神経因性疼痛における無害および有害な熱刺激に対する脳活性化のパターン

神経因性疼痛を有する多くの患者は、痛覚過敏および異痛症を呈する。 さまざまな疼痛症候群の中で、神経障害性疼痛は最も治療が難しいものの 1 つです。 これまでの研究では、二次性痛覚過敏の発症は、末梢神経系損傷後の侵害受容器入力の異常な処理に起因することが示されています。 しかし、末梢機構による脳の痛みの処理に対する調節効果は依然として解明されておらず、この問題を調査した研究はほとんどありません。

中枢性疼痛の発症には脊髄視床皮質経路の損傷が必要である可能性があることが証拠によって示唆されており、疼痛調節システムの変化による興奮性の間接的な変化が示されています。 これまでの解剖学的、生理学的、および病変の研究により、一次体性感覚皮質、二次体性感覚皮質、島皮質、および前帯状皮質を含む、痛みの感覚、認知、感情面に関連する広範な皮質ネットワークが明らかになりました。 さらに、最近の研究では、神経因性疼痛が脳の組織に影響を与える可能性があると報告されています。 したがって、神経障害性疼痛患者の脳が痛みを処理するかどうか、またどのように処理するかを知ることは興味深いでしょう。

我々は、末梢神経障害によって引き起こされる神経障害性疼痛が、疼痛マトリックスの過剰興奮を引き起こすと仮説を立てています。 中枢性感作）は、疼痛調節システムの変化によるものです。 この研究には、末梢神経障害のある患者と健康なボランティアが募集されます。 末梢神経障害は、神経障害の症状および徴候に従って定義されます。 健康なボランティアの場合、精神神経疾患や疼痛状態を除外するために、アンケートと神経学的検査によって臨床歴が評価されます。

さまざまな神経障害性症状の重症度を評価するために、神経障害性疼痛のある患者は神経障害性疼痛症状目録 (NPSI) に記入します。 各被験者は、小径および大径の感覚線維の完全性を評価するために詳細な感覚検査を受けます。 熱感覚と振動感覚の閾値を測定するために、確立されたプロトコールに従って、熱感覚分析装置および振動感覚分析装置（米国ミネソタ州ミネアポリスのメドックアドバンストメディカルシステム）を使用して、レベル法による定量的感覚検査（QST）を実行します。 熱閾値はつま先で記録され、振動閾値は外くるぶしで記録されます。 これらの値は、以前に文書化された年齢の標準値と比較されます。

機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) は 3-T MR 装置 (Trio、Siemens、エアランゲン、ドイツ) で実行されます。 脳全体の軸横断方向の高解像度 T1 強調スキャンが取得され、重ね合わせられた機能活性化マップの解剖学的情報が提供されます。 エコープラナーイメージングは​​機能データの取得に使用されます。

熱刺激を与えるために、CHEP 刺激装置 (イスラエル、ラマト イシャイの Medoc Ltd) を使用します。 直径 27 mm のサーモモードは、熱伝導性プラスチックで覆われた加熱サーモフォイル (Minco Products, Inc.、ミネソタ州ミネアポリス) で構成されています。 このレポート全体で示されている刺激温度は、サーモフォイルの温度を指します。 冷却は、事前に設定された目標温度に到達するとすぐに開始されます。 fMRI スキャンの前に、個々の熱痛閾値 (HPT) が測定されます。 有害な熱と無害な熱が、脚の遠位部、足背、または前腕内に加えられます。 サーモモードは、機能的 MRI スキャンの各ブロック中、同じ部位に留まります。 期待効果を排除するために、CHEP 記録前にいくつかの事前テストが適用されます。 感作と脱感作を避けるために、各ブロックで低強度の刺激が高強度の刺激に先行します。

各イメージング セッションは、1 回の高解像度解剖学的スキャンと 3 回の機能スキャン実行で構成され、セッション間隔は 5 分です。 スキャン中に、CHEP 刺激装置によって右足背側に 5 つの熱刺激が加えられます。 感作、慣れ、組織損傷を避けるために、刺激温度はランダムに適用され、刺激部位は各刺激後にわずかに変更されます。 12 秒の刺激の後、温度は下がり、その後 36 秒の刺激間隔が続きます。 各 fMRI セッションの後、被験者は受け取った痛み刺激の強度と不快さを評価するよう求められます。 スキャン後、平均評価値がコンピューター駆動の視覚アナログスケール (VAS) で 0 ～ 10 の範囲で表示されます (0、感覚なし、1、わずかに強い、2、無害な暖かさ、3、無害な熱、4、わずかな痛み) 5、軽度の痛み、7、中程度から強い痛み、9、重度の痛み、10、耐えられない痛み）、受け取った痛みの強さと不快さをShort-Form McGill Pain Questionnaire（SFMPQ）を使用して評価します。

すべてのデータは、統計パラメトリック マッピング ソフトウェア (SPM2、ウェルカム認知神経科、ロンドン、英国) を使用して処理されます。 fMRI データ シリーズは、動きアーチファクトを修正するために、sinc 補間を使用して再調整および再スライスされます。 2 mm を超える突然のヘッドの動きを伴うスキャンは省略されます。 被験者間分析を可能にするために、機能データは解剖学的スキャンに同時登録され、sinc 補間を使用した正規化によって SPM2 の MNI テンプレートに従って参照空間に変換されます。 このテンプレートは、モントリオール神経研究所での健康な被験者の 305 件の MRI スキャンから決定されました。 正規化された画像のリサンプリングされたボクセル ボリュームは 2 x 2 x 2 mm です。 続いて、高周波ノイズを低減し、解剖学的分散を考慮するために、データは半値全幅 8 mm の等方性ガウス カーネルで平滑化されます。 状態固有の影響は、血行動態応答関数と畳み込まれたボックスカー アプローチを使用する一般線形モデルで推定されます。 ハイパス フィルタリングは低周波ノイズを除去し、ローパス フィルタリングはデータのシリアル自己相関を考慮します。

被験者間の分散 (ランダム効果分析) を使用して、個人 (被験者ごと) ベースおよび被験者間 (グループ分析) でデータを分析します。 無害な熱刺激と有害な熱刺激の間の脳反応間のさまざまなコントラストを計算します。 各刺激からのデータは、グループの統計的比較のためにプールされます。 グループ活性化マップは、被験者間の活性化の空間的重複を測定する結合分析を実行することによって構築されます。 固定効果モデル分析を表す実験の数が限られているため、すべての被験者の 3 つのセッションを含む単一の計画行列が生成されます。 統計パラメトリック マップは t コントラストとして生成され、P < 0.05 のランダム フィールド理論に従って多重比較のために補正されます。 個々の被験者分析の Z マップのしきい値は 3.09 (P < 0.001) です。 重要なクラスターは、最小 10 ボクセルの拡張ボリュームを示す必要があります。 グループ分析の場合、同じコントラストと空間範囲を使用してパラメトリック マップが構築されますが、P < 0.05 の補正しきい値を使用します。