Name: 3d-neuronavigation in vivo through a patient's brain during a spontaneous migraine headache
Uploaded: 2014-06-02T13:00:00
Duration: 10 min 39 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about 3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient's Brain During a Spontaneous Migraine Headache at JoVE.com

Эта работа была поддержана следующими грантами (DaSilva AF): Национальный институт здравоохранения - Национальный институт неврологических расстройств и инсульта - K23 NS062946, мозг Дана Фонда и Иммуно-Imaging премии, а Мигрень исследовательский фонд исследований премии Грант. Авторы признают ПЭТ-центра ядерной медицины технологов (Джилл М. Ротли, Эдвард Дж. McKenna, Эндрю Р. Weeden, Павел Kison, и Кейтлин Hendricks) и персонала Функциональная МРТ лаборатории (Скотт Пельтье и Кит Newnham). Доктор Александр DaSilva, главный исследователь, имел полный доступ ко всем данным в исследовании, и берет на себя ответственность за целостность данных и точность анализа данных. Авторы заявляют никакого конфликта интересов, связанного с этим исследованием.

Исследование должно быть одобрено местной Совета по биомедицинской этике, и исследовательского комитета наркотиками радиоактивными мимо. Предмет исследования дает письменное информированное согласие на участие в исследовании. Протокол разделен на три хронологических этапа: <ol><li> МРТ сессия </li><li> ПЭТ сессия во время иктальной фазы (головная боль) мигрени </li><li> ПЭТ сессия в межприступном фазе (без головной боли) мигрени </li></ol> Пациент отвечает за заполнение дневник головной боли, и для подтверждения с исследовательской группой возникновение приступа мигрени в день визуализации сессии. Оба, межприступный и иктальная, ПЭТ следует планировать на отдельных середине-конце фолликулярной фазы пациента (от 5 до 10 дней после первого дня менструального кровотечения), который в данном случае был гусеничных и расчетных заранее у гинеколога с опытом в области (лет). 1. МРТ сессии <ol><li> ПредварительноСравнивая для эксперимента <ol><li> До подготовки предмет для сканирования, необходимо следовать надлежащие инструкции по технике безопасности в связи с магнитным полем МР-томографа. Весь персонал исследования должны быть без металла перед входом в процедурной комнате MR. </li><li> Предоставить копию формы информированного согласия, ранее подписанный исследовательской добровольцем во время первоначальной проверки, в MR технолога. </li></ol></li><li> Подготовка Тема для сканирования <ol><li> В день МРТ, спросите предмета исследования заполнить безопасности МРТ скрининга форму. Эта форма является обязательным для любого МРТ, принятым на Мичиганского университета - МРТ лаборатории. Вопросник усиливает что тема также без металла и не имеет заболевание, которое требует тщательного и специального рассмотрения (например, металлические иностранных фрагменты, имплантированный механической / электрической устройство). </li><li> Убедите, что участник понимает MR процедуры, риски и выгоды. </li><li> Delivэ завершена скрининга форму в MR технолога, который будет помогать в процедуре. </li></ol></li><li> Приобретать анатомическую МРТ T1-взвешенный во время межприступном фазы для пациента на сканере 3 Тесла. <ol><li> Используйте следующие параметры последовательности для приобретения МРТ: <ul><li> А. Осевая испортил градиента напомнил (SPGR) 3D приобретение </li><li> Б. Пропускная способность = 15,63 </li><li> С. Повторение время [TR] = 9.2 мс </li><li> Д. Эхо время [TE] = 1,9 мс </li><li> Е. Инверсия подготовка восстановления 500 мс </li><li> Ф. Флип угол = 15 ° </li><li> Г. 25/26 Поле зрения </li><li> Х. число возбуждений [NEX] = 1 </li><li> I. 144 смежных ломтики </li><li> Дж. 1,0 мм толщина среза </li><li> К. 256 х 256 матрица </li></ul></li></ol></li></ol> 2. Иктальная ПЭТ сессии <ol><li> Подготовка к эксперименту <ol><li> До подтверждения сканирование в университетской больнице, обратитесь предмет проверить в каком телазы менструального цикла она будет в день сканирования. Рекомендуется выполнять ПЭТ во время