Monitoramento Effects Acupuntura em Cérebro Humano por fMRI

Summary

Monitoramento FMRI e fisiológicos é usado para estudar os efeitos da acupuntura sobre os sistemas nervoso central e periférico. Acupuntura mobiliza uma rede límbico-paralímbica-neocortical, com grande sobreposição com a rede de modo padrão, para modular a atividade neurológica, possivelmente relacionado ao seu efeito autônomo no sistema nervoso periférico.

Abstract

Ressonância magnética funcional é usado para estudar os efeitos da acupuntura sobre a resposta BOLD ea conectividade funcional do cérebro humano. Resultados demonstram que a acupuntura mobiliza uma rede límbico-paralímbica-neocortical e seu anti-correlacionados rede sensório / paralímbica em múltiplos níveis do cérebro e que a resposta hemodinâmica é influenciada pela resposta psicofísica. Monitoração fisiológica podem ser realizados para explorar a resposta periférica da função do nervo autonômico. Este vídeo descreve os estudos realizados em LI4 (Hegu), ST36 (Zusanli) e LV3 (Taichong), pontos de acupuntura clássicos que são comumente usados ​​para ações modulatórios e de redução de dor. Algumas questões que requerem atenção nas aplicações de fMRI para a investigação de acupuntura são anotados.

Protocol

Parte 1: preparação consentimento e sujeita Informado

Voluntários adultos saudáveis ​​são recrutados para o estudo de acordo com o Conselho de Revisão Institucional aprovado procedimentos. Consentimento informado pelo sujeito é assinado antes de iniciar o estudo.

Parte 2: Configurar o equipamento de monitorização fisiológica

A AD Instruments sistema PowerLab permite que os dados fisiológicos para ser sincronizado com a varredura fMRI usando o sinal de disparo fMRI gravados em um canal de entrada. Este é um sistema baseado em laptop com entradas para ECG, respiração, resposta de condutância da pele, oximetria de pulso, e qualquer outro sinal fisiológico que precisam ser registradas.

1. Se um sistema de correias respiratória está sendo usado, o transdutor deve ser conectado a uma tomada elétrica na sala ao lado do scanner, com o tubo que conduz a correia alimentada via de entrada para a sala de digitalização e um conector BNC levando à PowerLab na scan sala de controle.
2. Se um gatilho está sendo usado para sincronizar os dados fisiológicos com os dados fMRI, em seguida, um cabo BNC também deve ligar o sinal de disparo para o scanner de ressonância magnética PowerLab na sala de controle de verificação.
3. Reúna dispositivos de monitoramento. Quatro eletrodos ECG serão necessários, bem como um cabo de ECG conectado a uma MR-compatível In Vivo rollcart sistema.
4. Se condutância da pele está sendo medido, ligue os conectores condutância da pele na caixa de breakout na sala de digitalização e tem gel pele condutância pronto na sala de digitalização.

Parte 3: Assunto Preparando-se para MR digitalização

1. É importante para afastar a ansiedade excessiva e fadiga no dia do exame, porque estado básico podem afetar a resposta do cérebro a estímulos de acupuntura. Sugerir o assunto comer uma refeição leve antes do procedimento para que as reações fraqueza e indesejáveis ​​podem ser evitados.
2. Instruir a pessoa para se deitar em decúbito dorsal na máquina usando tampões de ouvido para suprimir o ruído scanner e com a cabeça imobilizada por suportes almofadados. Uma vez que a relação sinal / ruído de exames estimulação da acupuntura é baixo quando comparado com o motor comum ou tarefas visuais, os dados tende a ser mais facilmente corrompidos pelo movimento da cabeça. Um suporte é colocado sob os joelhos para manter os calcanhares formam a superfície da maca para reduzir o movimento do corpo. A bobina de cabeça é presa e almofadas são ajustados para o conforto. Para uma sessão média de varredura de 2 horas, o conforto é vital para a digitalização sem interrupções.
3. Se o monitoramento fisiológico é desejada, assunto deve ser preparado de acordo com a seção anterior, antes de ser colocado no scanner. É desejável para monitorar o estado de vigília do sujeito com rastreamento ocular durante os exames, se disponível.
4. Montar 4 eletrodos ECG de peito esquerdo do sujeito superior (para o sexo feminino, tomar as precauções de privacidade tais como a redução da blinds na janela para a baía na sala de controle de verificação e fechando a porta scanner). Conecte o cabo aos eletrodos e ao Vivo No dispositivo. Por razões de segurança este cabo e todos os outros cabos levando ao assunto deve ser executado diretamente ao longo da varredura da tabela, sem formar qualquer loops. Ligue o dispositivo No Vivo e verificar a qualidade do sinal ECG. Ajustar posicionamento dos eletrodos se necessário.
5. Preencha os poços dos eletrodos SCR com gel condutor. Este gel SCR especial deve ser isotônica à pele. Executar aberta de zero no circuito de software gráfico. Anexar eletrodos SCR para 2 adjacentes as pontas dos dedos distal da mão do sujeito por envolver o velcro em torno de tão firmemente como é confortável.

