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Artigo de método

O Uso de Espectroscopia de Ressonância Magnética como ferramenta para a Medição do Bi-hemisféricas transcranianas Estimulação Elétrica Efeitos sobre Motor Primário Cortex Metabolismo

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DOI:

10.3791/51631

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19 de novembro de 2014

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1Department of Psychology, University of Montréal, 2Montreal Neurological Institute, McGill University, 3Center for Magnetic Resonance Research and Department of Radiology, University of Minnesota

Neste artigo

Resumo

Este artigo tem como objetivo descrever um protocolo básico para combinar medidas de estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) com espectroscopia de ressonância magnética de prótons (1H-MRS) para investigar os efeitos da estimulação bilateral no metabolismo do córtex motor primário.

Resumo

Estimulação transcraniana de corrente contínua (ETCC) é uma técnica de neuromodulação que tem sido utilizado cada vez mais ao longo da última década, no tratamento de desordens neurológicas e psiquiátricas, tais como acidente vascular cerebral e depressão. No entanto, os mecanismos subjacentes à sua capacidade para modular a excitabilidade cerebral de melhorar os sintomas clínicos permanece pouco compreendido 33. Para ajudar a melhorar este entendimento, a espectroscopia de ressonância magnética de protão (1H-MRS) pode ser utilizado, uma vez que permite a quantificação in vivo dos metabolitos do cérebro, tais como o ácido γ-aminobutírico (GABA), glutamato e de uma forma específica da região 41. De fato, um estudo recente demonstrou que um H-MRS é de fato um poderoso meio para compreender melhor os efeitos da ETCC sobre a concentração de neurotransmissores 34. Este artigo tem como objetivo descrever o protocolo completo para combinar ETCC (estimulador compatível NeuroConn MR) com um H-MRS em 3 T usando uma seq MEGA-PRESSuência. Vamos descrever o impacto de um protocolo que tem mostrado grande promessa para o tratamento de disfunções motoras após acidente vascular cerebral, que consiste na estimulação bilateral do córtex motor primário 27,30,31. Fatores metodológicos para analisar e possíveis modificações no protocolo também são discutidos.

Introdução

A ideia de aplicar energia elétrica para o cérebro humano de modular a sua atividade tem sido estudada desde os tempos antigos. Na verdade, os escritos de tão cedo quanto o século 11 foram encontrados que descrevem o uso do peixe elétrico torpedo no tratamento de crises epilépticas 1. No entanto, não é só recentemente que a estimulação cerebral não-invasiva tem recebido grande interesse na comunidade científica, uma vez que foi mostrado para produzir efeitos moduladores na função cognitiva e resposta do motor 2. Enquanto a estimulação magnética transcraniana (TMS) tem sido extensivamente estudada desde o início da década de 1980, 3, recente interesse na estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) tem aumentado, uma vez que agora é considerada uma opção viável de tratamento para uma ampla gama de neuropathologies, tais como acidente vascular cerebral 4, alcoolismo 5, 6 e dor crônica. ETCC tem muitas vantagens sobre as técnicas neurostimulation TMS como, por exemplo,uma vez que é relativamente barato, indolor, bem tolerado pelos pacientes, e portátil, tornando assim possível a administração à cabeceira 7. Na verdade, apenas uma pequena porcentagem de pacientes experimentam uma sensação de formigamento leve durante a estimulação 8. No entanto, essa sensação geralmente desaparece após alguns segundos 9. Consequentemente, ETCC permite, estudos controlados com sham duplo-cegos robustos vez que a maioria dos participantes não conseguem diferenciar a estimulação sham da estimulação verdadeira 9,10.

ETCC envolve a indução de uma corrente eléctrica de baixa amperagem constante (1-2 mA) aplicada ao córtex através de eléctrodos de superfície posicionado sobre o couro cabeludo do sujeito. Os eletrodos são geralmente colocados em esponjas embebidas com solução salina ou diretamente no couro cabeludo com um tipo de EEG colar. Para se efectuar um estudo ETCC, quatro parâmetros principais precisa ser controlada pelo experimentador: 1) a duração da estimulação; 2) a intensidade de estimulação; 3) o tamanho do eléctrodo; e 4) a montagem do eletrodo. Em protocolos padrão, o eléctrodo "activo" é posicionado ao longo da região de interesse, enquanto o eléctrodo de referência é geralmente colocado ao longo da região supraorbital. A corrente passa do ânodo carregado positivamente em relação ao cátodo carregado negativamente. O efeito de ETCC sobre córtex motor primário (M1) é determinada pela polaridade da estimulação onde a estimulação anódica aumenta a excitabilidade de uma população de neurónios e reduz a estimulação catódica 11. Ao contrário TMS, a corrente induzida é insuficiente para produzir potenciais de acção nos neurónios corticais. As alterações na excitabilidade cortical se acredita ser devida à modulação do limiar da membrana neuronal que conduz quer à hiperpolarização do potencial da membrana ou de uma facilitação da despolarização dos neurónios, dependendo do sentido do fluxo de corrente de 8,11. A duração das alterações de excitabilidade pode persistir durante até 90 min após o deslocamentode estimulação, dependendo da duração da estimulação 11,12.

