fMRIによるヒト脳機能に対する鍼の効果のモニタリング

Summary

FMRIと生理学的モニタリングは、中枢および末梢神経系に対する鍼の効果を研究するために使用されます。鍼治療はおそらく末梢神経系における自律神経作用に関連し、神経学的活性を調節するために、デフォルトモードのネットワークを持つ偉大なオーバーラップで、辺縁系 - paralimbic -新皮質のネットワークを動員。

Abstract

機能的MRIは、BOLD応答と人間の脳の機能的結合に対する鍼治療の効果を研究するために使用されます。結果は、鍼治療は、辺縁系 - paralimbic -新皮質のネットワークを動員し、脳の複数のレベルで、そのその反相関感覚/ paralimbicネットワークが血液動態反応は心理物理学的応答に影響されることを示している。生理学的モニタリングは、自律神経機能の周辺機器の応答を調べるために実施することができる。このビデオはLI4（河谷）で行われた研究は、ST36（zusanli）とLV3（太衝）、一般的に調節し、痛みの軽減の行動のために使用されている古典的なツボを説明します。鍼治療の研究にfMRIのアプリケーションで注意が必要ないくつかの問題が指摘されています。

Protocol

パート1：インフォームドコンセントと被験者の準備

健康な成人ボランティアは、手続き、承認審査委員会によると研究のために募集しています。テーマ別インフォームドコンセントは、調査を開始する前に署名されます。

パート2：生理学的モニタリング機器のセットアップ

生理学的データが入力チャンネルに記録されたfMRIのトリガ信号を使用してfMRIのスキャンと同期するためにAD楽器PowerLabシステムが可能になります。これは、ECG、呼吸、皮膚コンダクタンスの応答、パルスオキシメトリー、および記録する必要があると、他の生理的信号の入力を持つラップトップベースのシステムです。

1. 呼吸ベルトシステムが使用されている場合、変換器は、走査室とのPowerLabにつながるBNCコネクタに入口を経由してベルト給につながるチューブに、スキャナに隣接する部屋の電源コンセントに接続する必要があります。制御室をスキャン。
2. トリガはfMRIのデータに生理学的データを同期するために使用されている場合は、BNCケーブルは、スキャン結果の制御室でPowerLabにMRIスキャナのトリガ信号を接続する必要があります。
3. 監視デバイスを収集します。四ECG電極が必要だけでなく、ECGケーブルは、in vivoのシステムrollcartで互換性のあるMRに接続されます。
4. 皮膚コンダクタンスは、スキャン室のブレイクアウトボックスに皮膚コンダクタンスコネクタに差し込みます、測定、およびスキャンの部屋の準備ができて皮膚コンダクタンスゲルを持っているされている場合。

パート3：MRスキャンの準備テーマ

1. 基本的な状態は、鍼刺激に対する脳の反応に影響を与えることができるので、スキャンの日に過度の不安や疲労を排除することが重要です。弱さと厄介な反応を避けることができるように、被写体が前の手順に軽い食事を示唆している。
2. スキャナのノイズを抑制するために耳栓を着用マシンで、クッションをサポートによって固定化頭と背臥位になるために主題を指示する。鍼刺激のスキャンの信号/雑音比が一般的なモータや視覚的なタスクに比べて低いため、データはより簡単にヘッドの動きによって破損される傾向にある。サポートは、かかとが体の動きを減らすためにストレッチャーの表面を形成維持するために膝の下に配置されます。ヘッドのコイルは固定され、クッションが快適さのために調整されます。 2時間の平均的なスキャンセッションでは、快適さは途切れないスキャンに非常に重要です。
3. 生理的な監視が必要な場合は、件名はスキャナに投入される前に、前のセクションにしたがって調製する必要があります。それは、可能な場合はスキャン中にアイトラッキングと被験者の覚醒状態を監視することが望ましい。
4. 被験者の左胸の上部に4 ECG電極を取り付けます（女性被験者に対して、そのようなスキャン制御室にベイにウィンドウにブラインドを下げ、スキャナのドアをシャットダウンするなど、プライバシーの予防措置をとる）。電極にし、生体内のデバイスのケーブルを取り付けます。安全のためにこのケーブルと主題につながるすべての他のケーブルにループを形成せずに、スキャンのテーブルに沿って直接実行する必要があります。生体デバイスの電源をオンにし、ECG信号の品質を確認してください。必要に応じて電極の位置を調整します。
5. 導電性ゲルとSCRの電極の井戸を埋める。この特殊なSCRゲルは、皮膚への等張にする必要があります。 Chartソフトウェアで、オープン回路のゼロを実行します。快適であると同時にしっかりと周りにマジックテープをラップすることによって、被験者の手の2つの隣接する遠位指パッドにSCRの電極を取り付けます。

