3D-Neuronavigation<em> في فيفو</em> من خلال الدماغ المريض خلال العفوي الصداع النصفي
Summary
في هذه الدراسة، تقريرا عن الكتاب لأول مرة رواية-3D غامرة والتفاعلية Neuronavigation (3D-IIN) من خلال تأثير هجوم الصداع النصفي عفوية في نظام μ الأفيونية من دماغ المريض في الجسم الحي.
Abstract
وهناك مجموعة متزايدة من البحوث، ولدت أساسا من الدراسات القائمة على التصوير بالرنين المغناطيسي، وتبين أن الصداع النصفي ويبدو أن تحدث، وربما يدوم، ويرجع ذلك إلى تغيير العمليات العصبية محددة في الجهاز العصبي المركزي. ومع ذلك، تفتقر إلى المعلومات بشأن تأثير الجزيئية لهذه التغيرات، وخصوصا على نظام الأفيونية الذاتية خلال الصداع النصفي، ولم يتم القيام به من خلال neuronavigation هذه التغييرات. هدفت هذه الدراسة إلى التحقيق، وذلك باستخدام 3D رواية غامرة وneuronavigation التفاعلية (3D-IIN) النهج، وانتقال μ الأفيونية الذاتية في الدماغ خلال هجوم الصداع النصفي في الجسم الحي. هذا هو دون شك واحدة من أكثر neuromechanisms المركزية المرتبطة مع تنظيم الألم، مما يؤثر على عناصر متعددة من تجربة الألم وتسكين. تم مسحها ضوئيا والإناث 36 عاما، الذي كان يعاني من الصداع النصفي مع لمدة 10 سنوات، في الصداع نموذجي (نشبي) وnonheadache (النشبات) مراحل الصداع النصفي باستخدام البوزيترون Emissايون التصوير المقطعي (PET) مع كارفينتانيل المشع الانتقائي [11 C]، الأمر الذي سمح لنا لقياس μ-الأفيونية توافر مستقبلات في الدماغ (المحتملة غير الملزمة displaceable – μOR BP ND). تم إنتاج المشع الحياة قصيرة كتبها سيكلوترون والكيميائية جهاز التوليف في الحرم الجامعي تقع على مقربة من منشأة التصوير. وكان من المقرر خلال مراحل منفصلة منتصف أواخر مسامي من دورة الطمث المريض على حد سواء بمسح الدائرة، والنشبات نشبي،. خلال الدورة PET نشبي صلت لها هجوم الصداع عفوية مستويات كثافة شديدة؛ تتقدم إلى الغثيان والقيء في نهاية الدورة المسح الضوئي. كانت هناك تخفيضات في μOR BP ND في مناطق الألم تغييري للنظام μ الأفيونية الذاتية خلال المرحلة نشبي، بما في ذلك القشرة الحزامية، النواة المتكئة (تحقق نموا مطردا)، المهاد (تال)، والمادة الرمادية محيط بالمسال (PAG)؛ مشيرا إلى أن μORs احتلت بالفعل الأفيونيات الذاتية صدرردا على الألم المستمر. على حد علمنا، هذه هي المرة الأولى التي يغير في μOR BP ND خلال هجوم الصداع النصفي تم neuronavigated باستخدام نهج 3D الرواية. يسمح هذا الأسلوب للبحث والتنقيب التعليمية التفاعلية للهجوم الصداع النصفي في تصوير الأعصاب بيانات المريض الفعلية ل.
Introduction
الصداع النصفي هو اضطراب الألم المزمن الذي يؤثر على العصب الثلاثي التوائم ما يقرب من 16٪ من النساء و 6٪ من الرجال في الولايات المتحدة وجميع أنحاء العالم 1-3. هجمات الصداع النصفي المتكررة لها تأثير على جزء كبير من وجود المريض، وإضعاف نوعية الحياة والأداء، وتكلف مليارات الدولارات في أيام الدراسة / العمل الضائعة واستخدام الرعاية الصحية 4. خلال الهجمات الصداع المنهكة، الذين يعانون في زيادة الحساسية لديهم ملحوظ مع الضارة (فرط التألم) وحتى المحفزات nonnoxious (آلام جلدية) 5.
