Mécanismes cérébraux de la régulation de la douleur : perception de la douleur et hypoalgésie induite psychologiquement

Objectif : Cette thèse a pour but de préciser les mécanismes neuropsychologiques de la douleur, de la régulation endogène de la douleur et de l'hypoalgésie induite psychologiquement (HIP) par la synthèse de près de trente ans de recherche imagerie cérébrale fonctionnelle. Méthodologie : Étant donné l'abondance des études sur le sujet et le manque d'intégration de leurs résultats, la technique de métaanalyse quantitative basée sur les coordonnées d'activation cérébrale fut privilégiée dans cette thèse, telle qu’implémentée dans l'algorithme ALE (Activation Likelyhood Estimate). Une force supplémentaire de cette thèse repose sur la rigueur du processus de sélection des articles. En effet, les études incluses dans les métaanalyses devaient satisfaire des critères stricts d'inclusion, ceci dans le but de favoriser la précision et la validité des conclusions subséquentes. Étude 1 : Le premier article visait à identifier les aires cérébrales impliquées dans la réduction de la douleur par des méthodes psychologiques d'interventions. Les articles retenus portent sur une variété de méthodes d'intervention, telles que le placebo, l'hypnose, la méditation, la perception de contrôle sur la stimulation douloureuse et l'induction d'émotions. Les résultats indiquent que l'HIP implique un vaste réseau d'activation qui comprend le cortex cingulaire antérieur, l'insula antérieure, les zones orbitofrontale et préfrontale latérale, ainsi que les régions pariétale, temporale et souscorticales. Ces activations reflèteraient l'implication des mécanismes neuropsychologiques cognitifs et émotionnels sous-tendent les interventions psychologiques ciblées par ces études, incluant la conscience de soi et la motivation. De plus, les divergences de patron d'activation entre les approches ont été explorées, notamment pour le placebo et la distraction. Étude 2 : Le deuxième article a identifié des patrons d'activations préférentiellement associés à la perception de la douleur, à l'HIP, ainsi que des activations communément associées à la douleur et l'HIP. Les résultats indiquent que 1) la perception de la douleur est associée à l'activation d'aires somatosensorielles et motrices, ce qui pourrait être le reflet de la préparation d'une action adaptative, 2) l'HIP est liée à l'engagement de régions préfrontales antéromédianes et orbitales, possiblement en lien avec des processus motivationnels et émotionnels, et 3) la douleur et l'HIP sont associés à l'activation d'aires préfrontales dorsolatérales, de l'insula antérieure et du cortex cingulaire moyen, ce qui pourrait refléter l'engagement spontané pendant la douleur de mécanismes endogènes de régulation descendante. Conclusion : Par ces études, cette thèse fait le point sur les mécanismes cérébraux impliqués différentiellement dans la perception de la douleur, dans sa régulation endogène et dans l'hypoalgésie induite psychologiquement.

Le rôle de la mototaxi dans les pratiques intermodales et multimodales : le cas de Hanoi, Vietnam

Les transports artisanaux servent souvent à combler un vide laissé par les transports publics (organisés par l’État) dans les pays du Sud global. En prenant le cas de Hanoi (Vietnam), ce mémoire aborde le rôle de la mototaxi dans les habitudes de mobilité, ainsi que son potentiel à agir comme complément modal au transport public actuel et à venir. Cette recherche met en exergue la relation entre transport public et mototaxi, basée sur des observations directes, des entretiens et une enquête auprès d’usagers du transport public. On y découvre que les usagers du transport public ne les intègrent que sporadiquement à leurs pratiques intermodales et multimodales, en raison de prix trop élevés et de manquement à la sécurité. Parallèlement, des compagnies de mototaxi, récemment fondées et qui promettent des services plus sécuritaires et une tarification claire (grâce à l’utilisation de compteurs), prospèrent à Hanoi, alors que les mototaxis indépendantes voient leur clientèle diminuer. Ces compagnies doivent leur succès à leur capacité à offrir des services bien adaptés aux conditions locales (rues étroites, circulation dense, etc.) et aux besoins des hanoiens (en terme de sécurité, notamment) et ouvrent de nouvelles opportunités dans les pratiques intermodales et multimodales.