середине-конце фолликулярной фазы (от 5 до 10 дней после менструального кровотечения начала). </li><li> Оставить заявку в больницу, чтобы произвести [11 C] карфентанил, в краткосрочной жизни радиотрейсера с селективным сродством к μ-опиоидных рецепторов, с помощью циклотрона в непосредственной близости от сканирования. Трассирующими должно быть произведено 2 ч до сканирования. </li><li> В день потенциального иктальной ПЭТ, обратитесь предметную 2 ч до назначения, чтобы подтвердить наличие спонтанного приступа мигрени. Если приступ мигрени присутствует, проверить диагноз мигрени после Международной классификации головной боли расстройств. После диагностики, уверяют, что участник способен безопасно добраться до больницы, чтобы пройти сканирование. Обеспечить транспортировку, если объект находится не комфортное вождение, или если не назначенный водитель не имеется. </li></ol></li><li> Подготовка Су▪ Таблица для сканирования <ol><li> Когда участник прибывает в больнице, сопроводить ее к ПЭТ сюита для повторного подтверждения диагноза на основе Международной классификации головной боли расстройств. До сканирования, выполнить тест на наркотики мочи, чтобы подтвердить, что тема действительно не потребление любое вещество, которое может взаимодействовать с трассирующими [11 C] карфентанил, а затем с помощью теста на беременность. </li><li> Подтверждаем, что участник понимает процедуру ПЭТ, риски и выгоды. </li><li> Поставьте копию формы информированного согласия, ранее подписанный исследовательской добровольцем во время первоначальной проверки, с технологом ядерной медицины. </li><li> В соответствии с указаниями технолога ядерной медицины, помочь предметом урегулирования в сканер. </li><li> Были предметом пройти 1 90 мин ПЭТ с использованием HR Siemens + сканер в режиме 3D (реконструированные изображения имеют полную ширину на половине высоты (FWHM) разрешение ~ 5,5 мм-в-плоскости и 5,0 мм в осевом направлении). </li> &lt;Li&gt; Для каждого [11 C] карфентанил дозы (555 МБк ≤ 0,03 мкг / кг), администрирование пятьдесят процентов в виде болюса с остатком непрерывно переплетаются в течение сканирования для достижения уровней стационарных трассирующие приблизительно 35 мин после введения индикаторного . </li><li> Межприступная ПЭТ сессия. </li><li> Повторите шаги 2,2 - 2,6 в нерабочие фазы головной боли. </li></ol></li></ol> 3. ПЭТ данных Реконструкция <ol><li> Реконструировать ПЭТ изображения с помощью интерактивных алгоритмов в пиксельной матрицы 128 х 128 в области диаметром 28,8 см зрения (FOV). </li><li> Приобретать 21 кадров изображения и сотрудничества регистр друг с другом для коррекции движения во время сканирования. </li><li> Получение передачу 6 мин (исходный 68Ge) сканирование до ПЭТ для целей коррекции затухания. </li><li> Преобразование данных изображения динамические для каждого сканирования на воксел-на-воксела основе в двух наборов параметрических изображений (10 - 40 мин): <ol><li> Используйте трассирующими транспортной меру (К1 ратио) для Корегистрация и нормализации процедур; и </li><li> Используйте рецепторов, связанных с мерой, BP ND, пропорциональный Bmax (концентрация рецепторов) делить на Кд (сродство с рецепторами). </li></ol></li><li> Оцените эти меры с помощью ссылки обл основе Logan графический анализ с затылочной коры в качестве опорного региона 12. </li></ol> 4. ПЭТ Анализ данных ПРИМЕЧАНИЕ: Анатомически стандартизировать изображения в шаблон пространстве с использованием статистических Параметрический карт (SPM8) программное обеспечение по следующей последовательности. <ol><li> Со-зарегистрировать MR сканирования и K1 сканирования. </li><li> Нормализовать MR сканирование в Монреаль Неврологические институт (MNI) шаблона мозга с помощью Dartel. </li><li> Нанесите полученную деформацию матрицы к изображениям ПЭТ. </li><li> Убедитесь, ко-регистрация и точность нормализации путем сравнения преобразованные MR и ПЭТ изображения в шаблон атлас MNI. </li><li> (ROI) анализ Регион интересов. </lя&gt; </ol> Изучить активность ряда двусторонних регионах, которые