دانلود رایگان ترجمه مقاله نقشه‌ برداری حسی حرکتی قبل از جراحی با fMRI BOLD (وایلی 2013)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) (ترجمه به صورت ناقص انجام شده است)

سیگنالی موقت با معیار نرخ نویز از اولین دوره استراحت TS (40 s) برای کار BH محاسبه شد. این کار توسط ریزش سیگنال انجام داده‌شده، بدین‌صورت که خط پایه آن را در نظر گرفته و تقسیم‌بر انحراف استاندارد TS باقی‌مانده کرده است. تمام TS پیش‌پردازش شده برای کارهای حسگر حرکتی و BH، از منظر واکسل با سیگنال TS مورد انتظار به‌دست‌آمده، تناسب داده‌شده است. این سیگنال هر الگوی زمانی را با تابع پاسخ ضربه همودینامیک نظری کانوالو می‌کند. از یک HRF گامای استاندارد برای کارهای محرک استفاده کرده‌ایم و HRF پیشنهادشده توسط بیرن و همکارانش را اتخاذ کردیم تا پاسخ همودینامیک به کار BH را مدل‌سازی نماییم. نقشه‌های مقدار T از TS تناسب داده‌شده، ایجادشده‌اند تا فعال‌سازی محرک و BH CVR نشان داده شود. برای هر کار محرک، منطقه‌ای موردنظر (ROI) ایجادشده که مرکز آن روی مقدار T بیشینه در غشای حسگر حرکتی در نیم‌کره مخالف با زخم قرار دارد (در سمت مخالف تومور است) (CL ROI). نهایت طول ROI به همراه واکسل های درون مغز تا 3 سانتیمتر از مقدار T بیشینه است. هر ROI در نیم‌کره هم سو با زخم تصویر شده است (در همان سمت تومور)(IL ROI). این ROI ها با بهره‌گیری از تقارن مورد انتظار از غشای مصطلح حسگر محرک تعریف‌شده است و به‌اندازه‌ای بزرگ بود که برای سازمان‌دهی مجدد غشایی در نظر گرفته شود. نشان داده شد که این سازمان‌دهی مجدد در حضور زخمی نافذ که به‌آرامی رشد می‌کند، مانند گلیومای درجه II، رخ می‌دهد. مقدار T میانگین برای هر فرد و برای هر کار محرک fMRI در ROI های IL و CL محاسبه‌شده است. به همین شکل، مقدار T میانگین و tSNR میانگین خط پایه برای هر فرد و برای هر کار BH تولیدشده برای هر کار محرک در همان ROI های IL و CL محاسبه‌شده است. مقادیر T میانگین و tSNR میانگین خط پایه، کار BH و محرک میان ROI های IL و CL، با استفاده از جفت‌های آزمایش t مقایسه شده‌اند. نرخ مقدار T میانگین میان ROI های IL و CL برای کارهای BH و محرک برای هر فرد نیز ایجادشده و تحلیل همبستگی میان این دو متغیر انجام داده‌شده است.

تحلیل AMPLE
در ادامه نقشه‌برداری فعال‌سازی به‌عنوان درصدی از نقشه‌های محرک تحریک محلی در هر ROI محاسبه شدند. این کار مقدار T را به‌عنوان درصدی از مقدار T بیشینه در ROI در نظر گرفته‌شده ارائه می‌دهد و برای هر واکسل کاری با مقدار T بالاتر از 60% مقدار بیشینه فعال در نظر گرفته می‌شود. تعداد واکسلهای فعال در ROI های IL و CL با استفاده از آزمون ویلکوکسون مقایسه شده‌اند.