3D registration of MR and X-ray spine images using an articulated model.

Présentation: Cet article a été publié dans le journal : Computerised medical imaging and graphics (CMIG). Le but de cet article est de recaler les vertèbres extraites à partir d’images RM avec des vertèbres extraites à partir d’images RX pour des patients scoliotiques, en tenant compte des déformations non-rigides due au changement de posture entre ces deux modalités. À ces fins, une méthode de recalage à l’aide d’un modèle articulé est proposée. Cette méthode a été comparée avec un recalage rigide en calculant l’erreur sur des points de repère, ainsi qu’en calculant la différence entre l’angle de Cobb avant et après recalage. Une validation additionelle de la méthode de recalage présentée ici se trouve dans l’annexe A. Ce travail servira de première étape dans la fusion des images RM, RX et TP du tronc complet. Donc, cet article vérifie l’hypothèse 1 décrite dans la section 3.2.1.

Patient-specific model of a scoliotic torso for surgical planning

A method for the construction of a patient-specific model of a scoliotic torso for surgical planning via inter- patient registration is presented. Magnetic Resonance Images (MRI) of a generic model are registered to surface topography (TP) and X-ray data of a test patient. A partial model is first obtained via thin-plate spline registration between TP and X-ray data of the test patient. The MRIs from the generic model are then fit into the test patient using articulated model registration between the vertebrae of the generic model’s MRIs in prone position and the test patient’s X-rays in standing position. A non-rigid deformation of the soft tissues is performed using a modified thin-plate spline constrained to maintain bone rigidity and to fit in the space between the vertebrae and the surface of the torso. Results show average Dice values of 0.975 ± 0.012 between the MRIs following inter-patient registration and the surface topography of the test patient, which is comparable to the average value of 0.976 ± 0.009 previously obtained following intra-patient registration. The results also show a significant improvement compared to rigid inter-patient registration. Future work includes validating the method on a larger cohort of patients and incorporating soft tissue stiffness constraints. The method developed can be used to obtain a geometric model of a patient including bone structures, soft tissues and the surface of the torso which can be incorporated in a surgical simulator in order to better predict the outcome of scoliosis surgery, even if MRI data cannot be acquired for the patient.

Articulated Model Registration of MRI/X-Ray Spine Data

This paper presents a method based on articulated models for the registration of spine data extracted from multimodal medical images of patients with scoliosis. With the ultimate aim being the development of a complete geometrical model of the torso of a scoliotic patient, this work presents a method for the registration of vertebral column data using 3D magnetic resonance images (MRI) acquired in prone position and X-ray data acquired in standing position for five patients with scoliosis. The 3D shape of the vertebrae is estimated from both image modalities for each patient, and an articulated model is used in order to calculate intervertebral transformations required in order to align the vertebrae between both postures. Euclidean distances between anatomical landmarks are calculated in order to assess multimodal registration error. Results show a decrease in the Euclidean distance using the proposed method compared to rigid registration and more physically realistic vertebrae deformations compared to thin-plate-spline (TPS) registration thus improving alignment.

Traitement de la douleur chronique non cancéreuse à l’aide d’opioïdes : efficacité à long terme

