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팬텀 사지 통증에 대 한 미러 치료와 관련 된 신경 상관 관계의 특성에 대 한 MRI에서 실시간 비디오 프로젝션

Neuroscience

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Summary

소설 소개 행동 결합 및 neuroimaging 프로토콜 고용 실시간 비디오 프로젝션 다리에서 자기 공명 화상 진 찰 스캐너 환경 내에서 미러 치료와 관련 된 신경 상호 특성화 목적 팬텀 사지 통증과 수족 과목입니다.

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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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Abstract

미러 치료 (MT) 팬텀 사지 통증 (PLP) amputees에 통증 증상을 완화 하는 효과적인 재활 전략으로 제안 되었습니다. 그러나, 산 치료와 관련 된 신경 관계가 수립 있다 도전 어려운 자기 공명 영상 (MRI) 스캐너 환경 내에서 효과적으로 치료를 관리 하는. 이 재활 전략 연관 피 질 영역의 기능 조직 특성, 우리는 다리 절단 참가자에 적용 될 수 있는 결합 된 행동 및 기능적인 neuroimaging 프로토콜을 개발 했습니다. 이 새로운 접근 방식을 카메라에 의해 촬영 된 실시간 비디오 이미지를 확인 하 여 MRI 스캐너 환경 내에서 산을 참가자가 있습니다. 이미지 거울과 참가자 스캐너 침대에 누워 있는 동안 플레이 모니터의 시스템을 통해 참가자에 의해 볼 수 있습니다. 이러한 방법으로, 대뇌 피 질의 영역 (예: sensorimotor cortex)의 기능 변화 산의 직접 응용 프로그램에 대 한 응답에서 나타낼 수 있다

Introduction

PLP 누락 사지 postamputation1,2에 해당 하는 영역 내에서 인식 하는 고통의 감각을 말합니다. 이 조건은 중요 한 만성 의료 부담 이며 개인의 삶의 질3,4에 극적인 영향을 미칠 수 있습니다. 그것은 뇌 구조와 기능에 변경 개발 및 PLP5,6의 neuropathophysiology에서 근본적인 역할을 제안 했다. 그러나, 어떻게 통증 증상을 개발 하 고 그들이 어떻게 치료에 응답에 완화 될 수 있다의 기본 신경 관계가 알 수 없는 남아 있습니다. 정보의이 부족은 기술 과제와 관련 된 MRI5,7,8 같은 neuroimaging 환경의 제약 조건 내에서 주어진된 치료 접근을 수행 하는 제한 때문에 주로 .

다양 한 연구에서에서 결과 발생 하는 두뇌의 다른 지역에서 뿐만 아니라 sensorimotor 외피가 내 maladaptive neuroplastic 개편에 PLP의 개발 특성. 예를 들어 사지의 절단에 따라는 교대 지역 이웃의 해당 sensorimotor 대뇌 피 질의 표현에 표시 되었습니다. 그 결과, 인접 분야는 분명히 절단된 사지9,10에 해당 하는 데 사용 하는 영역을 침입 시작 합니다. PLP와 관련 된 통증 증상을 완화 하기 위해 마운트 또는 모터 이미지 등 치료 효과가9,,1112수 있습니다. 그것은 증상의 완화 nonaffected 사지12,13에서 거울 반영 이미지의 관찰에 의해 제공 하는 구심 성 입력의 크로스-모달 다시 설립 통해 상 발생 하는 것이 좋습니다. 14,15,,1617. 이러한 이미지를 통해 참가자 모두 사지 남아 있는 환상 만들 절단 된 대신 반대 다리의 반사를 시각화 수 있습니다. 환상 그리고 몰입 효과 이전 공부 했다 Diers 연구진이 기능적 MRI (fMRI)를 통해 기능 활성화의 비교는 일반적인 거울 상자 또는 가상 현실 작업을 받은 후 평가 되었다 건강 한 주제에 그러나 18., maladaptive neuroplastic 변화의 반전 및 증상의 완화와 관련 된 신경 상호 제대로 이해 남아 있다. 또한, PLP의 기본 메커니즘 남아 연구의 주제 동안 논란이 연구 결과 밝혀5, PLP의 개발 뒤에 분명 기본 physiopathologic 변경 해명 여전히 불완전은 19. 위에서 설명 했 듯이, 여러 작가 특성 통증의 개발 deafferentation 및 영향을 받는 뇌 영역 (절단된 사지의 영역)6,7,8; 대뇌 피 질의 조직 개편 그러나, 결과 반대 가는데과 고통의 존재는 뇌 구조의 보존 관련 및 통증 감소 국제 기능 연결19에 기인 하는 공동 작업자에 의해 설명 했다. 이러한 논란에 비추어 그리고 결과 반대, 우리는 믿고 여기에 제시 하는 새로운 접근 방식을 PLP의 연구를 추가 관련 정보를 가져올 것 이다 두뇌의 학위와 함께 라이브 환경에서 산의 효과 평가 하는 과학자를 허용할 것 이다 우리의 전체 프로토콜19에 평가 하는 고통의 수준으로 그들을 비교 하는 동안 활성화.