ETCC e Motor Reabilitação

O M1 tem sido amplamente utilizada como um alvo de estimulação desde alterações de excitabilidade desencadeados pela ETCC pode ser quantificado através de potenciais evocados motores (MPE) induzidas por pulso único TMS 3. Os primeiros estudos que mostram a possibilidade de medir as mudanças de excitabilidade específica de polaridade induzida por ETCC usaram M1 como um alvo de estimulação 11,12. Desde então, a M1 tem sido um dos principais alvos dos ETCC em estudos envolvendo populações clínicas e indivíduos saudáveis ​​devido à sua importância na função motora, a formação da memória e consolidação de habilidades motoras 12.

O cérebro depende de uma complexa interação entre as regiões motoras de ambos os hemisférios para realizar um movimento 14. Quando uma área é danificada, depois de sofrer um acidente vascular cerebral, por exemplo, inter-interações hemisféricas são alterados. Estudos sobre a plasticidade do cérebro mostraram que as áreas motoras do cérebro se adaptar a esta modificação, em diferentes formas 15. Em primeiro lugar, as regiões intactas, em torno da área danificada pode se tornar overactived, levando à inibição da área danificada - um processo chamado de inibição intra-hemisférica. Em segundo lugar, a região homóloga da área danificada pode se tornar superativado e exercer inibição no hemisfério lesionado - um processo chamado de inibição inter-hemisférica. O M1 afetada pode, portanto, ser penalizado duas vezes: primeiro por lesão eo segundo pela inibição vindo tanto do M1 não afetado e da região envolvente da afetados M1 16. Um estudo recente mostrou que o aumento da excitabilidade no hemisfério não afetado está ligada à reabilitação mais lento 17, que tem sido descrito como má adaptação competição inter-hemisférica 18.

Compreender a plasticidade que ocorre apósum acidente vascular cerebral pode levar ao desenvolvimento de protocolos de neuromodulação que pode restaurar interacções interhemisféricas 19. Três tratamentos principais ETCC têm sido propostas em pacientes com déficits motores seguintes AVC 20,21. O primeiro tratamento tem por objetivo reativar o córtex motor ferido por estimulação anodal unilateral (a-ETCC). Neste caso, a estimulação tem como objectivo aumentar directamente a actividade nas áreas perilesional, que se crê serem essenciais para a recuperação. De fato, estudos têm mostrado melhora do membro superior ou inferior parético após este tratamento 22-26. O segundo tratamento foi desenvolvido com o objetivo de reduzir a ativação do hemisfério sobre contralesional aplicando unilaterais ETCC catódica (c-ETCC) sobre o M1 intacta. Aqui, a estimulação visa aumentar indiretamente a atividade em áreas perilesionais através de interações interhemispehric. Os resultados destes estudos têm mostrado melhora da functi do motordepois c-ETCC 4,27-29. Finalmente, o terceiro tratamento visa combinando os efeitos excitatórios de um-ETCC através da M1 lesionada com os efeitos inibidores de c-ETCC sobre o M1 afectada usando ETCC bilaterais. Os resultados mostraram melhoras na função motora após ETCC bilaterais 27,30,31. Além disso, um estudo demonstrou melhorias maiores seguintes ETCC bilaterais em relação a ambos os métodos unilaterais 32.

