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Neuroscience

एक एमआरआई में वास्तविक समय वीडियो प्रक्षेपण के लक्षण वर्णन के लिए तंत्रिका संबद्ध करना प्रेत अंग दर्द के लिए दर्पण थेरेपी के साथ जुड़े

Published: April 20, 2019 doi: 10.3791/58800
Automatic Translation
1,2, 1,3, 4, 1, 5, 1, 6, 7,8, 4, 1
1Laboratory of Neuromodulation & Center for Clinical Research Learning, Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Harvard Medical School, Spaulding Rehabilitation Hospital, 2University of Chicago Medical Center, Department of Neurology, University of Chicago, 3Department of Neuroscience and Behavior, Psychology Institute, University of Sao Paulo, 4The Laboratory for Visual Neuroplasticity, Department of Ophthalmology, Massachusetts Eye and Ear Infirmary, Harvard Medical School, 5Center for Biomedical Imaging, Department of Anatomy and Neurobiology, Boston University School of Medicine, 6Spaulding Rehabilitation Hospital, Harvard Medical School, 7Department of Psychology & Milan Center for Neuroscience, University of Milano-Bicocca, 8Neuropsychological Laboratory, Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico (IRCCS) Istituto Auxologico Italiano

Summary

हम वर्तमान में एक संयुक्त व्यवहार और न्यूरोइमेजिंग प्रोटोकॉल के लिए वास्तविक समय वीडियो प्रक्षेपण की विशेषता के प्रयोजन के लिए एक तंत्रिका प्रस्तुत करने के उद्देश्य से जुड़े दर्पण थेरेपी के भीतर चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग स्कैनर वातावरण में पैर प्रेत अंग दर्द के साथ अंपुटी विषयों ।

Abstract

मिरर थेरेपी (एमटी) को एक प्रभावी पुनर्वास रणनीति के रूप में प्रस् तावित किया गया है ताकि अंपुतियों में प्रेत अंग दर्द (पीएलपी) के साथ दर्द के लक्षणों को कम कर सके । हालांकि, तंत्रिका को स्थापित करना माउंट थेरेपी के साथ जुड़े संबद्ध है कि यह एक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) स्कैनर वातावरण के भीतर प्रभावी ढंग से चिकित्सा प्रशासन मुश्किल है चुनौती दी गई है । इस पुनर्वास रणनीति के साथ जुड़े वल्कुट क्षेत्रों के कार्यात्मक संगठन की विशेषता के लिए, हम एक संयुक्त व्यवहार और कार्यात्मक न्यूरोइमेजिंग प्रोटोकॉल है कि एक पैर विच्छेदन के साथ प्रतिभागियों में लागू किया जा सकता है विकसित किया है । इस उपंयास दृष्टिकोण प्रतिभागियों को एमआरआई स्कैनर वातावरण के भीतर वास्तविक समय वीडियो एक कैमरा द्वारा कब्जा कर लिया छवियों को देखने के द्वारा मीट्रिक टन गुजरना करने के लिए अनुमति देता है । छवियों दर्पण की एक प्रणाली के माध्यम से भागीदार द्वारा देखा जाता है और एक मॉनिटर है कि भागीदार विचारों जबकि स्कैनर बिस्तर पर झूठ बोल रही है । इस तरह, ब्याज के वल्कुट क्षेत्रों में कार्यात्मक परिवर्तन (जैसे, ज्ञानेंद्रिय प्रांतस्था) मीट्रिक टन के प्रत्यक्ष आवेदन के जवाब में विशेषता हो सकती है ।

Introduction

Plp लापता अंग पोस्टविच्छेदन1,2के लिए इसी क्षेत्र के भीतर माना जाता दर्द की अनुभूति को संदर्भित करता है । इस हालत में एक महत्वपूर्ण पुरानी स्वास्थ्य देखभाल बोझ है और जीवन3,4के एक व्यक्ति की गुणवत्ता पर एक नाटकीय प्रभाव हो सकता है । यह सुझाव दिया गया है कि मस्तिष्क की संरचना और समारोह में परिवर्तन plp5,6के विकास और न्यूरोपैथोफिजिक्स में एक मौलिक भूमिका निभाते हैं । हालांकि, अंतर्निहित तंत्रिका कैसे दर्द के लक्षण विकसित और कैसे वे उपचार के जवाब में क्रमशः क्रमशः समाप्त किया जा सकता है संबद्ध है अनजान रहते हैं । जानकारी का यह अभाव ज्यादातर तकनीकी चुनौतियों और ऐसे एमआरआई5,7,8 के रूप में एक न्यूरोइमेजिंग वातावरण की बाधाओं के भीतर एक दिया चिकित्सकीय दृष्टिकोण प्रदर्शन के साथ जुड़े सीमाओं के कारण है .