La douleur chronique non cancéreuse (DCNC) est un phénomène complexe et des interventions multimodales qui abordent à la fois ses dimensions biologiques et psychosociales sont considérées comme l’approche optimale pour traiter ce type de désordre. La prescription d'opioïdes pour la DCNC a augmenté d’une façon fulgurante au cours des deux dernières décennies, mais les preuves supportant l'efficacité à long terme de ce type de médicament en termes de réduction de la sévérité de la douleur et d’amélioration de la qualité de vie des patients souffrant de DCNC sont manquantes. L'objectif de cette étude était d'investiguer dans un contexte de vraie vie l'efficacité à long terme des opioïdes pour réduire l’intensité et l’impact de la douleur et améliorer la qualité de vie reliée à la santé des patients souffrant de DCNC sur une période d’une année. Méthodes: Les participants à cette étude étaient 1490 patients (âge moyen = 52,37 (écart-type = 13,9); femmes = 60,9%) enrôlés dans le Registre Québec Douleur entre octobre 2008 et Avril 2011 et qui ont complété une série de questionnaires avant d'initier un traitement dans un centre multidisciplinaire tertiaire de gestion de la douleur ainsi qu’à 6 et 12 mois plus tard. Selon leur profil d'utilisation d'opioïdes (PUO), les patients ont été classés en 1) non-utilisateurs, 2) utilisateurs non persistants, et 3) utilisateurs persistants. Les données ont été analysées à l'aide du modèle d'équation d'estimation généralisée. Résultats: Chez les utilisateurs d’opioïdes, 52% en ont cessé la prise à un moment ou à un autre pendant la période de suivi. Après ajustement pour l'âge et le sexe, le PUO a prédit d’une manière significative l’intensité de la douleur ressentie en moyenne sur des périodes de 7 jours (p <0,001) ainsi que la qualité de vie physique (pQDV) dans le temps (p <0,001). Comparés aux non-utilisateurs, les utilisateurs persistants avaient des niveaux significativement plus élevés d'intensité de douleur et une moins bonne pQDV. Une interaction significative a été trouvée entre le PUO et le temps dans la prédiction de l’intensité de douleur ressentie à son maximum (p = 0,001), les utilisateurs persistants sont ceux rapportant les scores les plus élevés à travers le temps. Une interaction significative a aussi été observée entre le PUO et le type de douleur dans la prédiction de l'impact de la douleur dans diverses sphères de la vie quotidienne (p = 0,048) et de la mQDV (p = 0,042). Indépendamment du type de douleur, les utilisateurs persistants ont rapporté des scores plus élevés d'interférence de douleur ainsi qu’une moins bonne mQDV par rapport aux non-utilisateurs. Cependant, la magnitude de ces effets était de petite taille (d de Cohen <0,5), une observation qui remet en question la puissance et la signification clinique des différences observées entre ces groupes. Conclusion: Nos résultats contribuent à maintenir les doutes sur l'efficacité d’une thérapie à long terme à base d’opioïdes et remettent ainsi en question le rôle que peut jouer ce type de médicament dans l'arsenal thérapeutique pour la gestion de la DCNC.

L’effet du vieillissement normal sur les mécanismes centraux de la régulation de la douleur