이 주제에 이전 문학 산 쉽게 구현 및 낮은 비용12PLP의 치료에 대 한 가장 적절 한 행동 치료 중 하나입니다 보이고 있다. 사실,이 기술의 이전 연구 PLP8,,2021amputees에 maladaptive 변경 기본 sensorimotor 피 질 내에서 반전의 증거가 나타났습니다. MT는 아마도 하나 PLP12,22,,2324를 치료 하는 가장 저렴 하 고 가장 효과적인 접근, 비록 더 많은 연구 몇몇 환자 하지 않습니다 때문에 이러한 효과 확인 하는 데 필요한 8 치료이 유형에 반응 하 고 높은 증거-기반 결과25를 제공 하는 더 큰 무작위 임상 시험의 부족이 있다.

MT PLP 줄일 수 있는 가설 중 하나는 하지 절단 신체 일부의 미러 이미지 재구성 및 proprioception과 시각적 피드백26사이 불일치를 통합 하는 데 도움이 사실은 관련이 있습니다. MT의 기본 메커니즘 somatosensory8,,2728maladaptive 매핑의 복귀와 관련 수 있습니다.

MT에 대 한 주제는 참가자의 몸의 중간에 위치한 거울에서이 효과 관찰 하는 동안 그들의 그대로 사지 (예를 들어, 굴곡 및 확장)를 사용 하 여 여러 모터 및 감각 작업을 수행 하는 데 필요한 선명 하 고 정확한 만드는 절단된 사지29의 영역 내에서 움직임의 표현입니다.

더 이상 측면의 과학적 이해를 개발 하기 위해 PLP에 관련 된 그것은 더 나은 특성을 기본 neuroplastic 변화 산에서 제공 하는 통증 증상의 개선 뿐 아니라 사지 사지에서 그 결과에 중요 한 이와 관련, neuroimaging, fMRI, 같은 대뇌 피 질의 개편 연관 pathophysiologic 메커니즘 명료 수 있도록 강력한 도구로 등장 기술과 최적화에 PLP 가진 개인의 재활을 향해 단서 제공 임상 컨텍스트30,31. 또한, 높은 공간 해상도 제공 (예: electroencephalography)에 비해 fMRI의 다른 지역과 함께 sensorimotor 피 질에 손가락 및 숫자 표현 등 두뇌 응답의 더 정확한 매핑 허용 뇌32.

날짜 하려면, MT와 관련 된 신경 생리학 스캐너 환경 내에서 프로시저의도 전에 큰 부분에서 인해 애매 남아 (즉, 그것은 스캐너에 누워 있는 동안 치료를 수행 하는 개인에 대 한 어려운). 여기, 우리는 그들의 자신의 다리 움직임을 관찰 하는 개인에 대 한 수는 방법 설명에서 실시간 스캐너의 좁은 범위 내에서 거짓말 뒤로 눕은 동안 구멍. 치료에 의해 elicited 선명 하 고 몰입 감각의 정확한 휴양 움직이는 다리, 그리고 거울과 연구 참가자가 직접 볼 수 있는 모니터의 시스템의 실시간 이미지를 비디오 카메라를 사용 하 여 다시 수 있습니다.