अध्ययन के एक नंबर से परिणाम ज्ञानेंद्रिय cortices के भीतर होने वाली दुरनुकूलक neuroplastic पुनर्गठन के लिए plp के विकास, साथ ही मस्तिष्क के अन्य क्षेत्रों में विशेषता. उदाहरण के लिए, यह दर्शाया गया है कि किसी अंग के अंगच्छेदन के बाद, पड़ोसी क्षेत्रों के संगत ज्ञानेरतीय वल्कुट निरूपण में परिवर्तन होता है । एक परिणाम के रूप में, पड़ोसी क्षेत्रों जाहिरा तौर पर क्षेत्रों है कि अंग को काट9,10के अनुरूप प्रयोग पर हमला शुरू करते हैं । आदेश में दर्द PLP के साथ जुड़े लक्षणों को कम करने के लिए, जैसे मीट्रिक टन या मोटर कल्पना उपचार9,11,12प्रभावी हो सकता है । यह सुझाव दिया जाता है कि लक्षणों का उपशमन, अप्रभावित अंग12,13, से दर्पण-परावर्तित प्रतिबिंबों के प्रेक्षण द्वारा प्रदान किए गए क्रॉस-मोडल पुनः-अभिवाही निविष्टियों की पुन: स्थापना के माध्यम से होता है । 14,15,16,17। इन चित्रों के माध्यम से, प्रतिभागियों को एक है कि काट दिया गया है के बजाय विपरीत अंग के प्रतिबिंब कल्पना करने में सक्षम हैं, इस प्रकार एक भ्रम है कि दोनों अंगों रहते है बनाने । इस भ्रम और immersive प्रभाव पहले Diers एट अल द्वारा अध्ययन किया गया । स्वस्थ विषयों में कार्यात्मक एमआरआई के माध्यम से कार्यात्मक सक्रियण की तुलना (fMRI) एक आम दर्पण बॉक्स या आभासी वास्तविकता के साथ या तो एक कार्य के दौर से गुजर के बाद मूल्यांकन किया गया था 18. हालांकि, तंत्रिका संबद्ध दुरनुकूलक neuroplastic परिवर्तन के पलटने के साथ जुड़े और लक्षणों के उंमूलन खराब समझ में रहते हैं । इसके अतिरिक्त, plp के अंतर्निहित प्रणाली plp के विकास के पीछे स्पष्ट अंतर्निहित physiopathologic परिवर्तन के रूप में अनुसंधान का एक विषय रहता है अभी भी incompletely तरह से स्पष्ट जबकि विवादास्पद निष्कर्षों से पता चला गया है5, १९। जैसा कि ऊपर कहा गया है, कई लेखकों के दर्द के विकास का उल्लेख deafferentation और प्रभावित मस्तिष्क क्षेत्र के वल्कुट पुनर्गठन (काट अंग के क्षेत्र)6,7,8; हालांकि, विपरीत परिणाम माकिन और सहयोगियों द्वारा वर्णित किया गया था जिसमें दर्द की उपस्थिति मस्तिष्क संरचना के संरक्षण के साथ जुड़ा हुआ है और दर्द एक कमी अंतरक्षेत्रीय कार्यात्मक कनेक्टिविटी के लिए जिंमेदार ठहराया है19। इन विवादास्पद और विपरीत निष्कर्षों को ध्यान में रखते हुए, हम मानते है कि उपंयास दृष्टिकोण यहां प्रस्तुत PLP के अध्ययन के लिए अतिरिक्त प्रासंगिक जानकारी लाना होगा और वैज्ञानिकों के मस्तिष्क की डिग्री के साथ एक जीवित वातावरण में मीट्रिक टन के प्रभाव का मूल्यांकन करने की अनुमति होगी सक्रियण जबकि उनके दर्द के स्तर के साथ तुलना हमारे पूर्ण प्रोटोकॉल में मूल्यांकन19।

इस विषय पर पिछले साहित्य से पता चला है कि मीट्रिक टन अपने आसान कार्यांवयन और कम लागत12के कारण plp के उपचार के लिए सबसे उपयुक्त व्यवहार उपचारों में से एक है । वास्तव में, इस तकनीक के पिछले अध्ययनों plp8,20,21के साथ amputees में प्राथमिक ज्ञानेंद्रिय प्रांतस्था के भीतर एक विकृत परिवर्तन के उलट के सबूत दिखाई है । हालांकि मीट्रिक टन शायद एक सबसे सस्ती और सबसे प्रभावी दृष्टिकोण plp12,22,23,24के इलाज के लिए, और अधिक अध्ययन के लिए इन प्रभावों की पुष्टि के बाद से कुछ रोगियों नहीं है की जरूरत है 8 उपचार के इस प्रकार का जवाब और वहां बड़ा यादृच्छिक नैदानिक परीक्षणों की कमी है कि प्रदान उच्च सबूत-25परिणाम आधारित है ।

Hypotheses से जो मीट्रिक टन PLP कम कर सकते हैं की एक तथ्य यह है कि नहीं काटना शरीर के हिस्से के दर्पण छवि को पुनर्निर्माण और proprioception और दृश्य प्रतिक्रिया26के बीच बेमेल को एकीकृत करने में मदद करता है से संबंधित है. एमटी के अंतर्निहित तंत्र को सोमेटोसंवेदी8,27,28के दुर्अनुकूली मानचित्रण के प्रतिवर्तन के साथ संबद्ध किया जा सकता है ।

मीट्रिक टन के लिए, विषयों के लिए कई मोटर और संवेदी उनके अक्षुण्ण अंग का उपयोग कर कार्य करने के लिए आवश्यक है (जैसे, आकोचन और विस्तार), जबकि भागीदार के शरीर की मिडलाइन में स्थित दर्पण में इस आशय का अवलोकन, जिससे एक ज्वलंत और सटीक बनाने (क) के अंतर्गत संचलन का प्रतिनिधित्व

आगे करने के लिए के वैज्ञानिक समझ विकसित करने के लिए रोगपाद्भिविज्ञान PLP में शामिल पहलुओं, यह बेहतर अंतर्निहित neuroplastic परिवर्तन है कि अंग amputations से परिणाम की विशेषता है, साथ ही दर्द के सुधार के लक्षण के रूप में महत्वपूर्ण है मीट्रिक टन द्वारा प्रदान की । इस संबंध में, ऐसे fmri के रूप में न्यूरोइमेजिंग तकनीकों, शक्तिशाली उपकरण के रूप में उभरा है मदद करने के pathophysiologic वल्कुट पुनर्गठन के साथ जुड़े तंत्र और plp के साथ व्यक्तियों के पुनर्वास के अनुकूलन की ओर सुराग प्रदान स्पष्ट नैदानिक संदर्भ30,31। इसके अलावा, उच्च आकाशीय संकल्प fmri द्वारा afforded (के रूप में इलेक्ट्रोएंसेफेलोग्राफी की तुलना में, उदाहरण के लिए) मस्तिष्क प्रतिक्रियाओं की और अधिक सटीक मानचित्रण के लिए अनुमति देता है, जैसे उंगली और अंक अभ्यावेदन के रूप में, ज्ञानेंद्रिय प्रांतस्था में अन्य क्षेत्रों के साथ मस्तिष्क३२।

