Biology

رصد تأثيرات الوخز بالإبر في الدماغ بواسطة الرنين المغناطيسي الوظيفي الإنسان

Published: April 8, 2010 doi: 10.3791/1190

Kathleen K. S. Hui¹, Vitaly Napadow¹, Jing Liu¹, Ming Li¹, Ovidiu Marina^1,2, Erika E. Nixon¹, Joshua D. Claunch¹, Lauren LaCount¹, Tara Sporko¹, Kenneth K. Kwong¹

¹Department of Radiology, Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School, ²William Beaumont Hospital

Summary

يستخدم رصد FMRI والفسيولوجية لدراسة آثار الوخز بالإبر على الجهاز العصبي المركزي والمحيطي. الوخز بالإبر يعبئ شبكة الحوفي - paralimbic - القشرة المخية الحديثة ، مع تداخل كبير مع الشبكة الافتراضية واسطة ، لتعديل نشاط الجهاز العصبي ، وربما ذات الصلة لتأثيرها المستقل في الجهاز العصبي المحيطي.

Abstract

التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي يستخدم لدراسة تأثيرات الوخز بالإبر على الاستجابة BOLD والربط الوظيفي للدماغ الإنسان. تظهر النتائج ان الوخز بالابر يعبئ شبكة الحوفي - paralimbic القشرة المخية الحديثة ، وارتبطت به لمكافحة الحسية / paralimbic الشبكة على مستويات متعددة من الدماغ والتي أثرت على الدورة الدموية عن طريق الاستجابة للاستجابة النفسية. ويمكن تنفيذ الرصد الفسيولوجية لاستكشاف استجابة المحيطية وظيفة العصب اللاإرادي. هذا الفيديو يصف دراسات أجريت في LI4 (hegu) ، ST36 (zusanli) وLV3 (taichong) ، نقاط الوخز الكلاسيكية التي تستخدم عادة لإجراءات الحد من الألم وmodulatory. وأشار إلى بعض القضايا التي تتطلب اهتماما في مجال تطبيقات الرنين المغناطيسي الوظيفي لتحقيق الوخز بالإبر.

Protocol

الجزء 1 : الموافقة المستنيرة ويخضع إعداد

ويتم تجنيد المتطوعين البالغين الأصحاء للدراسة وفقا لمجلس المراجعة المؤسسية المعتمدة الإجراءات. توقيع الموافقة المسبقة عن الموضوع قبل بداية الدراسة.

الجزء 2 : إعداد الفسيولوجية معدات الرصد

نظام ميلادي PowerLab آلات تسمح لتكون متزامنة مع البيانات الفسيولوجية الفحص باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي للإشارة الزناد الرنين المغناطيسي الوظيفي مسجل على قناة الإدخال. هذا هو نظام الكمبيوتر المحمول القائمة على المدخلات اللازمة لتخطيط القلب ، والتنفس ، والجلد استجابة تصرف ، oximetry النبض ، وأية إشارة أخرى الفسيولوجية التي يتعين تسجيلها.

إذا كان يتم استخدام نظام حزام الجهاز التنفسي ، ويجب أن يكون محول موصول التيار الكهربائي في غرفة مجاورة لالماسح الضوئي ، مع أنبوب مما يؤدي إلى تغذية حزام عبر المدخل إلى غرفة الفحص وموصل BNC المؤدية إلى PowerLab في مسح غرفة التحكم.
إذا كان يتم استخدامها نقطة انطلاق لمزامنة البيانات الفسيولوجية لبيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي ، ثم يجب برقية BNC أيضا الاتصال على الزناد ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي إشارة إلى PowerLab في غرفة التحكم الفحص.
جمع أجهزة الرصد. وستكون هناك حاجة أربعة أقطاب تخطيط القلب ، وكذلك كابل تخطيط القلب متصلة MR - متوافق مع نظام وrollcart فيفو.
إذا كان يتم قياس تصرف الجلد وتوصيل الموصلات تصرف الجلد في اندلاع مربع في غرفة الفحص ، ويكون الجلد هلام تصرف جاهزا في غرفة الفحص.