과거의 연구는 시각적 자극을 제시 하 고 이러한 기술적 과제9,16,33 회피 하는 수단으로 비디오 녹화, 가상 현실, 그리고 녹화 된 애니메이션 같은 기법을 통합 하려고 했습니다. ,34. 그러나, 이러한 기술은 그들의 효과35,36,37,,3839에 제한 되었습니다. 녹화 된 비디오를 사용 하 여 특정 한 경우에는 종종 가난한 간의 동기화가 참가자 들의 움직임과 비디오, 가난한 현실적인 느낌에 이르게 타이밍 정확도의 부족에 의해 제공 하는 것을 개인의 자신의 다리는 움직이고 있다. Sensorimotor 집중의이 감각을 개선 하기 위해 다른 기술, 가상 현실 등 디지털된 애니메이션 시도 되었습니다. 그러나, 그들은 낮은 이미지 해상도, 제한 된 시야, 비현실적인 또는 nonnatural 인간과 같은 움직임 및 모션 지연의 존재 시각적으로 설득력 있는 감각을 생성 하지 (즉, 움직임의 desynchronization). 또한, 마찰, 추진력, 그리고 중력의 효과 같은 다른 기능 이상의 가난한 제어와 결합 하는 정확한 모델링의 부족 선명 하 고 몰입 느낌40의 인식을 방해. 따라서, amputees에 대 한 그것은 가치 탐구 전략 과목 인지 작업 (관찰)에 종사 하 고의 환상에 몰입 절단 재활 운동. 마지막으로, 이러한 복잡 한 전략을 구현 하는 개발에 필요한 리소스는 시간이 오래 걸릴 수 및 비용을 금지 있습니다.

있다고 침수에 의하여 참가자 MT31의 세션을 수행 하는 동안 그들의 자신의 사지의 예상된 이미지의 라이브 및 실시간 동영상 볼 수 있습니다의 현실적이 고 생생한 감각을 만들어 새로운 접근 방식을 설명 합니다. 이 접근은 개인과 스캐너 구멍에 누워 상당한 비용 또는 광범위 한 기술 개발 없이 하는 동안 수행 됩니다.

이 프로토콜은 국립 보건원 (NIH) 연구 프로젝트 그랜트 (RO1)의 일부-와 함께 neuromodulatory 기법, 즉 transcranial 직류 자극 (tDCS)의 결합의 효과 평가 하는 임상 시험을 후원 한 행동 치료 (거울 요법)31팬텀 사지 통증 구호 하기 위하여. 우리 기준, 사전, 그리고 각 개입 세션 후 통증에 대 한 시각적 아날로그 규모 (VAS) 변화를 평가합니다. fMRI는 뇌 기능에 구조적인 변화 및 PLP의 구호와 함께 그것의 상관 관계를 평가 하기 위해 neurophysiologic 도구로 사용 됩니다. 따라서, 초기 fMRI 대뇌 피 질의 maladaptive 개편5,6,8 은 보여줍니다 중 하나는 참가자의 두뇌의 구조 조직의 초기 지도 하기 위하여 얻을 수 있다 , 11 , 13 , 14 , 18 , 28 또는19; 하지 않습니다 같은 방식으로, 과학자 분야 이해 영역 활성화 응답 MT; 산 작업 초기에 활성화 됩니다 볼 수 있습니다. 마지막으로, 그것은 두 번째 fMRI postintervention 변경 (변조) tDCS와 마운트 결합된 치료 후 대뇌 피 질의 조직 개편에서 생성 된 경우 확인 하 고 분석 하는 경우 이러한 변경 내용이 상관 또는 연관 정도 얻을 수 고통 변경 합니다. 따라서,이 프로토콜 MT 동안 PLPs 환자의 구조 개편 변화를 평가 하는 과학자를 허용 하 고 또한 이러한 변화를 fMRI에서 본 변화에 따라서 추가 정보를 제공 하는 PLP에 연결 됩니다 이해 하는 데 도움이 어떻게 산 수정 팬텀 통증을 뇌 구조 및 기능 활동을 영향을 줍니다.