النظام العصبي-μ الأفيونية هي واحدة من آليات الألم تغييري الذاتية الرئيسية في الدماغ. وتشارك في تنظيم التجريبية والسريرية إدراك الألم، وكذلك في عمل مسكن من المخدرات الأفيونية 6-9 التي ارتبطت مع chronification من نوبات الصداع النصفي 10. التطورات الحديثة في بوزيترون الانبعاثات توموgraphy (PET) والتصوير الجزيئي تسمح لدراسة الآليات الجزيئية الهامة في دماغ مرضى الألم المزمن في الجسم الحي 11. في هذه الدراسة، على الرغم من الخدمات اللوجستية تحديا من مزامنة ذو علاقة بالخط والمنهكة طبيعة الهجمات العرضية مع تعقيد PET / المشع إعداد الجلسة، تم استخدام 3D neuronavigation لأول مرة للتحقيق μOR توافر في مناطق الألم مصفوفة الرئيسية المريض الدماغ خلال الصداع النصفي عفوية.
عرض القضية
وقد التحق الإناث الآسيوية 36 عاما في الدراسة. قدمت لها تاريخ 10 سنة من الصداع النصفي مع هالة بصرية. وقع الصداع النصفي جانب اليمين بمعدل 12 يوما في الشهر، مع معتدلة إلى شدة الألم الشديد الذي من المقرر أن تستمر عادة لمدة 72 ساعة (إذا كان غير المعالجة أو المعالجة دون جدوى). كان هناك زيادة وتيرة هجمات الصداع حولها الدورة الشهرية، والتيكان نمط منتظم طوال فترة الدراسة. شملت الأعراض المصاحبة: الغثيان، والتقيؤ، والضياء، ورهاب الصوت. خلال الهجمات الصداع العادية أنها لم تقدم أي أعراض اللاإرادي. والعلاج، وكانت إدارة أعراض لها مع العلاج الدوائي فقط فاشلة، الذي يقوم على العقاقير المضادة للالتهاب غير الستيرويدية، وكانت هناك مؤشرات على الإفراط تناول الأدوية أو المواد الأفيونية. كان الفحص السريري خلال الزيارة فحص عادي ودون تشوهات، وكان استعراض النظم ضمن الحدود الطبيعية. وقالت انها كانت واحدة مع عدم وجود الأطفال، وكان لا يستخدم الدواء لمنع الحمل.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذا التقرير الحالة، تم استكشاف البيانات تصوير الأعصاب الصداع النصفي الفعلية للمرة الأولى، في غامرة تماما الواقع الافتراضي 3D، والتي أظهرت انخفاضا في μ-الأفيونية مستقبلات توافر الغرف (BP μOR ND). تخفيضات في μOR BP ND يعني أن هناك الإشغال العالي و / أو فقدان مستقبلات μ الأفيونية في الجهاز العصبي المركزي. ، ومن المتوقع أن تحدث نتيجة لاطلاق سراح الأفيونيات الذاتية التفاعل مع μORs كرد التنظيمية لآلام مستمرة، مما يجعل أقل μORs تخفيضات حادة في μOR BP ND في مناطق الألم مصفوفة أثناء الفحص نشبي بالمقارنة مع الفحص النشبات الوصول إلى المشع.
حداثة نشبي دراستنا تصوير الأعصاب الصداع النصفي يكمن في النهج الجديد neuronavigation 3D للتحقيق في الدماغ البيانات الفعلية المريض في الواقع الافتراضي. تم استخدام تقنية PET المشع لقياس التغيرات في μORsتوافر مع [11 C] كارفينتانيل. عندما درست خلال هذا الحدث الصداع، وعادة ما تفحص أدمغة migraineurs بعد الزناد الهجوم (على سبيل المثال، غليسريل، ضوئي) 16،17، أو تحت الطلب التقنية من التحفيز أثار محددة (على سبيل المثال، والألم، وفرشاة، وعلى ضوء ، والرائحة) 18-20. كل تلك الدراسات تثبت العلم بأن اضطراب يرتبط مع فرط الاستثارية القشرية وتحت القشرية خلال مرحلة الصداع. ومع ذلك، مثل عدد كبير من المحفزات في البروتوكولات تصوير الأعصاب ويدخل العوامل المتعددة التي تلقي بظلالها فهمنا لتأثير الوحيد للهجوم الصداع النصفي الحاد على الجهاز العصبي المركزي. من عدد قليل من الدراسات الفنية السابقة دون وجود التحفيز الخارجية، هناك إشارة إلى زيادة تدفق الدماغي الإقليمية في مجالات مثل القشرة الحزامية، تحت المهاد، والدماغ 21، والتي يمكن أن تستمر حتى بعد العلاج الحاد 22. حتى اليوم، وتكنولوجيات تصوير الأعصاب تطبيقها لم يسمح للالتوصيف الجزيئي للعمليات العصبي / مستقبلات تشارك في الهجوم الصداع النصفي، مثل آلية μ الأفيونية الذاتية، واحدة من أهم الموارد مسكن في الدماغ. علاوة على ذلك، سمح أسلوبنا هذه العمليات من يكتشفها باستخدام 3D neuronavigation في بيئة افتراضية.