الجزء 3 : موضوع التحضير لمسح MR

من المهم أن القلق لا مبرر له يستبعد والتعب في اليوم الفحص لأن الدولة الأساسية يمكن أن يؤثر على استجابة الدماغ لتحفيز الوخز بالإبر. اقتراح موضوع أكل وجبة خفيفة قبل الإجراء بحيث يمكن تفادي ردود فعل غير مرغوب فيه والضعف.
إرشاد موضوع الكذب مستلق في الجهاز ارتداء سدادات الأذن لمنع الضجيج والماسح الضوئي مع رئيس يجمد التي تدعم خففت. لأن نسبة منخفضة بالمقارنة إشارة / ضجيج بفحص تحفيز الوخز بالإبر مع محرك المهام المشتركة أو المرئية ، والبيانات يميل إلى أن يكون أكثر سهولة من قبل الحركة تلف الرأس. يتم وضع الدعم تحت الركبتين لإبقاء أعقاب تشكيل سطح نقالة للحد من حركة الجسم. ثبتت لفائف الرأس ويتم تعديلها وسائد للراحة. لجلسة متوسط المسح من 2 ساعة ، أمر حيوي لراحة المسح دون انقطاع.
إذا كان المطلوب رصد الفسيولوجية ، ينبغي إعداد الموضوع وفقا للالمقطع السابق قبل أن يتم وضعه في الماسحة الضوئية. من المستحسن أن يتم رصد اليقظة في تعقب الموضوع مع العين خلال تفحص إذا كانت متوفرة.
4 أقطاب ECG نعلق على صدره موضع العلوي الأيسر (للمواضيع الإناث ، واتخاذ الاحتياطات الخصوصية مثل خفض الستائر عن النافذة لخليج في غرفة التحكم تفحص واغلاق الباب الماسح الضوئي). نعلق كابل إلى الأقطاب الكهربائية ، وإلى جهاز في الجسم الحي. لهذا ينبغي أن سلامة الكابل وجميع الكابلات الأخرى المؤدية إلى هذا الموضوع تشغيلها مباشرة على طاولة الفحص ، دون أي تشكيل الحلقات. تشغيل الجهاز في فيفو والتحقق من جودة الإشارة ECG. تعديل كهربائي لتحديد المواقع إذا لزم الأمر.
تملأ الآبار من الأقطاب SCR مع هلام موصل. هذا ينبغي أن يكون جل SCR خاصة متساوي التوتر على الجلد. أداء فتح الصفر الدائرة في برنامج الرسم البياني. نعلق أقطاب SCR إلى 2 المتاخمة منصات الاصبع البعيدة من جهة هذا الموضوع من خلال التفاف حول الفيلكرو بإحكام كما هو مريح.

الجزء 4 : التصوير الوظيفي MR متواليات مصممة لتحفيز الوخز بالإبر التصوير.

نستخدم 1.5 أو 3.0 تيسلا سيمنز التصوير بالرنين المغناطيسي ثلاثي النظام (سيمنز ، والاحتفالات ، وألمانيا) مجهزة للتصوير صدى مستو مع لفائف الرأس التربيعية القياسية.
دراساتنا على مر السنين أثبتت على الدوام أن الوخز بالإبر وكان أول عمل واسعة النطاق على الأنظمة الفنية على مستويات متعددة من الدماغ. الهياكل الموجودة في قاعدة الدماغ مثل اللوزة ، الحصين ، قشرة الفص الجبهي البطني الإنسي والمناطق subgenual معرضة بوجه خاص لحساسية القطع الأثرية. من المهم التحقق من كل مسح وظيفي لبرنامج التحصين الموسع يستبعد فقدان إشارة في هذه المناطق ، إذ وجدت اختلافات في فقدان الإشارات بين نموذجين من ماسح سيمنز مع قوة الحقل مماثلة والتصوير بالرنين المغناطيسي مع تسلسل مماثلة لجمع البيانات.
أرق شرائح الدماغ هي الأفضل للحد من قابلية التحف. تستخدم شرائح سميكة 3 ملم مع 0.6 مم أو 0.75 ملم الفجوة في التوجه السهمي أو المحورية لتغطية كامل بما في ذلك المخ والمخيخ الدماغ اعتمادا على سعة الذاكرة لنظام التصوير. ويمكن استخدام التوجهات الأخرى ، وسمك شريحة لتصوير الدماغ جزئية. الاهتمام الخاص الذي ندفعه لهذه القضايا تسهم في مزيد منتتفق النتائج التي توصلت إليها تأثيرات الوخز بالإبر على الهياكل في قاعدة الدماغ.
يتم الحصول على مسح وظيفي مع T2 المرجحة *- تسلسل صدى التدرج (TR / TE 4000/30 مللي ، FOV 200 ملم ، مصفوفة 64x64 ، وزاوية 90 درجة الوجه ، شريحة سمك 3.0 مم ، 0.6 مم الفجوة). حصلنا على ما مجموعه 150 نقطة في الساعة 10 دقيقة. ويسبق جمع الصور عن طريق تفحص دمية 4 للسماح موازنة للإشارة الرنين المغناطيسي الوظيفي. أقصر TE يقلل الحساسية الفنية. وTR طويلة نسبيا تصاريح تغطية كامل الدماغ مع قرار مكانية عالية.

