Summary
FMRI와 생리적 모니터링은 중앙과 말초 신경 시스템에서 침술의 효과를 연구하는 데 사용됩니다. 침구 가능성이 주변 신경 시스템에 자사의 자율 효과와 관련, 신경 활동을 조절하는 기본 모드 네트워크와 훌륭한 중복과 변연 계 - paralimbic - neocortical 네트워크를 mobilizes.
Abstract
기능성 MRI는 굵은 응답과 인간 두뇌의 기능 연결성에 대한 침술의 효과를 연구하는 데 사용됩니다. 결과 침술이 변연 계 - paralimbic - neocortical 네트워크를 mobilizes과 두뇌의 여러 수준에서 그리고 그 반대 상관 sensorimotor / paralimbic 네트워크가 hemodynamic 응답 psychophysical 반응에 의해 영향을 것을 보여줍니다. 생리 감시가 자율 신경 기능의 주변 반응을 탐험을 수행할 수 있습니다. 이 동영상은 LI4 (hegu)에서 수행한 연구, ST36 (zusanli)와 LV3 (taichong), 일반적으로 modulatory과 고통 - 절감 작업에 사용되는 고전적인 acupoints에 대해 설명합니다. 침술의 수사 fMRI의 응용 프로그램에서주의를 필요로하는 일부 문제가 설명되어 있습니다.
Protocol
1 부 : 정보 동의 및 과목 준비
건강한 성인 자원 봉사자는 기관 검토위원회는 절차를 승인에 따라 학습을위한 모집하고 있습니다. 제목으로 정보를 동의가 연구를 시작하기 전에 서명합니다.
2 부 : 생리 감시 장비를 설정
생리적 데이터가 입력 채널에 기록된 fMRI 트리거 신호를 사용하여 fMRI 스캔과 동기화되어 있어야 AD 인스 트루먼 트의 PowerLab 시스템이 있습니다. 이것은 ECG, 호흡, 피부 전도 반응, 펄스 oximetry, 그리고 기록을해야 다른 생리적 신호에 대한 입력을 기반으로 노트북 시스템입니다.
- 호흡 벨트 시스템이 사용중인 경우, 변환기는 튜브가 스캔 룸과에 PowerLab로 이어지는 BNC 커넥터에 입구를 통해 벨트 먹이로 이어지는으로 스캐너에 인접한 방에있는 전원 콘센트에 연결해야합니다 조종실을 검사합니다.
- 트리거가 fMRI 데이터에 생리 데이터를 동기화하는 데 사용되는 경우, BNC 케이블도 스캔 컨트롤 룸에있는 PowerLab으로 MRI 스캐너 트리거 신호를 연결해야합니다.
- 모니터링 장치를 수집합니다. 푸르 ECG 전극은 물론 VIVO 시스템 rollcart에서 MR - 호환에 연결된 ECG 케이블로 필요합니다.
- 피부 전도성은 스캔 방에있는 브레이크 아웃 박스에 피부 전도성 커넥터 플러그, 측정 및 검사 룸에서 준비 피부 전도성 젤을하는 경우.
파트 3 : MR 스캔을위한 준비 과목
- 기본 상태 침술의 자극에 두뇌의 응답에 영향을 미칠 수 있기 때문에 검사 당일 과도한 불안과 피로를 배제하는 것이 중요합니다. 약점 및 부적당한 반응을 피할 수 있도록 피사체가 이전 절차에 가벼운 식사를하는 것이 좋습니다.
- 스캐너 노이즈를 억제하기 위해 귀 플러그를 입은 기계에서 쿠션 지원하여 고정 머리를 위로 향한 거짓말 주제를 지시한다. 침술 자극 검사의 신호 / 노이즈 비율이 낮은 일반 모터 또는 Visual 작업과 비교되기 때문에, 데이터는 더 쉽게 머리 움직임에 의해 손상되는 경향이있다. 지원은 격렬하게 신체 움직임을 줄이기 위해 들것의 표면을 형성 유지하는 무릎 아래에 배치됩니다. 머리 코일을 고정하고 쿠션이 편안함을 조정됩니다. 2 시간 평균 스캔 세션에 대해, 편안 중단 스캔 중요합니다.