तिथि करने के लिए, neuroफिजियोलॉजी मीट्रिक टन के साथ जुड़े बाहर स्कैनर वातावरण (यानी, यह एक व्यक्ति के लिए चिकित्सा प्रदर्शन करने के लिए मुश्किल है के भीतर प्रक्रिया को ले जाने की चुनौतियों के लिए बड़े हिस्से में कारण रहता है, जबकि स्कैनर में झूठ बोल रही है) । यहां, हम एक विधि का वर्णन है कि एक व्यक्ति के लिए वास्तविक समय में अपने पैर आंदोलन का निरीक्षण करने के लिए अनुमति देता है, जबकि स्कैनर बोर के संकीर्ण दायरे के भीतर लापरवाह झूठ बोल रही है । ज्वलंत और immersive चिकित्सा द्वारा elicited सनसनी का एक सटीक मनोरंजन एक वीडियो कैमरा है कि कब्जा चल पैर के वास्तविक समय छवियों का उपयोग कर निर्मित किया जा सकता है, और दर्पण की एक प्रणाली और एक मॉनिटर है कि अध्ययन के भागीदार द्वारा सीधे देखा जा सकता है ।

पिछले अध्ययनों से वीडियो रिकॉर्डिंग, आभासी वास्तविकता के रूप में तकनीकों को शामिल करने का प्रयास किया है, और prerecorded एनिमेशन के रूप में दृश्य उत्तेजना पेश करने के लिए और इन तकनीकी चुनौतियों को दरकिनार9,16,३३ ,३४. फिर भी, इन तकनीकों उनकी प्रभावशीलता३५,३६,३७,३८,३९में सीमित किया गया है । एक prerecorded वीडियो का उपयोग कर के विशेष मामले में, वहां ' प्रतिभागियों आंदोलनों और वीडियो द्वारा प्रदान की लोगों के बीच एक अक्सर गरीब तुल्यकालन है, साथ ही साथ समय सटीकता की कमी है, जो एक गरीब यथार्थवादी छाप की ओर जाता है कि व्यक्ति के अपने टांग खिसका रही है । आदेश में ज्ञानेंद्रिय विसर्जन की इस भावना में सुधार करने के लिए, ऐसी आभासी वास्तविकता और डिजीटल एनिमेशन के रूप में अंय तकनीकों, का प्रयास किया गया है । फिर भी, वे एक कम छवि संकल्प, देखने का एक सीमित क्षेत्र के कारण नेत्रहीन समझाने उत्तेजना उत्पन्न करने में विफल रहे हैं, अवास्तविक या nonnatural मानव की तरह गति, और गति अंतराल की उपस्थिति (यानी, आंदोलन के desynchronization). इसके अतिरिक्त, एक सटीक मॉडलिंग की कमी ऐसी घर्षण, गति के प्रभाव के रूप में अंय सुविधाओं पर गरीब नियंत्रण के साथ संयुक्त, और गुरुत्वाकर्षण, एक ज्वलंत और immersive महसूस४०की धारणा hinders । इसलिए, amputees के लिए, यह सुनिश्चित करने के लिए कि विषयों संज्ञानात्मक कार्य में लगे हुए है (अवलोकन) और काटना अंग आंदोलन के भ्रम पर immersive रणनीतियों का पता लगाने के लायक है । अंत में, इन जटिल रणनीतियों के विकास और कार्यांवयन के लिए आवश्यक संसाधन समय लेने वाली और/

हम एक नया दृष्टिकोण का वर्णन है कि हम विश्वास विसर्जन की एक यथार्थवादी और ज्वलंत भावना जिससे प्रतिभागी अपने स्वयं के अंग का एक अनुमान छवि का एक जीवित और वास्तविक समय वीडियो देख सकते हैं, जबकि वे मीट्रिक टन31के एक सत्र के प्रदर्शन । इस दृष्टिकोण से किया जाता है जबकि व्यक्ति स्कैनर बोर में झूठ बोल रही है और पर्याप्त लागत या व्यापक तकनीकी विकास के बिना है ।

इस प्रोटोकॉल एक राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (NIH) अनुसंधान परियोजना अनुदान (RO1)-प्रायोजित नैदानिक परीक्षण है कि एक neuromodulatory तकनीक के संयोजन के प्रभाव का मूल्यांकन का हिस्सा है, अर्थात् ट्रांसीनियल प्रत्यक्ष वर्तमान उत्तेजना (tDCS), के साथ एक व्यवहार थेरेपी (मिरर थेरेपी) ताकि प्रेत अंग दर्द से राहत पाने के लिए31। हम आधार रेखा पर दर्द के लिए दृश्य एनालॉग स्केल (VAS) में परिवर्तन का मूल्यांकन, पहले, और प्रत्येक हस्तक्षेप सत्र के बाद । fMRI एक neurophysiologic उपकरण के रूप में प्रयोग किया जाता है ताकि मस्तिष्क समारोह और PLP के राहत के साथ अपने संबंध में संरचनात्मक परिवर्तन का मूल्यांकन करने के लिए । इसलिए, एक प्रारंभिक fmri के लिए है भागीदार मस्तिष्क, जो या तो पता चलता है कि वहां वल्कुट है दुरनुकूलक पुनर्गठन5,6,8 के संरचनात्मक संगठन का एक आधार रेखा नक्शा है प्राप्त की है , 11 , 13 , 14 , 18 , 28 या कि वहाँ19नहीं है; उसी तरह, वैज्ञानिक निरीक्षण कर सकते है जो क्षेत्रों में मीट्रिक टन के कार्य के साथ बेसलाइन पर सक्रिय कर रहे है क्रम में मीट्रिक टन के लिए ' क्षेत्रों सक्रियण प्रतिक्रिया को समझने के लिए; अंत में, यह एक दूसरे fmri पोस्टइंटरवेंशन प्राप्त करने के लिए यदि परिवर्तन (मॉडुलन) वल्कुट पुनर्गठन में tdcs और मीट्रिक टन के साथ संयुक्त चिकित्सा के बाद उत्पंन किया गया है और अगर उन परिवर्तनों को सहसंबद्ध या डिग्री के साथ जुड़े रहे है का विश्लेषण करने के लिए देखने के लिए संभव है के दर्द में परिवर्तन । इसलिए, इस प्रोटोकॉल के वैज्ञानिकों को मीट्रिक टन के दौरान PLPs के साथ रोगियों में संरचनात्मक पुनर्गठन परिवर्तन का मूल्यांकन करने के लिए और भी मदद करता है उंहें समझने के लिए यदि fMRI में देखा इन परिवर्तनों को PLPS में परिवर्तन के साथ जुड़े रहे हैं, इसलिए पर अतिरिक्त जानकारी प्रदान करने की अनुमति देता है मीट्रिक टन कैसे मस्तिष्क संरचनात्मक और कार्यात्मक गतिविधि को प्रभावित करता है प्रेत दर्द को संशोधित करने के लिए ।