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Protocol

1입니다. 피사체의 준비

  1. 참여, 사전 동의서를 완료 하는 참가자와 심사 평가 MRI 안전, 후자에 의해 수행 참가자는 어떤 알려진된 금기를 보장 하기 위해 스캔 시설에서 neuroimaging 기술자 검색 (예를 들어, 그들의 몸, 공포증, 또는 임신의 역사에서 금속).
  2. 실험 절차에 관한 자세한 지침 참가자를 제공 합니다.
  3. 그들은 이해 하 고 검사 절차 중에 제공 하는 지침을 따르십시오 수 있습니다 수 있도록 교육 기록 된 오디오를 들으려면 주제가 있다.
  4. 스캐너 환경 내에서 작업 지침의 팸을 촉진 하기 위하여 모의 스캐너에서 실행 하는 연습을 실시 합니다.
    참고: 모의 스캐너 활성 자석 하지 않고 실제 데이터 취득 MRI 스캐너에 모든 면에서 비슷합니다.
  5. 뇌 신호를 방해할 수 있는 그 루터 기 근육의 어떤 수축 방지에 잔류 하 고 팬텀 사지의 어떤 운동 든 지 피하기 위하여 참가자를 명확한 지침을 제공 합니다.

2입니다. 실험의 준비

참고: 실험 프로토콜은 무엇을 이전 이동 위 사지의 정신적 이미지와 관련 된 신경 상호 조사 목적에 대 한 설명 되었습니다 비슷합니다. 여기, 우리는 더 낮은 사지의 움직임에 대 한 접근을 적응 시켰다. 특히, 행동 작업의 다음으로 구성 됩니다.

  1. 스캐너 룸을 입력 하기 전에 그들의 지 및 금속 개체를 제거 하려면 참가자 요청.
  2. 있는지 확인 하는 MRI 기술자를가지고 참가자 는 그 위험에 넣어 수 있습니다 그들의 시체에 없는 금속.
  3. MRI-호환 휠체어;에서 MRI 실에 참가자를 수송 그 후, 참가자가 MRI 스캐너 평판에 자신을 전송 요청.
  4. MT, 편안 하 게 단일 조각, MRI 호환, 수평 거울 (255 m m x 3 m m x 10000) 그들은 거짓말을 하는 부정사 스캐너 평판에 동안 참가자의 다리 사이 삼각형 스탠드에서 지 원하는 장소. 흙을 사용 하 여 안정성과 거울의 더 나은 위치를 허용 하기 위하여. ( 그림 1) 신체의 어떤 부분을 문의 하지 않고 피사체의 높이에 위치 하 고 위치 지정 될 수 있도록 조정 가능한 팔을 거울 받침대를 장착 하십시오.

Figure 1
그림 1 : 비디오 카메라와 미러 설정 최대 거울은 참가자의 높이 절단 수준에 따라 약 45 °의 각도에서 다리 사이 배치 됩니다. 목표 잔여 다리를 커버 하 고 비디오 시스템에 투명 하 게 하는 것입니다. 흙은 올바른 위치에 거울을 유지 하는 데 사용 됩니다. 카메라 위치 또한 적응 이며 삼각대 또는 적응 호크 (카메라의 각도 변경 하는)를 사용 하 여 쉽게 바뀔 수 있다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

  1. 시각적 피드백에 대 한 참가자 ( 그림 1)의 그대로 다리 근처 조정 가능한 삼각대 스탠드에는 MRI-호환 디지털 카메라를 탑재 합니다.
    참고: 사용 하는 카메라는 테이블의 재료 와 비용 약 217 달러에 나열 됩니다. 카메라 1080 픽셀 이미지 해상도에서 이미지를 수집합니다. 카메라 자체는 배치 하지 이후 MRI의 내부 구멍, costlier MRI 호환 시스템에 대 한 필요성 아니다. 카메라는 목이 모듈형 호스 위치 변경 활성화를 통해 MRI 안전한 4 극에 첨부 됩니다.
  2. 수 있도록 보기 각도 보기의 필드의 적절 한 조정, 삼각대에 카메라를 연결 합니다.
  3. 참가자가 직접 스캐너 내부 완전히 누워 있는 동안 모니터에 표시 하는 이미지를 볼 수 있도록 MRI 헤드 코일에 두 번째 거울을 배치 ( 그림 2)을 낳았다.