Fisiológicas Mecanismos de ETCC

Apesar do aumento do uso de ETCC no tratamento de acidente vascular cerebral, o mecanismo fisiológico subjacente seus efeitos permanece desconhecida 33. Uma melhor compreensão dos efeitos fisiológicos poderia ajudar a desenvolver melhores opções de tratamento e pode levar a protocolos padronizados. Como mencionado anteriormente, os efeitos de ETCC pode durar até 90 minutos após a compensação de estimulação 11,12. Por isso, a hiperpolarização / despolarizaçãoprocessos não podem explicar completamente os efeitos de longa duração 33,34. Diferentes hipóteses foram aventadas sobre o mecanismo fisiológico subjacente ETCC pós-efeitos sobre M1 incluindo mudanças na liberação de neurotransmissores, a síntese de proteínas, a função de canal iônico, ou a atividade do receptor 34,35. Insights sobre este assunto foram adquiridos através de estudos farmacológicos primeiro mostrando uma supressão de os efeitos depois de anodal e estimulação catódica em M1 excitabilidade pelo dextrometorfano aspartato N-metil-D-antagonista glutamatérgico (NMDA) 36,37 enquanto que o efeito oposto foi mostrado utilizando um agonista do receptor de NMDA 38. Os receptores NMDA são pensados ​​para ser envolvido na função de aprendizagem e de memória através de potenciação de longo prazo (LTP) e depressão a longo prazo (LTD), tanto mediada por glutamatérgicos e neurónios GABAérgicos 39,40. Os estudos em animais estão em linha com esta hipótese como eles têm mostrado que a-ETCC induz LTP 13.

Apesar dos importantes progressos registados na nossa compreensão dos mecanismos de ação subjacente efeitos ETCC, protocolos farmacológicos apresentam limitações importantes. Com efeito, a acção da droga não pode ser tão específico como ETCC espacialmente, especialmente no contexto de experiências com seres humanos, e o mecanismo de acção dos seus efeitos é principalmente devido aos receptores pós-sinápticos 34. Portanto, há uma necessidade de investigar mais directamente os efeitos da ETCC no cérebro humano. Espectroscopia de ressonância magnética de protão (1H-MRS) é um bom candidato, uma vez que permite não-invasivo na detecção in vivo de concentrações de neurotransmissores de uma região específica de interesse. Este método baseia-se no princípio de que cada neuroquímica contendo protões no cérebro tem uma estrutura molecular específica e, consequentemente, produz ressonâncias quimicamente específicas que podem ser detectadas por 1H-MRS 41. O sinal adquirido a partir do volume do cérebro de emteresse é gerado a partir de todos os protões que ressoem entre 1 e 5 ppm. Os neurotransmissores são adquiridos representada num espectro e representada graficamente como uma função do seu desvio químico com alguns picos claramente distinguíveis, mas onde muitas ressonâncias dos diferentes neuroquímicos se sobrepõem. A intensidade de sinal de cada pico é proporcional à concentração do neurometabolite 41. A quantidade de neurotransmissores que podem ser quantificados depende da força do campo magnético 42,43. No entanto, metabólitos de baixa concentração, que são obscurecidas por ressonâncias muito fortes, são difíceis de quantificar a intensidade do campo inferior, tal como 3 T. Uma maneira de obter informações sobre esses sinais sobrepostos é remover as ressonâncias fortes via edição espectral. Uma dessas técnicas é uma sequência de MEGA-PRESS, o que permite a detecção de ácido γ-aminobutírico (GABA) sinais 44,45.

Apenas alguns poucos estudos investigaram o efeito da ETCC nometabolismo cerebral usando um H-MRS em motores 34,46 e não-motorizado regiões 47. Stagg e colaboradores 34 avaliaram os efeitos de um-ETCC, c-ETCC, e estimulação sham no metabolismo M1. Eles descobriram uma redução significativa na concentração de GABA na sequência de um-ETCC, e uma redução significativa de glutamato + glutamina (Glx) e GABA a seguir à c-ETCC. Em outro estudo, foi relatado que a quantidade de mudanças na concentração de GABA induzida por a-ETCC sobre M1 estava relacionado com a aprendizagem motora 46.

Estes estudos destacam o potencial da combinação de um H-MRS com ETCC para aumentar a nossa compreensão do mecanismo fisiológico subjacente ao efeito da ETCC na função motora. Além disso, o uso de protocolos clínicos, tais como a-ETCC e c-ETCC sobre o M1 é útil, porque os seus efeitos comportamentais são bem estudada e pode ser directamente relacionada com resultados fisiológicos. Por conseguinte, um protocolo padrão para combinar tDC bilateralS e 1H-MRS é demonstrada em indivíduos saudáveis ​​utilizando um sistema de 3 T RM. Bihemispheric ETCC é apresentado aos dados contrastam com um estudo anterior, onde MRS cathodal unilateral ou ETCC anódica unilaterais foram aplicados ao longo do córtex motor 34. O protocolo é descrito especificamente para a estimulação com um estimulador NeuroConn em um scanner T Siemens 3 realizando MEGA-PRESS 1H-MRS.