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Protocol

1. विषय की तैयारी

  1. भाग लेने से पहले, भागीदार एक सहमति फार्म और एक एमआरआई सुरक्षा स्क्रीनिंग मूल्यांकन पूरा किया है, बाद स्कैनिंग की सुविधा में न्यूरोइमेजिंग तकनीशियन द्वारा बाहर किया, यह सुनिश्चित करने के लिए कि भागीदार किसी भी ज्ञात मतभेद नहीं है (जैसे, उनके शरीर में धातु, क्लास्ट्रोफोबिया का इतिहास, या गर्भावस्था) स्कैन किया जा रहा है ।
  2. प्रयोगात्मक प्रक्रिया के संबंध में विस्तृत निर्देश के साथ भागीदार प्रदान करते हैं ।
  3. विषय एक अनुदेशात्मक रिकॉर्ड ऑडियो को सुनने के लिए सुनिश्चित करें कि वे समझ और स्कैनिंग की प्रक्रिया के दौरान प्रदान की निर्देशों का पालन कर रहे हैं ।
  4. स्कैनर वातावरण के भीतर कार्य निर्देशों के परिचित की सुविधा के लिए एक नकली स्कैनर में चलाने के एक अभ्यास के बाहर ले ।
    नोट: नकली स्कैनर वास्तविक डेटा के लिए हर तरह से इसी तरह की है-एमआरआई स्कैनर प्राप्त है, लेकिन सक्रिय चुंबक के बिना ।
  5. प्रतिभागी को स्पष्ट निर्देश दें कि अवशिष्ट और प्रेत अंग की किसी भी हरकत से बचने के लिए स्टंप की मांसपेशियों का कोई भी संकुचन न हो जो मस्तिष्क के संकेत के साथ हस्तक्षेप कर सके ।

2. प्रयोग की तैयारी

ध्यान दें: प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल क्या पहले से तंत्रिका संबद्ध की जांच के प्रयोजनों के लिए वर्णित किया गया है के समान है ऊपरी अंगों को हिलाने की मानसिक कल्पना के साथ जुड़े । यहां हमने निचले अंगों की आवाजाही के दृष्टिकोण को अपनाया है । विशेष रूप से, व्यवहार कार्य निंन से मिलकर बनता है ।

  1. स्कैनर कक्ष में प्रवेश करने से पहले, प्रतिभागी से अपने कृत्रिम अंग और किसी भी धातु की वस्तुओं को हटाने के लिए कहें ।
  2. एमआरआई तकनीशियन है सुनिश्चित करें कि भागीदार उनके शरीर है कि उंहें जोखिम में डाल सकता है पर कोई धातु है।
  3. एमआरआई-संगत व्हीलचेयर में एमआरआई कक्ष के लिए प्रतिभागी परिवहन; उसके बाद प्रतिभागी को खुद को एमआरआई स्कैनर बेड पर ट्रांसफर करने के लिए कहें ।
  4. मीट्रिक टन के लिए, आराम से एक एकल टुकड़ा, एमआरआई-संगत, क्षैतिज दर्पण (१०,००० मिमी x २५५ मिमी x 3 मिमी) भागीदार के पैरों के बीच एक त्रिकोणीय स्टैंड द्वारा समर्थित है जबकि वे स्कैनर बिस्तर पर लापरवाह झूठ बोल रहे हैं । स्थिरता और दर्पण की बेहतर स्थिति की अनुमति देने के लिए सैंडबैग्स का उपयोग करें । एक समायोज्य बांह के लिए दर्पण स्टैंड संलग्न करें ताकि यह शरीर के किसी भी भाग से संपर्क किए बिना विषय की ऊंचाई और स्थिति के अनुसार तैनात किया जा सकता है ( चित्रा 1) ।

Figure 1
चित्रा 1 : वीडियो कैमरा और दर्पण की स्थापना की । दर्पण के बारे में ४५ डिग्री के कोण पर पैरों के बीच तैनात है, भागीदार ऊंचाई और अच्छेदन स्तर पर निर्भर करता है । लक्ष्य अवशिष्ट अंग को कवर और यह वीडियो सिस्टम के लिए अदृश्य बनाने के लिए है । शीशे को सही पोजिशन में रखने के लिए सैंडबैग्स का इस्तेमाल किया जाता है । कैमरा पोजिशनिंग भी अनुकूलनीय है और आसानी से तिपाई या अनुकूलनीय ओल (कैमरे का कोण बदलता है) का उपयोग कर परिवर्तित किया जा सकता है । इस आंकड़े का बड़ा संस्करण देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें ।

  1. दृश्य प्रतिक्रिया के लिए, एक समायोज्य तिपाई पर एक एमआरआई-संगत डिजिटल कैमरा माउंट भागीदार के अक्षुण्ण पैर के पास खड़े ( चित्रा 1) ।
    नोट: प्रयुक्त कैमरा सामग्री की तालिका में सूचीबद्ध है और लागत लगभग २१७ अमरीकी डालर । कैमरा १,०८० पिक्सेल छवि संकल्प में छवियों का अधिग्रहण । चूंकि कैमरा ही एमआरआई बोर के अंदर नहीं रखा गया था, इसलिए महंगी एमआरआई-कम्पेटिबल सिस्टम की जरूरत नहीं है । कैमरा स्थिति परिवर्तन सक्षम करने के लिए एक हंसग्रीवा मॉड्यूलर नली के माध्यम से एक एमआरआई-सुरक्षित चतुर्थ ध्रुव से जुड़ा हुआ है ।
  2. एक तिपाई के लिए कैमरा संलग्न, देखने के कोण और देखने के क्षेत्र के उचित समायोजन की अनुमति ।
  3. एमआरआई सिर का तार पर एक दूसरा दर्पण प्लेस, प्रतिभागी छवि देखने के लिए सीधे मॉनिटर पर प्रस्तुत करते हुए स्कैनर बोर के अंदर पूरी तरह से झूठ बोल रही है ( चित्रा 2) ।