Figure 2
그림 2 : 비디오 카메라와 스캐너 환경에서 이미지 투영의 도식. 3 개의 하위 미러 치료 시스템의 실시간 비디오 프로젝션에 의하여 이루어져 있다. 1) 카메라와 모니터 하위 시스템입니다. 그래서 제목을 실시간으로 다리와 미러 다리 움직임을 볼 수 있다 비디오는 모니터에 전송 됩니다. 2) 머리 연결 된 미러로 코일. 헤드 코일에 미러 참가자를 그들의 머리를 이동 하지 않고 모니터를 볼 수 있습니다. 거울은 눈높이에서 45 ° 각도에. 3) 거울 및 흙입니다. MRI-호환 미러 신중 하 게 다리와 그것은 잔여 사지를 커버 하 고 최고 허용 방법으로 잔여 다리 사이 위치 이미지를 표시. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

  1. 컴퓨터 제어 시스템을 통해 전송 실시간 비디오 이미지 전송 설정 하 고 모니터에 스캐너 뒤쪽에 배치 하는 프로젝트 (근처는 참가자의 머리) 보어.
    참고: 투영 운동과 캡처된 실제 사이 인지할 시간 지연이 됩니다. 참가자가 말한 대로 실제 움직임과 시각적 피드백 보다 두 번째는 실시간 느낌에 방해가 되지 않는으로 구분 됩니다.

3. 스캐닝 및 데이터 수집

  1. 8-채널 위상 어레이 머리 코일을 사용 하 여 3 T 스캐너와 fMRI 데이터를 취득.
  2. 고해상도 T1 가중치 구조 이미지 포함 된 이미지 시퀀스를 얻기 (테: 3.1 ms, TR: 6.8 ms, 플립 각도: 9 °, 등방성 1 m m 복 크기) (해 부 검사), 및 혈액 산소 수준 종속 (BOLD) fMRI 신호 측정 기반 프로토콜을 사용 하 여 multislice 그라데이션 (빠른-필드) 에코 평면 화상 진 찰 (EPI) 및 표준 매개 변수 (테: 28 ms, TR: 2 s, 대칭 이동 각도: 90 °, 등방성 3mm 복 크기, 축방향 및 전체 뇌를 다루는).
    참고: 전체 검색 절차는 약 30 분 정도. 이 초기 4 분 구조 (해부학) 스캔 4 개의 작업 (기능) 인수 6 분 지속이 포함 되어있습니다. 각 작업 (함수 인수), 환자는 매초 1 탭의 속도에서 그들의 발을 예정입니다.
  3. 동안에 검사, 헤드폰을 착용 사운드 분리 MRI 호환 (예를 들어, Westone) 탐정의 청각 명령 들을 스캐닝 세션을 통해 참가자를 있다.
  4. 환자는 스캐너에 누워 있는 동안 참가자 듣고 주어진된 행동 작업을 수행 하기 위한 청각 단서의 시리즈를 청각 트랙을 재생 합니다.
  5. 다음 명령을 사용 하 여: 1) "다리"는 절단의 움직임에 대 한 다리 (3.11 단계 후 메모 참조); 2) "거울" (따라서 거울을 사용 하 여 절단된 다리의 위치에서 다리의 움직임을 관찰); 실시간 비디오 녹화를 보면서 그대로 다리의 움직임에 대 한 3) "나머지"는 참가자 다리 움직임을 중지 하 고 그들의 눈으로 움직이지 거짓말 폐쇄. 또한, "시작 수 사관 말한다" 고 각각 시작과 실험 실행의 끝을 의미 하기 위하여 "끝" ( 그림 3).

Figure 3
그림 3 : 작업 디자인. 3 단계 작업 디자인에 의하여 이루어져 있다. 단계에서 첫 번째 "다리", 주제 마다 2 한 움직임의 속도에 (발 flexing) 다리를 이동 하도록 지시 s (20에서 10 움직임 s), 그들의 눈을 폐쇄와 함께. 두 번째 "미러" 단계에 대 한 참가자 계속 다리를 이동 하는 (20에 10 움직임 s)는 다리의 온라인 실시간 미러 이미지 표시 비디오 모니터를 보면서. 마지막 단계는 휴식 주제를 지시 합니다.

