Monitorowanie wpływu akupunktury na ludzki mózg za pomocą fMRI

Witam, jestem Kathleen Hay z Centrum Mateo w Departamencie Radiologii w Massachusetts General Hospital oraz Harvard Medical School. Dzisiaj zaprezentujemy procedurę funkcjonalnego obrazowania rezonansem magnetycznym podczas stymulacji akupunkturowej. Kiedy po raz pierwszy zaczęliśmy stosować fMRI do obrazowania wpływu akupunktury na mózg, nie mieliśmy pojęcia, jak będą wyglądać uzyskane dane.

W ciągu ostatnich lat stworzyliśmy bazę danych dotyczącą akupunktury z monitorowaniem fMRI, obejmującą kilka głównych punktów akupunkturowych u około 200 osób zdrowych i chorych, co stanowi solidną podstawę dla przyszłych badań. Dr Kenneth Qua, fizyk MRI z Centrum Martina, kierował obrazowaniem fMRI. W ramach tych badań przedstawi on uwagi końcowe, zajmując się głównie praktyką akupunktury i badaniami.

Procedury akupunkturowe zostaną przeprowadzone przez akupunkturystę z centrum. Dr Vitali Napal, ekspert w zakresie fMRI w akupunkturze z centrum, zademonstruje proces pozyskiwania danych z monitorowaniem fizjologicznym. Zatem zacznijmy.

Podczas sesji skanowania od badanego rejestrowane są parametry fizjologiczne, takie jak elektrokardiogram (ECG), reakcja skórna (SCR) oraz oddychanie. Sygnały są rejestrowane za pomocą systemu PowerLab podłączonego do komputera z oprogramowaniem Chart firmy ADInstruments, który wzmacnia, digitalizuje i zapisuje sygnały pochodzące od badanego. Aby skonfigurować system pasa oddechowego służący do rejestracji oddychania, należy podłączyć przetwornik do gniazda zasilania w pomieszczeniu sterowania skanerem, a następnie wprowadzić pas przez wlot do pomieszczenia skanera.

Aby zsynchronizować dane fizjologiczne z danymi fMRI, podłącz kabel BNC z jednostki wyzwalającej skanera fMRI do systemu PowerLab w pokoju kontrolnym. Oprogramowanie do wykresów można następnie skonfigurować tak, aby rozpoczęło rejestrację po otrzymaniu sygnału ze skanera. Po zgromadzeniu urządzeń do monitorowania EKG, niezbędne będą cztery elektrody EKG oraz kabel EKG podłączony do kompatybilnego z MRI mobilnego wózka do pomiaru przewodnictwa skóry; należy wpiąć dwa złącza SER do skrzynki rozdzielczej w pomieszczeniu skanowania i przygotować żel do pomiaru przewodnictwa skóry.

Gotowe. Teraz przygotujmy badanego do skanowania. Przed rozpoczęciem upewnij się, że badany nie jest zdenerwowany ani zmęczony i że przed skanowaniem spożył lekki posiłek. Ponieważ czynniki te mogą wpływać na odpowiedź mózgu na stymulację akupunkturową, wprowadź badanego do pomieszczenia ze skanerem i poproś o założenie zatyczek do uszu, aby chronić je przed hałasem urządzenia.

Następnie umieść badanego na stole skanera i użyj amortyzowanych podpórek, aby unieruchomić jego głowę. Skanowanie punktów akupunkturowych jest szczególnie podatne na artefakty ruchowe głowy ze względu na niski stosunek sygnału do szumu. Aby ograniczyć ruchy ciała, umieść podpórkę pod kolanami badanego, aby pięty nie dotykały powierzchni noszy, zaciśnij cewkę głowy i dokonaj końcowych korekt poduszek stabilizujących, aby zapewnić badanemu komfort.

Ponieważ średnia sesja trwa dwie godziny, komfort jest kluczowy dla niezakłóconego skanowania. Kompatybilność z MRI. W razie potrzeby podczas skanowania można przeprowadzać monitorowanie fizjologiczne.

