Bruk av perfusjons-MR for å måle de dynamiske endringene i nevral aktivering assosiert med kalori vestibulær stimulering

Det har nylig vært suksess med å bruke den ikke-invasive kaloriske vestibulære stimuleringen som et middel for å modulere kronisk smerte. Kaloristimulering innebærer avkjøling av øregangen med enten vann eller en kjølesonde for å indusere vestibulær stimulering. Dette er en teknikk som ofte utføres som en del av en nevrologisk undersøkelse.

Den nåværende teorien om hvordan kalori vestibulær stimulering regulerer smerte er ved termosensorisk desinhibering. Temperaturer under 25 C aktiverer både kalde termoreseptorer (Aδ-fibre) og også C-nociceptorer. Disse inngangene passerer i spinothalamuskanalen til thalamus, hvor C-fiberinngangen går til den fremre cingulate cortex (ACC) og Aδ-fiberinngangen går til den termosensoriske cortexen i den dorsale bakre insulaen (dpIns). Det foreslås at CVS reduserer sentral smerte ved å aktivere den parieto-insulære vestibulære cortex. Siden dette området er anatomisk tilstøtende dorsal posterior insula, kan det kryssaktivere det for å undertrykke ACC, eller gitt begge disse kortikale områdene deler veier i hjernestammen, kan dette være mekanismen som smerte undertrykkes.

Teamet vårt har med suksess demonstrert arteriell spinnmerking (ASL), blant andre funksjonelle magnetiske resonansbildemodaliteter, for å fange opp funksjonelle endringer i cerebral prosessering relatert til smerte. Dette utnytter prinsippet om at økning i cerebral blodstrøm til en spesifikk region av cortex er en markør for økt funksjon av denne regionen, omvendt er en reduksjon i blodstrøm til en spesifisert region en korrelat av nedregulering av denne spesifikke regionen. Vi foreslår at ASL vil være i stand til å fange opp funksjonelle endringer assosiert med kalori vestibulær stimulering og bedre avgrense etiologien til smerteforsterkningen.

Alle funksjonsstudier vil bli utført på en 3 Tesla-skanner utstyrt med en 8-elements hodespole som kun mottas. Hvert forsøksperson vil ligge i liggende stilling på MR-bordet med hodet immobilisert av skumpolstring og en hakestropp. Hver studie vil begynne med å samle høyoppløselige anatomiske bilder ved hjelp av en tredimensjonal spoilt GRASS (Gradient Recall Acquisition in Steady State) sekvens. Disse strukturelle bildene vil bli brukt til plassering av funksjonsbildene og til anatomisk atlastransformasjon i bildebehandlingen. De perfusjonsvektede bildene vil bli tatt med en pulsert arteriell spinnmerking (ikke-invasiv) tilnærming. Når baseline perfusjonsvektede funksjonelle bilder er oppnådd, vil en kontinuerlig funksjonell bildeopptakssekvens begynne. I løpet av denne fasen vil forsøkspersonen ha en serie på tre 30 sekunders avkjølte ørekanalskyllinger atskilt med 60 sekunder. Vannet vil bli avkjølt til 18 grader Celsius ved hjelp av en isvannskombinasjon og standard termometer. Skyllingen vil bli administrert med 2cc per sekund (totalt 30cc per øre over 30 sekunder) via en MR-kompatibel infusjonspumpe gjennom et modifisert stetoskop med perforeringer for å sikre at det ikke er mulighet for trykkoppbygging i kanalen. Etter denne serien vil perfusjonsvektede bilder samles inn i påfølgende 10 minutter. Forsøkspersoner vil være velkommen til å avslutte studien når som helst de finner det passende. Hver funksjonsstudie vil omfatte 24,5 minutter. 10 minutter med baseline avbildning 5,5 minutter med innledende funksjonell avbildning, 4,5 minutter med kalori vestibulær stimulering og 5,5 minutter med gjentatt funksjonell avbildning.

Bilder skal rekonstrueres ved hjelp av programvare skrevet i IDL (Interactive Data Language, Research Systems, Boulder, CO). Funksjonell bildeforbehandling og statistiske analyser vil bli utført med programvare for statistisk parametrisk kartlegging (SPM2, Wellcome Department of Imaging Neuroscience, University College London, Storbritannia, http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm). Sluttdataene vil være en måling, i prosentvis endring, av blodstrømmen til spesifikke anatomiske områder av cortex.