パート4：イメージング鍼刺激に合わせた機能的MR撮像シーケンス。

1. 我々は標準的な二次ヘッドコイルでエコープラナーイメージングのために装備さ1.5または3.0テスラシーメンストリオMRIシステムを（シーメンス、エルランゲン、ドイツ）を使用します。
2. 年間の我々の研究は一貫して鍼治療は、脳の複数のレベルで機能的なシステムを広範囲に行動していたことが明らかになった。このような扁桃体、海馬、腹内側前頭前野と下野の分野として脳の底部にある構造は、感受性のアーティファクトの影響を受けやすいです。我々は同じような電界強度を持つとデータ収集のための同様のMRIシーケンスを持つシーメンスのスキャナの二つのモデル間の信号の損失の違いを見つけたとして、これらの地域での信号損失を除外するためにそれぞれのEPI機能的なスキャンを確認することが重要です。
3. 薄い脳スライスは、感受性のアーティファクトを減少させるために好ましい。スライス0.6ミリメートルまたは矢状または軸方向、0.75 mmのギャップを持つ厚さ3mm、イメージングシステムのメモリ容量に応じて、脳幹や小脳を含めた脳全体をカバーするために使用されます。他の方向とスライス厚が部分的な脳のイメージングに使用することができます。我々はこれらの問題に支払う特別な注意はより多くのに貢献する脳の基部にある構造物に対する鍼の効果の一貫性のある結果。
4. 機能的なスキャンは、T2 *-加重グラディエントエコーシーケンス（TR / TE 30分の4000ミリ秒、FOV 200ミリメートル、マトリックス64 × 64、フリップ角90 °、スライス厚3.0ミリメートル、ギャップ0.6 mm形）で取得されています。我々は10分で150時間点の合計を取得しました。画像のコレクションは、fMRIの信号の平衡を可能にするには、4ダミースキャンが付いています。短いTEは、感受性のアーチファクトを低減します。比較的長いTRは、高い空間分解能で脳全体のカバレッジを可能にします。

パート5：最初のローカライザおよび解剖学的スキャン

1. 鍼治療と機能的なスキャンが実行される前に、ローカライザースキャン、高解像度の解剖学のスキャン、およびT1強調3D MP - RAGEは、正確な位置決めと解剖学的健全性を保証するために取得されます。この時点で一般的な観察は、不要なスキャンが実行されていないことを保証することができます。ローカライザー、非常に短いスキャンは、脳全体がスキャンに含まれていることを保証し、AC - PCラインでそれを整列することができます。疑わしい異常がある場合は、研究者が訓練を受けた放射線科医に画像を送信しますが、対象へのスキャンでは何かについての主張を行うべきではありません。
2. 最初のスキャンは約20分の合計を取る。それはスキャンを継続するために有用となる場合について簡単に閲覧、調査を指示することができます。これは、サブジェクトと話すと、彼らはまだ満足していると磁石にいるからどんな副作用が発生していないことを確認する良い機会です。

パート6：fMRIによるモニタリングと鍼治療

治療（マニュアル針操作と電気刺激）の2つの形式が、このビデオは、臨床使用のはるかに長い歴史を持っているマニュアル鍼、これに限定されます。鍼刺激は、滅菌、1回使用のみ鍼を用いて、脚に手で古典的なツボLI4、徒歩でLV3またはST36に重複して実行で投与される。

1. 、リラックス彼らの目を閉じておくと、スキャン中に運動を控えるよう被験者に指示します。有害な刺激を避けるために、我々は、特に鍼の感覚のどれかが8のスコアに近づく場合は、1つの指を高めるために被験者に指示し、任意の次数の鋭い痛みの場合には二本の指を上げる。
2. 針を挿入した後、挿入とデータ収集のための操作の力の深さを選択できるように、針操作対象の感度と耐性をプレテスト。
3. 10分機能的イメージングの間に、針が）M1とM2の間に2分間回転させ、そして残りの期間R1（2分）の間の場所で左、R2（3分）、R3（1分）。鍼灸師でもその動きが結果に影響を及ぼす可能性があるため、刺激期間の前または後に接近または直接主題を残さないことを確認します。 （パラダイム、図1）
   