الجزء 5 : localizer الأولية وفحص بالاشعة تشريحي

قبل أن يتم تشغيل التفحص وظيفية مع الوخز بالإبر ، ويتم الحصول على تفحص localizer ، والتشريحية وارتفاع القرار المسح الضوئي ، وT1 المرجحة 3D RAGE النائب إلى الموضع الصحيح وضمان سلامة التشريحية. ويمكن الملاحظة العامة في هذه المرحلة أن أؤكد أن لا يتم تشغيل التفحص غير الضرورية. وlocalizer ، تفحص قصيرة جدا ، ويؤكد أنه يتم تضمين الدماغ كله في المسح الضوئي ويسمح لك هذا الامر مع خط خط AC - PC. إذا كان هناك أي شذوذ المشتبه فيه ، فإن الباحثين إرسال صور الأشعة لتدريب ولكن لا ينبغي تقديم أي ادعاءات حول ما هو على المسح الضوئي إلى الموضوعات.
التفحص الأولي تستغرق حوالي 20 دقيقة المجموع. ويمكن عرض موجز نقول للمحقق إذا كان سيكون من المفيد مواصلة المسح. هذا هو الوقت المناسب للتحدث مع هذا الموضوع والتأكد من أنها لا تزال مريحة ولم تكن تعاني من أي آثار سلبية من وجودك في المغناطيس.

الجزء 6 : الوخز بالابر مع رصد الرنين المغناطيسي الوظيفي

من هذين الشكلين من العلاج (دليل التلاعب إبر والتحفيز الكهربائي) ، وسوف تكون محدودة هذا الفيديو إلى دليل الوخز بالإبر ، والتي لها تاريخ أطول بكثير من الاستخدام السريري. يدار الوخز بالإبر يعمل في تحفيز نقاط الوخز مكررة إلى LI4 الكلاسيكية من جهة ، LV3 على الأقدام أو ST36 على الساق ، وتوظيف المعقمة ، لمرة واحدة فقط استخدام الوخز بالإبر.

تعليمات موضوعات للاسترخاء ، وإبقاء عيونهم مغلقة والامتناع عن الاقتراحات خلال المسح. لتجنب تحفيز الضارة ، ونحن على وجه التحديد موضوع تعليمات لرفع إصبع واحد إذا كان أي من الأحاسيس الوخز بالإبر النهج على درجة من 8 ، ورفع إصبعين في حالة من ألم حاد في أي درجة.
بعد إدخال الإبرة يختبر مسبقا ، وحساسية هذا الموضوع وتحمل الإبرة للمساعدة في اختيار التلاعب عمق وقوة الإدراج التلاعب لجمع البيانات.
خلال التصوير 10 دقيقة الوظيفية ، ويتم تدوير الإبرة لمدة 2 دقيقة خلال M1 و M2 ، وترك في مكان أثناء فترات الراحة R1 (2min)) ، R2 (3min) ، R3 (1 دقيقة). الوخز بالإبر ليتأكد من عدم الاقتراب أو ترك هذا الموضوع مباشرة قبل أو بعد فترة التحفيز ، حتى أن الحركة يمكن أن تؤثر على النتائج. (بارادايم ، الشكل 1)