занимаются при обработке боли, в том числе: <ul><li> А. Передняя / медиальная / задней части поясной извилины </li><li> Б. Insula </li><li> С. Гиппокамп </li><li> Д. миндалевидного </li><li> Е. хвостатого головы / тела </li><li> Ф. прилежащем ядре </li><li> Г. путамен </li><li> Х. Боковые / медиальная бледного шара </li><li> Ядер И. таламуса (вентральной передней, вентральной задней боковой / средняя, ​​боковая задняя, ​​средняя линия, боковая / медиальная спинной) </li><li> Дж. околоводопроводное серое вещество вещество (PAG) </li></ul><ol><li> Определить MarsBaR (в стандартизированной пространства для каждого из этих регионов, за исключением ПКГ Создайте PAG ROI путем размещения 3 мм сферу в точке с координатами: направо: 4, -28, -6, и слева:. -2, -28 , -6. Эта PAG место было ранее показано, что диффузионные и подключения изменения в пациентов с мигренью по сравнению с контрольной группой 13,14. ПРИМЕЧАНИЕ: ретестовой исследования с [11 C] Карфентанил показать воспроизводимость ВР ND мер также менее 10%, при этом большинство корковых регионов быть 3 - 5% 15. Крупнейшие коэффициенты вариации (CoV = Std.Dev. / Mean), как правило, наблюдается в регионах с самым низким связывания, однако, даже в областях коры с самым низким связывания ВР Н.Д. CoV годы были ~ 0,5. Таким образом, процентные изменения в ROI μOR ВР НД между сканирования рассматриваются только как существенным, когда более 10%. </li></ol> 5. 3D-Нейронавигация <ol><li> Подготовка к 3D-ИИН Опыт <ol><li> Организовать данные, предоставленные в NIfTI объемного формата данных в виде стопки изображений с плотностью и активации уровней, определенных как 16 бит. </li><li> Носите активные ЖК-затворные очки для того, чтобы то время, последовательный стереоскопический 3D-эффект. В затворные очки работают через блокирование одного глаза, пока изображение для другого глаза показана на экране. Затем процесс повторяется для другого глаза. Это shutteriнг эффект возникает при 110 Гц. </li><li> Используйте джойстик для взаимодействия с моделирования после получения указания по его использованию. </li><li> Экипировка на затворные очки и джойстик с отражающими маркерами для точного отслеживания 6DOF объектов в пространстве с помощью системы захвата движения Vicon. </li></ol></li><li> Дисплей Aubject активации данных <ol><li> Используйте конфигурационные файлы XML для определения цвета отображения плотности и активации уровней, которые загружаются когда начинается применение и поделиться с каждого компьютера в кластере. </li><li> Приобретать 3-мерные объемные клетки от предусмотренных NIfTIdata установленных путем внутренних функций загрузки яремной и в &quot;Niftilib&quot; библиотеки программного обеспечения с открытым исходным кодом. </li><li> Отправить в результате объемных клеток с каждого компьютера в кластере, чтобы улучшить скорость. </li><li> Интерпретировать объемных ячеек с помощью OpenGL шейдеров (GLSL), что ведет лучей марширующих и отображение объемных элементов с различными цветами и транспарантами, определяемыхранее общие файлы конфигурации XML цвет отображения. </li></ol></li><li> Получить место через систему Vicon и используйте ее для обновления нарисованные перспективы объемных данных о каждом экране. </li><li> Запись взаимодействия и использовать их для динамически регулировать и сократить самолетов по данным для навигации в виртуальном пространстве. </li></ol> 6. 3D-погружения и Интерактивная Нейронавигация (3D-ИИН) <ol><li> Данные активации предметом магазин в формате данных NIfTI, объемной типа данных, который интерпретируется с помощью библиотеки Niftilib. </li><li> Получить взаимодействия и расположение через систему отслеживания Vicon, джойстик устройства, а также жестов вход. Используйте эту информацию, чтобы обеспечить отображаемое изображение представляет собой правильный точку зрения, что позволяет в режиме реального времени разведки набора данных, а также включить динамический контроль на срок до 3 произвольных режущих плоскостей с помощью знакомых движений и схемы управления (рис. 1). </li></ol>

