使用灌注 MRI 测量与热量前庭刺激相关的神经激活的动态变化

最近在利用非侵入性热量前庭刺激作为调节慢性疼痛的手段方面取得了成功。 热量刺激包括用水或冷却探头冷却耳道以诱导前庭刺激。 这是一种经常作为神经系统检查的一部分执行的技术。

目前关于热量前庭刺激如何调节疼痛的理论是通过热感觉去抑制。 低于 25 C 的温度会激活冷热感受器（Aδ 纤维）和 C 伤害感受器。 这些输入通过脊髓丘脑束到达丘脑，其中 C 纤维输入进入前扣带皮层 (ACC)，Aδ 纤维输入进入背侧后岛叶 (dpIns) 中的热感觉皮层。 有人提出 CVS 通过激活顶岛前庭皮层来减轻中枢性疼痛。 由于该区域在解剖学上与背侧后岛叶相邻，它可能会交叉激活它以抑制 ACC，或者考虑到这两个皮质区域在脑干中共享通路，这可能是抑制疼痛的机制。

我们的团队已成功展示动脉自旋标记 (ASL) 以及其他功能性磁共振成像模式，以捕捉与疼痛相关的大脑处理过程中的功能变化。 这利用了以下原理：大脑皮层特定区域的脑血流量增加是该区域功能增强的标志，相反，特定区域的血流量减少与该特定区域的下调相关。 我们建议 ASL 将能够捕捉与热量前庭刺激相关的功能变化，并更好地描述疼痛加剧的病因。

所有功能研究都将在配备 8 元件、仅接收头部线圈的 3 特斯拉扫描仪上进行。 每个受试者将仰卧在 MRI 台上，头部用泡沫垫和下巴带固定。 每项研究都将从使用三维损坏的 GRASS（稳态梯度召回采集）序列收集高分辨率解剖图像开始。 这些结构图像将用于功能图像的放置和图像处理中的解剖图谱转换。 灌注加权图像将通过脉冲动脉自旋标记（非侵入性）方法获取。 一旦获得基线灌注加权功能图像，将开始连续的功能图像采集序列。 在此阶段，受试者将接受一系列 3 次 30 秒冷却耳道冲洗，间隔 60 秒。 使用冰水组合和标准温度计将水冷却至 18 摄氏度。 冲洗将以每秒 2cc 的速度进行（30 秒内每只耳朵总共 30cc），通过带有穿孔的改良听诊器通过 MRI 兼容的输液泵进行冲洗，以确保耳道内没有压力积聚的可能性。 在这一系列之后，将在随后的 10 分钟内收集灌注加权图像。 欢迎受试者在他们认为合适的任何时候停止研究。 每项功能研究将包含 24.5 分钟。 10 分钟的基线成像、5.5 分钟的初始功能成像、4.5 分钟的热量前庭刺激和 5.5 分钟的重复功能成像。

图像将使用 IDL（交互式数据语言，研究系统，博尔德，科罗拉多州）编写的软件重建。 功能图像预处理和统计分析将使用统计参数映射软件（SPM2，Wellcome Department of Imaging Neuroscience, University College London, UK, http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm）进行。 最终数据将是流向皮层特定解剖区域的血流百分比变化的测量值。