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Protocolo

O estudo foi aprovado pelos Conselhos de Unité de Neuroimagerie fonctionnelle e Universidade de Montréal de Ética em Pesquisa e comunitárias, e foi feito em conformidade com o código de ética como indicado na Declaração de Helsinki. Todos os participantes assinaram termo de consentimento informado após seleção cuidadosa para compatibilidade MRI e foram compensados ​​financeiramente para a sua participação.

1. ETCC material

  1. Certifique-se que todos os materiais necessários estão disponíveis antes do início do experimento (veja a Figura 1 para a lista).
    Nota: Os tamanhos de eletrodos diferentes estão disponíveis para ETCC. Para este estudo, dois eléctrodos de borracha 5 x 7 centímetros será usado. Outros tamanhos pode ser escolhido dependendo da área de estimulação e a focality desejado de 48 a estimulação.
  2. Certifique-se de verificar se as pilhas do DC-estimulador são cobrados e para carregá-los periodicamente uma vez que o dispositivo não pode ser carregada ou conectado-in duestimulação anel por razões de segurança.

2. Planejamento das Condições de Estimulação

  1. Ligue o dispositivo de ETCC de acordo com as instruções fornecidas com o dispositivo. Pré-configurar o dispositivo ETCC para dois modos de estimulação diferentes (ativos e sham).
  2. Como alguns dispositivos não têm um modo de pré-set, selecionar os parâmetros simulados adequados antes de iniciar a estimulação.
    1. Pré-definir um conjunto de parâmetros por carregar uma configuração. Pressione o botão 2 ou 4 para selecionar no menu principal a opção "sistema" (ver Figura 2).
    2. Mova o cursor para a linha 2 na tela pressionando o botão 3.
    3. Pressione o botão 2 ou 4 até que a "definição de carga", mostra no visor. Pressione o botão 3.
    4. Selecione a letra da configuração (A, B, C ou D), premindo o botão 2 ou 4.
    5. Mova o cursor para cima com a tecla 1. O display mostrará automaticamente a opção "Parâmetros".
    6. Definir o dispositivo ETCC para uma corrente de 1 mA. Para fazer isso, pressione o botão 1 para selecionar a linha 3 do menu de "parâmetros" do visor. Selecione a opção "atual", premindo o botão 2 ou 4. Pressione o botão 3 para alcançar a linha 4 e modificar a intensidade de 1.000 mA premindo o botão 2 ou 4.
    7. Pressione o botão 1 para voltar para a linha 3. Selecione o "fade in" opção no menu da tela do dispositivo pressionando o botão 2 ou 4. Pressione o botão 3 para ir para a linha 4 e pressione os botões 2 e 4 para ajustar a duração de 15 s.
      Nota: Fade in durações podem ser modificados.
    8. Pressione o botão 1 para voltar para a linha 3. Selecione a opção "fade out" a partir do menu de tela do aparelho pressionando as teclas 2 ou 4. Pressione o botão 3 para ir para a linha 4 e pressione os botões 2 e 4 para ajustar a duração de 15 s.
      Nota: Fade in durações podem ser modificados.
    9. Pressione o botão 1 para voltar para a linha 3. Presé o botão 2 ou 4 até a opção "duração" mostra no menu de exibição. Pressione o botão 3 para ir para a linha 4 e pressione o botão 2 e 4 para ajustar a duração para a duração mínima disponível no dispositivo (15 s para o presente dispositivo, ver Figura 3b).
      Nota: Isto irá induzir uma sensação de formigamento semelhante à estimulação ativa.
  3. Pressione os botões 1 e 3 simultaneamente para salvar as alterações da configuração.
  4. Pré-programa os parâmetros de estimulação ativos. Para fazer isso, siga as mesmas instruções que para a configuração da estimulação sham, mas programar a duração de 1.200 segundos (20 min; ver Figura 3A).
  5. Pré-programa os parâmetros de estimulação de teste. Para fazer isso, siga as mesmas instruções que para a configuração da estimulação sham mas programar a duração de 45 segundos.
    Nota: A estimulação de teste será utilizado para a medição da impedância antes da experimentação.
  6. Pseudo-ranatribuir domly as condições de estímulo aos participantes.
  7. Atribuir um número a cada uma das três condições para uma experimentação cega: 1) bilateral: anodal direita, esquerda catódica; 2) bilateral: anodal esquerda, direita catódica; 3) sham: anodal direita esquerda, catódica.