الشكل 1. الوخز بالابر بارادايم الرنين المغناطيسي الوظيفي.
عند الانتهاء من التحفيز الوخز بالإبر ، والوخز بالإبر السجلات القوة التي تقاوم الإبرة التلاعب. في نهاية كل فحص ، وآخر يطلب من المحقق الموظفين تخضع لالأحاسيس الصف من ذوي الخبرة على مقياس من 1-10. القائمة ، وجع ، ألم ، والضغط ، الامتلاء ، الثقل ، وخدر ، وخز ، يرتكز ألم خفيف وألم حاد ، وعلى تجربة المجتمع الوخز بالإبر والبيانات التجريبية السابقة بدلا من الاستبيانات ألم في الأدب. يتم تصنيف الاستجابة النفسية كمجموعة deqi النموذجية ومجموعة أخرى من deqi مختلطة مع آلام حادة على أساس هذه السجلات.
التحدث إلى الموضوعات بين بفحص للتأكد من أنهم يشعرون بالراحة وانهم على البقاء مستيقظا. إذا كان أي جزء من الجسم يبدأ تشنج أو يشعر بعدم الارتياح ، يتعين على موظفي البحوث في موقع اتخاذ التدابير الملائمة للتخفيف من الانزعاج. والحركات التي تم إنشاؤها بواسطة هذا الموضوع يسبب تلف البيانات. قد الموضوعات أحيانا تغفو أثناء المسح الضوئي ، والتي من شأنها أن تؤثر على الدورة الدموية استجابة.

الجزء 7 : معالجة البيانات

يمكن تشغيل عدة مستويات من التحليل. نموذج خطي عام فترات الراحة يستخدم كأساس لتحديد إشارة MR ٪ BOLD تغيير في كل فوكسل من الدماغ أثناء هذه المهمة. بل يحدد أيضا دلالة إحصائية لهذه التغيرات ويزيل البيانات الجريئة التي لا تصل إلى 3 voxels متجاورة في ع محددة القيمة.
أداء البذور التحليل القائم على الارتباط عبر لإظهار اتصال وظيفي بين منطقة واحدة وبقية العصبية في الدماغ. يتم ذلك عن طريق اختيار المناطق المرجعية ومقارنة لها مع الوقت بالطبع أن كل فوكسل أخرى في الدماغ. ويمكن تطبيق تحليلات أخرى مثل تحليل مكونات مستقلة ، غامض تحليل الكتلة ، النمذجة الهيكلية المعادلة ، جرانجر السببية.
يمكن للبيانات الفسيولوجيةيتم تحليلها من قبل في المتوسط خلال النوافذ ذات الصلة استجابة لتحريض إبرة الوخز بالإبر. على سبيل المثال ، يمكن للبيانات ECG يكون مشروحا للتوقيت QRS معقدة تليها تحليل معدل ضربات القلب ومعدل تقلب القلب.

الجزء 8 : النتائج

الشكل 2. الدورة الدموية في استجابة deqi الوخز بالإبر مقابل التحفيز عن طريق اللمس على اليمين LI4 ، ST36 وLV3 (52 runs/37 الموضوعات). كانت مجموعات من الهياكل المعطلة في (قشرة الفص الجبهي الإنسي) MPFC (1) ، MPC (الإنسي القشرة الجدارية) (2) ، MTL (الفص الصدغي الإنسي) (3) ، أكثر بروزا في الوخز بالإبر (الشكل A) مما كانت عليه في التحفيز عن طريق اللمس (الشكل B). لم يكن لوحظ التعطيل واسعة من BA22/21 الحق (4) في الوخز بالابر في التحفيز عن طريق اللمس. وأظهرت BA43 الحسية (5) وتكوين الجمعيات القشرة (6) المزيد من التنشيط في التحفيز عن طريق اللمس مما كانت عليه في الوخز بالإبر (لا يظهر). ومن المثير للاهتمام ، تم تنشيط insula الأمامي الأيمن ، (7) في الوخز بالإبر وليس في التحفيز عن طريق اللمس. (P <0.0001).