- 생리적 모니터링이 필요한 경우, 주제는 스캐너에 넣어되기 전에 이전 섹션에 따라 준비되어야합니다. 그것은 가능한 경우 스캔 중에 눈을 추적과 피사체의 깨어를 모니터하는 것이 바람직하다.
- 제목의 왼쪽 상단 가슴 (여성 과목 등 검사 컨트롤 룸에있는 베이에 창문에 블라인드를 낮추고 스캐너 문을 닫아와 같은 개인 정보 보호 예방책을) 4 ECG 전극을 부착합니다. 전극과 VIVO 장치에서 케이블을 연결합니다. 안전을 위해 케이블 및 주제로 이어지는 다른 모든 케이블은 어떤 루프를 형성하지 않고, 검사 테이블 함께 직접 실행해야합니다. VIVO 장치의 전원을 켜고 ECG 신호 품질을 확인합니다. 전극 위치 필요한 경우를 조정합니다.
- 전도성 젤로 SCR 전극의 우물을 입력합니다. 이 특별한 SCR 젤은 피부에 isotonic해야합니다. 차트 소프트웨어 회로 제로를 엽니다 수행합니다. 편안한처럼 단단히 주변의 벨크로를 포장하여 주제의 손에 2 인접한 말초 손가락을 패드에 SCR의 전극을 연결합니다.
4 부 : 영상 침술의 자극에 대한 맞춤형 기능 MR 영상 시퀀스.
- 우리는 표준 이차 머리 코일과 에코 평면 영상에 대한 갖춘 1.5 또는 3.0 테슬라 MRI 지멘스 트리오 시스템 (지멘스, 에를랑겐, 독일)을 사용합니다.
- 지난 몇 년 동안 우리의 연구는 지속적으로 침술은 두뇌의 여러 수준에서 작동 시스템을 통해 광범위한 작업을했다 보여주었다. 같은 편도, 해마, 복부 중간 전두엽 피질과 subgenual 지역으로 두뇌의 기지에있는 구조는 자화율 유물에 특히 취약합니다. 우리가 유사한 필드 강도와 데이터 수집을위한 유사한 MRI 순서와 지멘스 스캐너의 두 모델 사이에 신호의 손실의 차이를 발견 이러한 지역의 신호 손실을 배제하기 위해 각 에피 기능 검사를 확인하는 것이 중요합니다.
- 얇은 뇌 조각의 자화율 유물을 줄이기위한 것이 바람직합니다. 조각 0.6 mm 또는 화살 또는 축 방향으로 0.75 mm 간격과 두께 3mm는 이미징 시스템의 메모리 용량에 따라 brainstem 및 소뇌를 포함하여 전체 머리를 커버하는 데 사용됩니다. 다른 방향 및 슬라이스의 두께는 부분 뇌 영상에 사용될 수 있습니다. 우리가이 문제에 대한 지불 특별한 관심은 더 많은 기여두뇌의 기지에있는 건물에 대한 침술 효과의 일관성있는 결과.
- 기능 검사가 함께 인수하는 T2 *- 가중 기울기 에코 시퀀스 (TR / TE 30분의 4,000 MS, FOV 200mm, 매트릭스 64x64, 플립 각도 90 °, 슬라이스 두께 3.0 mm, 0.6 mm 간격). 우리는 10 분 150 시간 지점 총 인수했다. 이미지 컬렉션 fMRI 신호의 평균 수 있도록 4 더미 검사 앞에 있습니다. 짧은 TE는 자화율 유물을 줄일 수 있습니다. 비교적 긴 TR 높은 공간 해상도를 가진 전체 뇌 범위를 허용합니다.
제 5 부 : 초기 localizer 및 해부 검사
- 침술과 기능 스캔이 실행되기 전에, localizer 스캔, 고해상도 해부 학적 검사, 그리고 T1 가중 3D MP - 분노가 올바른 위치와 해부 학적 건전성을 보장하기 위해 찾았습니다. 이 시점에서 일반적인 관측은 불필요한 검사가 실행되지 않습니다 안심하실 수 있습니다. localizer, 아주 짧은 스캔, 전체 두뇌가 검색에 포함됩니다 거 아닌가하고 AC - PC 라인을 줄을 수 있습니다. 용의자는 예외가있다면, 연구자들은 훈련 방사선에 이미지를 보낼 것입니다하지만 과목에 대한 검사에 대해 어떤 주장을해서는 안됩니다.