<ol>
	<li>Stewart, W. F., Shechter, A., Rasmussen, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Migraine+prevalence.+A+review+of+population-based+studies.">Migraine prevalence. A review of population-based studies.</a> Neurology. 44, (1994).</li><li>Lipton, R. B., Silberstein, S. D., Stewart, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+update+on+the+epidemiology+of+migraine.">An update on the epidemiology of migraine.</a> Headache. 34, 319-328 (1994).</li><li>Lipton, R. B., Bigal, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Migraine:+epidemiology,+impact,+and+risk+factors+for+progression.">Migraine: epidemiology, impact, and risk factors for progression.</a> Headache. , (2005).</li><li>Hu, X. H., Markson, L. E., Lipton, R. B., Stewart, W. F., Berger, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Burden+of+migraine+in+the+United+States:+disability+and+economic+costs.+Arch+Intern+Med.">Burden of migraine in the United States: disability and economic costs. Arch Intern Med.</a> Arch Intern Med. 159, 813-818 (1999).</li><li>Lipton, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cutaneous+allodynia+in+the+migraine+population.">Cutaneous allodynia in the migraine population.</a> Ann Neurol. 63, 148-158 (2008).</li><li>Fields, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+how+opioids+contribute+to+reward+and+analgesia.">Understanding how opioids contribute to reward and analgesia.</a> Reg Anesth Pain Med. 32, 242-246 (2007).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opioid+Therapy+for+Migraine.">Opioid Therapy for Migraine.</a> Headache: The Journal of Head and Face Pain. 47, 1371-1372 (2007).</li><li>Menon, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+human+mu-opioid+receptor+gene+polymorphism+(A118G)+is+associated+with+head+pain+severity+in+a+clinical+cohort+of+female+migraine+with+aura+patients.">The human mu-opioid receptor gene polymorphism (A118G) is associated with head pain severity in a clinical cohort of female migraine with aura patients.</a> The journal of headache and pain. 13, 513-519 (2012).</li><li>Drinovac, V., Bach-Rojecky, L., Matak, I., Lackovic, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Involvement+of+mu-opioid+receptors+in+antinociceptive+action+of+botulinum+toxin+type+A.">Involvement of mu-opioid receptors in antinociceptive action of botulinum toxin type A.</a> Neuropharmacology. 70, 331-337 (2013).</li><li>Lipton, R. B., Bigal, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opioid+therapy+and+headache:+a+cause+and+a+cure.">Opioid therapy and headache: a cause and a cure.</a> Neurology. 62, 1662-1663 (2004).</li><li>Harris, R. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decreased+central+mu-opioid+receptor+availability+in+fibromyalgia.">Decreased central mu-opioid receptor availability in fibromyalgia.</a> J Neurosci. 27, 10000-10006 (2007).</li><li>Logan, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution+volume+ratios+without+blood+sampling+from+graphical+analysis+of+PET+data.">Distribution volume ratios without blood sampling from graphical analysis of PET data.</a> J Cereb Blood Flow Metab. 16, 834-840 (1996).</li><li>Mainero, C., Boshyan, J., Hadjikhani, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Altered+functional+magnetic+resonance+imaging+resting-state+connectivity+in+periaqueductal+gray+networks+in+migraine.">Altered functional magnetic resonance imaging resting-state connectivity in periaqueductal gray networks in migraine.</a> Ann Neurol. 70, 838-845 (2011).</li><li>DaSilva, A. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interictal+alterations+of+the+trigeminal+somatosensory+pathway+and+periaqueductal+gray+matter+in+migraine.">Interictal alterations of the trigeminal somatosensory pathway and periaqueductal gray matter in migraine.</a> Neuroreport. 18, 301-305 (2007).</li><li>Hirvonen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+central+mu-opioid+receptor+binding+in+vivo+with+PET+and+[11C]carfentanil:+a+test-retest+study+in+healthy+subjects.">Measurement of central mu-opioid receptor binding in vivo with PET and [11C]carfentanil: a test-retest study in healthy subjects.</a> European journal of nuclear medicine and molecular imaging. 36, 275-286 (2009).</li><li>Cao, Y., Aurora, S. K., Nagesh, V., Patel, S. C., Welch, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI-BOLD+of+brainstem+structures+during+visually+triggered+migraine.">Functional MRI-BOLD of brainstem structures during visually triggered migraine.</a> Neurology. 59, 72-78 (2002).</li><li>Afridi, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+PET+study+exploring+the+laterality+of+brainstem+activation+in+migraine+using+glyceryl+trinitrate.">A PET study exploring the laterality of brainstem activation in migraine using glyceryl trinitrate.</a> Brain. 128, 932-939 (2005).</li><li>Moulton, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Painful+heat+reveals+hyperexcitability+of+the+temporal+pole+in+interictal+and+ictal+migraine+States.">Painful heat reveals hyperexcitability of the temporal pole in interictal and ictal migraine States.</a> Cereb Cortex. 21, 435-448 (2011).</li><li>Burstein, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thalamic+sensitization+transforms+localized+pain+into+widespread+allodynia.">Thalamic sensitization transforms localized pain into widespread allodynia.</a> Ann Neurol. 68, 81-91 (2010).</li><li>Denuelle, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+PET+study+of+photophobia+during+spontaneous+migraine+attacks.">A PET study of photophobia during spontaneous migraine attacks.</a> Neurology. 76, 213-218 (2011).</li><li>Denuelle, M., Fabre, N., Payoux, P., Chollet, F., Geraud, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypothalamic+activation+in+spontaneous+migraine+attacks.">Hypothalamic activation in spontaneous migraine attacks.</a> Headache. 47, 1418-1426 (2007).</li><li>Weiller, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+stem+activation+in+spontaneous+human+migraine+attacks.">Brain stem activation in spontaneous human migraine attacks.</a> Nat Med. 1, 658-660 (1995).</li><li>Williamson, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+opioid+receptors+in+neurogenic+dural+vasodilation+and+sensitization+of+trigeminal+neurones+in+anaesthetized+rats.">Role of opioid receptors in neurogenic dural vasodilation and sensitization of trigeminal neurones in anaesthetized rats.</a> Br J Pharmacol. 133, 807-814 (2001).</li><li>Zubieta, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+mu+opioid+receptor+regulation+of+sensory+and+affective+dimensions+of+pain.">Regional mu opioid receptor regulation of sensory and affective dimensions of pain.</a> Science. 293, 311-315 (2001).</li></ol>