الشكل 3. الدورة الدموية في استجابة deqi (52 runs/37 الموضوعات) مقابل deqi مختلطة مع ألم حاد (52 runs/29 الموضوعات) خلال التحفيز على اليمين LI4 الوخز بالإبر ، وLV3 ST36 ، والتعطيل البارزين في MPFC (1) ، MPC ( 2) وكان MTL (3) ينظر بألم deqi غائبة (الشكل A) الموهن في حضور الألم (الشكل B). مع الألم ، وأصبح تفعيل القشور الحسية وتكوين الجمعيات (4) أكثر وضوحا ، ومجموعة فرعية من المناطق الحوفي وparalimbic مثل MIDC / SMA (5) ، postC_BA23 (6) ، ايمي (7) ، ودودة المخيخ ( أصبح 8) المنشط. تم تنشيط ملحوظ الحق insula الأمامي (9) في حين deqi تنشيط مناطق أصغر للجزيرة الأمامي والخلفي (10) ثنائيا في الألم. P <0.0001.

الشكل 4 تداخل الحوفي - paralimbic القشرة المخية الحديثة - الشبكة (LPNN) في الوخز بالإبر مع الشبكة الافتراضية وضع (DMN) ؛ واستجابة جريئة من خلال تحليل LPNN GLM (Fig.A) ونموذج خالية من التحليل الكتلة ضبابي (الشكل B ) خلال التحفيز على LI4 الوخز بالإبر ، وST36 LV3 تظهر أنماط متطابقة تقريبا مع DMN (Fig.C ، مقتبسة من شولمان وآخرون ، 1997). مجموعات من المناطق مع انخفاض الإرسال متماسكة تظهر في القشرة قبل الجبهية الإنسية (1) ، خلفي ، الإنسي القشرة (2) والفص الصدغي (3). P <0.0001.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

توظيف التقنيات المناسبة ، تجربة الوخز بالإبر وحجم عينة كبيرة للسماح لفصل من الآثار الضارة من التحفيز التباس غير مقصود هامة في اقتناء وتفسير البيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي الوخز بالإبر. الدراسات الكلاسيكية لدينا نقاط الوخز بالإبر عدة تدل على أن ينظم شبكة الحوفي ، وهو نظام تنظيمي مهم لا يتجزأ من الدماغ البشري. شبكة يظهر تداخل كبير مع الوضع الافتراضي للدماغ يستريح. ويمكن تبين هذه التغييرات المرتبطة ظيفة الجهاز العصبي المستقل من خلال رصد الفسيولوجية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

ويؤيد العمل الذي يقوم به مركز NIH / الوطني للطب التكميلي والبديل (R21AT00978) (1 - P01 - 002048-01) (K01 - AT - 002166-01) ، والمركز الوطني لبحوث الموارد (P41RR14075) ، وأمراض العقلية وعلم الأعصاب بمعهد ديسكفري (العقل) والدماغ مشروع المنح (NS 34189).

References

Hui, K. K. S., Liu, J., Marina, O., Napadow, V., Haselgrove, C., Kwong, K. K., Kennedy, D. N., Makris, N. The integrated response of the human cerebro-cerebellar and limbic systems to acupuncture stimulation at ST 36 as evidenced by fMRI. Neuroimage. 27 (3), 479-496 (2005).
Hui, K. K. S., Marina, O., Claunch, J. D., Nixon, E. E., Fang, J., Liu, J., Li, M., Napadow, V., Vangel, M., Makris, N., Chan, S. T., Kwong, K. K., Rosen, B. R. Acupuncture mobilizes the brain's default mode and its anti-correlated network in healthy subjects. Brain Res. 1287, 84-103 (2009).
Napadow, V., Dhond, R. P., Purdon, P., Kettner, N., Makris, N., Kwong, K. K., Hui, K. K. Correlating acupuncture fMRI in the human brainstem with heart rate variability. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 5, 4496-4499 (2005).
Shulman, G. L., Corbetta, M., Buckner, R. L., Raichle, M. E., Fiez, J. A., Miezin, F. M., Petersen, S. E. Top-down modulation of early sensory cortex. Cereb. Cortex. 7 (3), 193-206 (1997).