- 초기 검사는 20 분 총 가져가라. 그것이 스캔 계속 유용하게 사용될 수있다면 간략하게보고 수사를 알 수 있습니다. 이것은 주제와 얘기하고 그들은 여전히 편안하고 자석의 대상에서 악영향을 경험하고 있지 않은지 확인하는 좋은 시간이다.
6 부 : fMRI 모니터링 한의원
치료 (수동 바늘 조작 및 전기 자극)의 두 가지 형태의이 비디오는 임상 사용의 더 많은 역사를 가지고 수동으로 침술에 제한됩니다. 침술의 자극은 살균, 한 번만 사용만을 침술 바늘을 채용, 고전 acupoints 반면에 LI4, 다리에있는 도보 또는 ST36에 LV3에 중복 실행에서 관리합니다.
- 스캔하는 동안 모션에서 휴식을 자신의 눈을 감아하고 억제하기 위해 과목을 지시한다. 유해 자극을 피하기 위해, 우리는 특히 침술의 감각 중 8 점수를 접근한다면 손가락 하나를 마련하기 위해 제목을 지시하고, 어떤 정도의 심한 통증의 경우에 두 손가락을 올립니다.
- 삽입의 깊이와 데이터 수집을위한 조작의 힘을 선택하는 데 도움이 바늘 조작하는 바늘, pretest 주제의 감성과 관용을 삽입 후.
- 10 분 기능적 이미징 동안, 바늘은 M1과 M2 동안 2 분에 대한 회전이며, R3 나머지 기간 R1 (2min)), R2 (3min), (1 분) 동안에 남아. 침술은 그런 움직임이 결과에 영향을 미칠 수 있듯이, 자극 기간 전후 접근하거나 직접 주제를 떠나지 않도록합니다. (패러다임, 그림 1)
그림 1. 침구 fMRI 패러다임. - 침술 자극의 완료되면, 침술은 바늘이 조작을 저항있는 힘을 기록합니다. 각 검사의 끝에, 또 다른 직원 조사는 10-10의 규모 경험 학년 느낌으로 주제를 묻습니다. 목록, 아프, 쓰림, 압력, 충만, 나른함, 마비, 따끔 거림, 무딘 통증, 심한 통증이, 침술 커뮤니티 오히려 문학의 고통 설문 조사보다 이전 실험 데이터의 경험을 기반으로합니다. psychophysical 응답은 이러한 기록을 바탕으로 날카로운 통증과 함께 혼합 deqi의 전형적인 deqi 그룹과 다른 그룹으로 분류됩니다.
- 그들이 편안하게 그들이 깨어 있어야합니다 스캔 사이의 과목을 말합니다. 신체의 어떤 부분이 경련하기 시작하거나 불편함을 느낀다면, 사이트의 연구 직원이 불편을 완화하기 위해 적절한 조치를 취해야한다. 제목에 의해 생성된 움직임 데이터 손상을 일으킬 것입니다. 수시 과목 hemodynamic 응답에 영향을 줄하는, 스캔하는 동안 잠들 수 있습니다.
7 부 : 데이터 처리
- 분석의 여러 수준을 실행할 수 있습니다. 일반 선형 모델은 작업하는 동안 두뇌의 모든 voxel에 % 대담한 MR 신호 변화를 결정하는 기준으로 휴식 시간을 사용합니다. 또한 이러한 변화의 통계적 중요성을 결정하고 P - 값은 특정 3 연속 voxels에 도달하지 못한 굵은 데이터를 제거합니다.
- 한 신경 지역과 두뇌의 나머지 부분 사이의 기능적 연결을 보여주 종자 기반 상호 상관 분석을 수행합니다. 이것은 참조 영역을 선택하고 두뇌의 모든 다른 voxel의와의 시간 코스를 비교하여 이루어집니다. 이러한 독립적인 구성 요소 분석, 솜털 클러스터 분석, 구조 방정식 모델링, 그랑거 인과 같은 다른 분석을 적용할 수 있습니다.