ارزیابی پتانسیل NVU در برابر NVU واقعی
برای تمایز میان پتانسیل NVU و NVU واقعی در این 12 بیمار، مقایسه‌ای میان نتایج تشریح شده در تحلیل fMRI بالا و وضعیت عملیاتی درمانگاهی واقعی بیمار اجراشده است و در جدول 3 نشان داده‌شده است. ازآنجایی‌که پتانسیل NVU را می‌توان توسط فعال‌سازی متناسب باکار حسگر محرک که هم سو با زخم کاهش داده‌شده و متناظر با کاهش هم سو با زخم در CVR منطقه‌ای نشان داد (این موضوع توسط مقدار T کاهش داده‌شده هم سو با زخم و مقایسه شده با مقدار T در جهت مخالف زخم ارزیابی‌شده است) لذا ارزیابی واقعی NVU متکی به یافته‌ها در سناریویی از ویژگی‌های تابع درمانگاهی حفظ‌شده در منطقه موردنظر غشایی است. به‌عبارت‌دیگر، فعال‌سازی اشتباه نگاتیو که متناسب با NVU واقعی است باید از فعال‌سازی صحیح نگاتیو ناشی از غیبت غشای مصطلح قابل‌اتکا تمیز داده شود. یکی از نویسندگانی که یک نورولوژیست تأییدشده با تقریباً 15 سال تجربه عملیاتی درمانگاهی است، یافته‌ها در مورد نقشه‌های فعال‌سازی را با یافته‌های ثبت پزشکی الکترونیکی بیماران همبسته کرد. این یافته‌ها برای تمام 12 بیمار در جدول 3 نشان داده‌شده است.

نتایج
مثالی از تحلیل برای بیماری خاص در شکل 1 نشان داده‌شده است. ROI های IL و CL که به صورت خودکار و متناظر با نقشه‌های فعال سازی fMRI تولید شده، ایجاد شده‌اند در تصاویر ساختاری وزن دهی شده T1 و تصاویر MR صفحه‌ای اکو وزن دهی شده T2 با وضوح بالا پوشش داده شده‌اند. همچنین نقشه BH CVR برای بیمار گزارش داده شده است. این بیمار در تحقیق کار حرکت عمودی زبان را انجام داده است.
در سومین ستون از جدول 2، مقدار بیشینه در جابه جایی حرکت برای تمام کارها و بیماران ارائه داده شده‌اند. در هر مورد، این اندازه گیری این مقدار کمتر از اندازه واکسل در هر مسیر بود لذا هیچ داده‌ای کنار گذاشته نشد. مقایسه نقشه‌های فعال سازی حسگر محرک و نقشه‌های BH CVR در سطح گروهی در ROI های IL و CL، و در مقایسه با CL ROI برای کارهای محرک، کاهش چشمگیری در مقدار T میانگین نشان داد. نتیجه‌ای مشابه برای کار BH بدست آمده که در شکل 2 نشان داده شده است. همبستگی قوی میان r-CVR (نرخ مقدار T میانگین CVR در IL ROI تا نرخ مقدار T میانگین CVR در CL ROI) و r-motor (نرخ مقدار T فعال سازی حسگر محرک در IL ROI تا نرخ مقدار T فعال سازی حسگر محرک در CL ROI) نیز یافته شده است. تحلیل خط پایه tSNR برای کار BH، در مقایسه با CL ROI، مقدار آماری بسیار زیادتری در IL نشان می‌دهد. به طور خاص، میانگین IL در مقایسه با میانگین CL بسیار بالاتر بود در حالی که انحراف استاندارد تفاوتی نداشته است. در 25 داده تحلیل شده کار محرک از 33 مورد، تعداد واکسل های فعال و محاسبه شده با روش AMPLE، در IL ROI کمتر از CL ROI بوده است (جدول 2، دو ستون آخر). با توجه به نتایج آزمون ویلکوکسون، این اختلاف از منظر آماری چشمگیر بوده است.
مباحثه
موقعیت دهی fMRI پیش از جراحی در غشای مصطلح و مناطق زیرغشایی به خاطر خطر آسیب در طول جابه جایی جراحی در تومورهای مغزی یا دیگر زخم‌های قابل تنظیم می‌تواند اساساً روی برنامه ریزی جراحی و خروجی بلافاصلهٔ بعد از عمل تأثیر می‌گذارد.
با این حال، ملاحظاتی متناظر با اعتبار تأثیر BOLD برای شناسایی غشای مصطلح در حضور فیزیولوژی عروقی تغییر یافته همراه با زخم‌های جرم مغزی ناشی از پدیده جفت نشدگی عصبی عضلانی وجود دارد. بهره وری روش BH CVR در شناسایی NVU بالقوه متکی به توانایی آن در تولید چالش عروقی القا شده هیپرکاپنه بدون تغییرات همزمان استخراج شده در CMRO2 (متابولیزم مغزی) است. چون هیچ فعال سازی عصبی در کار BH وجود ندارد. این موضوع برخلاف حسگر محرک، کارهای fMRI بصری و شناختی است. در این کارها فعال سازی عصبی فوراً پاسخ میروعصبی را پیش می‌برد.
یافته‌های این مطالعه، فعال سازی حسگر محرک همسو با زخم ضعیفی نشان می‌دهد. این موضوع در مقایسه با فعال سازی مشابه در جهت مخالف زخم در گروهی از بیماران با علائم بافتی گلیومای درجه پایین است. این نتیجه توسط مقادیر T میانگین کاهش یافته هم سو با زخم متناظر است. این مقادیر در نقشه‌های فعال سازی محرک fMRI و نقشه‌های BH CVR شناسایی شده است. نتایج تحلیل tSNR خط پایه در ROI هم سو با زخم، در مقایسه با ROI معمولی در جهت مخالف زخم سیگنال خط پایه BOLD بالاتری را نشان داده است. این موضوع را می‌توان با شمول ورم تومورال و پریتومورال در ROI همسو با زخم توضیح داد چون سیگنال BOLD متناسب با چرخش غلظت آب است. بنابراین، فعال سازی ضعیف fMRI حسگر محرک BOLD و CVR منطقه‌ای ضعیف ناشی از عدم وجود ذاتی سیگنال BOLD در حوزه تومورال و پریتومورال نیست بلکه به خاطر فیزیولوژی تغییر داده شده عروقی در LGG است. علاوه بر این، همبستگی قوی میان نرخ‌های دامنه سیگنال عمود شده بر CL برای فعال سازی fMRI حسگر محرک و تغییرات سیگنال CVR نشان می‌دهند که نقشه برداری BH CVR امکان شناسایی دقیق پتانسیل NVU را فراهم می‌کند. این NVU می‌تواند اتکاپذیری نقشه‌های فعال سازی BOLD fMRI استفاده شده برای برنامه ریزی پیش از جراحی را به شدت مورد آسیب قرار دهد.
این نتایج در تطابق با مطالعات قبلی است. مطالعاتی که کار BH را برای نقشه برداری CVR در گروهی با 6 بیمار با گلیومای درجه پایین استفاده کرده‌اند. در این مطالعات، تقویت سیگنال BOLD چشمگیری در توده تومور و ورم پریتومورال یافته نمی‌شود اما در این مطالعه، نقشه برداری CVR با هیچ فعال سازی BOLD fMRI مرتبط با کار همبستگی نداشته است. در مطالعه‌ای دیگر توسط جیانگ و همکارانش، آن‌ها بیمارانی با گلیومای II و III و IV را مورد مطالعه قرار دادند. در این مطالعه فعال سازی ضعیف در گروه بیماران درجه III و IV دیده شده در حالی که در درجه II وجود نداشته است. نتایجی مشابه برای CVR نیز دیده شده است. با این حال، تنها 8 بیمار یک کار که مورد بررسی قرار می‌گرفته را انجام دادند. و این مطالعه در توان میدان مغناطیسی پایین‌تر انجام داده شده است. علاوه بر این، نویسندگان آستانه آزادتری را به کار برده‌اند (T<3.1). این کار ناشی از سیگنال پایین‌تر نرخ نویز موجود در مقایسه با تصویرسازی عملیاتی 3t مدرن کنونی است. این تصویرسازی مدرن احتمالاً اختلاف‌ها در تقویت سیگنال BOLD بین ROI های همسو و در جهت مقابل زخم را پاک کرده است. ما به صورت گزینشی انتخاب می‌کنیم تا روی تحلیل گلیومای درجه پایین تمرکز کنیم چون پیش از این نشان داده شده که فعال سازی BOLD fMRI در مجاورت گلیومای درجه بالا ضعیف است. به طور خاص، دو مطالعه همکاری بین جریان خون مغزی افزایش یافته و حجم خون مغزی را نشان داده شده است. این موضوع توسط تصویرسازی ریزش MR و فعال سازی کاهش یافته در حوزه تومورال و پریتومورال شناسایی شده است. نتایج این مطالعات این بود که NVU احتمالاً ناشی از رگ زدایی تومور بوده که ظرفیت تقلیل سافته تصدیق خودکار از ویژگی‌های آن است. در مطالعه ما، نشان داده‌ایم که NVU در واقع در موارد گلیومای درجه پایین رایج است. همان طور که می دانیم در موارد گلیومای بالاتر نیز رایج است.
کاهش مشاهده شده در پاسخ BOLD منطقه‌ای در این گروه گلیومای درجه پایین باعث می‌شود تا توضیحات بیشتری در مقایسه با موارد ارائه شده برای گلیومای درجه بالاتر نیاز شود. این موضوع عمدتاً به خاطر نبود ریزش افزایش یافته در این زخم‌ها به صورتی که در ادبیات علمی گزارش شده، است. تومورهای گلیال، زخم‌های متورمی هستند که می‌توانند تماس‌های عصبی با میکرواورگانیسم ها و استروسیت های اطراف را دچار اختلال کنند. چنین ورمی در استروسیت ها می‌تواند منجر به رگ‌های غیرعادی از منظر فیزیولوژی شود. رگ‌هایی که از منظر ساختاری کامل بوده و در مقایسه با مناطق مغزی متشابه متعارف، افزایش تراکم نداشته‌اند. چنین رگ‌هایی که از منظر فیزیولوژی غیرعادی هستند دارای خصوصیاتی مانند واکنش پذیری کاهش یافته است. این خصوصیت توسط نقشه برداری BOLD CVR نشان داده شده است. در این نقشه برداری، در 22 مورد از 30 ROI تحلیل شده، مقدار T میانگین IL کمتر از CL بوده است. د ر یک مورد، CVR میانگین در IL ROI منفی بوده و این یافته را می‌توان توسط تأثیر فلز هیپرکاپنه توضیح داد. این فلز جریان خون را مجدداً از محدوده تومور توزیع می‌کند. چنین کاری توسط رگهای خونی جدید و به سمت بافت عادی اطراف انجام داده می‌شود. با این حال، چنین پدیده‌ای در زخم‌های درجه III و IV که از منظر بیولوژیکی تهاجمی‌تر هستند، رواج بیشتری دارد.
در تعداد کمی از موارد توانستیم فعالیت محرک بیشتری در ROI های سمت زخم در مقایسه با طرف مقابل زخم پیدا کنیم. چندین توضیح محتمل برای این یافته‌های دور از انتظار وجود دارد. در اکثریت این موارد (4 مورد از 5 مورد)، مقدار T فعال سازی محرک IL را بالاتر از CL یافتیم. همچنین مقادیر T برای IL BH به صورتی مشابه بزرگتر از CL BH بودند. توضیح محتمل دیگر برای چنین یافته‌هایی در این موارد، حضور NVU در نزدیکی زخم است که می‌تواند توسط افزایش CVR در دیگر حوزه‌ها در مجاورت فضایی نزدیک به زخم‌ها مورد نفوذ قرار گیرد. این موارد در ROI ها در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، مناطقی با فعال سازی جعلی یا فعال سازی که مختص به کار انجام داده شده نیست و CVR مقاوم همراهان احتمالاً در ROI در نظر گرفته شده است. در پنجمین مورد (بیمار 10)، مقدار T فعال سازی محرک دست IL بیشتر از CL بوده در حالی که مقدار T برای IL BH کمتر از CL بوده است. بنابراین، این احتمال وجود دارد که تلاش، نیرو و نسبت در عملکرد کار برای این بیمار خاص دقیقاً بین دو دست یکسان نبوده است. با این که به بیمار گفته شده تا سعی کند در طول کار از هر دو دست به صورت برابر استفاده نماید. لذا توصیه می‌شود (هم در زمان بهره گیری این روش به صورت درمانگاهی روی بیماران و هم برای تحقیقات آینده)، تا از اندازه‌های مختلف ROI استفاده شود و معیارهای رفتاری کمی در طول تملک داده fMRI جمع آوری شده و این متغیرها در تحلیل داده در نظر گرفته شود.
برای تعمین معیارهای کمی و هدفمند از فعال سازی، الگوریتمی که اخیراً توسعه داده شده را اتخاذ کرده‌ایم. این الگوریتم نقشه‌های آماری مقدار T را در هر منطقه عملیاتی مغز به قله دامنه فعال سازی محلی نورمال می‌کند. این روش نشان داده شده تا نقشه‌های تجدید پذیر را در زمان بهره گیری آستانه استاندارد تأمین کند (60% مقدار T در هر ROI تحلیل شده). همچنین روشی مستقل از اوپراتور ارائه دادیم تا ROI را برای بررسی فعال سازی fMRI حسگر محرک گزینش نماییم.