3D-Neuronavigation<em> In Vivo</em> Durch Gehirn eines Patienten während einer Spontan Migräne

Die Studie sollte von der lokalen Institutional Review Board genehmigt werden, und durch die radioaktive Drug Research Committee. Der Forschungsgegenstand gibt schriftliche Zustimmung zur Teilnahme an der Studie. Das Protokoll ist in drei chronologische Schritte: MRT-Sitzung PET-Sitzung während der iktale Phase (Kopfschmerzen) von Migräne PET-Sitzung während der interiktalen Phase (keine Kopfschmerzen) von Migräne Der Patient ist verantwortlich für das Ausfüllen eines Kopfschmerztagebuch, und für die Bestätigung mit der Forschungsgruppe das Auftreten einer Migräne-Attacke am Tag der Imaging-Sitzung. Sowohl interiktalen und iktale sollten PET-Scans während der separaten Mitt späten follikulären Phasen des Patienten (5 bis 10 Tagen nach dem ersten Tag der Menstruationsblutung), die in diesem Fall wurde von einem Gynäkologen mit Know-how verfolgt und im Voraus geplant werden berechnet im Feld (YRS). 1. MRT-Session PreGemüsemesser für das Experiment Vor der Herstellung der Gegenstand für den Scan, ist es notwendig, um eine ordnungsgemäße Sicherheitsanweisungen durch das Magnetfeld des MR-Scanners zu folgen. Alle Studienpersonal muss metallfrei, bevor Sie den MR-Verfahren Raum sein. Geben Sie eine Kopie der Einwilligungserklärung, die zuvor von der Forschung Freiwilligen während der ersten Screening unterzeichnet, mit dem MR-Technologe. Vorbereiten der Betreff für den Scan Am Tag des MRI, fragen Sie den Forschungsgegenstand, füllen Sie ein MRI-Sicherheit Screening-Form. FMRI-Labor – Diese Form wird für jede MRT an der Universität von Michigan mit eingerechnet. Der Fragebogen bekräftigt, dass das Thema auch metallfrei und nicht eine Erkrankung, die sorgfältige und besonders berücksichtigt (z. B. metallische Fremd Fragmente, implantiert mechanische / elektrische Gerät) verlangt haben. Versichern Sie, dass der Teilnehmer versteht die MR-Verfahren, Risiken und Vorteile. Deliver das ausgefüllte Formular an die Screening-MR-Technologe, die in dem Verfahren unterstützen wird. Erwerben Sie eine T1-gewichteten anatomischen MRT-Untersuchung bei einem interiktalen Phase für die Patienten auf einem 3-Tesla-Scanner. Verwenden Sie die folgenden Parameter für den Ablauf der MR: A. Axial Qual-Gradienten abgerufen (SPGR) 3D-Erfassung B. Bandbreite = 15.63 C. Wiederholung Zeit [TR] = 9,2 ms D. Echo Zeit [TE] = 1,9 ms E. Inversion Recovery-Vorbereitung 500 ms F. Flip Winkel = 15 ° G. 25/26 FOV H. Anzahl der Anregungen [NEX] = 1 I. 144 zusammenhängenden Scheiben J. 1,0 mm Schichtdicke K. 256 x 256-Matrix 2. Iktalen PET-Session Vorbereitung auf den Versuch Vor der Bestätigung der Scan an der Universitätsklinik, wenden Sie das Thema in die ph überprüfenase des Menstruationszyklus wird sie am Tag der Abtastung sein. Es wird empfohlen, zur Durchführung einer PET in der Zwischen späten Follikelphase (5 bis 10 Tage nach der Regelblutung Beginn) zu scannen. Einen Antrag an das Krankenhaus zu produzieren [11 C] Carfentanil, eine kurze Radiotracer-Leben mit einer selektiven Affinität für μ-Opioid-Rezeptoren mit einem Zyklotron in der Nähe des Scans. Der Tracer muss 2 Stunden vor dem Scan erzeugt werden. Am Tag der potentiellen iktale PET-Scan, wenden Sie das Thema 2 Stunden vor dem Termin, um das Vorhandensein einer spontanen Migräneattacke zu bestätigen. Wenn ein Migräneanfall vorhanden ist, bestätigen die Diagnose Migräne nach der Internationalen