  1. 눈 감고 (즉, 반복된 발바닥의 굴곡과 2-3 s 당 약 1 개의 꼭지의 속도로 발 등 굴곡) nonamputated 더 낮은 다리와 움직임을 수행 하는 참가자를 있다.
  2. 같은 다리 운동 수행 참가자 하지만 참가자의 다리는 그대로 다리의 움직임의 실시간 비디오 캡처를 사용 하 여 절단된 다리 대신 이동의 미러 이미지를 관찰 하는 지금.
  3. 참가자는 그 다리의 운동으로 아직도 낳는 나머지 조건 수행 있다.
    참고: 각 조건 지속 20 s (즉, 하나의 실험 블록 = 60 s) 실행된 길이 시간 6 분 (6 반복 단위당 실험 실행의).
  4. 각 참가자에 대 한 단일 세션에서 데이터를 수집 합니다.
  5. 참가자가 정확한 속도 움직임을 계속 지시 하 실행 사이, 그리고 모든 원치 않는 움직임을 주의 깊게 살펴를 조사 하도록 지시 합니다.
  6. 후 절차를 수행 하는 탐정 암호화 된 플래시 드라이브에 데이터를 전송 하 고 시설에 안전한 위치에 저장 되었는지 확인 합니다.
    참고:이 프로토콜에 단어 "다리" 단어 "발" 대신 사용 된다. 참가자만 하고있다 발 움직임 (MRI 기계에서 억제) 때문에, 비록 그들의 대부분 더 낮은 사지 절단의 더 큰 부분이 있고 다리 amputees, 발 하지 라고.

4입니다. 분석

  1. 기능적인 neuroimaging 데이터 사용 하 여 표준 기술을30,41, 경도 분석 설계 (기준선 및 posttreatment)를 사용 하 여 및 FMRIB 소프트웨어 라이브러리 (FSL) 소프트웨어 패키지42 스트림 처리 분석 ,43.
    1. 각 기능 검사에 대 한 첫 번째 볼륨 맞춤을 사용 하 여 3D 모션 교정, 하이 패스 시간 선형 동향, 제거 하 고 조각 시간 수집 및 공간 스무 딩 (가우시안 커널, 5.0 m m 전체 폭 반에 대 한 정정을 수행 하는 필터링 최대 [FWHM])입니다.
      1. FSL의 모션 국외 자 탐지 처리 스트림의 모든 방향에서 0.9 m m 이상으로 볼륨을 표시 하 고 수학적으로 "스크럽" 그들 최종 분석44에서.
        참고: 볼륨의 25% 이상의 제거를 위해 지정 되어, 전체 수집 총 데이터 집합에서 제외 해야 합니다.
    2. 전처리 기능 이미지는 고해상도 해 부의 각을 coregister 다음, 표준 Talairach 공간으로 그들을 데리고 하는 고.
    3. 맞는 복 시간 과정에 일반 선형 모델 (GLM) 각 실험 조건 더블 감마 hemodynamic 응답 기능으로 부드럽게 해야 boxcar 회귀에 의해 모델링 됩니다.
    4. 고해상도 해 부 T1를 사용 하 여-sulcal 활성화를 참조 하 여 다음, 개별 주제 프로젝트 비정상적된 대뇌 피 질의 표면 메쉬 생성을 중된 해 부 볼륨 지도 주제에 대 한 관심의 각 대비의 재건에 대 한 메쉬입니다.
      참고: 예상과 GLM에서 중요 한 값을 표시 합니다. P < 0.001 클러스터 크기 임계값 조정을 사용 하 여 여러 비교에 대 한 해결의 표준 기준에 통계적 의미 값 임계값을 설정 합니다.
  2. 관심 (ROI) 분석의 영역을 수행 합니다.
    1. 기본 sensorimotor 피 FreeSurfer의 Desikan 아틀라스45 와 광범위 하 게 투자 하는 기본 수익을 정의 하 고, 초기 검사에서 나머지 조건 대 다리 중 주제 관련 기능 활성화를 사용 하 여 다음, 그것을 각 주제에 대 한 수정.
    2. (즉, 동측 주 sensorimotor 표현 그대로 더 낮은 사지의) 반대 반구의 동종 영역으로 세련 된 기본 투자 수익을 반영 합니다.
    3. 표준 FreeSurfer 해부학 Desikan 아틀라스45 를 사용 하 여 보조 투자 수익에 대 한 전체 (양자) 후 두 시각 피 질을 정의.