Les personnes vieillissantes doivent composer au quotidien avec des douleurs chroniques. Le but de ce travail est de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents qui contribueraient aux douleurs chroniques liées au vieillissement et par là, ouvrir un chemin vers de nouvelles perspectives thérapeutiques. Les contrôles inhibiteurs diffus nociceptifs (CIDN) ont un rôle qui n’est pas des moindres dans le contrôle de la douleur. Des études expérimentales examinant l’effet analgésique de la contre stimulation hétérotopique nociceptive (HNCS), un protocole permettant de tester l’efficacité de ces CIDN, suggèrent que le recrutement des CIDN au sein de cette population était plus faible (i.e. moins d’inhibition) comparé à une population plus jeune. En revanche, les études examinant la sensibilisation centrale induite par sommation temporelle (TS) de la douleur rapportent des résultats mitigés. De plus, une composante importante influençant l’expérience de douleur, les ressources cognitives, dont l’inhibition cognitive, se voient aussi décliner avec l’âge. Premièrement, le recrutement des CIDN a été comparé entre des participants sains, jeunes et des plus âgés avec la HNCS, et le recrutement des mécanismes de sensibilisation centrale avec la TS. La stimulation électrique du nerf sural a été choisie pour permettre de quantifier la douleur, tout en prenant une mesure indicative de la nociception spinale qu’est le réflexe nociceptif spinal (RIII). Nos sujets ont aussi participé à une tâche cognitive (le Stroop), testant l’inhibition cognitive. Deuxièmement, l’efficacité des CIDN ainsi que de l’inhibition cognitive a été testée chez les jeunes et les aînés en imagerie par résonance magnétique (IRM), afin de vérifier la relation entre ces deux mesures psychophysiques et l’épaisseur corticale des régions qui y sont impliquées ainsi que l’effet de l’âge sur celles-ci. Les résultats suggèrent un moindre recrutement des CIDN chez les plus âgés lors de l’expérimentation de la HNCS. Également, les sujets âgés présentaient des capacités d’inhibitions cognitives plus faibles que les jeunes. En plus, une corrélation entre l’inhibition cognitive et la modulation du réflexe RIII par la HNCS a été mise en évidence. Pour l’expérience de TS, les résultats étaient comparables pour les deux groupes, suggérant que les mécanismes impliqués dans la régulation de la douleur ne subiraient pas l’effet de l’âge de la même manière. Pour l’étude de l’épaisseur corticale, on y trouve une diminution globale de l’épaisseur corticale liée à l’âge, mais aussi une corrélation de l’analgésie par la HNCS avec l’inhibition cognitive et également, une relation des deux avec l’épaisseur corticale du cortex orbitofrontal (OFC) latéral gauche, suggérant la possibilité d’une existence d’un réseau neuronal au moins partiellement commun du contrôle inhibiteur descendant sensoriel et cognitif. Ce travail montre que l’effet de l’âge sur les mécanismes centraux de la régulation de la douleur est loin d’être uniforme. Également, il montre une corrélation entre la modulation endogène de la douleur et l’inhibition cognitive, ces deux processus seraient associés à une même région cérébrale. Ces résultats pourraient contribuer à identifier d’autres méthodes thérapeutiques, ouvrant ainsi une nouvelle avenue vers d’autres options dans la prise en charge des douleurs chroniques chez les personnes vieillissantes.

Psychosexual aspects of vulvovaginal pain.

Vulvovaginal pain problems are major health concerns in women of childbearing age. Controlled studies have shown that vulvovaginal pain can adversely affect women and their partners’ general psychological well-being, relationship adjustment and overall quality of life. These women have significantly lower levels of sexual desire, arousal, and satisfaction, as well as a lower intercourse frequency than normal controls. They also report more anxiety and depression, in addition to more distress about their body image and genital self-image. Empirical studies indicate that specific psychological and relationship factors may increase vulvovaginal pain intensity and its psychosexual sequelae. Randomized clinical trials have shown that psychosexual interventions, namely cognitive-behavioral therapy (CBT), are efficacious in reducing vulvovaginal pain and improving associated psychosexual outcomes. Women reporting significant psychological, sexual and/or relationship distress should be referred for psychosexual treatment. A multimodal approach to care integrating psychosexual and medical management is thought to be optimal.

Development of a Biometric Personal Authentication System Based on Fingerprint and Speech

Biometrics deals with the physiological and behavioral characteristics of an individual to establish identity. Fingerprint based authentication is the most advanced biometric authentication technology. The minutiae based fingerprint identification method offer reasonable identification rate. The feature minutiae map consists of about 70-100 minutia points and matching accuracy is dropping down while the size of database is growing up. Hence it is inevitable to make the size of the fingerprint feature code to be as smaller as possible so that identification may be much easier. In this research, a novel global singularity based fingerprint representation is proposed. Fingerprint baseline, which is the line between distal and intermediate phalangeal joint line in the fingerprint, is taken as the reference line. A polygon is formed with the singularities and the fingerprint baseline. The feature vectors are the polygonal angle, sides, area, type and the ridge counts in between the singularities. 100% recognition rate is achieved in this method. The method is compared with the conventional minutiae based recognition method in terms of computation time, receiver operator characteristics (ROC) and the feature vector length. Speech is a behavioural biometric modality and can be used for identification of a speaker. In this work, MFCC of text dependant speeches are computed and clustered using k-means algorithm. A backpropagation based Artificial Neural Network is trained to identify the clustered speech code. The performance of the neural network classifier is compared with the VQ based Euclidean minimum classifier. Biometric systems that use a single modality are usually affected by problems like noisy sensor data, non-universality and/or lack of distinctiveness of the biometric trait, unacceptable error rates, and spoof attacks. Multifinger feature level fusion based fingerprint recognition is developed and the performances are measured in terms of the ROC curve. Score level fusion of fingerprint and speech based recognition system is done and 100% accuracy is achieved for a considerable range of matching threshold