Przed rozpoczęciem rejestracji należy zweryfikować jakość sygnału EKG. W niniejszym pokazie wykorzystano system MRI Siemens Avanto 1.5 Tesla, przystosowany do obrazowania echo-planarnego z zastosowaniem standardowej kwadratowej cewki głowowej. W badaniach z zastosowaniem stymulacji akupunkturowej należy pozyskiwać cieńsze przekroje mózgu.

Aby zredukować artefakty podatności, należy zastosować warstwy o grubości 3 mm z przerwą 0,6 mm lub 0,75 mm w orientacji strzałkowej lub osiowej, aby objąć cały mózg, w tym pień mózgu i móżdżek. Skanowanie funkcjonalne należy wykonać przy użyciu sekwencji echo gradientowego obciążonej czasem T2, z czasem repetycji TR wynoszącym 4 s, czasem echa TE wynoszącym 30 ms, polem widzenia FOV 200 mm, macierzą 64 × 64 i kątem odchylenia 90°. Krótszy TE pomaga zredukować artefakty podatności, podczas gdy stosunkowo długi TR umożliwia objęcie całego mózgu przy wysokiej rozdzielczości przestrzennej.

Ciało migdałowate, hipokamp, brzuszno-przyśrodkowa kora przedczołowa oraz obszary podkolanowe zlokalizowane w podstawie mózgu są szczególnie podatne na utratę sygnału. Należy sprawdzić obrazy echo-planar, aby upewnić się, że obszary te są dobrze objęte obrazowaniem. W przypadku specjalistycznych badań zastosowanie magnesu o natężeniu pola 1,5 Tesla zamiast magnesów o wyższej indukcji pomoże zminimalizować tego typu artefakty.

Należy przeprowadzić co najmniej cztery skany próbne przed rozpoczęciem właściwego gromadzenia obrazów, aby umożliwić wyrównanie sygnału FMRI. Przejdźmy teraz do wykonania akupunktury podczas eksperymentu FMRI; zacznij od polecenia badanemu, aby się zrelaksował, zamknął oczy i nie poruszał się podczas skanowania. Aby uniknąć bodźców bólowych, poproś badanego o podniesienie jednego palca.

Jeśli jakiekolwiek odczucia związane z akupunkturą zbliżą się do oceny bólu na poziomie osiem w skali 10, lub w przypadku wystąpienia jakiegokolwiek stopnia ostrego bólu przed rozpoczęciem skanowania, należy podnieść dwa palce. Wprowadzić sterylną, jednorazową, wysokiej jakości srebrną igłę do akupunktury w punkt akupunktu pionowo. Igłę można manipulować poprzez delikatny obrót lub ruchy unoszenia i wbijania.

Częściej stosowana jest technika rotacji. Przetestuj wrażliwość badanego na manipulację igłą, aby oszacować głębokość wprowadzenia oraz siłę manipulacji niezbędną do wywołania efektu, tak aby osiągnąć go bez powodowania nadmiernego dyskomfortu lub dotkliwego bólu. Podczas 10-minutowego skanowania rotuj igłę w jednym punkcie w dwóch dwuminutowych blokach, rozdzielonych okresem odpoczynku, podczas którego igła pozostaje w miejscu.

Należy upewnić się, aby nie podchodzić do obiektu ani nie oddalać się od niego bezpośrednio przed lub po okresie stymulacji, ponieważ ruch ten mógłby wpłynąć na wyniki. Powtórzyć procedurę w pozostałych punktach akupunkturowych. W przypadku kontroli sensorycznej lub akupunktury pozorowanej (sham) stosujemy powierzchowną stymulację dotykową punktu akupunkturowego za pomocą monofilamentu von Frame o rozmiarze 5,88 oraz zgodnie z analogicznym schematem.

Czynność tę wykonuje się przed właściwą stymulacją akupunkturową. Można ją przeprowadzić poprzez swobodne uderzanie w włókno lub poprzez wprowadzenie włókna przez prowadnicę stosowaną do igieł akupunkturowych. Po zakończeniu stymulacji akupunkturowej należy zapisać siłę, z jaką igła stawia opór manipulacji.

