Method Article
يعد التحفيز المغناطيسي المتكرر عبر الجمجمة أداة غير جراحية عالية الكفاءة لرسم خرائط للمناطق القشرية المتعلقة بالكلام. يساعد في تصميم جراحة الدماغ ويسرع التحفيز القشري المباشر الذي يتم إجراؤه أثناء الجراحة. يصف هذا التقرير كيفية إجراء رسم خرائط النطق القشرية بشكل موثوق للتقييم والبحث قبل الجراحة.
يجب وصف المناطق القشرية المشاركة في الكلام البشري بشكل موثوق قبل الجراحة لأورام المخ أو الصرع المقاوم للأدوية. عادة ما يتم رسم الخرائط الوظيفية لمناطق اللغة لاتخاذ القرارات الجراحية عن طريق التحفيز القشري الكهربائي المباشر (DCS) ، والذي يستخدم لتحديد تنظيم الهياكل القشرية وتحت القشرية الحاسمة داخل كل مريض. يساعد رسم الخرائط غير الجراحي الدقيق قبل الجراحة في التخطيط الجراحي ، ويقلل من الوقت والتكاليف والمخاطر في غرفة العمليات ، ويوفر بديلا للمرضى غير المناسبين لحج القحف أثناء اليقظة. يتم حاليا تطبيق طرق التصوير غير الغازية مثل التصوير بالرنين المغناطيسي والرنين المغناطيسي الوظيفي و MEG و PET في التصميم والتخطيط قبل الجراحة. على الرغم من أن التصوير التشريحي والوظيفي يمكنه تحديد مناطق الدماغ المشاركة في الكلام ، إلا أنه لا يمكنه تحديد ما إذا كانت هذه المناطق مهمة للكلام. التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) يثير بشكل غير جراحي مجموعات الخلايا العصبية القشرية عن طريق تحريض المجال الكهربائي في الدماغ. عند تطبيقه في وضعه المتكرر (rTMS) لتحفيز موقع قشري مرتبط بالكلام ، يمكن أن ينتج عنه أخطاء متعلقة بالكلام مماثلة لتلك التي يسببها DCS أثناء العملية. يمكن rTMS جنبا إلى جنب مع الملاحة العصبية (nrTMS) جراحي الأعصاب من تقييم مكان حدوث هذه الأخطاء قبل الجراحة والتخطيط ل DCS والعملية للحفاظ على وظيفة اللغة. يتم توفير بروتوكول مفصل هنا لرسم الخرائط القشرية غير الغازية للكلام (SCM) باستخدام nrTMS. يمكن تعديل البروتوكول المقترح ليناسب المتطلبات الخاصة بالمريض والموقع على أفضل وجه. يمكن تطبيقه أيضا على دراسات الشبكة القشرية اللغوية في الأشخاص الأصحاء أو في المرضى الذين يعانون من أمراض غير قابلة للجراحة.
أثناء جراحة المخ والأعصاب بسبب مرض دماغي (على سبيل المثال ، الصرع أو الورم) ، يجب تحسين مدى الاستئصال للحفاظ على مناطق الدماغ التي تدعم الوظائف الحرجة. يجب تحديد المناطق الحيوية لسلامة المريض ونوعية الحياة ، مثل تلك المتعلقة باللغة ، قبل إزالة أنسجة المخ. عادة ، لا يمكن تحديدها بشكل فردي بناء على المعالم التشريحية1. عادة ما يتم رسم الخرائط الوظيفية لمناطق اللغة لاتخاذ القرارات الجراحية عن طريق التحفيز القشري الكهربائي المباشر (DCS) ، والذي يمكن جراح الأعصاب من فهم تنظيم الهياكل القشرية وتحت القشرية الحاسمة داخل كل مريض2. على الرغم من أن DCS أثناء جراحة اليقظة يعتبر المعيار الذهبي لرسم الخرائط القشرية لوظائف الكلام ، إلا أنه محدود بسبب غزوه وتحدياته المنهجية والضغط العالي الذي يسببه لكل من المريض والفريق الجراحي. يصف هذا البروتوكول رسم الخرائط القشرية للكلام غير الغازية (SCM) باستخدام التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة الملاحي (TMS الملاحي أو nTMS). يساعد رسم الخرائط الدقيقة غير الغازية في التخطيط الجراحي ، ويقلل من الوقت والتكاليف والمخاطر في غرفة العمليات (OR). كما أنه يوفر بديلا لأولئك المرضى غير المناسبين لحج القحفالمستيقظ 3.