Klassifikation von Kopfschmerzerkrankungen. Nach der Diagnose, sicherzustellen, dass die Teilnehmer in der Lage, um sicher ins Krankenhaus bringen, um den Scan zu unterziehen. Geben Transport, wenn das Motiv nicht komfortables Fahren oder, wenn kein Fahrer zur Verfügung steht. Vorbereiten der Subject für den Scan Wenn der Teilnehmer kommt in das Krankenhaus, begleiten sie in die PET-Suite für die Verlängerung der Diagnose auf der Grundlage der Internationalen Klassifikation von Kopfschmerzerkrankungen. Vor dem Scan, führen Sie eine Drogen-Urin-Test, um zu bestätigen, dass das Thema nicht Aufnahme jeder Stoff, der mit dem Tracer [11 C] Carfentanil, gefolgt von einer Urin-Schwangerschaftstest interagieren konnte. Bekräftigen, dass der Teilnehmer versteht die PET-Verfahren, Risiken und Vorteile. Liefern Sie eine Kopie der Einwilligungserklärung, die zuvor von der Forschung Freiwilligen während der ersten Screening unterzeichnet, der Nuklearmedizin Technologe. Nach der Führung der Nuklearmedizin Technologe, helfen das Thema in den Scanner zu begleichen. Haben das Thema unterziehen 1 90 min PET-Scan mit einem Siemens HR + Scanner im 3D-Modus (rekonstruierte Bilder haben eine Full-Halbwertsbreite (FWHM) Auflösung von ~ 5,5 mm in der Ebene und 5,0 mm axial). <li> Für jedes [11 C] Carfentanil Dosis (555 MBq ≤ 0,03 g / kg), verwalten fünfzig Prozent als Bolus mit dem Rest kontinuierlich über den Verlauf des Scan infundiert, um Steady-State-Tracer-Werte, die etwa 35 Minuten nach der Verabreichung erreicht Tracer . Interiktalen PET-Sitzung. Wiederholen Sie die Schritte 2,2-2,6 während der Nicht-Kopfschmerzphase. 3. PET Daten Wiederaufbau Rekonstruieren PET-Bilder mit interaktiven Algorithmen in einer 128 x 128-Pixel-Matrix in einem 28,8 cm Sichtfeld (FOV) Durchmesser. Erwerben 21 Bildrahmen und Co-Register zueinander nach Bewegung während der Abtastung zu korrigieren. Besorgen Sie sich eine 6 min Getriebe (68Ge-Quelle) scannen vor der PET-Scan für die Zwecke der Schwächungskorrektur. Wandeln die dynamischen Bilddaten für jede Abtastzeile auf einer Voxel-für-Voxel-Basis in zwei Sätze von Parameterbilder (10 – 40 min): Verwenden Sie ein Tracertransport Maßnahme (K1 ratio) für Koregistrierung und Normalisierung Verfahren; und Verwenden Sie einen Rezeptor bezogenen Maßnahme, BP ND, proportional zu Bmax (Rezeptor-Konzentration) von Kd (Rezeptor-Affinität) zu teilen. Schätzen Sie diese Maßnahmen mit Hilfe der Referenzregion Logan-basierte grafische Analyse mit dem visuellen Kortex als Referenzbereich 12. 4. PET-Datenanalyse HINWEIS: Anatomisch standardisieren Bilder in Schablonenraum mit der Software Statistical Parametric Mapping (SPM8) nach der folgenden Sequenz. Co-Registrierung des MR-Scan-und K1-Scans. Normalisieren der MR-Scan des Montreal Neurologic Institute (MNI) Vorlage Gehirn mit Dartel. Tragen Sie die resultierende Deformation Matrix auf die PET-Bilder. Stellen Sie sicher, Co-Registrierung und Normalisierung Genauigkeit durch den Vergleich der transformierten MR-und PET-Bilder auf den MNI-Atlas-Vorlage. Region of Interest (ROI)-Analyse. </li> Untersuchen der Aktivität mehrerer bilateraler Regionen, die bei der Verarbeitung von Schmerzen beteiligt sind, einschließlich: A. Anterior / medial / posterior cingulären B. Insula C. Hippocampus D. Amygdala E. Caudate Kopf / Körper F. Nucleus accumbens G. Putamen H. Lateral / medialen Globus pallidus I. Thalamus Kerne (ventralen vorderen, hinteren seitlichen ventralen / medialen, lateralen posterior, Mittellinie, seitlich / medialen dorsalen) J. periaquäduktalen grauen Substanz (PAG) Marsbar definieren (in standardisierten Raum für jede dieser Regionen mit Ausnahme des PAG PAG Generieren Sie die ROI, indem Sie einen 3 mm Kugel an den Koordinaten: rechts: 4, -28, -6, und links:. -2, -28 , -6. Dieses PAG Lage zuvor gezeigt wurde, Diffusions-und Connectivity-Veränderungen bei Migräne-Patienten im Vergleich zu gesunden Kontroll 13,14 zu haben. HINWEIS: Die Test-Retest-Studien mit [11 C] Carfentanil zeigen die Reproduzierbarkeit der BP ND Maßnahmen auch weniger als 10%, wobei die meisten kortikalen Regionen als 3-5% 15. Die größten Variationskoeffizienten (COV = Std.Abw. / Mittelwert) werden typischerweise in den Regionen mit der niedrigsten Bindungs ​​jedoch beobachtet, sogar in den kortikalen Regionen mit der niedrigsten Bindungs ​​BP ND CoV waren ~ 0,5. Daher sind prozentuale Veränderungen in ROI μOR BP ND zwischen den Scans nur dann als signifikant, wenn über 10%. 5. 3D-Neuronavigation Vorbereitung für eine 3D-Erfahrung IIN Organisieren der Daten in NIfTI Volumendatenformat als ein Stapel von Bildern mit einer Dichte und Aktivierungsstufen, die als 16 Bit ist. Tragen aktiven LCD Shutter-Brille, um die Zeit sequentiellen stereoskopischen 3D-Effekt zu ermöglichen. Die Shutter-Brillen funktionieren durch die Sperrung von einem Auge, während das Bild für das andere Auge wird auf dem Bildschirm angezeigt. Der Prozess wiederholt sich dann für das andere Auge. Diese shuttering-Effekt tritt bei 110 Hz. Verwenden Sie einen Joystick für Interaktionen mit der Simulation, nachdem er auf seine Verwendung angewiesen. Statten Sie die Shutter-Brille und Joystick mit reflektierenden Markierungen präzise 6DOF Verfolgung der Objekte im Raum über ein Vicon Motion-Capture-System zu ermöglichen. Anzeige Aubject Aktivierungsdaten Verwenden Sie XML-Konfigurationsdateien, um Farbzuordnungen der Dichte und der Aktivierungsstufen, die geladen werden, wenn die Anwendung beginnt und mit jedem Computer im Cluster gemeinsam zu definieren. Erwerben 3-dimensionalen Volumen Zellen aus den bereitgestellten NIfTIdata durch interne Ladefunktionen Vena und dem "Niftilib" Open-Source-Software-Bibliothek. Teile daraus resultierende Volumen Zellen mit jedem Computer im Cluster, um die Geschwindigkeit zu verbessern. Interpretieren Volumen Zellen durch ein OpenGL-Shader (GLSL), die Marching-ray und die Anzeige der Voxel mit unterschiedlichen Farben und Transparenzen definiert durch führtzuvor gemeinsam genutzten Farbzuordnung XML-Konfigurationsdateien. Besorgen Sie sich die Lage durch die Vicon-System und nutzen diese, um gezogenen Perspektiven der volumetrischen Daten auf jedem Bildschirm zu aktualisieren. Rekord-Interaktionen und nutzen sie, um dynamisch anpassen und schneiden Ebenen durch die Daten, um im virtuellen Raum navigieren. 6. 3D-Immersive und interaktive Neuronavigation (3D-IIN) Store unterliegen Aktivierungsdaten in der NIfTI Datenformat, einem Volumendatentyp, der mit dem Niftilib Bibliothek interpretiert wird. Erhalten Interaktionen und die Position durch ein Vicon-Tracking-System, einen Joystick-Gerät und gestische Eingabe. Verwenden Sie diese Informationen, um sicherzustellen, das angezeigte Bild den richtigen Blickwinkel, so dass für Echtzeit-Untersuchung des Datensatzes und ermöglichen dynamische Steuerung für bis zu 3 beliebige Schnittebenen mit vertrauten Bewegungen und Steuerungssysteme (Abbildung 1).