Zastosowanie spektroskopii rezonansu magnetycznego jako narzędzia do pomiaru wpływu przezczaszkowej stymulacji elektrycznej na pierwotny metabolizm kory ruchowej

Ten artykuł ma na celu opisanie podstawowego protokołu łączenia przezczaszkowej stymulacji prądem stałym (tDCS) z pomiarami spektroskopii magnetycznego rezonansu protonowego (¹H-MRS) w celu zbadania wpływu obustronnej stymulacji na metabolizm pierwotnej kory ruchowej.

Ogólnym celem tej procedury jest połączenie przezczaszkowej stymulacji prądem stałym z pomiarami protonowego MRS w celu zbadania wpływu obustronnej stymulacji na metabolizm pierwotnej kory ruchowej. Osiąga się to poprzez najpierw ostrożne umieszczenie elektrod stymulujących nad obszarem docelowym i przymocowanie ich do skóry głowy uczestnika, gdy uczestnik znajduje się poza skanerem. Po określeniu pozycji woksela MRS za pomocą anatomicznego skanu mózgu uczestnika, uruchamia się cztery bloki 64 skanów metabolitów z sekwencją mega press MRS.

Następnie, gdy uczestnicy nadal znajdują się w skanerze MRI, wykonuje się obustronną stymulację pierwszorzędowej kory ruchowej przez 20 minut z intensywnością jednego miliampera. W tym przypadku ostatnim krokiem jest przeprowadzenie tych samych skanów metabolitów, co przed przezczaszkową stymulacją prądem stałym lub przed skanowaniem TDCS. Ostatecznie połączenie przezczaszkowej stymulacji prądem stałym ze spektroskopią rezonansu magnetycznego służy do wykazania modulacji stężeń GABA i GLX związanych z obustronną stymulacją pierwszorzędowej kory ruchowej.

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie neuromodulacji, takie jak to, na które neuroprzekaźniki wpływają określone protokoły stymulacji. Jak ogniskowe są efekty stymulacji? Czy stymulacja obustronna daje większe efekty niż stymulacja jednostronna?

A jak długo utrzymują się efekty TDCS? Implikacje tej techniki są również kliniczne, ponieważ wykazano, że TDCS może łagodzić objawy depresji. Lepsze zrozumienie, jak działa TDCS, może pomóc w lepszym zdefiniowaniu parametrów stymulacji, a także może prowadzić do zindywidualizowanej terapii.

Może to również służyć jako sposób na lepsze przewidzenie, którzy pacjenci zareagują na technikę, a którzy nie. Rozpocznij ten protokół od kroków przygotowawczych opisanych w protokole tekstowym, użyj multimetru, aby sprawdzić prawidłowe działanie elektrody i rezystancji. Po ustaleniu położenia elektrod należy odsunąć jak najwięcej włosów od docelowych obszarów, które będą stymulowane.

Nałóż żel złuszczający typu EEG za pomocą bawełnianego wacika, aby oczyścić docelowe obszary. Następnie wyczyść docelowe obszary za pomocą 70% alkoholu izopropylowego i pumeksu, aby poprawić kontakt z elektrodą. Następnie obficie pokryj całą elektrodę pastą przewodzącą typu EEG.

Upewnij się, że pasta ma grubość około pięciu milimetrów na całej powierzchni. Upewnij się, że cały obszar gumy jest pokryty pastą. Lekko zwilż obszary docelowe i przewodzącą pastę na elektrodach roztworem soli fizjologicznej.

Ustaw elektrody, jak pokazano tutaj, i mocno dociśnij elektrody do docelowych obszarów. Umieść gumkę wokół głowy uczestnika, aby zapewnić optymalną stabilność elektrod. Dostosuj go w taki sposób, aby uczestnik nie odczuwał bólu ani dyskomfortu podczas sesji skanowania.

