Aivojen toiminnalliset muutokset CRPS:ssa LL Jaakko Hotta Aivotutkimusyksikkö, O.V. Lounasmaa laboratorio, Aalto-yliopisto Complex regional pain syndrome (CRPS) CRPS tyypillisesti perifeerisen vamman provosoima tyyppi 1 ei osoitettavaa hermovammaa tyyppi 2 osoitettava hermovamma Miksi jotkut saavat CRPS oireen ja toiset eivät? CRPS koostuu oirekokonaisuudesta, joka on epäsuhdassa vammaan luonteeltaan, voimakkuudeltaan ja alueelliselta jakaumaltaan Kipu Tuntohäiriö Motorinen häiriö Autonomisen hermoston häiriö Värin, hikoilun, turvotuksen vaihtelu Troofiset muutokset Oirekulku Miksi toisilla oireisto kroonistuu ja toisilla ei? Voi levitä Perifeerinen? Etiologia ja patofysiologia Sentraalinen? Molempia? KESKUSHERMOSTOLLISET OIREET Bruehl, S. (2010) Vääristynyt kehonkaava Kehonkaavan (body schema) ajatellaan muodostuvan kehon multimodaalisista representaatiosta (mm. proprioseptiikka, taktiili ja visuaalinen informaatio) informaatiosta. Kehonkaava oleellinen motorisessa suunnittelussa ja kontrollissa CRPS potilailla sairaan raajan kehonkaavan ajatellaan olevan vääristynyt vääristyneet mielikuvat raajasta vierauden tuntemuksia raajaa kohtaan arvioivat raajan koon, muodon ja asennon väärin visuaalinen informaatio korjaa näitä väärinkäsityksiä raajan lateralisaation tunnistaminen hidastunutta Visuaalisen informaation vaikutus oireisiin Peiliterapia visuaalisen palautteen normalisoiminen voi hetkellisesti korjata liikerajoituksia toisaalta joillain potilailla epämiellyttävyyttä ja oireiston provosoitumista Jotkut potilaista kokevat epämiellyttävänä raajan näkemisen haluavat pitää raajan pois näkyvistä -> peittävät vaatteella, pitävät poissa näkökentästä Kroonisilla kipupotilailla raajan pienentäminen optisesti vähensi oireita ja suurentaminen lisäsi niitä. Bailey, J., Nelson, S., Lewis, J., & McCabe, C. S. (2012). Moseley, G. L., Parsons, T. J., & Spence, C. (2008). 1
Visuaalisen informaation vaikutus oireisiin Liikkeen kuvittelun vaikutus oireisiin Liikekipu ei pohjaudu pelkästään liikkeen aiheuttamaan perifeeriseen nosiseptiseen ärsytykseen. Käden liikkeen kuvittelu provosoi sekä kipua, että turvotusta sairaassa raajassa. Hall, J., Harrison, S., Cohen, H., McCabe, C. S., Harris, N., & Blake, D. R. (2011). Moseley, G. L., Zalucki, N., Birklein, F., Marinus, J., Hilten, J. J. V. A. N., Luomajoki, H., Van, J. J., et al. (2008). Liikkeen näkemisen vaikutus oireisiin Menetelmät Hotta J. et al. (unpublished, in preparation) Menetelmät MRI Elektroenkefalografia (EEG) Positroniemissiotomografia (PET) Funktionaalinen magneettiresonanssi kuvantaminen (fmri) Magnetoenkefalografia (MEG) Transkraniaalinen magneettistimulaatio (TMS) Aivojen rakenne Aivojen toiminta 2
MEG Somatosensoriikka Somatosensorisen aivokuoren muutokset Aivokuoren edustusalueet muuttuvat vaurion yhteydessä tai harjoituksen myötä Ahkera harjoittelu kasvattaa edustusalueen kokoa (Jenkins et al 1990, Elbert et al 1995, Sterr A et al 1998) Vaurio tai käyttämättä jättäminen pienentää edustusaluetta(merzenich et al 1984, Allard et al 1991) Potilailla on todettu S1-aivokuoren edustusalueissa muutoksia (EEG, MEG ja fmri menetelmillä) ja näiden muutosten normalisoitumista oireiston korjaantumisen myötä. Kuva: www.studyblue.com D1 S1-aivokuorella todettu lukuisissa tutkimuksissa käden edustusalueen reorganisaatiota CRPS potilailla (Juottonen et al. 2002, Maihöfner et al. 2003, Pleger et al. 2004). fmri vasteet etusormen taktiiliärsykkeelle alentuneet sekä S1- että S2-aivokuorella. Maihöfner et al. 2004 Pleger et al., 2006 3