نظام تغييري الألم الهابطة هو عبارة عن شبكة معقدة الذي ينظم معالجة الألم إلى حد كبير عن طريق مستقبلات μ الأفيونية في جميع أنحاء الدماغ، بما في ذلك العمود الفقري إلى مناطق فوق والعمود الفقري. وتعرف هذه المناطق أن تشارك في الذاتية المضادة للحس الألم، التوتر الناجم عن وعي، والعمل من المخدرات الأفيونية المستخدمة عادة لعلاج الألم المزمن والصداع النصفي. في الواقع، فإن توسع الأوعية العصبية الجافية المرتبطة بالصداع النصفي يمكن تحول دون المورفين، وبعد ذلك عكس من قبل خصم النالوكسون الأفيونية، مشيرا إلى أن آثار المورفين على العصبيةيتم بوساطة التهاب تحديدا عن طريق تنشيط مستقبلات μ-الأفيونية 23. ومن المثير للاهتمام، ويرتبط حجم الأفيونية / μORs التنشيط الإقليمية الذاتية في البشر لقدرة الفرد على قمع العناصر الحسية والوجدانية للتجربة الألم 24.
في دراستنا، ومناطق الدماغ التي أظهرت تخفيضات في μ الأفيونية مستقبلات توافر خلال المرحلة نشبي هي المسؤولة عن كل من عناصر الخبرة الصداع النصفي والتشكيل بها. هم ACC، المهاد، العقد القاعدية (على سبيل المثال، تحقق نموا مطردا)، الحصين، وتسيران. بالإضافة إلى توعية غير طبيعية بسبب حركة المرور وارد مثلث التوائم، فرضية واحدة صلبة لالصداع النصفي الفيزيولوجيا المرضية هو خلل في نظام تغييري. في هذه الحالة والتوقعات من / إلى هياكل الدماغ، مثل PAG، حيث هناك تعبير عالية من مستقبلات المواد الأفيونية، من شأنها أن تنتج بكفاءة تأثيرها مكافحة مسبب للألم على ASCEnding الخلايا العصبية الحسية. بالإضافة إلى ذلك، تشارك الهياكل القشرية العالي الأخرى في هذه الآلية الألم تغييري خلل في الصداع النصفي. أفادت دراسة للدولة يستريح النشبات الأخيرة تغييرات في اتصال من migraineurs مقابل الاصحاء في تسيران بطناني وأكثر من (الفرعية) الهياكل القشرية في النظام الألم تغييري وترتبط هذه مع وتيرة الهجمات الصداع 13. المناطق مع تغيرات الاتصال وجدت في هذه الدراسة هي نفس تلك مع التغيرات في μOR BP ND جدت في الدراسة الخاصة بنا. وذكر موقع PAG نفس الأصل كما تشمل المرونة العصبية المجهرية في migraineurs 14، وكان هنا نقصا كبيرا في μOR BP ND خلال الهجوم.
مزيد من الدراسات مع الأفواج الكبيرة التي تكون ضرورية لتأكيد وتوسيع النتائج المعروضة في هذا التقرير حالة. على سبيل المثال، أنه من غير المعروف حاليا لماذا لا يستجيب النظام بشكل صحيحلاستخدام على المدى الطويل من المواد الأفيونية الخارجية المنصوص عليها في كثير من الأحيان في العيادات الصداع النصفي. على الرغم من ذلك، يوفر دراستنا معلومات هامة الآلية، على أثر الصداع النصفي في نظام μ الأفيونية، ويستخدم 3D رواية غامرة وneuronavigation التفاعلية (3D-IIN) نهج للمرة الأولى. في المستقبل، يمكن لهذا الأسلوب 3D استكشافية توفير منظور أكثر بكثير غامرة وتفاعلية لفحص أدمغة المرضى في البحوث والعيادة.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل عن طريق المنح التالية (DaSilva AF): المعهد الوطني للصحة – المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية – K23 NS062946، الدماغ مؤسسة دانا والمناعية التصوير جائزة، وجائزة بحوث مؤسسة أبحاث الصداع النصفي غرانت. والكتاب يعترف مركز الطب النووي التكنولوجيين PET (جيل M. روثلي، إدوارد J. ماكينا، أندرو ر Weeden، بول كيسون، وكاتلين هندريكس) وموظفي مختبر التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (سكوت بلتيير وكيث نيونهام). وكان الدكتور ألكسندر DaSilva، الباحث الرئيسي، الوصول الكامل إلى جميع البيانات في الدراسة، ويأخذ المسؤولية عن سلامة البيانات ودقة في تحليل البيانات. الكتاب تعلن أي تضارب في المصالح ذات الصلة لهذه الدراسة.