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Representative Results

MT와 사용 하 여 실시간 비디오 프로젝션과 관련 된 감각을 생성 하는 것은 가능 합니다. 참가자는 주관적 인식 비디오 이미지 같은 이며 감각은 몰입을 보고 했다.

또한, 스캐너 환경에서 MT (즉, 다리 및 예상 미러 이미지의 움직임)와 관련 된 대뇌 피 질 활성화의 패턴은 강력한. 파일럿 연구에서 MT에 대뇌 피 질의 응답 작업 프로토콜 위에서 설명한 왼쪽된 다리 (남성, 56 세, 무릎 아래 더 낮은 다리의 외상 성 절단) 다음의 낮은 다리 절단과 참가자의 fMRI를 사용 하 여 기록 되었다. (즉, 왼쪽)는 contralateral의 다리의 sensorimotor 표현 내 강력한 활성화 결과 나머지 조건 대 다리 운동 비교 반구. 동측 외피 활성화는 sensorimotor 다리 영역 (그림 4A) 내에서 관찰 되었다. 나머지 조건 대 미러 상태는 또한 대뇌 다리 sensorimotor 표시의 강력한 contralateral 뿐만 아니라 동측 활성화를 확인 했다. 또한, 강력한 외피 활성화 후부 뒤 통 수를 보였다 (즉, 시각적) 움직이는 다리의 투영 된 이미지와 관련 된 대뇌 피 질의 영역.

활성화 설명의 패턴 치료 기간의 개시에 즉, 초기 상태에서 정품 인증을 나타냅니다. 초기 응답 기준선 활성화 각 개인에 MT 프로토콜 완료 관심사 (ROIs), 그리고 후속 비교의 영역을 정의의 목적에 대 한 정의를 제공 합니다.

Figure 4
그림 4 : MRI 스캐너에 치료를 거울에 대뇌 피 질 활성화의 대표적인 예. (A) (즉, 왼쪽)는 contralateral의 다리의 sensorimotor 표현 내 강력한 활성화 결과 나머지 조건 대 다리 운동 비교과 동측 피 질. (B) 나머지 대 미러 상태 조건 또한는 대뇌 피 질의 다리 sensorimotor 표현으로 후 두의 강력한 contralateral 동측 활성화를 확인 (즉, 시각적) 보기와 관련 된 대뇌 피 질 활성화를 움직이는 다리의 예상된 이미지입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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Discussion

이 프로토콜 소설, PLP 가진 개인에서 MT와 관련 된 신경 상호를 정확 하 게 성격 조사를 허용 하는 가능한 절차에 설명 합니다.

이전에 언급, 연구 과거 비디오 녹화, 가상 현실, 녹화 된 애니메이션9,33 등 다양 한 기법을 통합 하 여 산 치료와 관련 된 신경 상관 관계를 조사 하려고 했습니다. ,34. 그러나, 이러한 접근 효과37,,3839점에서 제한 되었습니다. 여기에 설명 된 프로토콜에서 우리는 MRI 환경 내에서 MT와 관련 된 같은 몰입 감각을 만들려고, 상업적으로 사용할 수 있는 간단 하 고 저렴 한 비용 요소를 통합. 사용 된 모든 장비 MRI 호환 (즉, nonferromagnetic 자료) 및 수 수 쉽게 조정 이며 각 개인에 대 한 수정. 3 주요 분할할 이루어져 핵심 요소: (1) 비디오 카메라와 모니터; (2); 헤드 코일에 연결 된 반사 거울 (3) 큰 반사 거울 및 지원. 주제는 실시간으로 다리와 미러 다리 움직임을 볼 수 있도록 비디오 모니터에 전송 됩니다. 헤드 코일에 거울의 방향에는 참가자를 부정사와 머리의 과도 한 움직임 없이 누워 있는 동안 모니터를 볼 수 있습니다. 거울의 절단된 다리 길이 조절 스탠드를 사용 하 여 참가자의 다리와 접촉을 피하기 위해 조정 됩니다. 데이터 수집 및 분석의 관점에서 기능적인 neuroimaging 데이터 사전 사후 경도 디자인30,41에 특별 강조와 표준 기술 (즉, 관심 분석의 영역)를 사용 하 여 분석 된다.

