Monitoring Acupunctuur effecten op de menselijke hersenen door fMRI

Hallo, ik ben Kathleen Hay van het Mateo Center van de afdeling Radiologie van het Massachusetts General Hospital en de Harvard Medical School. Vandaag laten we u een procedure zien voor functionele magnetische resonantie-imaging tijdens acupunctuurstimulatie. Toen we voor het eerst begonnen met het toepassen van fMRI om de effecten van acupunctuur op de hersenen in beeld te brengen, hadden we geen idee hoe de data eruit zouden zien.

In de loop der jaren hebben we een database opgebouwd van acupunctuur met fMRI-monitoring van verschillende belangrijke acupunctuurpunten bij ongeveer 200 proefpersonen, zowel gezond als ziek, wat een sterke basis biedt voor toekomstige studies. Dr. Kenneth Qua, MRI-fysicus van het Martin Center, leidde de fMRI-beeldvorming. In deze studies zal hij de slotwoord voeren, hoofdzakelijk als praktiserend acupuncturist en onderzoeker.

Een acupuncturist van het centrum zal de acupunctuurprocedures uitvoeren. Dr. Vitali Napal, expert in acupunctuur-fMRI bij het centrum, zal het proces van gegevensverwerving met fysiologische monitoring demonstreren. Laten we beginnen.

Tijdens de scansessie worden fysiologische parameters zoals het elektrocardiogram of ECG, de huidgeleidingsrespons of SCR en de ademhaling van de proefpersoon geregistreerd. De signalen worden opgenomen met een PowerLab dat is aangesloten op een computer die is uitgerust met Chart-software van ADInstruments, waarmee de signalen van de proefpersoon worden versterkt, gedigitaliseerd en geregistreerd. Om het ademhalingsgordelsysteem dat voor de registratie van de ademhaling wordt gebruikt in te stellen, sluit u de transducer aan op een stroompunt in de controlekamer van de scanner en voert u de gordel via de inlaat de scanruimte in.

Om de fysiologische gegevens te synchroniseren met de FMRI-gegevens, sluit u een BNC-kabel aan van de triggerbox van de FMRI-scanner naar de PowerLab in de controlekamer. De grafieksoftware kan vervolgens zo worden ingesteld dat de opname start zodra er een signaal van de scanner wordt ontvangen. Verzamel nu de ECG-bewakingsapparatuur; u heeft vier ECG-elektroden en een ECG-kabel nodig die zijn aangesloten op een MRI-compatibele rijdende transportwagen om de huidgeleiding te meten. Sluit twee SER-connectoren aan op de breakout-box in de scanruimte en zorg dat er huidgeleidingsgel aanwezig is.

Nu kunnen we beginnen met het voorbereiden van de proefpersoon voor de scan. Controleer voordat u begint of de proefpersoon niet angstig of vermoeid is en voorafgaand aan de scan een lichte maaltijd heeft genuttigd. Aangezien dit de hersenrespons op acupunctuurstimulatie kan beïnvloeden, brengt u de proefpersoon naar de scannerkamer en laat u oordoppen inbrengen om de oren te beschermen tegen het geluid van de scanner.

Plaats nu de proefpersoon op de scantafel en gebruik gewatteerde steunen om het hoofd te immobiliseren. Acupunctuurscans zijn bijzonder gevoelig voor bewegingsartefacten van het hoofd vanwege de lage signaal-ruisverhouding. Om lichaamsbeweging te verminderen, plaatst u een steun onder de knieën van de proefpersoon zodat de hielen het oppervlak van de brancard niet raken, bevestig dan de hoofdspoel en voer de laatste aanpassingen uit aan de steunkussens om ervoor te zorgen dat de proefpersoon comfortabel ligt.

Omdat een gemiddelde sessie twee uur duurt, is comfort essentieel voor een ononderbroken scan. MRI-compatibel. Indien gewenst kan er tijdens het scannen fysiologische monitoring worden uitgevoerd.

De kwaliteit van het ECG-signaal moet vóór de opname worden geverifieerd. In deze demonstratie maken we gebruik van een 1,5 Tesla Siemens Avanto MRI-systeem dat is uitgerust voor echo planaire beeldvorming met een standaard quadratische hoofdspoel. Voor studies met acupunctuurstimulatie moeten dunnere hersensneden worden opgenomen.

Om susceptibiliteitsartefacten te verminderen, worden plakjes van drie millimeter dik gebruikt met een tussenruimte van 0,6 millimeter of 0,75 millimeter in sagittale of axiale oriëntatie om de gehele hersenen te bestrijken, inclusief de hersenstam en het cerebellum. Voer functionele scans uit met een T2-gewogen gradiënt-echo sequentie met een repetitietijd of TR van 4 s, een echotijd of TE van 30 ms, een gezichtsveld of FOV van 200 mm, een matrix van 64 x 64 en een fliphoek van 90°. De kortere TE helpt susceptibiliteitsartefacten te verminderen, terwijl de relatief lange TR een volledige dekking van de hersenen met een hoge ruimtelijke resolutie mogelijk maakt.

De amygdala, hippocampus, ventromediale prefrontale cortex en subgenuale gebieden aan de basis van de hersenen zijn bijzonder gevoelig voor signaalverlies. Controleer de echo-planaire beelden om een goede dekking in deze regio's te garanderen. Voor gespecialiseerde studies zal het gebruik van een 1,5 Tesla magneet in plaats van magneten met een hogere veldsterkte helpen om dergelijke artefacten te minimaliseren.