Figure 2
चित्रा 2 : स्कैनर वातावरण में वीडियो कैमरा और छवि प्रक्षेपण के योजनाबद्ध । मिरर थेरेपी सिस्टम के रीयल-टाइम वीडियो प्रोजेक्शन में तीन सबसिस्टम होते हैं । 1) कैमरा और सबसिस्टम मॉनिटर । वीडियो मॉनिटर करने के लिए प्रेषित है, तो इस विषय को वास्तविक समय में पैर और दर्पण पैर आंदोलनों देख सकते हैं । 2) दर्पण संलग्न के साथ सिर का तार । सिर के कुंडल में दर्पण भागीदार अपने सिर ले जाने के बिना मॉनिटर देखने के लिए अनुमति देता है । दर्पण आंख के स्तर पर एक ४५ ° कोण पर है । 3) मिरर और सैंडबैग्स । एमआरआई-संगत दर्पण ध्यान से एक तरह से है कि यह अवशिष्ट अंग को शामिल किया गया है और सबसे अच्छी छवि के लिए अनुमति देता है में पैर और अवशिष्ट अंग के बीच रखा गया है दिखाया जाएगा । इस आंकड़े का बड़ा संस्करण देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें ।

  1. एक कंप्यूटर नियंत्रित प्रणाली के माध्यम से भेजा जा करने के लिए वास्तविक समय वीडियो छवि संचरण सेट और स्कैनर (भागीदार के सिर के पास) बोर के पीछे रखा एक मॉनिटर पर यह परियोजना ।
    नोट: प्रक्षेपण और कैप्चर किए गए वास्तविक आंदोलन के बीच कोई perceivable समय विलंब नहीं है । वास्तविक आंदोलन और दृश्य प्रतिक्रिया एक दूसरे से कम द्वारा अलग कर रहे है जो वास्तविक समय महसूस में हस्तक्षेप नहीं करता है, के रूप में प्रतिभागियों ने कहा ।

3. स्कैनिंग और डेटा संग्रह

  1. एक 3 टी स्कैनर के साथ एक 8 चैनल चरणबद्ध सरणी सिर का तार का उपयोग fMRI डेटा प्राप्त ।
  2. इमेजिंग अनुक्रम प्राप्त करें जिसमें एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन T1-भारित संरचनात्मक छवि (TE: ३.१ ms, TR: ६.८ ms, फ्लिप कोण: 9 °, समदैशिक 1 मिमी voxel का आकार) (संरचनात्मक स्कैन), और रक्त ऑक्सीजन स्तर पर निर्भर (बोल्ड) fmri संकेत माप प्रोटोकॉल का उपयोग करते हुए आधारित multislice ढाल पर (तेजी से क्षेत्र) गूंज-planar इमेजिंग (ईपीआई) और मानक पैरामीटर (TE: 28 ms, TR: 2 एस, फ्लिप कोण: ९० °, समदैशिक 3 मिमी voxel आकार, अक्षत: उंमुख और पूरे मस्तिष्क को कवर) ।
    नोट: संपूर्ण स्कैनिंग प्रक्रिया लगभग 30 मिनट तक रहता है । यह एक प्रारंभिक 4 ंयूनतम संरचनात्मक (संरचनात्मक) स्कैन और चार कार्य (कार्यात्मक) 6 मिनट प्रत्येक स्थाई अधिग्रहण भी शामिल है । प्रत्येक कार्य (कार्यात्मक अधिग्रहण) के लिए, रोगी हर सेकंड 1 नल की गति से अपने पैर का दोहन करने की उम्मीद है ।
  3. स्कैन के दौरान, प्रतिभागी ध्वनि-isolating एमआरआई अनुरूप headphones (जैसे, Westone) स्कैनिंग सत्र भर में है अन्वेषक श्रवण आज्ञाओं सुनने के लिए पहनते हैं ।
  4. जबकि रोगी स्कैनर में पड़ा हुआ है, श्रवण ट्रैक खेलने ताकि प्रतिभागी दिए गए व्यवहार कार्य करने के लिए श्रवण संकेतों की एक श्रृंखला सुनता है ।
  5. निंनलिखित आज्ञाओं का प्रयोग करें: 1) काटना पैर के आंदोलन के लिए "पैर" (३.११ कदम के बाद नोट देखें); 2) "एक वास्तविक समय वीडियो रिकॉर्डिंग देखने जबकि अक्षुण्ण पैर के आंदोलन के लिए दर्पण" (इस प्रकार काटना पैर की स्थिति में एक पैर की हलचल देख दर्पण का उपयोग); 3) "आराम" जिसमें भागीदार किसी भी पैर आंदोलन बंद हो जाता है और स्थिर उनकी आंखें बंद के साथ झूठ । इसके अलावा, जांचकर्ता कहते है "शुरू" और "अंत" प्रयोगात्मक भागो, क्रमशः ( चित्रा 3) की शुरुआत और अंत दर्शाता है ।

Figure 3
चित्रा 3 : कार्य डिजाइन । कार्य डिजाइन तीन कदम के होते हैं । पहले "पैर" कदम के दौरान, इस विषय के लिए पैर ले जाने के निर्देश दिए है (पैर ठोको) के बारे में एक आंदोलन की गति से हर 2 एस (20 एस में 10 आंदोलनों), उनकी आंखें बंद के साथ । दूसरा "दर्पण" कदम के लिए, भागीदार पैर (20 में 10 आंदोलनों) चलती रखने के लिए है, जबकि वीडियो ऑनलाइन वास्तविक समय पैरों की दर्पण छवि प्रदर्शित मॉनिटर पर देख रहे हैं । अंतिम चरण में विषय को आराम देने का निर्देश देता है ।