참가자에 게 제공 되는 실제 몰입 감각, 외이 프로토콜의 또 다른 장점은 시스템 다른 사지 (상단 및 하단)을 보기의 목적을 위해 조정 될 수 있고 다리 움직임의 조합을 테스트 하는 데 사용 수 이다.

비디오 전송에서 제공 하는 몰입 감각 중요 한 요소 이다 생성 하는 산의 잠재적인 치료 효과에 관해서 비디오 카메라에서 캡처한 실시간 비디오를 사용 하 여 여기에 제시 할 수 있다 접근 컴퓨터 이미지, 가상 현실, 또는 녹화 된 이미지 등 과거에 우수한. 그러나, 우리는 시각적 환상 들이이 기술을 비교 하지 않았다. 또한, 건강 한 참가자에 이전 연구 기존의 미러 박스와 위 사지의 가상 현실 예상 이미지 작업을 수행한 후 기능적인 두뇌 활성화 평가. 이 연구의 결과에서 Diers 및 공동 작업자 강도 또는 시각적 현실 마술 거울 상자 치료18사이 환영의 인식된 진위 사이 차이가 발견.

다른 한편으로,이 프로토콜 또한 있다 그것의 한계와 관련 된 과제: 다리 운동 특성상 모션 아티팩트 (즉, 과도 한 머리 움직임와 관련 된) 데이터 품질을 손상 수 있습니다. 환자는 그들의 자신의 사지의 예상된 라이브 이미지를 볼 수, 있지만 프로토콜 제대로 강도 침수 작업을 진행 하면서 느끼는 참가자를 평가 설문을 부족 합니다. 또한, 우리만 실제로 운동 또는 더 낮은 사지의 가상 현실 영상 투영을 수행 하는 환자 없이 다리 운동의 기록의 시각적 자극 등 다른 전략으로이 기술에서 수행 하는 작업을 비교 하지 않았다 이동합니다. 이 때문에이 프로토콜의 목표가 아니었다 고 이전 연구를 이미 공부 하 고 이러한 개입을 비교 하 고 공개 활성화, 패턴에 차이가 아니라의 강도에 차이가 있기 때문에 특히 수행 되었다 개입,18위에서 언급 한 대로 사이 작업. 또한, 동작에 관련 된 과제를 극복 하기 위해 우리는 현재 최신의 모션 감지 및 보정 전략26고용. 추가 데이터 품질, 새로운 전략을 개선 하기 위해 (예를 들어, 물리적 지지대 다리 동작을 분리할 수 있도록 피사체의 엉덩이 주변 배치) 추진 되 고 있다. 마지막으로, 수정 및 문제 해결, 우리 처음 했다 우리가 얻을 적절 하 게 환자의 더 낮은 사지 반사 거울; 캡처를 허용 하지 않았다 고정된 카메라 스탠드 그러나, 조절 가능한 스탠드를 활용 하 여, 우리가 가장 정확 하 고 정확한 이미지 전송을 얻을 수 있었다. 또한, 프로토콜의 개발의 첫 번째 단계 동안 거울 스탠드가 했다 약하고 어떤 가벼운 운동으로 쉽게 떨어졌다. 이 때 흙 미러 몽타주에 게 안정성에 추가 된 극복 했다.

마지막으로, 실험적인 체제 구현의 용이성을 감안할 때,이 방법은 사지 amputees 뿐만 아니라 뇌졸중과 척수 부상 등이 치료 방법을 사용 하는 다른 조건에서 산의 효과의 평가 수 있습니다.

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Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

이 연구 지원 되었다 NIH RO1 그랜트 (1R01HD082302)에 의해.

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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