Multifinger Feature Level Fusion Based Fingerprint Identification

Fingerprint based authentication systems are one of the cost-effective biometric authentication techniques employed for personal identification. As the data base population increases, fast identification/recognition algorithms are required with high accuracy. Accuracy can be increased using multimodal evidences collected by multiple biometric traits. In this work, consecutive fingerprint images are taken, global singularities are located using directional field strength and their local orientation vector is formulated with respect to the base line of the finger. Feature level fusion is carried out and a 32 element feature template is obtained. A matching score is formulated for the identification and 100% accuracy was obtained for a database of 300 persons. The polygonal feature vector helps to reduce the size of the feature database from the present 70-100 minutiae features to just 32 features and also a lower matching threshold can be fixed compared to single finger based identification

Segmentation and Alignment of Speech and Sketching in a Design Environment

Sketches are commonly used in the early stages of design. Our previous system allows users to sketch mechanical systems that the computer interprets. However, some parts of the mechanical system might be too hard or too complicated to express in the sketch. Adding speech recognition to create a multimodal system would move us toward our goal of creating a more natural user interface. This thesis examines the relationship between the verbal and sketch input, particularly how to segment and align the two inputs. Toward this end, subjects were recorded while they sketched and talked. These recordings were transcribed, and a set of rules to perform segmentation and alignment was created. These rules represent the knowledge that the computer needs to perform segmentation and alignment. The rules successfully interpreted the 24 data sets that they were given.

Entornos tangibles y multimodales para el fomento de actividades comunicativas y cooperativas con alumnado de centros de educación especial.

Seleccionado en la convocatoria: Concurso de proyectos de cooperación en materia de investigación entre departamentos universitarios y departamentos de Institutos de Educación Secundaria o equipos de personal docente, Gobierno de Aragón 2010-11

Dolor neuropático: fisiopatología, diagnóstico y manejo

El dolor neuropático es un tipo de dolor crónico, patológico, que ha perdido el carácter adaptativo del dolor agudo para convertirse en una enfermedad incurable, en un gran porcentaje de los casos, que afecta al paciente, a su familia y a la sociedad. Durante muchos años el Centro Interdisciplinario para Estudio y Alivio del Dolor de la Universidad del Rosario, ha analizado enfermos con neuropatía diabética dolorosa, neuralgia post-herpética, dolor fantasma, neuralgia del trigémino, síndrome doloroso regional complejo, y dolores centrales de diversas etiologías: y las incógnitas más recurrentes han sido: ¿Se estarán haciendo las cosas bien? Y ¿por qué unos pacientes mejoran y otros no? La búsqueda de las respuestas a estos cuestionamientos ha sido la motivación para la presentación de esta obra colectiva en donde se analizan diferentes aspectos del dolor neuropático, como son: la neurobiología del dolor neuropático, los medicamentos para el manejo del dolor, las neuropatías por tratamiento y los distintos síndromes relacionados con el dolor , entre otros.

Efectividad de morfina intratecal versus endovenosa / histerectomía vaginal en el Hospital Occidente de Kennedy