References
- Stewart, W. F., Shechter, A., Rasmussen, B. K. Migraine prevalence. A review of population-based studies. Neurology. 44, (1994).
- Lipton, R. B., Silberstein, S. D., Stewart, W. F. An update on the epidemiology of migraine. Headache. 34, 319-328 (1994).
- Lipton, R. B., Bigal, M. E. Migraine: epidemiology, impact, and risk factors for progression. Headache. , (2005).
- Hu, X. H., Markson, L. E., Lipton, R. B., Stewart, W. F., Berger, M. L. Burden of migraine in the United States: disability and economic costs. Arch Intern Med. Arch Intern Med. 159, 813-818 (1999).
- Lipton, R. B. Cutaneous allodynia in the migraine population. Ann Neurol. 63, 148-158 (2008).
- Fields, H. L. Understanding how opioids contribute to reward and analgesia. Reg Anesth Pain Med. 32, 242-246 (2007).
- . Opioid Therapy for Migraine. Headache: The Journal of Head and Face Pain. 47, 1371-1372 (2007).
- Menon, S., et al. 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 journal of headache and pain. 13, 513-519 (2012).
- Drinovac, V., Bach-Rojecky, L., Matak, I., Lackovic, Z. Involvement of mu-opioid receptors in antinociceptive action of botulinum toxin type A. Neuropharmacology. 70, 331-337 (2013).
- Lipton, R. B., Bigal, M. E. Opioid therapy and headache: a cause and a cure. Neurology. 62, 1662-1663 (2004).
- Harris, R. E., et al. Decreased central mu-opioid receptor availability in fibromyalgia. J Neurosci. 27, 10000-10006 (2007).
- Logan, J., et al. Distribution volume ratios without blood sampling from graphical analysis of PET data. J Cereb Blood Flow Metab. 16, 834-840 (1996).
- Mainero, C., Boshyan, J., Hadjikhani, N. Altered functional magnetic resonance imaging resting-state connectivity in periaqueductal gray networks in migraine. Ann Neurol. 70, 838-845 (2011).
- DaSilva, A. F., et al. Interictal alterations of the trigeminal somatosensory pathway and periaqueductal gray matter in migraine. Neuroreport. 18, 301-305 (2007).
- Hirvonen, J., et al. Measurement of central mu-opioid receptor binding in vivo with PET and [11C]carfentanil: a test-retest study in healthy subjects. European journal of nuclear medicine and molecular imaging. 36, 275-286 (2009).
- Cao, Y., Aurora, S. K., Nagesh, V., Patel, S. C., Welch, K. M. Functional MRI-BOLD of brainstem structures during visually triggered migraine. Neurology. 59, 72-78 (2002).
- Afridi, S. K., et al. A PET study exploring the laterality of brainstem activation in migraine using glyceryl trinitrate. Brain. 128, 932-939 (2005).
- Moulton, E. A., et al. Painful heat reveals hyperexcitability of the temporal pole in interictal and ictal migraine States. Cereb Cortex. 21, 435-448 (2011).
- Burstein, R., et al. Thalamic sensitization transforms localized pain into widespread allodynia. Ann Neurol. 68, 81-91 (2010).
- Denuelle, M., et al. A PET study of photophobia during spontaneous migraine attacks. Neurology. 76, 213-218 (2011).
- Denuelle, M., Fabre, N., Payoux, P., Chollet, F., Geraud, G. Hypothalamic activation in spontaneous migraine attacks. Headache. 47, 1418-1426 (2007).
- Weiller, C., et al. Brain stem activation in spontaneous human migraine attacks. Nat Med. 1, 658-660 (1995).
- Williamson, D. J., et al. Role of opioid receptors in neurogenic dural vasodilation and sensitization of trigeminal neurones in anaesthetized rats. Br J Pharmacol. 133, 807-814 (2001).
- Zubieta, J. K., et al. Regional mu opioid receptor regulation of sensory and affective dimensions of pain. Science. 293, 311-315 (2001).