Zorg ervoor dat de beeldverwerving wordt gestart met ten minste vier dummy-scans om equilibratie van het fMRI-signaal mogelijk te maken. Laten we nu bekijken hoe acupunctuur wordt uitgevoerd tijdens een fMRI-experiment; begin met het instrueren van de proefpersoon om te ontspannen, de ogen gesloten te houden en beweging tijdens het scannen te vermijden. Instrueer de proefpersoon om één vinger op te steken om nociceptieve stimulatie te melden.

Indien een van de acupunctuursensaties een pijnscore van acht uit 10 nadert, of bij elke graad van scherpe pijn voordat de scan begint, dient de patiënt twee vingers op te steken. Steek een steriele, wegwerpbare, hoogwaardige zilveren acupunctuurnaald verticaal in het acupunt. De naald kan worden gemanipuleerd door middel van zachte rotatie of door een lift-and-thrust beweging.

De rotatietechniek wordt vaker toegepast. Test de gevoeligheid van de proefpersoon voor naaldmanipulatie om de inbrengdiepte en de benodigde manipulatiekracht te schatten om een reactie op te wekken, zonder onnodig ongemak of schadelijke pijn te veroorzaken. Roteer de naald tijdens de scan van 10 minuten op de plek waar men pijn ervaart in twee blokken van twee minuten, gescheiden door een rustperiode waarin de naald op zijn plaats blijft.

Zorg ervoor dat u het subject niet direct voor of na de stimulatperiode benadert of verlaat, aangezien deze beweging de resultaten kan beïnvloeden. Herhaal de procedure op de andere acupunten. Voor sensorische controle of sham-acupunctuur leveren we oppervlakkige tactiele stimulatie aan het acupunt met een von frame-monofilament van maat 5,88 en een overeenkomstig paradigma.

Dit wordt uitgevoerd voorafgaand aan de werkelijke acupunctuurstimulatie van het acupunctuurpunt. Dit kan worden gedaan door vrij tikken op de filament of door de filament in te brengen via een geleidingsbuis die wordt gebruikt voor acupunctuurnaalden. Registreer na voltooiing van de acupunctuurstimulatie de kracht waarmee de naald weerstand biedt aan manipulatie.

Laat aan het einde van elke scan een onderzoeker die niet de acupuncturist is, de proefpersoon vragen om de ervaren sensaties te scoren op een schaal van nul tot 10. De lijst met acupunctuursensaties is afgeleid van de acupunctuurgemeenschap en niet van de typische pijnvragenlijsten in de literatuur.

De fMRI-gegevens worden vervolgens gecategoriseerd op basis van de psychologische reactie op chi, op chi vermengd met scherpe pijn, geen acupunctuursensaties en uitsluitend scherpe pijn. Het komt uiterst zelden voor dat er sprake is van uitsluitend scherpe pijn. Hier volgt een overzicht van enkele representatieve fMRI-gegevens, die we hebben verwerkt met A FNI.

Andere software, zoals FS LO free surfer, kan ook worden gebruikt. Functionele scans zijn overgelegd op de anatomische kaarten met hoge resolutie van de cohort. Alle hier getoonde groepkaarten zijn gedrempeld bij P kleiner dan 0,0001 ongecorrigeerd.

Laten we eerst kijken hoe acupunctuur-deci verschilt van tactiele stimulatie. Dit zijn gegevens van een groep van 37 proefpersonen bij acupunctuur. Deci-clusters van gedeactiveerde structuren verschenen in de mediale prefrontale cortex, de mediale pariëtale cortex en de mediale temporale kwab in beide hemisferen.

Dergelijke veranderingen waren gering bij tactiele stimulatie. De rechter laterale temporale kwab vertoonde tevens een meer uitgesproken deactivatie tijdens acupunctuur. In tegenstelling tot deactivatie vertoonde tactiele stimulatie meer activatie van het sensorisch-motorische BA 43 en de associatiecortex BA 22.

De rechter anterieure insula was paradoxaal geactiveerd tijdens acupunctuur, maar niet tijdens tactiele stimulatie. Hier zien we de correlatie tussen de psychofysische en hemodynamische respons. Deze grafiek representeert acupunctuur deci vergeleken met DEI plus scherpe pijn.

De prominente deactivering van de mediale prefrontale cortex, de mediale pariëtale cortex en de mediale temporale cortex, waargenomen bij pijnloze toestand, werd verminderd in de aanwezigheid van pijn. De activatie van de sensorimotorische en associatieve cortices werd prominenter en een subset van de limbische regio's, zoals de middelste cingulate, het supplementaire motorische gebied, de posterieure cingulate, BA 23, de amygdala en de cerebellaire vermis, werd geactiveerd.

De activering van de insula bij deci was gelokaliseerd in de rechter anterieure divisie, terwijl activering bij pijn geen specifieke lokalisaties vertoonde. Hier zien we de overlap van limbische paralympische neocorticale netwerken of LP NN van 48 proefpersonen tijdens acupunctuurstimulatie met het default mode network of DMN; de clusters van gedeactiveerde regio's tijdens acupunctuurstimulatie in de mediale prefrontale cortex, mediale pariëtale cortex en temporale kwab van de lp NN toonden via general linear model-analyse en modelvrije fuzzy cluster-analyse een opvallende gelijkenis met de kernregio's van het DMN. We hebben u zojuist laten zien hoe u het dynamische effect van acupunctuur op het menselijk brein kunt monitoren.

Wanneer u deze procedure uitvoert met fMRI, is het belangrijk om rekening te houden met het comfort en de psychofysische respons van de proefpersoon, met als doel hun CHI te genereren en schadelijke stimulatie te vermijden. Dat is alles. Bedankt voor het kijken en veel succes met het experiment.