لقد استفادت طرق التصوير غير الغازية بالفعل بشكل كبير من التخطيط قبل الجراحة. التصوير بالرنين المغناطيسي التشريحي (MRI) أمر بالغ الأهمية لتحديد الأورام وآفات الدماغ. في الملاحة العصبية4 وفي رسم خرائط TMS5 ، فإنه يوجه المشغل إلى المواقع القشرية ذات الأهمية. يوفر التصوير بالرنين المغناطيسي القائم على الانتشار (dMRI) معلومات مفصلة عن مساحات ألياف المادة البيضاء التي تربط المناطق القشرية 5,6. خلال العقد الماضي ، تم استخدام تقنيات التصوير الوظيفي ، وأبرزها التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) والتصوير المغناطيسي للدماغ (MEG) ، بشكل متزايد لرسم الخرائط القشرية الحركية والكلامية قبل الجراحة (SCM)2،8،9. تجلب كل طريقة فوائد لإجراء رسم الخرائط قبل الجراحة ، ويمكنها ، على سبيل المثال ، توفير معلومات عن المناطق ذات الصلة وظيفيا خارج مناطق اللغة التقليدية (مناطق بروكا وفيرنيك). كان التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي هو الطريقة الأكثر استخداما1 نظرا لتوافره العالي. تمت مقارنته ب DCS في توطين المناطق المتعلقة بالكلام مع نتائج متغيرة 2,10. ومع ذلك ، على الرغم من أن التصوير الوظيفي يمكنه تحديد مناطق الدماغ المعنية ، إلا أنه لا يمكنه تحديد ما إذا كانت هذه المناطق ضرورية للحفاظ على الوظيفة.
يستخدم TMS المتكرر (nrTMS) في الوقت الحاضر كبديل للطرق المذكورة أعلاه ل SCM11,12 غير الغازية قبل الجراحة. يعد nrTMS SCM فعالا بشكل خاص في تحديد المناطق القشرية المتعلقة بالكلام داخل التلفيف الجبهي السفلي (IFG) ، والتلفيف الصدغي العلوي (STG) ، والتلفيف فوق الهامشي (SMG)11,13. تتمثل إحدى مزايا هذه الطريقة في أن التحليل غير المتصل للأخطاء التي يثيرها التحفيز يسمح للمحلل بأن يكون غير مدرك لموقع التحفيز. وبالتالي ، من الممكن الحكم على الخطأ دون معلومات مسبقة عن أهمية الموقع القشري لشبكة الكلام. يتم تمكين ذلك من خلال تسجيل الفيديو ، والذي يسمح للمحلل بتمييز الاختلافات الدقيقة في الأخطاء ، مثل paraphasia الدلالي والصوتي ، بشكل أكثر موثوقية مما كان عليه أثناء الفحص الفعلي11,12. يتجاوز نهج nrTMS SCM حاليا أداء رسم خرائط الكلام MEG أو التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي وحده10,14 ، ويمكن استخدام معلومات وظيفية أو تشريحية إضافية لضبط إجراء nrTMS. تم إثبات رسم الخرائط قبل الجراحة باستخدام nrTMS لتقصير أوقات التشغيل وتقليل الحجم المطلوب لحج القحف وتلف القشرةالبليغة 15. إنه يقصر وقت الاستشفاء ويتيح إزالة أنسجة الورم على نطاق أوسع ، وبالتالي زيادة معدلات بقاء المريض على قيد الحياة15. تم التحقق من صحة nrTMS مقابل رسم خرائط DCS أثناء العملية ؛ على وجه التحديد ، حساسية nrTMS في SCM عالية ، لكن خصوصيتها تظل منخفضة ، مع إيجابيات كاذبة مفرطة مقارنة ب DCS13,16.
حاليا ، يمكن أن يساعد SCM غير الجراحي قبل الجراحة مع nrTMS في اختيار المريض للعملية ، والمساعدة في تصميم الجراحة ، وتسريع DCS التي أجريت أثناء الجراحة17. هنا ، يتم توفير وصف تفصيلي لكيفية إجراء nrTMS SCM للحصول على نتائج موثوقة خاصة بالكلام. بعد اكتساب الخبرة العملية ، يمكن تصميم البروتوكول المقترح ليناسب المتطلبات الخاصة بالمريض والموقع على أفضل وجه. يمكن توسيع البروتوكول ليشمل أهدافا معينة ، مثل إنتاج الكلام (توقف الكلام)18,19 أو الوظائف البصرية والمعرفية20.
تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل منطقة مستشفى هلسنكي ولجنة أخلاقيات أوسيما. تم الحصول على موافقة مستنيرة للمشاركة قبل الإجراء من كل موضوع.
1. إعداد الصور الهيكلية
2. التحضير للملاحة العصبية
3. تحديد النقطة الساخنة وعتبة المحرك لتحفيز M1
4. تسمية خط الأساس للصور
5. رسم الخرائط القشرية الكلام
6. استراتيجية عند عدم حدوث أخطاء في التسمية
7. تحليل خارج الخط لأخطاء التسمية المثارة
تم استخدام نظام تحفيز مغناطيسي عبر الجمجمة مع شاشات وكاميرات مدمجة. يسلط الشكل 1A-C الضوء على أخطاء التسمية المختلفة التي أثارها TMS في موضوع واحد أثناء المهمة في PTIs مختلفة (180 مللي ثانية و 200 مللي ثانية و 215 مللي ثانية). إن تأثير توقيت نبضات TMS على عدد الأخطاء التي تم إثارتها واضح. بمعنى آخر ، تم اكتشاف التغييرات المتعلقة ب TMS في الأداء في مناطق مختلفة في PTIs المختلفة. اختلف عدد الأخطاء اعتمادا على توقيت نبضات TMS حتى في نفس المواقع القشرية ، وفقا لدراسات MEG التي توضح التباين في توقيت التنشيط في مناطق قشرية مختلفة متعلقةبالكلام 28. يظهر الشكل 2 مقارنة بين رسم خرائط DCS خارج العملية و nrTMS مع PTI ثابت عند 300 مللي ثانية في مريض مصاب بالصرع المستعصي. تم الحصول على البيانات من منشور سابق يركز على الصرع29.
الشكل 1: نتائج nrTMS SCM موضحة على نموذج قائم على التصوير بالرنين المغناطيسي 3D من متطوع صحي . (أ) PTI من 180 مللي ثانية. (ب) PTI من 200 مللي ثانية. (ج) PTI من 215 مللي ثانية. بالإضافة إلى المجالات الرئيسية المتعلقة بالكلام ، تم تحفيز المنطقة الحركية قبل التكميلية (ما قبل SMA) كما هو موضح في البروتوكول (الخطوة 5.7). تم استحضار معظم الأخطاء في مناطق الكلام الكلاسيكية (IFG ، STG ، SMG) ، ولكن أيضا على طول المسار الذي يربط منطقة ما قبل SMA ومنطقة بروكا (البقع الخضراء القريبة من خط الوسط في A و B). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: مقارنة النتائج بين رسم خرائط DCS خارج العملية و nrTMS مع PTI ثابت عند 300 مللي ثانية في مريض مصاب بالصرع المستعصي . (أ) رسم خرائط الشبكة خارج العملية في سن 13. تمثل الكرات الصفراء جميع الأقطاب الكهربائية الموجودة على القشرة. يتم عرض مواقع تحفيز القطب الكهربائي (2-5 مللي أمبير) التي تحفز الاستجابات الحركية لليد والفم (الدوائر الخضراء) ، واعتقال التسمية (الشذوذ ؛ الدوائر الحمراء) ، وتكرار الجملة المتقطعة (الدوائر الوردية). (ب) nrTMS SCM لنفس المريض في سن 15. يتم عرض مواقع الشذوذ الناجم عن nrTMS (النقاط الحمراء) ، والأدوات الدلالية والصوتية (النقاط الصفراء) ، والتردد (النقاط البيضاء). المناطق ذات تحريض الخطأ القابل للتكرار والموثوق به محاطة بدائرة. تم أخذ بيانات هذه الصورة من دراسة Lehtinen et al.29. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل التكميلي 1: أمثلة على الصور المعروضة في تجربة nrTMS SCM (باللغة الفنلندية بين قوسين). (أ) شماعات (هنكاري). (ب) مقص (ساكست). (ج) الفراولة (مانسيكا). الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.