Następnie włącz przezczaszkowe urządzenie do stymulacji prądem stałym i załaduj ustawienia stymulacji testowej zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Naciśnij przycisk pierwszy, aby rozpocząć stymulację. Wyświetlacz pokaże poziom impedancji i automatycznie się zatrzyma, jeśli osiągnie więcej niż 20 kiloomów.

Jeśli poziom impedancji przekracza 20 kiloomów, odłącz przewody elektrod od wewnętrznej skrzynki i sprawdź rozmieszczenie elektrod. Powtórz stymulację testową, gdy zostanie osiągnięty dobry poziom impedancji, a po zakończeniu stymulacji testowej odłącz elektrody od wewnętrznego pudełka. Umieść urządzenie TDCS i skrzynkę zewnętrzną w sterowni skanera.

Podłącz przewody skrzynki zewnętrznej do urządzenia TDCS, a następnie podłącz długi skrzynki do skrzynki zewnętrznej. Poprowadź skrzynki TDCS ze sterowni skanera do pomieszczenia rezonansu magnetycznego lub rezonansu magnetycznego. Upewnij się, że prowadzisz ten tak prosto, jak to możliwe, unikając załamań lub pętli wzdłuż ściany pomieszczenia MRI.

W kierunku tylnej części skanera MRI. Umieść na wiele worków z piaskiem kompatybilnych z MR, aby zapewnić jego stabilność. Przynieś pudełko wewnętrzne do pomieszczenia MRI i podłącz do niego długi pudełka.

Rozpocznij przygotowanie skanu MRI od instrukcji dla uczestnika, a także ułożenia uczestnika w skanerze zgodnie z opisem w protokole tekstowym, użyj taśmy medycznej do ustabilizowania elektrody po prawej stronie tylnej cewki. Podłącz przewody elektrod znajdujące się wewnątrz skanera do wewnętrznej skrzynki TDCS. Umieść wewnętrzne pudełko po prawej stronie skanera z workiem z piaskiem, aby uzyskać maksymalną stabilność.

Przesuń stół z powrotem do jego ostatecznej pozycji. Utrzymuj TDCS włączony, a elektrody podłączone do zewnętrznego pudełka przez całą sesję MRI. W przypadku sesji poprzedzającej T-D-C-S-M-R-S uruchom sekwencję lokalizatora, aby uzyskać obrazy potrzebne do zweryfikowania prawidłowego ułożenia głowy i porównania z drugim lokalizatorem, który zostanie uzyskany pod koniec sesji w celu sprawdzenia ogólnego ruchu.

Następnie uzyskaj anatomiczne obrazy wściekłości MP ważone T one w celu pozycjonowania woksela M1 i wykrywania możliwych nieprawidłowości strukturalnych. Następnie wykonaj wielopłaszczyznową rekonstrukcję obrazów w płaszczyznach, które są bardziej odpowiednie do wizualizacji interesującej nas objętości spektroskopii, lub VOI najpierw na karcie 3D, przeglądaj obrazy MP rage raw. Następnie w oknie tworzenia zakresów równoległych wybierz osiowy dwa po dwóch.

Dostosuj położenie linii równoległych i kliknij Zapisz, aby utworzyć osiowy widok ortogonalny z okna tworzenia równoległych zakresów, wybierz koronalny dwa po dwóch. Dostosuj położenie równoległych linii i kliknij Zapisz, aby utworzyć koronalny widok ortogonalny. Zlokalizuj lewe anatomiczne punkty orientacyjne M1 na trzech wycinkach orientacji.

Następnie umieść VOI w obszarze bez kątowania względem osi skanera. Uzyskaj skan szerokości linii. Następnie otwórz kartę spektroskopową, aby zmierzyć szerokość linii wodnej na rzeczywistej części sygnału z tego skanu szerokości linii.

Załaduj wiersz z nieprzetworzonymi danymi z przeglądarki. Następnie załaduj protokół pomiaru szerokości linii. Następnie dostosuj fazę za pomocą interaktywnych narzędzi do przetwarzania końcowego oprogramowania skanera.