- 생리 데이터를 수침술 바늘 자극에 관한 창 내에 응답을 평균으로 분석합니다. 예를 들어, ECG 데이터는 심장 박동과 심장 박동의 변화 분석에 의해 다음 QRS 복잡한 타이밍에 대한 주석하실 수 있습니다.
8 부 : 검색 결과
그림 2. 침술 deqi 대 권리 LI4, ST36 및 LV3 (52 runs/37 과목)에서 촉각 자극에 반응 Hemodynamic. MPFC (중간 전두엽 피질)에서 비활성화 구조의 클러스터 (1), MPC (중간 정수리 피질) (2), MTL (중간 측두엽) (3), 촉각 자극에 비해 (그림 A) 침술에서 더 유명했다 (그림 B). 침술의 오른쪽 BA22/21 (4) 광범위하게 비활성화는 촉각 자극에 관찰되지 않았습니다. sensorimotor BA43 (5) 및 협회 피질 (6) 침술보다 촉각 자극에 더 활성화 (표시되지 않음)했다. 흥미롭게도, 오른쪽 앞쪽에 인슐라 (7) 촉각 자극에 침술이 아닌이 활성화되었습니다. (P는 <0.0001).
그림 3. 오른쪽 LI4, ST36 및 LV3, MPFC (1)의 저명한 해제에 침술 자극하는 동안 심한 통증 (52 runs/29 과목)과 혼합 deqi (52 runs/37 과목) 대 deqi에 Hemodynamic 대응, MPC ( 2) deqi 결석 통증 (그림 A)와 함께 볼 수 MTL (3) 고통의 존재 (그림 B)의 감쇠되었습니다. 고통, sensorimotor 및 협회 cortices (4)의 활성화가 더 유명한되고, 같은 MIDC / SMA (5) postC_BA23 (6), 에이미 (7), 그리고 소뇌 vermis (로 변연 계와 paralimbic 지역의 부분 집합 8) 활성화되었다. 앞쪽에 및 사후 인슐라 (10) 작은 영역이 고통에서 좌우 대칭으로 작동하는 동안 오른쪽 앞쪽에 인슐라 (9)는 현저하게 deqi에서 활성화되었습니다. P <0.0001.
그림 4 기본 모드 네트워크 (DMN)와 침술에서 변연 계 - paralimbic - neocortical 네트워크 (LPNN)의 오버랩;. GLM 분석 (Fig.A)와 모델 무료 퍼지 클러스터 분석 (그림 B에 의해 LPNN의 굵은 응답 ) LI4에서 침술 자극하는 동안, ST36 및 LV3는 DMN (Fig.C, Shulman 외, 1997에서 조정)과 거의 동일한 패턴을 보여줍니다. 코히어런트 신호 감소와 함께 지역의 클러스터는 중간 전두엽 피질 (1), postero - 내측 피질 (2)과 측두엽 (3)에 나타납니다. P <0.0001.
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Discussion
실수 유해 자극의 혼란함을 주죠 효과의 분리를 허용하는 적절한 기술, 침술의 경험과 큰 샘플 크기의 고용은 침술 fMRI 데이터의 수집과 해석에 중요합니다. 여러 고전 acupoints 우리의 연구는 침술이 변연 계 네트워크, 인간 두뇌의 중요한 본질적인 규제 시스템을 modulates을 나타냅니다. 네트워크는 휴식 두뇌의 기본 모드 상당한 중복을 보여줍니다. 이 연관된 자율 신경 기능 변경은 생리적 모니터링에 의해 입증하실 수 있습니다.
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Acknowledgments
작품은 보완 및 대체 의학 (R21AT00978)의 NIH / 국립 센터 (1 - P01 - 002048-01) (K01 - AT - 002166-01), 연구 자원을위한 국립 센터 (P41RR14075), 정신 질환에 의해 지원되었다 그리고 신경 과학 디스커버리 연구소 (마음)와 두뇌 프로젝트 그랜트 (NS 34189).
References
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- 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).