3. Consentir os participantes

  1. Informar o participante do processo e assinar termo de consentimento.
    1. Verifique se os participantes não têm qualquer contra-indicação para ETCC: a história psiquiátrico ou neurológico, a presença de um marca-passo, metal implantado no crânio, uma história de desmaios, uma história de convulsões, uma história de abuso de substâncias, uma história familiar de convulsão, um histórico de convulsões febris, a falta de sono na noite anterior, uma história de sensibilidade da pele e qualquer consumo de álcool no dia anterior.
    2. Informar o participante dos efeitos colaterais mais relatados de ETCC: leve formigamento; fadiga moderada; leve sensação de prurido sob os eletrodos; levesensação de queimação.
  2. Informar o participante das contra-indicações de RM habituais e efeitos colaterais.

4. Medidas para Eletrodos Placement

  1. Use o sistema internacional 10/20 para encontrar os seguintes marcos na cabeça participante: nasion e inion (Figura 4a), pontos pré-auriculares, e as duas áreas específicas: C3 e C4 (Figura 4b).
    1. Localize o násio como a área deprimida distinta localizado na ponte do nariz ao nível entre ambos os olhos. Localize o ínion como a projecção mais proeminente do osso occipital localizada na parte inferior do crânio. Localize o ponto pré-auricular perto de cada orelha; é o recuo acima do entalhe zigomática. Localizar a C3 e C4 com base em medições como descrito abaixo.
  2. Use uma fita métrica para medir a distância entre o násio e inion ao longo da linha média da cabeça e faça uma marca em 50% da sagacidade distânciamarcador hidrelétrica não permanente ha.
  3. Usar uma fita de medição para medir a distância entre os dois pontos pré-auriculares e fazer uma marca com um marcador não permanente hidro a 50% da distância em linha com a marca anterior. Este ponto corresponde a Cz (vértice).
  4. A partir do Cz, criado ao longo da linha entre os pontos pré-auriculares, marcar dois pontos, um em cada lado, com um marcador hidro não permanente, que correspondem a 20% da distância total. Estas marcas correspondem às áreas-alvo (C3 e C4, Figura 4b).
    Nota: Outros métodos, tais como TMS ou neuronavegação também podem ser utilizados para localizar M1.

5. A colocação dos eléctrodos

  1. Mova tanto cabelo quanto possível longe das áreas específicas que serão estimulados. Aplique um gel esfoliante EEG-tipo com um algodão cotonete para limpar as áreas específicas.
  2. Limpe as áreas específicas, com álcool isopropílico a 70% e pedra-pomes Prepping almofada para aumentar o contato do eletrodo.
  3. Generosamente cobrir todo o eletrodo com uma pasta condutora EEG-tipo. Certifique-se de que a pasta é de aproximadamente 5 mm de espessura em toda a superfície. Verifique se a área de borracha inteiro é coberto com pasta. Levemente molhar as áreas-alvo e a pasta condutora sobre os eléctrodos com uma solução salina.
  4. Posicione os eletrodos, como mostrado na Figura 4b e pressione os eletrodos firmemente as áreas específicas. Coloque um elástico em volta da cabeça do participante para garantir a estabilidade ideal dos eletrodos. Ajuste-o de tal forma que o participante experimentará nenhuma dor ou desconforto durante a sessão de digitalização.
  5. Certifique-se de que os cabos não entrem em contacto com a pele para evitar possíveis queimaduras.

6. ETCC teste fora da sala Scanner

  1. Use um multímetro para verificar o bom funcionamento do cabo de força e resistência.
  2. Ligue o dispositivo de ETCC e carregar as configurações de estimulação teste.
    1. Pressione o botão 2 ou 4 para selecionar no menu principal a opção "sistema". Mova o cursor para a linha 2 na tela pressionando o botão 3. Pressione o botão 2 ou 4 até que a "definição de carga", mostra no visor. Pressione o botão 3. Selecione a letra da configuração de teste pré-programado (A, B, C ou D), premindo o botão ou 4 2.
    2. Mova o cursor para cima com a tecla 1. O display mostrará automaticamente "parâmetros" de opções. Na primeira linha, pressione a tecla 2. O display mostrará "estimulação?" com os diferentes parâmetros pré-programados.
  3. Pressione o botão 1 para iniciar a estimulação. O display mostrará o nível de impedância e parar automaticamente se chega a mais de 20 kW. Se o nível de impedância é superior a 20 kW, desconecte os fios de eletrodos a partir da caixa interior e sair da sala de varredura para verificar o posicionamento dos eletrodos.
  4. Refazer o estímulo de teste. Quando um bom nível de impedance é atingido e quando o estímulo teste é longo, retire os eletrodos da caixa interna.