Wybierz sekcję korekcji fazy i dostosuj fazę dla linii bazowej za pomocą kursora. Aby zmniejszyć szerokość linii, uruchom najszybszą sekwencję mapy trzy razy. Powtórz skanowanie szerokości linii i pomiar szerokości linii.

Zwróć uwagę na końcową szerokość linii wodnej. Następnie rozpocznij cztery bloki po 64 skany metabolitów z sekwencją mega press, w której włączone są OVS pary i indywidualne przechowywanie FIS. Uzyskaj odniesienie do wody, używając tylko sekwencji mega press bez mega tłumienia wody, z tłumieniem oparów ustawionym tylko na RF wyłączone i z pomiarem delta przy zerowym PPM.

Skan referencyjny wody powinien obejmować pojedynczy blok czterech skanów metabolitów zamiast 64. Na początek poinformuj uczestnika, że rozpocznie się stymulacja TDCS i że skaner będzie milczał przez cały czas stymulacji. Następnie wybierz jeden z dwóch wcześniej zaprogramowanych parametrów zgodnie z warunkiem i rozpocznij stymulację.

Śledź impedancję i napięcie podczas 20 minut stymulacji. Po zakończeniu stymulacji powiadom uczestnika, że rozpocznie się sesja post T-D-C-S-M-R-S. Nie wyłączaj urządzenia TDCS na czas sesji po sesji T-D-C-S-M-R-S.

Uruchom te same skany metabolitów, co skanowanie przed TDCS, ale podwój bloki akwizycji, aby uzyskać metabolity w dwóch różnych punktach czasowych. Po TDCS tak jak w przypadku sesji przed TDCS, uzyskaj skan referencyjny wody przy użyciu tych samych parametrów. Zakończ sesję sekwencją lokalizatora.

Uzyskaj dostęp do karty przeglądania i przejdź do menu przeglądarki. Wybierz pierwszy i drugi obraz raw lokalizatora. Załaduj obrazy do karty wyświetlania, aby porównać oba obrazy.

Następnie wizualnie porównaj obrazy z lokalizatorem uzyskanym na początku sesji skanowania jako wskaźnik ruchu głowy. Na koniec wyeksportuj dane w formacie DICOM przez serwer. Zobacz protokół tekstowy do analizy danych pokazany tutaj jest pozycja objętości zainteresowania w pierwszorzędowej korze ruchowej, w której podjęto wszystkie pomiary MRS.

3D pokazuje wyraźną reprezentację elektrod TDCS umieszczonych na skórze głowy nad przypuszczalnym pierwotnym przedstawicielem kory ruchowej edytuj i różne widma uzyskane w M1 są pokazane piki odpowiadające GLX, GABA plus makrocząsteczki, a także NAA są wyraźnie widoczne. Pokazano procentową zmianę między nabyciem MRS, przed TDCS i po TDCS dla trzech różnych warunków w jednym uczestniku. Wyniki z sesji po TDCS są podzielone na dwa punkty czasowe.

Aby zilustrować ewolucję zmian w czasie, nie ma znaczącej modulacji procentowej zmiany GLX w stymulacji pozorowanej i stymulacji dwustronnej. Jeden. Obserwuje się nieznaczne zmniejszenie stężenia GLX w drugim punkcie czasowym po stymulacji w stymulacji obustronnej. Dwa. Stężenie GABA nie wykazuje zauważalnej modulacji w stymulacji pozorowanej lub stymulacji obustronnej. Dwa.

W przeciwieństwie do tego, zauważalny wzrost stężenia GABA obserwuje się w drugim punkcie czasowym po obustronnej stymulacji raz opanowany. Tę technikę można wykonać w ciągu dwóch godzin, jeśli zostanie wykonana prawidłowo. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak mierzyć wpływ TTC S na określone metabolity mózgu, takie jak GABA i glutaminian.