Авторы не имеют ничего раскрывать.

В этом случае отчет, фактическая нейровизуализации данных мигрень была изучена впервые, в полностью погружения виртуального 3D реальности, который продемонстрировал снижение μ-опиоидных рецепторов наличии (μOR ВР ND). Сокращения в μOR ВР ND означает, что существует более высокая размещение и / или потеря μ-опиоидных рецепторов в центральную нервную систему. Острые сокращение μOR ВР НД в боль-матричных областях во время иктальной сканирования по сравнению с межприступном сканирования, как ожидается, произойдет в результате выпуска эндогенных опиоидов, взаимодействующих с μORs качестве регулирующего ответ на продолжающийся боли, что делает менее μORs доступным для РФП. Новизна нашего иктальной нейровизуализации исследования мигрени заключается в новой 3D нейронавигационной подхода исследовать фактические данные мозга пациента в виртуальной реальности. Технология радиотрейсера ПЭТ использовали для измерения изменений в μORsНаличие с [11 C] карфентанил. При проверке в ходе мероприятия головной боли, мозг страдающих мигренью обычно сканируются после проведения триггера атаки (например., Нитроглицерин, фотостимуляции) 16,17, или при техническом требованию конкретных вызвала стимул (например,., Боль, кисть, света и запах) 18-20. Все эти исследования подтверждают знание того, что расстройство, связанное с корковых и подкорковых возбудимости во время фазы головной боли. Однако такое множество стимулов в протоколах нейровизуализации вводит несколько факторов, которые Cloud наше понимание единственного удара острого приступа мигрени на центральную нервную систему. Из нескольких предыдущих функциональных исследований без присутствии экзогенной стимуляции, есть признак расширения регионального мозгового кровотока в таких областях, как поясной извилины, гипоталамус и ствол мозга 21, который может сохраняться даже после острой терапии 22. До сих пор, Нейровизуализации технологии, применяемые не позволили для молекулярной характеристике процессов нейромедиатор / рецепторов, участвующих в приступа мигрени, таких как эндогенного μ-опиоидных механизма, одной из самых важных обезболивающих ресурсов в головном мозге. Более того, наш метод позволил эти процессы, чтобы изучить с помощью 3D нейронавигации в виртуальной среде. Система модуляторный убыванию боль представляет собой сложную сеть, которая регулирует обработку боли в значительной степени через μ-опиоидных рецепторов по всему мозгу, в том числе спинного к наднациональных спинного областях. Эти области известно, участвует в эндогенных анти-ноцицепция, стресс-индуцированной анальгезии, а в действие опиоидных препаратов обычно используется для хронической боли и лечении мигрени. В самом деле, твердой мозговой оболочки нейрогенный расширение кровеносных сосудов, связанная с мигренью может быть ингибирован морфина и затем восстанавливается посредством опиоидного антагониста налоксона, указывая, что эффекты морфина на нейрогенныхвоспаление опосредованы частности, с помощью активации μ-опиоидных рецепторов 23. Интересно, что величина эндогенных опиоидов / μORs региональных активаций в организме человека связано со способностью человека подавлять сенсорные и эмоциональные элементы опыта боли 24. В нашем исследовании области мозга, которые показали снижение доступности рецепторов μ-опиоидных во иктального фазы отвечают за обоих элементов опыта мигрень и его модуляции. Они АКК, таламус, базальные ганглии (например., ССАС), гиппокамп, и PAG. В дополнение к сенсибилизации из-за аномальной тройничного афферентной трафика, один сплошной гипотеза мигрени патофизиологии является дисфункция системы модуляторного. В этом случае выступы из / в стволовых структур, таких как PAG, где есть высокая экспрессия опиоидных рецепторов, будет неэффективно произвести их антиноцицептивное воздействие на ASCEнахождении сенсорных нейронов. Кроме того, другие высшие корковые структуры участвовать в этом неисправного механизма боли при мигрени модулирующего. Недавнее межприступный покоя состояние исследовании сообщалось изменения в связности мигренью против здоровых в вентролатеральной PAG и большая часть (суб) корковых структур в модуляторного системы боли и коррелирует их с частотой приступов головной боли 13. Области с изменениями подключения найденными в данном исследовании, являются такими же, как при изменении μOR ВР ND найти в нашей собственной исследовании. То же расположение PAG Первоначально сообщалось, что охватывает микроструктурной нейропластичность в мигренью 14, а вот было значительное снижение μOR ВР НД во время нападения. Дальнейшие исследования с более крупными когорт необходимы для подтверждения и расширить выводы, представленные в этом случае доклада. Например, в настоящее время неизвестно, почему система не должным образом реагироватьк долгосрочным использованием экзогенных опиоидов часто назначаемых в клиниках мигрени. Тем не менее, наше исследование дает важную механистическую информацию, о влиянии мигрени в μ-опиоидных системы, и использует новый 3D погружения и интерактивная нейронавигация (3D-ИИН) подход впервые. В будущем, это исследовательское 3D метод мог бы предоставить гораздо более захватывающий и интерактивный перспективу для изучения мозг пациентов в исследования и клиники.