  1. भागीदार है बंद आँखों के साथ nonamputated निचले पैर के साथ एक आंदोलन प्रदर्शन (यानी, दोहराया तल आकोचन और 2-3 s प्रति लगभग एक नल की गति से पैर की पृष्ठीय आकोचन).
  2. भागीदार एक ही पैर आंदोलन प्रदर्शन किया है, लेकिन अब प्रतिभागी अपने पैर की एक दर्पण छवि का पालन करने के लिए काटना पैर की जगह में चलती वास्तविक समय वीडियो कब्जा के साथ बरकरार पैर के आंदोलन का उपयोग ।
  3. क्या भागीदार एक आराम की स्थिति है, जो में वह अभी भी पैर की कोई हरकत के साथ देता है प्रदर्शन किया है ।
    नोट: प्रत्येक शर्त 20 एस के लिए रहता है (यानी, एक प्रयोगात्मक ब्लॉक = ६० एस) 6 मिनट के एक रन लंबाई समय (ब्लॉक प्रति प्रयोगात्मक चलाने के छह repetitions) के लिए ।
  4. प्रत्येक प्रतिभागी के लिए एकल सत्र में डेटा एकत्र करें ।
  5. जांचकर्ता को निर्देश दें कि वह किसी अवांछित गतिविधि पर ध्यान दे, और रनों के बीच में प्रतिभागी को सही गति और गतिवधियां रखने का निर्देश दे ।
  6. सुनिश्चित करें कि प्रक्रियाएं निष्पादित होने के बाद, जांचकर्ता डेटा को एंक्रिप्टेड फ़्लैश ड्राइव में स्थानांतरित करता है और उसे सुविधा में किसी सुरक्षित स्थान पर संग्रहीत करता है ।
    नोट: इस प्रोटोकॉल में, शब्द "पैर" शब्द के स्थान पर उपयोग किया जाता है । हालांकि प्रतिभागियों केवल पैर आंदोलनों (एमआरआई मशीन से संयम के कारण) कर रहे हैं, उनमें से ज्यादातर निचले अंग का एक बड़ा हिस्सा काटना है और पैर काटना, पैर नहीं के रूप में भेजा जाता है ।

4. विश् लेषण

  1. मानक तकनीकों का उपयोग कर कार्यात्मक न्यूरोइमेजिंग डेटा का विश्लेषण30,४१, अनुदैर्ध्य विश्लेषण डिजाइन (आधार रेखा और posttreatment) और प्रसंस्करण स्ट्रीम में fmrib सॉफ्टवेयर लाइब्रेरी (FSL) सॉफ्टवेयर पैकेज४२ ,४३.
    1. प्रत्येक कार्यात्मक स्कैन के लिए, 3 डी गति सुधार पहले खंड संरेखण का उपयोग कर, उच्च पास छानने के लिए लौकिक रैखिक प्रवृत्तियों को हटाने, और स्लाइस समय अधिग्रहण और स्थानिक चौरसाई (गाउसीय कर्नेल, ५.० मिमी आधा पर पूर्ण चौड़ाई के लिए एक सुधार करने के लिए प्रदर्शन अधिकतम [FWHM]) ।
      1. ०.९ मिमी के ऊपर एक प्रस्ताव के साथ किसी भी दिशा में एफएसएल की गति ग़ैर डिटेक्शन प्रोसेसिंग स्ट्रीम और गणितीय "साफ़" उन्हें अंतिम विश्लेषण४४से मार्क मात्रा ।
        नोट: यदि 25% से अधिक वॉल्यूम को निकालने के लिए निर्दिष्ट हैं, तो संपूर्ण प्राप्ति को कुल dataset से बाहर रखा जाना चाहिए ।
    2. प्रत्येक preprocessed कार्यात्मक छवियों के उच्च संकल्प शारीरिक और, तो, उन्हें मानक Talairach अंतरिक्ष में लाने के लिए coregister.
    3. एक voxel समय पाठ्यक्रम के लिए एक सामांय रैखिक मॉडल (glm) फिट जहां प्रत्येक प्रयोगात्मक हालत एक मालगाड़ी अफसोस है कि डबल गामा hemodynamic प्रतिक्रिया समारोह के साथ smoothed होना चाहिए द्वारा मॉडलिंग है ।
    4. उच्च संकल्प शारीरिक टी1-भारित संरचनात्मक मात्रा का उपयोग करने के लिए एक फुलाया वल्कुट सतह जाल का निर्माण करने के लिए परिखीय सक्रियण देखने के लिए, और फिर, इस विषय के पुनर्निर्माण पर ब्याज के प्रत्येक विपरीत के लिए परियोजना व्यक्तिगत विषय नक्शे जाल.
      नोट: अनुमानों GLM से महत्वपूर्ण मूल्यों को दिखाना चाहिए । सांख्यिकीय महत्व मान थ्रेशोल्ड p < ०.००१ के मानक मापदंड पर सेट करने के लिए एक क्लस्टर आकार थ्रेशोल्ड समायोजन का उपयोग करते हुए एक से अधिक तुलना के लिए सही है ।
  2. ब्याज की एक क्षेत्र (आरओआई) विश्लेषण आचरण ।
    1. प्राथमिक ज्ञानेंद्रिय प्रांतस्था के freesurfer desikan एटलस४५ के साथ मुख्य रूप से आरओआई परिभाषित करें और फिर, बेसलाइन स्कैन पर पैर बनाम आराम की स्थिति के दौरान विषय विशिष्ट कार्यात्मक सक्रियण का उपयोग करके प्रत्येक विषय के लिए इसे परिष्कृत करें ।
    2. विपरीत गोलार्द्ध के समजात क्षेत्र पर परिष्कृत प्राथमिक आरओआई को प्रतिबिंबित (यानी, अक्षुण्ण निचले अंग के ipsilateral प्राथमिक ज्ञानेंद्रिय प्रतिनिधित्व) ।
    3. माध्यमिक आरओआई के लिए पूरे (द्विपक्षीय) पश्चकपाल दृश्य प्रांतस्था को परिभाषित करने के लिए मानक FreeSurfer कंकालीय Desikan एटलस४५ का प्रयोग करें ।

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Representative Results

मीट्रिक टन वास्तविक समय वीडियो प्रक्षेपण का उपयोग कर के साथ जुड़े सनसनी पैदा करना व्यवहार्य है । प्रतिभागियों को subjectively रिपोर्ट किया है कि वीडियो छवि माना जाता है जीवन की तरह है और सनसनी immersive है ।