7. Instalação do ETCC

  1. Como mostrado na Figura 5, colocar o dispositivo ETCC e a caixa exterior na sala de controlo do scanner.
    Nota: O dispositivo ETCC e a caixa exterior não são compatíveis com MR e não devem ser tomados em ambiente íman.
  2. Ligue os fios da caixa exterior para dentro do dispositivo ETCC e depois ligue o cabo caixa por muito tempo na caixa exterior.
  3. Passe o cabo de caixa ETCC de sala de controle do scanner para a sala de ressonância magnética. Certifique-se de executar este cabo o mais reto possível, evitando dobras ou laços, ao longo da parede da sala de ressonância magnética para a parte traseira do aparelho de ressonância magnética. Coloque vários sacos de areia compatíveis com MR sobre o cabo para garantir a sua estabilidade, como mostrado na Figura 5.
  4. Traga a caixa interna para a sala de ressonância magnética e conecte o cabo de caixa longa para ele (Figura 5).

8. Exame de Ressonância Magnética Preparation

  1. Peça ao participante a entrar na sala de ressonância magnética, se já não estiver lá a partir do teste ETCC, e para colocar em fones de ouvido.
  2. Coloque uma almofada fina sob a área da bobina da tabela de ressonância magnética. Peça ao participante a se deitar sobre a mesa. Coloque uma almofada debaixo das pernas do participante para o conforto e uma manta, se necessário. Dê ao participante o botão de alarme para fins de segurança.
  3. Coloque fones de ouvido em separado sobre ambos os ouvidos para permitir a transmissão de informações a partir da sala de controle do scanner para o participante na sala de ressonância magnética.
  4. Posicionar a cabeça do participante tão elevada quanto possível sob a área onde a bobina de cabeça vai ser posicionado (parte superior da cabeça tão perto quanto possível do topo da mesa, onde a bobina será colocado). Coloque os fios de eletrodos ao longo do lado direito da cabeça do participante, como recomendado pela empresa dispositivo ETCC.
  5. Coloque a 32 canais recebem somente bobina ao redor da cabeça do participante. Execute os cabos de força através deo lado direito da bobina. Posicione a cabeça do participante o mais reto possível usando um laser de posicionamento vermelho (recurso interno do scanner).
  6. Peça ao participante a mover os braços e as pernas em uma posição confortável, enquanto certificando-se de que as mãos não toque. Certifique-se de lembrar o participante para ficar o mais imóvel possível durante toda a sessão. Quando o participante está pronto, mover a mesa passado a linha do meio para alcançar os fios dos eléctrodos na parte de trás do scanner.
  7. Use fita adesiva médica para estabilizar o cabo do eléctrodo no lado direito da parte de trás da bobina. Ligue os fios de eletrodos localizados dentro do scanner na caixa interna do ETCC. Coloque a caixa interna no lado direito do scanner com um saco de areia sobre ela para a estabilidade máxima.
  8. Mova o quadro de volta para a sua posição final. Mantenha o ETCC ligado e os eletrodos conectado à caixa externa durante toda a sessão de ressonância magnética.