Мигрень является хроническим тройничного расстройство боль, которая затрагивает почти 16% женщин и 6% мужчин в Соединенных Штатах и во всем мире 1-3. Повторяющиеся приступы мигрени головная боль оказывают влияние на большую часть существования пациента, снижая качество жизни и производительность, стоимостью миллиарды долларов в пропущенных школа / рабочих дней и утилизации медицинских 4. Во время изнурительных атак головной боли, ее больных имеют заметное повышенную чувствительность к вредным (гипералгезии) и даже nonnoxious стимулы (Аллодиния) 5. Система нейромедиатор μ-опиоидных является одним из основных эндогенных механизмов боли модуляторных в нашем мозге. Он участвует в регуляции экспериментальной и клинической восприятии боли, а также в обезболивающего действия опиоидных препаратов 6-9, которые были связаны с хронификации из приступов мигрени 10. Последние достижения в области позитронно-эмиссионной Томографии (PET) Molecular Imaging позволяют для изучения важных молекулярные механизмы в мозгу пациентов с хронической болью в естественных условиях 11. В этом исследовании, несмотря на сложные логистики синхронизации случайный и изнурительных характер эпизодических нападений со сложностью настройки сеанса ПЭТ / РФП, 3D нейронавигация был использован впервые расследовать наличие μOR в ключевых боль-матричных регионах пациента Мозг во время спонтанного мигрени. Дело Презентация 36-летний азиатских женщин был зачислен в исследовании. Она представила с историей мигрени 10 лет с визуальным ауры. Правосторонняя головные боли мигрени произошло в среднем 12 дней в месяц, с умеренной и тяжелой интенсивности боли, что, как правило, длиться в течение 72 ч (при отсутствии лечения или безуспешно лечить). Был увеличение частоты приступов головной боли вокруг ее менструального цикла, которыйбыл шаблон регулярного протяжении всего исследования. Сопутствующие симптомы включают: тошнота, рвота, светобоязнь, и Phonophobia. Во время регулярных атак головной боли она не представляет каких-либо вегетативные симптомы. В качестве лечения, она была управлении ее симптомы только с фармакологической неудачной терапии, которая была основана на нестероидные противовоспалительные препараты, и не было никаких признаков лекарства чрезмерного или опиоидной потребления. Клиническое обследование во время скринингового визита была обыкновенной и без нарушений, а также обзор систем была в пределах нормы. Она была одной без детей, и не использовал контрацепции лекарства.

3d-neuronavigation in vivo through a patient's brain during a spontaneous migraine headache

Все больше исследований, генерируется в основном из исследований МРТ на базе, показывает, что мигрень-видимому, происходит, и, возможно, терпеть, в связи с изменением определенных нервных процессов в центральной нервной системе. Тем не менее, информация отсутствует на молекулярном влияния этих изменений, особенно на эндогенной опиоидной системы при мигрени, и нейронавигация через эти изменения никогда не было сделано. Это исследование предназначено для получения, с использованием нового 3D погружения и интерактивная нейронавигация (3D-ИИН) подход, эндогенный μ-опиоидных передачу в головном мозге во время мигрени нападения в естественных условиях. Это, возможно, одна из самых центральных neuromechanisms, связанных с регулированием боли, поражающую многие элементы опыта боли и обезболивания. 36-летняя женщина, которая страдает мигренью в течение 10 лет, был отсканирован в типичном головной боли (иктальной) и nonheadache (интериктальных) мигрени фаз с использованием позитронно-Emissионная томография (ПЭТ) с избирательным радиотрейсера [11 C] карфентанил, что позволило нам измерить наличие рецепторов μ-опиоидных в мозге (не перемещаться связывания потенциального - μOR ВР ND). В шорт-жизнь радиотрейсера был произведен циклотронного и химического синтеза аппарата на кампус, расположенный в непосредственной близости от объекта изображения. Оба ПЭТ, межприступный и иктальная, были запланированы в ходе отдельных середине в конце фолликулярной фазы менструального цикла пациента. Во время иктальной сессии ПЭТ ее спонтанное нападение головная боль достигла серьезных уровней интенсивности; продвигается к тошноты и рвоты в конце сеанса сканирования. Были сокращения μOR ВР НД в боль-модуляторных регионах эндогенного μ-опиоидных системы во время иктальной фазы, в том числе части поясной извилины, прилежащем ядре (ССАС), таламуса (Thal), и околоводопроводное серое вещество вещества (PAG); о том, что μORs были уже заняты эндогенных опиоидов, выпущенныхв ответ на продолжающийся боли. Насколько нам известно, это первый случай, когда изменения в μOR ВР НД во время мигрени нападения были нейронавигационная использованием нового 3D подход. Этот метод позволяет осуществлять интерактивный научно-образовательного исследования приступа мигрени в нейровизуализации набора данных фактического пациента.