Po zakończeniu każdego skanowania badacz inny niż akupunkturysta powinien poprosić badanego o ocenę odczuwanych wrażeń w skali od 0 do 10. Lista odczuć towarzyszących akupunkturze została opracowana na podstawie opinii środowiska akupunkturologów, a nie na podstawie typowych kwestionariuszy bólu stosowanych w literaturze.

Dane fMRI są następnie kategoryzowane zgodnie z odpowiedzią psychologiczną na chi, chi zmieszaną z ostrym bólem, brak odczuć akupunkturowych oraz wyłącznie ostry ból. Wystąpienie wyłącznie ostrego bólu jest niezwykle rzadkie. Poniżej przedstawiamy reprezentatywne dane fMRI, które przetworzyliśmy za pomocą AFNI.

Można również zastosować inne oprogramowanie, takie jak FS LO free surfer. Skanowania funkcjonalne zostały nałożone na anatomiczne mapy o wysokiej rozdzielczości dla całej kohorty. Wszystkie przedstawione tutaj mapy grupowe zostały poddane progowaniu przy P mniejszym niż 0,0001 bez korekty.

Najpierw sprawdźmy, czym różni się fMRI w trybie spoczynkowym (deci) podczas akupunktury od stymulacji dotykowej. Są to dane z grupy 37 osób poddanych akupunkturze. Grupy struktur dezaktywowanych pojawiły się w przyśrodkowej korze przedczołowej, przyśrodkowej korze ciemieniowej oraz w przyśrodnym płacie skroniowym w obu półkulach.

Takie zmiany były rzadkie w przypadku stymulacji dotykowej. Prawy boczny płat skroniowy wykazał również bardziej wyraźną deaktywację podczas akupunktury. W przeciwieństwie do deaktywacji, stymulacja dotykowa wykazała większą aktywację czuciowo-ruchowego pola BA 43 oraz kory asocjacyjnej BA 22.

Prawa przednia część wyspy została paradoksalnie aktywowana podczas akupunktury, ale nie podczas stymulacji dotykowej. Tutaj widzimy korelację między odpowiedzią psychofizyczną a hemodynamiczną. Wykres ten przedstawia akupunkturę deci w porównaniu do DEI plus ostrego bólu.

Wyraźna dezaktywacja przyśrodkowej kory przedczołowej, przyśrodkowej kory ciemieniowej i przyśrodkowej kory skroniowej, obserwowana przy braku bólu, uległa osłabieniu w obecności bólu. Aktywacja kory sensoryczno-motorycznej i asocjacyjnej stała się bardziej wyraźna, a podzbiór obszarów limbicznych, takich jak środkowa zakręt środkowy, dodatkowa kora ruchowa, tylny zakręt obręczy, BA 23, ciało migdałowate oraz robaczek móżdżku, uległ aktywacji.

Aktywacja wyspy w przypadku decyzji została zlokalizowana w prawym przednim oddziale, podczas gdy aktywacja w przypadku bólu nie wykazała specyficznych lokalizacji. Tutaj widzimy nakładanie się limbicznych paralimpicznych sieci neokortykalnych (LP NN) u 48 badanych podczas stymulacji akupunkturowej z siecią aktywności spoczynkowej (DMN); klastry regionów zdezaktywowanych podczas stymulacji akupunkturowej w przyśrodkowej korze przedczołowej, przyśrodkowej korze ciemieniowej i płacie skroniowym LP NN, wykazane za pomocą analizy modelu liniowego oraz bezmodelowej rozmytej analizy klastrowej, wykazały wyraźne podobieństwo do głównych regionów DMN. Przedstawiliśmy właśnie sposób monitorowania dynamicznego wpływu akupunktury na ludzki mózg.

Podczas wykonywania tej procedury z użyciem fMRI ważne jest, aby zwrócić uwagę na komfort badanego oraz jego odpowiedź psychofizyczną, dążąc do wygenerowania jego CHI i unikając stymulacji bolesnej. To wszystko. Dziękujemy za oglądanie i życzymy powodzenia w eksperymencie.