Parte 4: Funcional seqüências de ressonância magnética de imagens sob medida para a estimulação de acupuntura.

1. Usamos um 1.5 ou 3.0 Tesla Siemens Trio sistema MRI (Siemens, Erlangen, Alemanha) equipado para echo planar imaging com uma bobina de cabeça padrão quadrático.
2. Nossos estudos ao longo dos anos, consistentemente, demonstrado que a acupuntura teve ação extensiva em relação aos sistemas funcionais em múltiplos níveis do cérebro. As estruturas localizadas na base do cérebro como a amígdala, o hipocampo, córtex pré-frontal medial ventral e áreas subgenual são particularmente suscetíveis a artefatos de susceptibilidade. É importante verificar cada EPI scan funcional para afastar a perda do sinal nestas regiões, encontramos diferenças na perda de sinais entre dois modelos de um scanner Siemens com força campo semelhante e com uma seqüência semelhante de ressonância magnética para a coleta de dados.
3. Fatias mais finas do cérebro são preferíveis para reduzir os artefatos de susceptibilidade. Fatias de 3 mm de espessura com 0,6 mm ou 0,75 mm de gap a orientação sagital ou axial são usados ​​para cobrir todo o cérebro, incluindo o tronco encefálico e cerebelo, dependendo da capacidade de memória do sistema de imagem. Outras orientações e espessura de corte pode ser usado para imagiologia cerebral parcial. A atenção especial que pagamos para estes problemas contribuem para o maisachados consistentes de efeitos da acupuntura sobre as estruturas na base do cérebro.
4. Os exames funcionais são adquiridos com um T2 *- seqüência gradiente echo ponderada (TR / TE 4000/30 ms, FOV de 200 mm, ângulo de matriz, 64x64 virar 90 °, uma fatia de espessura de 3,0 mm, abertura 0,6 mm). Adquirimos um total de 150 pontos no tempo em 10 min. Coleção de imagens é precedido por quatro varreduras dummy para permitir equilíbrio do sinal de fMRI. O TE mais curto reduz artefatos de susceptibilidade. A TR relativamente longo permite a cobertura do cérebro inteiro com alta resolução espacial.

Parte 5: O localizador inicial e scans anatômica

1. Antes de varreduras funcionais com a acupuntura são executados, uma varredura localizador, uma varredura de alta resolução anatômica, e os T1 ponderada 3D MP-RAGE são adquiridos para garantir o posicionamento correto e solidez anatômica. Observação geral neste momento pode garantir que scans desnecessários não são executados. O localizador, uma varredura muito curto, garante que todo o cérebro está incluído na digitalização e permite alinhá-lo com a linha AC-PC. Se houver qualquer suspeita de anomalias, os pesquisadores vão enviar imagens para um radiologista treinado, mas não devem fazer quaisquer declarações sobre o que está no scan a indivíduos.
2. Os exames iniciais de aproximadamente 20 minutos total. Visualização breve pode dizer o investigador se ele vai ser útil para continuar a digitalização. Este é um bom momento para falar com o assunto e se certificar de que eles ainda são confortáveis ​​e não tendo qualquer tipo de efeitos adversos de estar no ímã.

Parte 6: Acupuntura com o monitoramento fMRI

Das duas formas de tratamento (manipulação de agulha manual e estimulação elétrica), este vídeo será limitada a acupuntura manual, que tem uma história muito mais tempo de uso clínico. Estimulação da acupuntura é administrada em corridas duplicado para acupoints clássica LI4 na mão, LV3 no pé ou na perna ST36, empregando estéril, um tempo de usar apenas agulhas de acupuntura.

1. Instruir indivíduos para relaxar, manter os olhos fechados e abster-se de movimentos durante a digitalização. Para evitar a estimulação nociva, que especificamente instruir o assunto para levantar um dedo, se qualquer uma das sensações da acupuntura se aproxima de uma pontuação de 8, e levantar dois dedos em caso de dor aguda de qualquer grau.
2. Depois de inserir a agulha pré-teste, a sensibilidade do sujeito e da tolerância para a manipulação de agulhas para ajudar a escolher a profundidade de inserção ea força de manipulação para coleta de dados.
3. Durante os 10 minutos de imagem funcional, a agulha é girada por 2 min durante M1 e M2, e deixado no local durante os períodos de descanso R1 (2min)), R2 (3min), R3 (1 min). O acupunturista garante que não se aproximar ou deixar o assunto imediatamente antes ou após o período de estimulação, como até mesmo movimento que poderiam afetar os resultados. (Paradigm, Fig. 1)
   