इसके अलावा, वल्कुट मीट्रिक टन के साथ जुड़े सक्रियण के पैटर्न (यानी, पैर की आवाजाही और अनुमानित दर्पण छवि को देखने) स्कैनर वातावरण में मजबूत कर रहे हैं । एक प्रायोगिक अध्ययन में, माउंट करने के लिए वल्कुट प्रतिक्रियाओं बाएं पैर (पुरुष, ५६ साल पुराने, घुटने के नीचे पैर के निचले भाग के दर्दनाक अंगोच्छेदन) ऊपर वर्णित कार्य प्रोटोकॉल निम्नलिखित के साथ एक प्रतिभागी में fmri का उपयोग कर दर्ज किए गए थे । बाकी हालत बनाम पैर आंदोलन की तुलना contralateral के पैर की ज्ञानेंद्रिय प्रतिनिधित्व के भीतर एक मजबूत सक्रियण में हुई (यानी, बाएँ) गोलार्द्ध. सैलेटरल कॉर्टिकल एक्टिवेशन ज्ञानेरीमोटर लेग एरिया (चित्र 4a) के भीतर देखा गया था । दर्पण हालत बनाम आराम की स्थिति भी मजबूत contralateral और साथ ही वल्कुट लेग ज्ञानेंद्रिय प्रतिनिधित्व के ipsilateral सक्रियण की पुष्टि की । इसके अतिरिक्त, मजबूत वल्कुट सक्रियण पीछे पश्चकपाल (यानी, दृश्य) वल्कुट चल पैर की अनुमानित छवि को देखने के साथ जुड़े क्षेत्रों के साथ देखा गया था ।

सक्रियण के प्रतिमान वर्णित सक्रियणों आधार रेखा स्थिति, अर्थात, चिकित्सा अवधि की दीक्षा पर है । प्रारंभिक प्रतिक्रियाओं के लिए ब्याज के क्षेत्रों को परिभाषित करने के प्रयोजनों के लिए आधार रेखा सक्रियण परिभाषित सेवा (ROIs), और एक बाद की तुलना मीट्रिक टन प्रोटोकॉल के बाद प्रत्येक व्यक्ति में पूरा हो गया है ।

Figure 4
चित्रा 4 : एमआरआई स्कैनर में दर्पण थेरेपी के जवाब में वल्कुट सक्रियणों के प्रतिनिधि उदाहरण । (क) लेग मूवमेंट बनाम बाकी की स्थिति की तुलना करने से, contralateral (यानी, बाएं) और ipsilateral प्रांतस्था के पैर की ज्ञानेरीयता प्रतिनिधित्व के भीतर एक मजबूत सक्रियण में हुई । (ख) दर्पण शर्त बनाम विश्राम की स्थिति में भी कॉर्टिकल लेग सेनसोमोटर प्रतिनिधित्व के एक मजबूत contralateral और ipsilateral सक्रियण की पुष्टि की, साथ ही पश्चकपाल (यानी, दृश्य) वल्कुट सक्रियण को देखने के साथ जुड़े चलती टांग की अनुमानित छवि । इस आंकड़े का बड़ा संस्करण देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें ।

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Discussion

इस प्रोटोकॉल एक उपंयास, व्यवहार्य प्रक्रिया है कि जांचकर्ताओं की अनुमति देता है सही रूप में तंत्रिका को PLP के साथ व्यक्तियों में मीट्रिक टन के साथ जुड़े संबद्ध विशेषता वर्णन करता है ।

जैसा कि पहले उल्लेख किया है, पिछले अध्ययनों की जांच करने का प्रयास किया है तंत्रिका इस तरह के वीडियो रिकॉर्डिंग, आभासी वास्तविकता, और prerecorded एनिमेशन9,३३ के रूप में विभिंन तकनीकों को शामिल करके मीट्रिक टन उपचार के साथ जुड़े संबद्ध ,३४. हालांकि, इन पहुंचों की प्रभावशीलता३७,३८,३९के संदर्भ में सीमित किया गया है । यहां उल्लिखित प्रोटोकॉल में, हम सरल, वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध है, और कम लागत वाले तत्वों को शामिल करने के लिए एक जीवन की तरह और immersive एमआरआई वातावरण के भीतर मीट्रिक टन के साथ जुड़े सनसनी पैदा करते हैं । सभी उपकरणों का इस्तेमाल किया एमआरआई संगत है (यानी, nonferromagnetic सामग्री) और आसानी से समायोजित किया जा सकता है और प्रत्येक व्यक्ति के लिए संशोधित । प्रमुख तत्वों तीन मुख्य उपभागों से मिलकर बनता है: (1) वीडियो कैमरा और मॉनिटर; (2) चिंतनशील दर्पण सिर का तार से जुड़ा; (3) बड़े चिंतनशील दर्पण और समर्थन करता है । वीडियो मॉनिटर करने के लिए प्रेषित किया जाता है ताकि विषय पैर और वास्तविक समय में दर्पण पैर आंदोलनों देख सकते हैं । सिर के कुंडल में दर्पण के अभिविन्यास प्रतिभागी लापरवाह झूठ बोल रही है और सिर के अत्यधिक आंदोलन के बिना, निगरानी देखने के लिए अनुमति देता है. दर्पण है विषय काटना पैर लंबाई एक समायोज्य स्टैंड का उपयोग करने के लिए है भागीदार पैर के साथ किसी भी संपर्क से बचने के लिए समायोजित । एक डेटा अधिग्रहण और देखने के विश्लेषण बिंदु से, कार्यात्मक न्यूरोइमेजिंग डेटा एक पूर्व के बाद अनुदैर्ध्य डिजाइन30,४१पर विशेष जोर के साथ मानक तकनीकों (यानी, ब्याज विश्लेषण के क्षेत्र) का उपयोग कर विश्लेषण किया है ।

प्रतिभागी को प्रदान की गई वास्तविक जीवन की सनसनी के अलावा, इस प्रोटोकॉल का एक अन्य लाभ यह है कि प्रणाली को विभिन्न अंगों (ऊपरी और निचले) को देखने के प्रयोजनों के लिए समायोजित किया जा सकता है और अंग आंदोलन के किसी भी संयोजन का परीक्षण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।

