Perfuusio-MRI:n käyttäminen kalorien vestibulaaristimulaatioon liittyvien dynaamisten muutosten mittaamiseen hermoaktivaatiossa

Viime aikoina on saavutettu menestystä ei-invasiivisen kalorisen vestibulaarisen stimulaation hyödyntämisessä keinona moduloida kroonista kipua. Kaloristimulaatioon kuuluu korvakäytävän jäähdyttäminen joko vedellä tai jäähdytysanturilla vestibulaarisen stimulaation aikaansaamiseksi. Tämä on tekniikka, jota käytetään usein osana neurologista tutkimusta.

Nykyinen teoria siitä, kuinka kalorinen vestibulaaristimulaatio säätelee kipua, perustuu lämpösensoriseen estoon. Alle 25 C:n lämpötila aktivoi sekä kylmälämpöreseptoreita (Aδ-kuituja) että myös C-nosiseptoreita. Nämä syötteet kulkevat spinothalamisessa kanavassa talamukseen, jossa C-kuitutulo menee anterioriseen cingulaattikuoreen (ACC) ja Aδ-kuitutulo siirtyy lämpösensoriseen aivokuoreen dorsaalisessa posteriorissa (dpIns). On ehdotettu, että CVS vähentää keskuskipua aktivoimalla parieto-insulaarista vestibulaarista aivokuorta. Koska tämä alue on anatomisesti dorsaalisen posteriorisen eristeen vieressä, se voi ristiaktivoida sen tukahduttaakseen ACC:n, tai koska molemmilla aivokuoren alueilla on yhteiset reitit aivorungossa, tämä voi olla mekanismi, jolla kipu tukahdutetaan.

Tiimimme on onnistuneesti osoittanut valtimoiden spin-leimauksen (ASL) muiden toiminnallisten magneettikuvausmenetelmien ohella kivun aiheuttamien aivojen prosessoinnin toiminnallisten muutosten havaitsemiseksi. Tämä hyödyntää periaatetta, jonka mukaan aivoverenvirtauksen lisääntyminen tietylle aivokuoren alueelle on merkki tämän alueen lisääntyneelle toiminnalle, päinvastoin verenvirtauksen väheneminen määrätylle alueelle on korrelaatti tämän spesifisen alueen alasäätelystä. Ehdotamme, että ASL pystyy kaappaamaan funktionaalisia muutoksia, jotka liittyvät kaloriiseen vestibulaariseen stimulaatioon, ja määrittelemään paremmin kivun lisäämisen etiologian.

Kaikki toiminnalliset tutkimukset suoritetaan 3 Teslan skannerilla, joka on varustettu 8 elementin, vain vastaanottopään kelalla. Jokainen koehenkilö makaa selällään magneettikuvauspöydällä ja pää on liikkumaton vaahtomuovipehmusteella ja leukahihnalla. Jokainen tutkimus alkaa keräämällä korkearesoluutioisia anatomisia kuvia käyttämällä kolmiulotteista spoiled GRASS (Gradient Reched Acquisition in Steady State) -sekvenssiä. Näitä rakennekuvia käytetään toiminnallisten kuvien sijoittamiseen ja anatomiseen atlasmuuntamiseen kuvankäsittelyssä. Perfuusiopainotetut kuvat saadaan pulssivaltimoiden spin-leimausmenetelmällä (ei-invasiivinen). Kun perusviivan perfuusiopainotetut toiminnalliset kuvat on saavutettu, jatkuva toiminnallinen kuvanhankintasarja alkaa. Tämän vaiheen aikana tutkittavalle suoritetaan kolme 30 sekunnin jäähdytettyä korvakäytävän huuhtelusarjaa, jotka erotetaan toisistaan ​​60 sekunnin välein. Vesi jäähdytetään 18 celsiusasteeseen jäävesiyhdistelmällä ja vakiolämpömittarilla. Huuhtelu suoritetaan 2cc sekunnissa (yhteensä 30cc per korva 30 sekunnin aikana) MRI-yhteensopivalla infuusiopumpulla modifioidun stetoskoopin kautta, jossa on rei'itys, jotta varmistetaan, ettei kanavassa ole mahdollista nousta painetta. Tämän sarjan jälkeen perfuusiopainotettuja kuvia kerätään seuraavan 10 minuutin ajan. Koehenkilöt voivat keskeyttää tutkimuksen milloin tahansa parhaaksi katsomallaan tavalla. Jokainen toiminnallinen tutkimus kestää 24,5 minuuttia. 10 minuuttia peruskuvausta, 5,5 minuuttia alustavaa toiminnallista kuvantamista, 4,5 minuuttia kaloripitoista vestibulaarista stimulaatiota ja 5,5 minuuttia toistuvaa toiminnallista kuvantamista.

Kuvat rekonstruoidaan IDL-kielellä (Interactive Data Language, Research Systems, Boulder, CO) kirjoitetulla ohjelmistolla. Funktionaalinen kuvan esikäsittely ja tilastolliset analyysit suoritetaan Statistical Parametric Mapping -ohjelmistolla (SPM2, Wellcome Department of Imaging Neuroscience, University College London, UK, http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm). Lopputulokset ovat aivokuoren tiettyjen anatomisten alueiden verenvirtauksen mittaus prosentteina.