9. Pré-ETCC 1H-MRS Sessão

  1. Executar uma sequência localizador para adquirir imagens necessárias para verificar o posicionamento correcto da cabeça e para o comparar com um segundo localizador que irá ser adquirido no final da sessão para verificar se há circulação geral.
  2. Adquirir anatómicas T 1 MPRAGE imagens ponderadas para o posicionamento do voxel M1 e detecção de possíveis anormalidades estruturais (T R = 2,300 ms; T E = 2,91 mseg; FA: 9 °; FOV = 256 x 256 mm; matriz de 256 x 256 ; T I: 900 ms; 176 fatias; orientação: sagital; tempo de aquisição: 4 min 12 sec).
  3. Realize uma reconstrução de multi-planejador das imagens em planos que são mais apropriadas para a visualização da espectroscopia de volume de interesse (VOI).
    1. Na placa 3D, navegar pelas imagens matérias MPRAGE (orientação sagital). A partir da janela ", criando faixas paralelas", selecione "2X2 axial". Ajuste a posição das linhas paralelas e clique em Salvar para criar o ponto de vista ortogonal axial.
    2. A partir da janela ", criando faixas paralelas", selecione "2X2 coronal". Ajuste a posição das linhas paralelas e clique em "Salvar" para criar a vista ortogonal coronal.
  4. Localize o M1 deixou baseado em Yousry e 49 pontos anatômicos dos colaboradores sobre os três fatias de orientação. Em seguida, posicionar o ISV (30 x 30 x 30 mm 3) sobre a área sem qualquer angulação em relação ao eixo do scanner (figura 6).
  5. Adquirir uma varredura de linha de largura (21 s).
    1. Escolha o cartão de espectroscopia para medir a linha de largura de água na parte real do sinal a partir desta verificação de largura da linha. Coloque os dados brutos largura de linha a partir do navegador. Coloque o (menu protocolos: selecione o protocolo) protocolo de medição de largura da linha.
    2. Ajuste a fase usando as ferramentas de pós-processamento interativos software do scanner. Selecione a seção de correção de fase e ajustar a fase de linha de base com o cursor.
    3. De modo a reduzir a largura de-linha,executar o RÁPIDO (EST) MAP 50 sequência três vezes. Repita o exame de largura da linha ea medida da largura de linha (passo 9.5). Observe a linha de largura de água final.
  6. Comece 4 blocos de 64 scans de metabólitos (32 "EDIT OFF" e 32 "EDIT ON", intercalado) com uma seqüência MEGA-PRESS 44,45, onde VAPOR 51, OVS 51 e armazenamento individual de FIDs estão habilitados (T R = 3 s, t E = 68 ms, o tempo total de aquisição: 12 min)
  7. Adquirir uma referência de água utilizando seqüência MEGA-PRESS sem supressão de água MEGA, com supressão de vapor ("só RF off") e com uma medição delta em 0 ppm. Adquirir um único bloco de quatro varreduras de metabólitos em vez de 64 (tempo de aquisição: 42 seg).

10. ETCC Procedimento

  1. Informar o participante que a estimulação ETCC vai começar e que o scanner vai ficar em silêncio durante toda a estimulação.
  2. Escolha um dos dois anteriormente progforç parâmetros de acordo com a condição e iniciar a estimulação. Mantenha o controle da impedância e tensão durante os 20 minutos de estimulação. Quando o estímulo é longo, notificar o participante que a ETCC pós-sessão MRS começará. Não desligue o dispositivo ETCC.

11. Pós-ETCC 1H-MRS Sessão

  1. Execute os mesmos exames de metabólitos com seqüência MEGA-PRESS como o pré-ETCC varredura, mas o dobro dos blocos de aquisição (8 blocos de 64 exames (32 "EDIT OFF" e 32 "EDIT ON", intercalado)) para adquirir os metabólitos em dois diferentes momentos pós-ETCC.
  2. Tal como acontece com a sessão de pré-ETCC, adquirir uma verificação de referência de água usando os mesmos parâmetros. Termine a sessão com uma sequência de localizador.
  3. Visualmente comparar as imagens localizador adquiridos no início e no final da sessão de digitalização como um índice de movimento da cabeça.
  4. Acesse o cartão de visualização e vá para o menu do navegador. Selecione o primeiro eo segundo local,izer imagens RAW. Coloque as imagens no cartão de visualização e comparar as duas imagens. Exportação de dados no formato DICOM através do servidor.