هنا ، يتم تقديم بروتوكول ل nrTMS SCM ، والذي يتيح عمليا رسم خرائط قشرية غير جراحية كاملة لأهم محاور شبكة الكلام واللغة. ميزته الرئيسية هي أنه يمكن محاكاة رسم خرائط DCS بشكل غير جراحي أثناء حج القحفمستيقظا 30 أو29 خارج الجراحة (انظر الشكل 2). علاوة على ذلك ، يمكن تطبيقه على دراسات الشبكة القشرية اللغوية في السكان الأصحاء31 وفي المرضى الذين يعانون من أمراض غير قابلة للجراحة32. يمكن أيضا تطبيق nrTMS ل SCM لتطوير استراتيجيات إعادة التأهيل العصبي مثل اختيار الهدف (على سبيل المثال ، بعد السكتة الدماغية). تمت دراسة تحريض اللدونة في التمثيلات القشرية المتعلقة بالكلام بواسطة DCS قبل الجراحة33 لزيادة مدى الاستئصال34. يجب فحص إمكانيات nrTMS SCM في مثل هذه الدراسات.
في النتائج الحالية ، تم تحفيز مساحة كبيرة نسبيا ، بما في ذلك المناطق الكلاسيكية المتعلقة بالكلام وما قبل SMA ، بشكل متكرر في ثلاث PTIs مختلفة. أظهر كل PTI حساسية وخصوصية مختلفة للأخطاء ، ولكنه أظهر أيضا تباين الاستجابة المعروف في محفزات الدماغ غير الغازية35. تم إحداث معظم الأخطاء من خلال تحفيز IFG و STG وما قبل SMA وعلى طول القناة الأماميةالمائلة 36. هذا يسلط الضوء على قوة nrTMS SCM. على وجه التحديد ، بالمقارنة مع DCS ، يمكن أن يستهدف التحفيز بمرونة كبيرة عدة مجالات. لقد لاحظنا أن تغيير PTI وتسجيل العديد من الجلسات لا يسرع بوضوح أوقات رد الفعل26,29 ، والتي قد ترتبط بتأثير التعلم.
يسلط البروتوكول الضوء على المعلمات المختلفة التي يمكن أن تؤثر على دقة nrTMS SCM. يمكن أن تكون النتائج حساسة للاختيارات التي يتخذها مشغل TMS ؛ تهدف هذه الورقة إلى توفير مبدأ توجيهي قياسي مع معلمات تحفيز تم اختبارها جيدا. تنتج الخصوصية العالية عن الاختيار المناسب للعديد من المعلمات المختلفة ، بما في ذلك ISI و PTI وموقع الملف وتردد rTMS. تؤثر هذه المعلمات على خصوصية الأخطاء المستحثة ، والتي تعكس الوظائف في المناطق القشرية الأساسية ؛ يجب أن يعتمد اختيار المعلمة على المعرفة الحالية حول البيولوجيا العصبية للغة.
يجب اختيار الصور الخاصة بمهمة التسمية بحيث لا تؤدي إلى تسمية خاطئة من تلقاء نفسها (الشكل التكميلي 1). هنا ، تم اختيار الصور من بنك صور موحد والتحكم في معلمات التسميةالمختلفة 25,37. على سبيل المثال ، اقتصرت مجموعة الصور على العناصر ذات التعقيد والتكرار المماثل في الاستخدام اليومي ، بالإضافة إلى اتفاقية الاسم المرتفع. يمكن أن يختلف اختيار الصور بناء على احتياجات كل مركز جراحي38 ، والسكان قيد التحقيق39 ، واللغة الأم للموضوع الذي تم اختباره 40,41 والمهمة المستخدمة 42. كما هو موضح في البروتوكول ، يتم أخيرا تخصيص اختيار الصورة الأساسية لكل موضوع ، حيث أن التسمية الفورية غير موضوعية.
يجب تحديد تردد التحفيز بشكل فردي ، لأنه قد يحدد توزيع الأخطاء أثناء تحفيز الدماغ المغناطيسي عبر الجمجمة43. يعتمد الاختيار المقدم ، 4-8 هرتز ، على عمل rTMS بواسطة Epstein et al.44. يتم ضبط تردد التحفيز الأولي على 5 هرتز. إذا لم يتم اكتشاف أي أخطاء ، يتم زيادة تردد التحفيز إلى 7 هرتز. قد تقلل الترددات الأعلى من الألم الناجم عن nrTMS وتزيد من خصوصية أخطاء التسمية45. تتمتع الترددات الأعلى أيضا بميزة قصر النبضات على فترة زمنية قصيرة وأكثر تحديدا. ومع ذلك ، قد تؤثر على الوظائف المتعلقة ، على سبيل المثال ، بتنفيذ محرك الكلام44,46 ، والتي ليست الهدف الرئيسي للبروتوكول الحالي.