Pleger et al. 2005 Somatosensorisen kuoren plastisiteetti muissa kiputiloissa D1 Painful hand D1 Healthy hand Pleger et al., 2005 Vartiainen et al., 2009 Parietaalinen assosiaatio cortex Väliyhteenveto D1 S1:llä nähtävissä kivuliaisuuteen korreloivaa reorganisaatiota. S1:n muutokset korjaantuvat parantuessa. S2:lla tuntoärsykkeelle poikkeavia (fmri) ja normaaleja (MEG) vasteita. Parietaalisella assosiaatio alueella tuntoärsykkeelle alentuneita vasteita. Vartiainen, N. V, Kirveskari, E., & Forss, N. (2008). Motoriikka Motoriikkaan liittyviä aivotoiminnan muutoksia CRPS potilailla Sairaan käden edustusalueen koko M1:llä pienenee ja terveen suurenee. Liikkeen suorittamiseen liittyvä aivoaktivaatio on poikkeuksellista mm. motorisilla aivoalueilla. Dystoniasta kärsivillä CRPS potilailla on todettu liikkeen kuvittelussa aktivoituvan poikkeavasti mm. liikkeen suunnitteluun liittyviä aivoalueita. 4
M1 - käden edustusalue Liikkeen tekeminen Krause et al., 2006 Maihöfner et al., 2007 Liikkeen kuvittelu Liikkeen kuvittelu Gietling et al., 2006 Gietling et al., 2006 Liikkeen näkeminen Väliyhteenveto M1 kuorella plastisia muutoksia sairaan käden alue pienenee ja terveen käden alue suurenee Liikkeen tekeminen saa aikaiseksi laaja-alaisia poikkeavia aktivaatioita liikkeen suorittamiseen liittyvillä aivoalueilla Liikkeen kuvittelussa dystoniasta kärsivillä CRPS potilailla tulee ilmi alentunutta aktivaatiota liikkeen suunnitteluun, multimodaaliseen sensomotoriseen integraatioon ja kivun prosessointiin liittyvillä aivoalueilla. Hotta et al., unpublished 5
M1-aivokuori 4/18/2013 Pain matrix Kipu Terveillä akuuttiin kipuun liittyy ns. pain matrix aktivaatio emotionaaliskognitiivinen: esim. ACC sensorisdiskrimitiivinen: esim. S1 ja S2 Hyperalgesia Vartiainen et. al. 2008 D1- etäisyys oli pienenmpi ja D2 amplitudi voimakkaampi S1llä sairaassa kädessä. PPC aktivaatio oli potilailla heikompi. Kipuvasteet eivät eronneet pt ja contr välillä. Maihöfner et al. (2005) Vartiainen, N. V, Kirveskari, E., & Forss, N. (2008). CRPS PPC Tähän vielä vartiainen MEG responses 2008 to artikkelin laser pain tulokset MEG vasteet kuumakivulle(laser) S2lla potilailla kontrolleja vastaavia. Motorisen aivokuoren muutokset kivuliaalle ärsykkeelle Vasteet korreloivat stimulaatiointensiteetin, mutta eivät koetun kivun kanssa PPC aktivaatio ei korreloinut potilailla normaaliin tapaan koetun kivun kanssa Myöskään taktiili ärsyke ei normaaliin tapaan tuonut vasteita PPC:lla. Potilailla M1-aivokuoren 20Hz rytmin reaktiivisuus alentunut kipuärsykkeelle. Vartiainen, N. V, Kirveskari, E., & Forss, N. (2008). Kirveskari et al. (2010) 6
Väliyhteenveto Kipukynnys alentunut, myös terveellä puolella. Hyperalgesiassa aktivoituu kipumatriisi. Primaari motorinen (M1) aivokuori reagoi poikkeavasti kipuun Loppuyhteenveto CRPS potilailla voidaan todeta monimuotoista oireilua, joka on osin selitettävissä ainostaan keskushermostoperäisin syin. Toiminnallisella aivokuvantamisella on pystytty osoittamaan laaja-alaisia muutoksia somatosensorisilla, motorisilla ja kipuun liittyvillä aivoalueilla. Wanted fmri tutkimukseen koehenkilöitä CRPS 1 potilaita Terveitä oikeakätisiä verrokkeja Onko yleisön joukossa kiinnostuneita? Kiitos! jaakko.hotta@aalto.fi 7