Пациент обратился в больницу с правой височной и затылочной пульсирующей головной боли, с интенсивностью 6 по шкале боли 0-10. У нее был свой типичный мигрени, однако без ауры. Он начинается по пробуждении 5 часов до (иктальной) ПЭТ сессии, и ей удалось терпеть это без неудачной фармакотерапии. Насколько ей известно, головная боль не была вызвана какой-либо возбудитель (например, алкоголь, лишение сна). Нет вегетативные симптомы не сообщалось, но светобоязнь и фонофобия присутствовали. После начала иктального сессии ПЭТ интенсивность головной боли обострилась, достигнув серьезных уровней (9 на шкале боли 0-10) 60 мин в кабинет; продвигается к тошноты и рвоты в конце сеанса сканирования. Снижение μOR ВР ND была замечена в мозге пациента во время спонтанного мигрени (иктальная фаза), по сравнению с базовым уровнем (межприступный фаза) (рис. 2). Там мыповторно сокращений патентных в μOR ВР НД в основных боль-матричных регионах эндогенного μ-опиоидных системы, в том числе следующих таламуса ядер: правая боковая спинных (11, -19, -16: 10,2%), правой медиальной спинной (6, -17, -8: 11,1%), справа по средней линии (8, -19, -16: 27%), и брюшной передней (9, -9, -12: 12,0%). Кроме того, изменения были обнаружены в правой передней (8, 35, 14: 13,7%) и оставили задней части поясной извилины (-5, -44, 23: 11.8%), левую тело хвостатого (-11, 6, 15: 12.0 %), медиальная бледного шара (справа: 16, -4, -3: 16,2%; слева: -14, -4, -3: 22,6%), слева прилежащем ядре (-9, -11, -7: 10,5% ), и гиппокамп (справа: 30, -22, -14: 12,6%; слева: -30, -22, -14: 11,5%). Был увеличение μOR ВР ND только в левой миндалине (-23, -4, -19: 11,7%). В стволе головного мозга, значительное иктальная снижение μOR ВР ND простиралась от ростральнее до основания хвостового околоводопроводное серое вещество вопрос (PAG) (справа: 4, -28, -6: 15,1%; слева: -2, -28, -6: 14.6 %) (рис.Юр 3). Тем не менее, глобальные полушария изменения процентных в μOR ВР НД во время приступа мигрени были скромными (справа: 8,5%; слева: 8,29%), что указывает на снижение в μOR ВР ND были специфическими для боль-матричных структур в мозге . <img alt="Рисунок 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50682/50682fig1highres.jpg" width="500" /> Рисунок 1. Полный Виртуальная реальность 3D навигация Данные мигренозную мозга. Впервые данные фактического мигрень нейровизуализации была изучена в полной мере погружения 3D виртуальной реальности, которая включает неограниченный навигацию по данным (студентами, клиницистов и исследователей) в отношении наличия μ-опиоидных рецепторов (μOR ВР НД) в головном мозге во время мигрень атака в естественных условиях. <img alt="Рисунок 2" fо: содержание-шир = &quot;5 дюймов&quot; Первоначально &quot;/ files/ftp_upload/50682/50682fig2highres.jpg&quot; ширина = &quot;500&quot; /&gt; .. Рисунок 2 μ-опиоидных Мозг Профиль мигрени в естественных условиях иктальная фаза (нижний ряд) - головная боль фаза - показывает снижение μ-опиоидных рецепторов наличии (μOR ВР ND) в боль-матричных регионах (Пороговое значение, Д.В. = 4.50). Этот результат, возможно, представляет собой увеличение эндогенного μ-опиоидных выпуска во время приступа мигрени, в качестве регулирующего ответ на продолжающийся сильной головной боли. Ключевые слова: таламус (Таль), прилежащем ядре (NAC), а передняя Cingular кора (АКК). <img alt="Рисунок 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50682/50682fig3highres.jpg" width="500" /> Рисунок 3. Midbrain / Понс / Medulla μ-опиоидных рецепторов Наличие Во время приступа мигрени в естественных условиях. Иктальная фазы (справаколонка) - головная боль фаза - показывает снижение μ-опиоидных рецепторов наличии вдоль околоводопроводное серое вещество материи (PAG) (пороговое значение, DV = 4,50), по сравнению с межприступном фазы (левая колонка) - не-головная боль фазы. Ключевые слова: PAG: г - ростральная; м - средняя; в - хвостовой.