Immersive वीडियो संचरण द्वारा प्रदान की सनसनी एक महत्वपूर्ण कारक है जब यह मीट्रिक टन के संभावित उपचारात्मक प्रभाव पैदा करने के लिए आता है । यहां प्रस्तुत के रूप में वीडियो कैमरे से कब्जा कर लिया वास्तविक समय वीडियो का उपयोग इस तरह के कंप्यूटरीकृत छवियों, आभासी वास्तविकता, या prerecorded छवियों के रूप में पिछले दृष्टिकोण से बेहतर हो सकता है । हालांकि, हम दृश्य भ्रम लोगों के साथ इस तकनीक की तुलना नहीं किया । इसके अलावा, स्वस्थ प्रतिभागियों में पिछले एक अध्ययन एक पारंपरिक दर्पण बॉक्स और एक आभासी वास्तविकता के साथ एक कार्य प्रदर्शन के बाद कार्यात्मक मस्तिष्क सक्रियण मूल्यांकन ऊपरी अंग की छवि का अनुमान है । इस अध्ययन के परिणामों में, Diers और सहयोगियों जीवंतता या दृश्य वास्तविकता भ्रम और दर्पण बॉक्स थेरेपी18के बीच भ्रम की कथित प्रामाणिकता के बीच कोई अंतर नहीं मिला ।

दूसरी ओर, इस प्रोटोकॉल भी अपनी सीमाओं और इसके साथ जुड़े चुनौतियों का है: पैर आंदोलन की प्रकृति के कारण, गति कलाकृतियों (यानी, अत्यधिक सिर आंदोलन के साथ जुड़े) डेटा गुणवत्ता समझौता हो सकता है । हालांकि मरीज को अपने स्वयं के अंग की एक अनुमानित लाइव छवि देखने के लिए अनुमति दी है, प्रोटोकॉल एक प्रश्नावली की कमी को ठीक से जीवंतता और विसर्जन है कि प्रतिभागियों का मानना है कि कार्यों के दौर से गुजर रहा है का आकलन । इसके अलावा, हम इस तरह के दृश्य उत्तेजनाओं वास्तव में आंदोलन या एक कम अंग की एक आभासी वास्तविकता इमेजिंग प्रक्षेपण प्रदर्शन रोगी के बिना पैर आंदोलन की एक रिकॉर्डिंग के रूप में अन्य रणनीतियों, के साथ इस तकनीक में प्रदर्शन किया काम की तुलना नहीं किया चलती. यह विशेष रूप से किया गया था क्योंकि यह इस प्रोटोकॉल का लक्ष्य नहीं था और क्योंकि वहां पिछले अध्ययन है कि पहले से ही अध्ययन किया है और इन हस्तक्षेपों की तुलना में और सक्रियण के पैटर्न में कोई फर्क नहीं पता चला है, साथ ही साथ जीवंतता में कोई फर्क नहीं है हस्तक्षेप के बीच का कार्य, जैसा कि18से ऊपर उल्लेख किया गया है । इसके अलावा, प्रस्ताव से संबंधित चुनौतियों पर काबू पाने के लिए, हम वर्तमान अत्याधुनिक गति का पता लगाने और सुधार रणनीतियां26कार्यरत थे । आगे डेटा की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए, नई रणनीतियों (जैसे, शारीरिक संयम विषय के कूल्हों के आसपास रखा मदद करने के लिए पैर गति को अलग) पीछा किया जा रहा है । अंत में, संशोधन और समस्या निवारण के संबंध में, हम शुरू में एक निश्चित कैमरा स्टैंड है कि हमें प्राप्त करने के लिए और पर्याप्त रूप से दर्पण में रोगी के निचले अंग प्रतिबिंब पर कब्जा करने की अनुमति नहीं था; हालांकि, एक समायोज्य स्टैंड का उपयोग, हम सबसे सटीक और सटीक छवि संचरण प्राप्त करने में सक्षम थे । इसके अतिरिक्त, प्रोटोकॉल के विकास के पहले कदम के दौरान, दर्पण खड़े नाजुक था और किसी भी हल्के आंदोलन के साथ आसानी से गिर गया । जब सैंडबैग्स को मिरर असेंबल को स्थायित्व देने के लिए जोड़ा गया था तो इस पर काबू पा लिया गया था ।

अंत में, प्रयोगात्मक सेटअप को लागू करने की आसानी को देखते हुए, इस दृष्टिकोण न केवल अंग amputees में मीट्रिक टन के प्रभाव पर भी मूल्यांकन की अनुमति हो सकती है, लेकिन इस तरह के स्ट्रोक और रीढ़ की हड्डी में चोट के रूप में इस उपचार के दृष्टिकोण का उपयोग अन्य स्थितियों में.

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

यह अध्ययन एक NIH RO1 अनुदान (1R01HD082302) द्वारा समर्थित किया गया था ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Scanner Phillips NA 3 Tesla Philips Acheiva MRI scanner
Camera Logitech NA HD Pro Webcam C910
Monitor Cambridge Research Systems NA  3D BOLD screen for MRI
Mirror TAP Plastics 99999 Mirrored Acrylic Sheets (Cut­to­Size) ­ Clear 1/8 (.118)" Thick, 10" Wide, 40" Long
Mirror stand NA Mirror stand was built by the co-investigators from a rectangular piece of wood
Headphones Westone Sensimetrics PN 79245 Replacement comply foam tips for universal-fit earphones. Canal size: Standard 6 pieces/ 3 pair 
MR compatible in ear headphones
MRI Scanner Phillips 3.0 T Philips Achieva System 

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तंत्रिका विज्ञान मुद्दा १४६ प्रेत अंग दर्द fmri ब्रेन इमेजिंग दर्पण चिकित्सा विच्छेदन neuroplasticity ज्ञानेंद्रिय प्रांतस्था
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Saleh Velez, F. G., Pinto, C. B., Bailin, E. S., Münger, M., Ellison, A., Costa, B. T., Crandell, D., Bolognini, N., Merabet, L. B., Fregni, F. Real-time Video Projection in an MRI for Characterization of Neural Correlates Associated with Mirror Therapy for Phantom Limb Pain. J. Vis. Exp. (146), e58800, doi:10.3791/58800 (2019).

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