   Figura 1. Acupuntura Paradigm fMRI.
4. Após a conclusão da estimulação de acupuntura, o acupunturista registra a força com que a agulha resiste manipulação. No final de cada varredura, outro investigador pessoal pede ao sujeito que grau as sensações experimentadas em uma escala de 1-10. A lista, dor, dor, pressão, plenitude, peso, dormência, formigamento, dor surda, dor aguda, é baseado na experiência da comunidade acupunturista e anteriores dados experimentais ao invés de questionários dor na literatura. A resposta psicofísica é classificado como um grupo deqi típicas e um outro grupo de deqi misturado com dor aguda com base nesses registros.
5. Fale com os assuntos entre as varreduras para ter certeza de que eles se sintam confortáveis ​​e que ficar acordado. Se qualquer parte de seu corpo começa a cãibra ou se sentir desconfortável, a equipe de pesquisa no local devem tomar medidas adequadas para aliviar o desconforto. Movimentos gerados pelo sujeito causaria corrupção de dados. Assuntos ocasionais pode adormecer durante a digitalização, o que afetaria a resposta hemodinâmica.

Parte 7: Processamento de Dados

1. Múltiplos níveis de análise pode ser executado. Um modelo linear geral usa os períodos de descanso como uma base para determinar a mudança de sinal BOLD% MR em cada voxel do cérebro durante a tarefa. Também determina a significância estatística dessas mudanças e remove os dados BOLD que não alcançam 3 voxels contíguos em um determinado valor-p.
2. Executar semente baseada em análise de correlação cruzada para mostrar a conectividade funcional entre uma região neurológicas e do resto do cérebro. Isto é feito selecionando uma das regiões de referência e comparando o seu tempo claro com que de cada voxel outras no cérebro. Outras análises, tais como análise de componentes independentes, análise de agrupamento fuzzy, modelagem de equações estruturais, Causalidade Granger pode ser aplicada.
3. Dados fisiológicos podemser analisada pela média de resposta dentro de janelas relacionadas com acupuntura estímulo da agulha. Por exemplo, dados de ECG podem ser anotadas para QRS tempo complexos seguida da análise da freqüência cardíaca e variabilidade da freqüência cardíaca.

Parte 8: Resultados

Figura 2. Resposta hemodinâmica em acupuntura deqi versus estimulação tátil à direita LI4, ST36 e LV3 (52 runs/37 indivíduos). Os agrupamentos de estruturas desactivadas no (córtex pré-frontal medial) MPFC (1), MPC (córtex parietal medial) (2), MTL (lobo temporal medial) (3), foram mais proeminentes em acupuntura (Fig A) do que em estimulação tátil (Fig B). Desativação extensa do BA22/21 direito (4) em acupuntura não foi observado em estimulação tátil. A BA43 sensório-motor (5) e córtex de associação (6) demonstraram mais ativação na estimulação tátil do que em acupuntura (não mostrados). Curiosamente, a ínsula anterior direita (7), foi ativado em acupuntura e não na estimulação tátil. (P <0,0001).

Figura 3. Hemodinâmicos em resposta deqi (52 runs/37 assuntos) versus deqi misturado com dor aguda (52 runs/29 indivíduos) durante a estimulação de acupuntura à direita LI4, ST36 e LV3, A desativação proeminente do MPFC (1), MPC ( 2) e MTL (3) visto com deqi dor ausente (Fig. A) foi atenuada na presença de dor (Fig B). Com dor, a ativação do córtex sensório-motor e de associação (4) tornou-se mais proeminente, e um subconjunto das regiões límbicas e paralímbica como o MIDC / SMA (5), postC_BA23 (6), Amy (7), e vermis cerebelar ( 8) tornou-se ativado. O direito anterior ínsula (9) foi marcada ativado em deqi enquanto que as áreas menores de ínsula anterior e posterior (10) foram ativados bilateralmente na dor. P <0,0001.

Figura 4 Sobreposição de límbico-paralímbica-neocortical rede (LPNN) em acupuntura com a rede de modo default (DMN);. A resposta BOLD da LPNN por GLM análise (Fig.A) e pelo modelo livre de análise de Cluster Fuzzy (Fig. B ) durante a estimulação de acupuntura em LI4, ST36 e LV3 mostram padrões praticamente idênticos com o DMN (Fig.C, adaptado de Shulman et al, 1997). Grupos de regiões com sinal diminui coerente aparecem no córtex pré-frontal medial (1), póstero-medial córtex (2) e do lobo temporal (3). p <0,0001.

Discussion

O emprego de técnicas adequadas, a experiência do acupunturista e um tamanho de amostra grande para permitir a separação de efeitos de confusão de estímulos nocivos inadvertida são importantes na aquisição e interpretação de dados de fMRI acupuntura. Nossos estudos de vários pontos de acupuntura clássicos indicam que a acupuntura modula a rede límbico, um sistema regulador importante intrínseca do cérebro humano. A rede mostra sobreposição significativa com o modo padrão do cérebro em repouso. Estas alterações associadas autônomo função nervosa pode ser demonstrado através do monitoramento fisiológico.