12. Análise do 1H-MRS Dados

  1. Importar dados utilizando um software de programação e processamento, e ajustar a frequência e fase de FIDs armazenadas individualmente usando sinal TCR e Tcho entre 2,85 e 3,40 ppm. Para fazer isso, use a função lsqnonlin do software para ajustar a freqüência ea fase de cada indivíduo FIDs transformadas de Fourier (espectros) para o espectro médio da sessão.
    Nota: esta é uma abordagem específica do local e outros métodos de importação e análise de dados não necessariamente afetará a qualidade dos dados.
  2. Para obter o espectro final, subtrair os sinais de varreduras alternadas com os pulsos duplos em faixas seletivas que foram aplicadas em 4,7 ppm e 7,5 ppm ("Edit OFF") e em 1,9 ppm e 4,7 ppm ("EDIT ON") (Figura 7 ).
  3. Use o LCModel 52para a análise de diferença e tanto "EDIT OFF" espectros. Desativar simulações padrão e modelagem da linha de base.
  4. Faça uma inspeção visual dos espectros de excluir sessões com a contaminação por sinal lipídico subescapular (ver F igura 9).
  5. Como parte do controle de qualidade, excluir espectros com largura de linha de TCR-CH 3 acima de 10 Hz. Incluir apenas nos metabólitos de análise (GABA, Glx, TCR, TnaA), que foram quantificados com Cramer-Rao limites inferiores (CRLB) inferior a 35%.
    Nota: CRLB fornecer erro estimado da quantificação metabólito. CRLB> 50% não é confiável e é um recomendado de corte pelo manual LCModel. Muitos no campo usaram um CRLB inferior a 35% como um padrão. 53-55 Além disso, o CRLB deve ser mantido em mente ao interpretar os resultados.
  6. Obter GABA e Glx quantificações dos espectros "DIFF", TCR a partir da "Editar OFF" espectros, e TnaA de ambos "EDIT OFF" e "; DIFF "concentrações expresso dos diferentes metabólitos de interesse como razões mais TCR Para GABA e Glx, multiplicar a relação pelo seguinte fator de correção média do grupo para explicar a diferente conjunto de base utilizado para o numerador eo denominador (TnaA partir.". EDIT OFF "espectros / TnaA de" "espectros DIFF).
    Nota: Nota: As concentrações de GABA e Glx também pode ser quantificada através de sinais de água ou NAA.

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Resultados

A Figura 6 mostra a posição do VOI localizado na representação da mão no M1, onde foram tomadas todas as medidas da MRS. Na figura 6D, uma visualização 3D mostra uma representação clara dos eletrodos ETCC posicionados no couro cabeludo sobre o córtex motor primário putativo. A Figura 7 mostra representativa "EDIT OFF" ea diferença ("DIFF") espectros adquiridos em M1. Os picos correspondentes a Glx, GABA + MM, bem como NAA pode ser claramente visto. <...

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Discussão

O presente trabalho teve como objetivo descrever um protocolo padrão para combinar ETCC e um H-MRS, usando um scanner de 3 T. Na próxima seção, fatores metodológicos serão discutidos.

Etapas críticas
Contra Screening
Anterior ao experimento, é crucial para os participantes de tela para qualquer contra-indicação em relação ao uso de ETCC e um H-MRS. Recomenda-se a utilização dos seguintes critérios de exclusão para o ETCC: a histór...

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Divulgações

Os autores não têm nada a revelar.

Agradecimentos

Isso funciona foi apoiada por doações dos Institutos Canadenses de Pesquisa em Saúde e as Ciências Naturais e Conselho de Pesquisa do Canadá Engenharia. ST foi apoiado por uma bolsa de estudos Vanier Canada Graduate do Canadian Institutes of Health Research. MM reconhece o apoio do Centro de Biotecnologia Research (BTRC) RR008079 concessão P41 e P41 EB015894 (NIBIB) e NCC P30 NS076408.

Gostaríamos de reconhecer Romain Valabrègue (Centre de Recherche de NeuroImagerie - CENIR, Paris, França) e Brice Tiret (Centro de Recherche de l'Institut Universiatire de Geriatrie (CRIUGM), Montréal, Canadá; Comissariado da Energia atomique et aux Énergies alternativas (CEA), Paris, França) para o desenvolvimento de ferramentas de processamento, e Edward J. Auerbach (Centro de Ressonância Magnética Research e do Departamento de Radiologia da Universidade de Minnesota, EUA). As seqüências Mega-Prima e FASTESTMAP foram desenvolvidospor Edward J. Auerbach e Małgorzata Marjańska e foram fornecidos pela Universidade de Minnesota sob um acordo C2P.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Estimulador DC maisdispositivo compatível com NeuroConn30DCS01EMR
Gel de preparação NuPrepWeaver and Co.# 10-61
Ten20 pasta condutoraWeaver and Co.#10-20-4
Almofada de preparação de eletrodosGrass technologiesMD0017Álcool isopropílico 70% e pedra-pomes
Solução salinaAmostraCloreto de sódio a 0,9%
Hidromarcador não permanenteSharpieSHPE20WH
SYNGO MR VB17Siemens AGSoftware de ressonância magnética
MAGNETOM Trio A Tim SystemSiemens Scanner de ressonância magnética AG versão
Matlab 2013a (Versão 8.1)de processamento e análiseMathWorks Inc
LCModel 6.3LC MODEL incver: s-provencher.com
de farmácia local Software

Referências

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