   図1。鍼fMRIのパラダイム。
4. 鍼刺激が完了すると、鍼治療の針は操作に抵抗する力を記録します。各スキャンの終了時に、別のスタッフの研究者は、1〜10のスケールで経験したグレード感覚に従うように要求します。リスト、痛み、苦痛、圧力、膨満感、重苦しさ、しびれ、うずき、鈍い痛み、鋭い痛みが、鍼治療のコミュニティという文学の痛みのアンケートより前の実験データの経験に基づいている。心理物理学的応答は、これらのレコードに基づいて、 鋭い痛みと混合徳啓の典型的な徳奇のグループと別のグループに分類される。
5. 彼らが快適に感じると、彼らが起きていることを確認するためのスキャンの間に被験者に話す。自分の体のどの部分が痙攣し始めたり、不快に感じる場合は、サイト上の研究スタッフは、不快感を和らげるために適切な措置をとるべきである。被験者によって生成された動きは、データの破損の原因となります。時折被験者は血液動態反応に影響を及ぼすような、スキャン中に眠りに落ちることがあります。

パート7：データ処理

1. 解析を複数のレベルで実行することができます。一般的な線形モデルでは、タスク中の脳のすべてのボクセルで％BOLD MR信号の変化を決定するためにベースラインとして、残りの期間を使用しています。また、これらの変化の統計的有意性を決定し、特定のp -値で3連続したボクセルに到達しないBOLDデータを削除します。
2. one神経学の領域と脳の残りの部分との間の機能的な接続を表示するためにシードベースの相互相関分析を実行します。これは、参照領域を選択し、脳内の他のすべてのボクセルのそれとの時間経過を比較することによって行われます。このような独立成分分析、ファジィクラスター分析、構造方程式モデリング、グレンジャーの因果性のような他の分析を適用することができます。
3. 生理学的データができます鍼の刺激に関連したウィンドウ内に応答を平均することにより分析する。例えば、心電図のデータは、心拍数と心拍変動の分析に続いてQRS波のタイミングのための注釈を付けることができます。

パート8：結果

図2。鍼徳啓対右LI4、ST36とLV3（52 runs/37科目）における触覚刺激で血行動態の応答。 MPFC（内側前頭前野）における不活性化構造のクラスター（1）、MPC（内側頭頂皮質）（2）、MTL（内側側頭葉）（3）、触覚刺激に比べて（図）鍼でより顕著であった（図B）。鍼で右BA22/21の広範な非活性化（4）触覚刺激では観察されなかった。感覚BA43（5）と連合野（6）鍼（図示せず）に比べて触覚刺激でより多くの活性化を示した。興味深いことに、右前島、（7）鍼ではなく、触覚刺激で活性化した。 （P <0.0001）。

図3。鋭い右LI4、ST36での鍼刺激時の痛み（52 runs/29科目）とLV3、MPFCの著名な非活性化（1）、MPC（と混合徳琪 （52 runs/37科目）対徳啓における血行動態反応2）とMTL（3）徳啓ない痛み（図A）に見られる痛みの存在（図B）に減弱した。痛みで、感覚運動と関連皮質の活性化（4）より顕著になり、そしてそのようなMIDC / SMA（5）、postC_BA23（6）、エイミー（7）、および小脳虫部のような大脳辺縁系とparalimbic地域のサブセット（ 8）活性化となった。前部と後部島（10）の小さい領域は痛みで二国間で活性化されたまま右前島（9）著しく徳啓で活性化した。 P <0.0001。

図4デフォルトモードのネットワーク（DMN）と鍼治療における大脳辺縁系- paralimbic -新皮質ネットワーク（LPNN）のオーバーラップ、。GLM分析（図A）でとモデルフリーファジィクラスター分析（図BによるLPNNのBOLD応答）LI4における鍼刺激の間に、ST36とLV3はDMN（Fig.C、シュルマンら、1997から引用）とほぼ同じパターンを示す。コヒーレント信号の減少と地域のクラスターは、内側前頭前野（1）、postero -内側皮質（2）と側頭葉（3）に表示されます。 P <0.0001。

Discussion

不注意な有害刺激の交絡影響から分離を可能にするために適切なテクニック、鍼治療の経験と大規模なサンプルサイズの雇用は、鍼fMRIのデータの収集と解釈において重要である。いくつかの古典的なツボの我々の研究は、鍼治療は辺縁系ネットワーク、人間の脳の重要な本質的な規制システムを調節することを示している。ネットワークは、安静時の脳のデフォルトモードと大幅に重複するものであることを示しています。これらの関連する自律神経機能の変化は生理的なモニタリングによって実証することができます。