정의할 수 있다는 점에서 편두통 치료까지 확장됩니다. 이 방법은 편두통에 대한 통찰력을 제공할 뿐만 아니라, 신경계 질환, 우울증 및 중독과 같은 다른 신경학적 장애에도 적용될 수 있습니다.3D 신경 내비게이션과 신경 영상 기술의 결합을 통해 통증 및 신경과학 분야의 연구자, 임상의 및 교육자들은 훨씬 더 상호작용적이고 몰입감 있는 가상 환경에서 뇌를 탐구할 수 있습니다. 제시된 결과는 편두통이 MO 오피오이드 시스템에 미치는 영향에 관한 중요한 기전적 정보를 보여줍니다.

3d-neuronavigation-vivo-through-patient-s-brain-during-spontaneous

Research

연구

JoVE Journal

Medicine

의학

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경두개 자기 자극을 이용한 장기 증강 유사 피질 가소성의 표준화된 유도 및 평가

여기서는 nTMS와 확산 텐서 영상(DTI) 기반 피질척수로(CST) 재건을 결합한 운동 매핑 표준화 프로토콜을 설명합니다. 이 프로토콜은 재현 가능하고 임상적으로 실현 가능하며 일상적인 임상 업무 흐름에 쉽게 통합되어 운동 경로 평가, 신경가소성 연구, 재활 계획에 대한 견고하고 가치 있는 틀을 제공합니다.

내비게이션 경두개골 자기 자극을 이용한 기능적 운동 매핑을 위한 표준화된 프로토콜

학습하세요 3D 몰입형 뉴런비법을 사용하여 자발적 편두통 발작 중 뇌의 mu-오피오이드 수용체 가용성을 실시간으로 탐색하는 방법입니다. 이 기술은 PET 영상 데이터를 가상현실 환경에서 동적으로 분석하여 편두통의 신경생물학적 기전을 이해하는 데 도움을 줍니다.

3D-Neuronavigation

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