Watch this Scientific Journal Video about 3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient's Brain During a Spontaneous Migraine Headache at JoVE.com

3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient's Brain During a Spontaneous Migraine Headache

В этом исследовании, авторы сообщают, впервые роман 3D-погружения и Интерактивная Нейронавигация (3D-ИИН) через влияние спонтанного мигрени нападения в μ-опиоидных системы мозга пациента в естественных условиях.

3D-Нейронавигация<em&gt; В Vivo</em&gt; Через мозга пациента во время спонтанного головной боли мигрени

A growing body of research, generated primarily from MRI-based studies, shows that migraine appears to occur, and possibly endure, due to the alteration ...

Research

JoVE Journal

Medicine

3D-Neuronavigation In Vivo Through a Patient's Brain During a Spontaneous Migraine Headache

In vivo Bioluminescence Imaging of Tumor Hypoxia Dynamics of Breast Cancer Brain Metastasis in a Mouse Model

In vivo Bioluminescence Imaging of Tumor Hypoxia Dynamics of Breast Cancer Brain Metastasis in a Mouse Model

В естественных условиях Биолюминесценция изображения опухоли Гипоксия Динамика груди метастазы рака мозга у мышей

It is well recognized that tumor hypoxia plays an important role in promoting malignant progression and affecting therapeutic response negatively. There ...

In vivo Dual Substrate Bioluminescent Imaging

In vivo Dual Substrate Bioluminescent Imaging

В естественных условиях двойного основания Bioluminescent изображений

Our understanding of how and when breast cancer cells transit from established primary tumors to metastatic sites has increased at an exceptional rate ...

Imaging Glioma Initiation In Vivo Through a Polished and Reinforced Thin-skull Cranial Window

Imaging Glioma Initiation In Vivo Through a Polished and Reinforced Thin-skull Cranial Window

Изображениями глиомы Посвящение<em&gt; В Vivo</em&gt; Через полированной и железобетонных тонких черепа Черепно Window

Glioma is the one of the most lethal forms of human cancer. The most effective glioma therapy to date-surgery followed by radiation treatment-offers ...

Heterotypic Three-dimensional In Vitro Modeling of Stromal-Epithelial Interactions During Ovarian Cancer Initiation and Progression

Heterotypic Three-dimensional In Vitro Modeling of Stromal-Epithelial Interactions During Ovarian Cancer Initiation and Progression

Гетеротипические Трехмерные<em&gt; In Vitro</em&gt; Моделирование Стромальные-эпителиальных взаимодействий во время посвящения яичников Рак и прогресс

Epithelial ovarian cancers (EOCs) are the leading cause of death from gynecological malignancy in Western societies. Despite advances in surgical ...

Utilizing a Cranial Window to Visualize the Middle Cerebral Artery During Endothelin-1 Induced Middle Cerebral Artery Occlusion

Используя черепно окна для визуализации средней мозговой артерии во время эндотелина-1 Индуцированные окклюзии средней мозговой артерии

Creation of a cranial window is a method that allows direct visualization of structures on the cortical surface of the brain1-3. This technique can be ...

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

Роман с высоким разрешением<em&gt; В естественных условиях</em&gt; Изображений методика исследования динамических характеристик внутричерепных структур к росту опухоли и терапии

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a ...

Sequential In vivo Imaging of Osteogenic Stem/Progenitor Cells During Fracture Repair

Sequential In vivo Imaging of Osteogenic Stem/Progenitor Cells During Fracture Repair

Последовательный<em&gt; В естественных условиях</em&gt; Визуализация остеогенные стволовых / клеток-предшественников во время разрушения Ремонт

Bone turns over continuously and is highly regenerative following injury. Osteogenic stem/progenitor cells have long been hypothesized to exist, but in ...

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

Excitotoxic Stimulation of Brain Microslices as an In vitro Model of Stroke

Экзайтотоксическим Стимуляция мозга Microslices как<em&gt; В пробирке</em&gt; Модель инсульта

Examining molecular mechanisms involved in neuropathological conditions, such as ischemic stroke, can be difficult when using whole animal systems. As ...

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

Внутриматочная телеметрии измерить мышь сократительной давления<em&gt; В Vivo</em

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. ...

Triggering Reactive Gliosis In Vivo by a Forebrain Stab Injury

Triggering Reactive Gliosis In Vivo by a Forebrain Stab Injury

Запуск реактивной глиоз<em&gt; В Vivo</em&gt; По переднего мозга Stab травмы

Following injury to the CNS, astrocytes undergo a broad range of biochemical, morphological, and molecular changes collectively referred to as reactive ...