Introducción: la histerectomía vaginal es una cirugía frecuente, esta investigación comparo dos vías de suministro de opiáceos: intratecal y endovenosa en un estudio realizado en el Hospital Occidente de Kennedy. Método: Estudio prospectivo observacional comparando dolor utilizando la escala de dolor numérica verbal y determinando los requerimientos de morfina de rescate y o Aines, describiendo la presencia de efectos secundarios del uso de opiáceos en dos grupos. Resultados: Participaron 48 mujeres entre 40 y 65 años con ASA I y II. Manejadas con morfina intratecal fueron 28 y 20 con morfina intravenosa, la dosis intratecal fueron de 80 microgramos y las intravenosas de entre 3 y 5 mg en bolo. El dolor se evaluó a las 6, 12 y 24 horas del procedimiento quirúrgico. A las 6, 12 y 24 horas se encontró diferencia significativa p< 0.0001). Se presentaron 28% que usaron el rescate con intratecal, 100% de los casos con morfina endovenosa lo requirió. El uso de AINES se encontró que solo el 3,6% de los casos manejado con morfina intratecal requirieron uso de AINES en cambio las manejadas con endovenosa fue 80%. El tiempo trascurrido entre la dosis de opiáceos y el requerimiento de morfina tuvo una diferencia que fue significativa (p=0,000008). Las nauseas en 14% y el vomito en 7,1% de los manejados con opiáceos intratecales en cambio con endovenosos tuvieron 70% y 35% respectivamente. Se encontró diferencia significativa en estas dos variables pero no en el prurito, a pesar que se encontró más frecuente en los casos manejados con intratecal. Conclusión: pacientes con morfina intratecal tiene más efecto prolongado de analgesia y es probable que necesiten menos dosis de rescate, con igual nausea, vomito y mas prurito.

Dexmedetomidina vs Remifentanil en fast track (transito rápido) durante cirugía cardiaca

Actualmente las técnicas de anestesia de tránsito rápido en cirugía cardiaca se basan en la utilización de remifentanil, sin embargo este al tener una vida media tan corta hace que sea necesaria la utilización de opioides durante el posoperatorio inmediato presentandose el riesgo de depresión ventilatoria, y complicaciones respiratorias, es por esto que la dexmedetomidina podría ser una opción bastante atractiva debida a que no produce depresión de los centros respiratorios, y disminuye el consumo de opioides en el postoperatorio hasta un 66%. Previa aprobación del comité de ética se realizó un estudio clínico controlado y aleatorizado en dos grupos de 20 pacientes, El primer grupo recibió inducción con propofol 2mg/Kg, pancuronio 0.8mg/kg, y fentanil 2mcg/kg seguido de un bolo de dexmedetomidina de 0.5mcg/kg y una infusión de 0.3 - 0.7 mcg/kg/h la cual fue suspendida al finalizar la colocación de los alambres esternales, el grupo de remifentanil recibió una inducción con propofol y pancuronio a las mismas dosis, seguido de una infusión de remifentanil de 0.1 - 0.5 mcg/kg/min suspendida al finalizar el cierre de la piel, ambos grupos recibieron analgesia con dipirona 50mg/kg, morfina 0.1mg/kg seguida de dosis de rescate de 3mg según necesidad, e infiltración de la herida quirurgica con 40cc de Bupivacaina al 0.25%. Se midio el tiempo y lugar de extubación, el consumo de medicamentos vasopresores y vasodilatadores durante la cirugiaasi como el consumo de morfina el VAS y la incidencia de nausea y vomito durante las primeras 24h posoperatorias. El 85% de los pacientes fueron extubados en salas de cirugia, sin encontrarse diferencias estadiscamente significativas entre los tiempos de extubación de ambos grupos (11.7min) para remifentanil, y (9.6min) para dexmedetomidina, en cuanto al consumo de morfina este fue significativamente menor en el grupo de dexmedetomidina 4mg vs 15mg en el grupo de remifentanil así como también lo fue la incidencia de nausea y vomito 42.9% remifentanil vs 5.2% dexmedetomidina p:0.00009. A nuestro saber este es el primer estudio clínico en la literatura en el cual se ha propuesto a la dexmedetomidina como una alternativa para técnicas anestésicas de transito rápido en cirugia cardiaca. Los resultados sugieren que es tan eficaz como el remifentanil para permitir la extubación temprana de este grupo de pacientes con una menor consumo de morfina y una menor incidencia de nauseas y vomito durante el posoperatorio. Se recomiendan la realización de estudios adicionales que permitan ratificar los resultados previamente encontrados.