Verwendung der Perfusions-MRT zur Messung der dynamischen Veränderungen der neuralen Aktivierung im Zusammenhang mit der kalorischen Vestibularstimulation

Es gab kürzlich Erfolge bei der Verwendung der nicht-invasiven kalorischen vestibulären Stimulation als Mittel zur Modulation chronischer Schmerzen. Bei der kalorischen Stimulation wird der Gehörgang entweder mit Wasser oder einer Kühlsonde gekühlt, um eine vestibuläre Stimulation zu induzieren. Dies ist eine Technik, die häufig im Rahmen einer neurologischen Untersuchung durchgeführt wird.

Die aktuelle Theorie, wie kalorische vestibuläre Stimulation Schmerzen reguliert, basiert auf thermosensorischer Enthemmung. Temperaturen unter 25 C aktivieren sowohl kalte Thermorezeptoren (Aδ-Fasern) als auch C-Nozizeptoren. Diese Inputs passieren im Spinothalamic-Trakt zum Thalamus, wo der C-Faser-Input zum anterioren cingulären Cortex (ACC) geht und der Aδ-Faser-Input zum thermosensorischen Cortex in der dorsalen posterioren Insel (dpIns) geht. Es wird vorgeschlagen, dass CVS den zentralen Schmerz reduziert, indem es den parieto-insulären vestibulären Kortex aktiviert. Da dieser Bereich anatomisch an die dorsale hintere Insula angrenzt, kann er ihn kreuzaktivieren, um das ACC zu unterdrücken, oder da diese beiden kortikalen Bereiche Bahnen im Hirnstamm teilen, kann dies der Mechanismus sein, durch den Schmerzen unterdrückt werden.

Unser Team hat neben anderen funktionellen Magnetresonanztomographie-Modalitäten erfolgreich die arterielle Spinmarkierung (ASL) demonstriert, um funktionelle Veränderungen in der zerebralen Verarbeitung von Schmerzen zu erfassen. Dies nutzt das Prinzip, dass eine Erhöhung des zerebralen Blutflusses zu einer bestimmten Region des Cortex ein Marker für eine erhöhte Funktion dieser Region ist, umgekehrt eine Abnahme des Blutflusses zu einer bestimmten Region ein Korrelat der Herunterregulierung dieser spezifischen Region ist. Wir schlagen vor, dass ASL in der Lage sein wird, funktionelle Veränderungen im Zusammenhang mit der kalorischen vestibulären Stimulation zu erfassen und die Ätiologie der Schmerzverstärkung besser abzugrenzen.

Alle Funktionsstudien werden an einem 3-Tesla-Scanner durchgeführt, der mit einer 8-Element-Nur-Empfangs-Kopfspule ausgestattet ist. Jeder Proband wird in Rückenlage auf dem MRT-Tisch liegen, wobei sein Kopf durch Schaumstoffpolsterung und einen Kinnriemen immobilisiert wird. Jede Studie beginnt mit dem Sammeln hochauflösender anatomischer Bilder unter Verwendung einer dreidimensionalen verdorbenen GRASS-Sequenz (Gradient Recalled Acquisition in Steady State). Diese Strukturbilder werden zur Platzierung der Funktionsbilder und zur anatomischen Atlastransformation in der Bildverarbeitung verwendet. Die perfusionsgewichteten Bilder werden mit einem gepulsten arteriellen Spin-Labeling-Ansatz (nicht-invasiv) erfasst. Sobald die durch Perfusion gewichteten Basislinien-Funktionsbilder erhalten wurden, beginnt eine fortlaufende Funktionsbild-Erfassungssequenz. Während dieser Phase erhält der Proband eine Reihe von drei 30-sekündigen gekühlten Gehörgangsspülungen im Abstand von 60 Sekunden. Das Wasser wird mit einer Eiswasserkombination und einem handelsüblichen Thermometer auf 18 Grad Celsius gekühlt. Die Spülung wird mit 2 ml pro Sekunde (insgesamt 30 ml pro Ohr über 30 Sekunden) über eine MRT-kompatible Infusionspumpe durch ein modifiziertes Stethoskop mit Perforationen verabreicht, um sicherzustellen, dass kein Druckaufbau im Kanal möglich ist. Nach dieser Serie werden perfusionsgewichtete Bilder für weitere 10 Minuten gesammelt. Die Probanden können die Studie jederzeit abbrechen, wenn sie dies für angebracht halten. Jede funktionelle Studie umfasst 24,5 Minuten. 10 Minuten Baseline-Bildgebung 5,5 Minuten initiale funktionelle Bildgebung, 4,5 min kalorische vestibuläre Stimulation und 5,5 Minuten wiederholte funktionelle Bildgebung.

Bilder sollen unter Verwendung von in IDL (Interactive Data Language, Research Systems, Boulder, CO) geschriebener Software rekonstruiert werden. Die funktionelle Bildvorverarbeitung und statistische Analysen werden mit Statistical Parametric Mapping Software (SPM2, Wellcome Department of Imaging Neuroscience, University College London, UK, http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm) durchgeführt. Die Enddaten sind eine Messung des Blutflusses zu bestimmten anatomischen Regionen des Cortex in Prozentänderung.