يوصى بتغيير PTI بين 150-400 مللي ثانية. هذه نافذة زمنية مهمة لاسترجاع الكلمات أثناء مهمة تسمية الكائن28,47. يهدف البروتوكول إلى خصوصية الكلام عن طريق تجنب تداخل المعالجة البصرية الأساسية ، والذي يحدث خلال أول 150 مللي ثانية بعد عرض الصورة وقد يؤثر على تسمية الكائن ولكنه لا علاقة له بإنتاج الكلام. يعتمد الحد الأعلى الموصى به ل PTI على زمن الاستجابة النموذجي في تسمية الصورة في نفس الموضوع28,48 ، ويمكن توقع تباين فردي في القيم المثلى بين الموضوعات (انظر الشكل 1). يجب أن يعتمد اختيار PTI بشكل مثالي على مقاييس شخصية ، على الرغم من أن هذا قد يكون متطلبا لوجستيا في بيئة سريرية. عادة ما تبدأ بروتوكولات مستشفى جامعة هلسنكي ب 300 مللي ثانية PTI. قد يكون من المفيد أيضا تغيير PTI بناء على المنطقة المحفزة12،13،49 ، كما هو موضح في العديد من الدراسات اللغوية28،47،50. ومع ذلك ، قد تؤدي PTIs خارج النافذة المذكورة أعلاه أيضا إلى حدوث أخطاء في التسمية مفيدة للتقييم قبل الجراحة (للحصول على دراسة مقارنة ، انظر Krieg et al.49 باستخدام PTIs من 0-300 مللي ثانية).
شبكة الكلام القشرية منتشرة على نطاق واسع وتختلف بين الأفراد ، خاصة في المرضى الذين يعانون من الأورام والصرع29،30،39. يحفز nrTMS اضطراب اللغة مع تباين كبير بين الأفراد ، على غرار تلك التي لوحظت أثناء تحفيز حج القحفمستيقظا 27,51. يمكن للمعلومات التي تم الحصول عليها من التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي 50 و DTI 52،53،54 و MEG 55 توجيه مستخدم nTMS وتؤدي إلى إجراء مصمم خصيصا لكل فرد ، وبالتالي يكون أكثر تحديدا ودقة. الهدف في nrTMS SCM هو زيادة الخصوصية ، وتقليل عدد غير المستجيبين ، وتوجيه DCS بشكل موثوق ، أو استبداله عندما لا تسمح الموارد والظروف لفريق من الخبراء المتخصصين للغاية بأدائه. في المستقبل ، يمكن تطبيق TMS متعدد المواضع (mTMS) في الإجراء لتحفيز أجزاء مختلفة من القشرة دون تحريك ملف التحفيز56 جسديا.
يمكن تنفيذ البروتوكول الحالي بعدة أنواع من مهام التسمية42,57 أو المهام المعرفية الأخرى (الحسابات ، صنع القرار ، إلخ.) 58. يمكن أن يكشف تسجيل الفيديو عن السمات الحاسمة لأداء المهمة (على سبيل المثال ، التجهم من قبل الموضوع الذي يشير إلى عدم حدوث توقف عن الكلام الحركي) والتي يمكن أن تمر دون ملاحظة أثناء التحفيز. يسمح الإعداد أيضا بسؤال الموضوع عن التجارب والأحاسيس التي يسببها nrTMS من خلال مشاهدة تسجيل الفيديو بشكل مشترك. يمكن أن يساعد ذلك في التمييز بين الأخطاء التي يسببها الألم والآثار الحقيقية ل nrTMS. أخيرا ، يمكن تعديل البروتوكول بسهولة إلى مجموعات مواضيع مختلفة (على سبيل المثال ، الأفراد ثنائيو اللغة31) ولتلبية احتياجات كل فريق جراحي أو بحثي.
كان P.L. مستشارا لشركة Nexstim Ltd. لرسم الخرائط القشرية الحركية والكلامية.
تم دعم Pantelis Lioumis بمنحة HUS VTR (TYH2022224) ، وسالا أوتي من مؤسسة Päivikki و Sakari Sohlberg ، و Hanna Renvall من قبل مؤسسة وأكاديمية باولو في فنلندا (منحة 321460).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Neurology surface electrodes | Ambu A/S | Ambu Neuroline Ground | |
Neurology surface electrodes | Ambu A/S | Ambu Neuroline 720 | |
Off-line speech error analyzer | Nexstim Ltd | NexSpeech 2.1.0 | |
Single patient surface electrode | Ambu A/S | Ambu Neuroline 700 | |
Stimulator | Nexstim Ltd | NBS 4.3 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved