Neuronavigation מונחה חוזר Transcranial Magnetic Stimulation עבור אפזיה

Summary

This study is designed to test the hypothesis that neuronavigational system-guided transcranial magnetic stimulation has higher accuracy for targeting the intended target as demonstrated by eliciting a greater degree of virtual aphasia in healthy subjects, measured by delay in reaction time to picture naming.

Abstract

גירוי המגנטי transcranial חוזר (rTMS) נעשה שימוש נרחב עבור מספר תנאי נוירולוגיות, כפי שהוא צבר הכרה על ההשפעות הטיפוליות הפוטנציאל שלה. רגישות המוח הוא הלא פולשני מווסתת על ידי rTMS, ו rTMS לאזורי השפה הוכיח מבחינת השלכותיה על הטיפול של אפזיה. בפרוטוקול שלנו, אנו שואפים לגרום אפזיה וירטואלי מלאכותי בנבדקים בריאים ידי עיכוב אזור ברודמן 44 ו -45 באמצעות TMS neuronavigational (nTMS), ו F3 של מערכת EEG הבינלאומי 10-20 עבור קונבנציונאלי TMS (cTMS). כדי למדוד את מידת אפזיה, שינויים בזמן כתגובה מראש משימת שמות תמונה ופוסט גירוי נמדדים ולהשוות עיכוב זמן תגובה בין nTMS ו cTMS. דיוק של שיטות גירוי השנייה TMS מושווה על ידי חישוב ממוצע Talairach הקואורדינטות של היעד לבין הגירוי בפועל. עקביות של הגירוי באה לידי ביטוי בטווח השגיאה מהיעד. מטרת סטו זהdy היא להדגים שימוש nTMS ולתאר את היתרונות והמגבלות של nTMS בהשוואה לאלו של cTMS.

Introduction

גירוי מגנטי חוזרים transcranial (rTMS) הלא פולשני מפעיל מעגלים עצביים במערכת העצבים המרכזית ואת הפריפריה. ¹ rTMS מודולציה לרגשנות המוח ² ויש לו השפעות טיפוליות פוטנציאליים בכמה תנאים פסיכיאטריות ונוירולוגיות, כגון חולשה מוטורית, אפזיה, הזנחה, וכאב . ³ אתרי היעד עבור rTMS מלבד הקורטקס המוטורי מזוהים כמקובל באמצעות המערכת הבינלאומית 10-20 EEG או על ידי מדידת מרחקים מן ציוני דרך חיצוניות מסוימות.

עם זאת, בין פרט הבדלים בגודל, אנטומיה, ומורפולוגיה של קליפת המוח אינם נלקחים בחשבון, מה שהופכים יעד אופטימלי לוקליזציה מאתגרת. ³ סוגיה נוספת קריטית עבור יישומי rTMS היא הצרימה בין המיקום של הסליל המגנטי באזור קליפת המוח של גירוי מיועד.

אופטית במעקב נוירוכירורגיה ניווט יש expיישומים זה anded להקיף בתחום מדעי המוח הקוגניטיביים כולל rTMS להדרכה של הסליל המגנטי. מערכת neuronavigational מסייעת בזיהוי מבני היעד האופטימלי עבור rTMS. ^4,5 סטייה כזו במיצוב סליל על אזור היעד מתרחשת לעתים קרובות עם השיטה המקובלת אימוץ מערכת EEG 10-20, וזה צפוי להיות להתגבר על ידי neuronavigation.

פרוטוקול מחקר זה מדגים שיטה לגרום אפזיה וירטואלי בנבדקים בריאים ידי rTMS neuronavigational מיקוד אזור ברוקה, באמצעות מיפוי אנטומי הפרט. מידת אפזיה וירטואלית במונחים של שינוי זמן תגובת שמות תמונה נמדדת בהשוואה לאלו משיטת הגירוי הקונבנציונלית. השיטה מונחה neuronavigation יש דיוק גבוה להעברת פולסים מגנטיים למוח, ולכן היא צפויה להפגין שינוי קליני גדול יותר מזה של השיטה המקובלת. מטרת הרבעה זוy היה להציג שיטה מדויקת ויעילה יותר של גירוי עבור חולים עם אפזיה הגדרה קלינית.

Protocol

הצהרת אתיקה: מחקר זה אושר על ידי דירקטוריון הסקירה המוסדי של חולים עיוורים.

1. חומרים הכנת (טבלה 1)

1. השתמש בציוד TMS עם תפוקה מקסימלית של 3.0 טסלה ספק כוח של 5A 200-240 Vac 50/60 הרץ ברוחב הדופק של 350 μsec.
2. רוכשת נח סף מנוע (RMT) בכל מקצוע ידי אלקטרומיוגרפיה (EMG) כדי לקבוע את המנוע עורר (MEP) פוטנציאל באמצעות מערכת TMS לבין אלקטרודה הפעילה (ראה שלב 3.1 לפרטים נוספים). הגדר את RMT כמו עוצמת הפרט עבור פרוטוקול המחקר TMS בפועל (איור 1).
   הערה: מערכת neuronavigational כוללת מסך מחשב, גשש סובייקטיבית, גשש סליל, מצביע, בלוק כיול, מצלמה, ואת כיסא TMS מערכת ישיבה. (איורים 2 - 4)
3. השתמש בתוכנית Superlab להקים את התמונה שמות משימה ולהציג הגירוי לנושאים לבחון את מידת Virtu המושרהאפזיה al.
4. שיא זמן תגובה עבור כל תמונה באמצעות מערכת הקלטת קול, מתוארת בפירוט רב יותר בשלב 4.
5. לנתח חביון ומשך תגובת שמות תמונה על ידי מערכת ניתוח קול, מתוארת בפירוט רב יותר בשלב 4.

2. בדיקת מערך המחקר

1. השתמש rTMS כדי לגרום אפזיה וירטואלי.
   1. שאל את הנושא כדי לבצע את המשימה שמות תמונה, מתוארים בפירוט רב יותר במשימה שמות בשלב 4. תמונה.
   2. החל משני rTMS מונחה neuronavigation (nTMS) או rTMS קונבנציונאלי (cTMS) במהלך המשימה שמות תמונה. הפרטים של cTMS מתוארים שלבי 5.3.2 ו -5.5.
2. מדוד את זמן תגובה ואת שיעור שגיאה עבור תמונת שמות ולהשוות את התוצאות בתנאי שניהם, כפי שמתואר בפירוט רב יותר בשלב 4.

3. הכנת פרוטוקול TMS

1. לקבוע RMT
   1. מניחים את האלקטרודה פעילה על הגב הראשון שמאלשריר terosseous (FDI).
   2. לספק 10 גירויים רצופים לאזור M1 התקין במרווח 4-6 שניות interstimulus, בדיקת ההתכווצות של שריר FDI עזב.
   3. לקבוע הנושא של RMT באמצעות עוצמת TMS המינימלי שבו משרעת MEP שיא-לשיא של יותר מ 50 UV מיוצר לפחות חמש פעמים.
2. מיפוי TMS
   1. השג תהודה מגנטית T1-weighted ברזולוציה גבוהה (MR) תמונות אנטומי באמצעות סורק MR 3-T של הנושא עבור השימוש במערכת neuronavigational. הפרמטרים עבור סריקת MRI מסוכמים בטבלה 1.
      הערה: מעביר את תמונות MR המוח לתכנית neuronavigation, שבונה מחדש את curvilinear המוח והעור של כל אדם באמצעות הדרכה האנטומי של השליך הקדמי (AC) ו השליך אחורי (PC), כפי שמוצג באיור 5.
      1. משחזר את מבנה העור
         1. השג את הקובץ של MR המוח של הנבדקתמונת ההדמיה הדיגיטלית רגילה ותקשורת ברפואה (DICOM). פוּרמָט. המר את התמונה MR על ידי בחירת "המחקר להמיר". בחר את תיקיית החיפוש שממנו הקובץ מועבר למחשב neuronavigation. סוג המרה צריך להיבחר על ידי סוג DICOM לשמש בתכנית neuronavigation.
         2. מעביר את קובץ DICOM למחשב שבו תכנית neuronavigation מותקנת. ליישם את תכנית הניווט. סמל ברירת המחדל הוא "אנטומי". עבור שיא חולה חדש, בחר באחת קבצי תמונת DICOM.
         3. לחץ על "רווחי אטלס". שלב זה הוא להגדיר את נקודת ההתייחסות לשחזר כל תמונה. לחץ "חדש" ב dropbox ולהגדיר את המבנה האנטומי התייחסות ידי לחיצה על "ידני (תיבת AC-PC)".
         4. מצא את AC של המטופל של כפיס המוח, רק קו האמצע של שתי ההמיספרות להציב מול העמודים של fornix. מארק AC על התמונה MR ולחץ על "להגדיר AC".
         5. מצא את המחשב של המטופל, את קו האמצע של שתי ההמיספרות בהיבט הגבי של הקצה העליון של אמת המוחין. מארק PC על התמונה MR ולחץ "PC להגדיר".
         6. לחץ על "שחזור" על מנת להפוך את מבנה העור. לחץ "חדש" ב dropbox לבחור "עור". הגדר את טווח לשיקום על תמונות MR. הקפד לכלול את הגולגולת כולה עם קצה האף בשתי האוזניים.
         7. לחץ על "עור מחשוב" במבנה החדש. המתן עד לסיום התהליך מתבצע. בתום תקופת בניית עור, מורפולוגיה העור אמורה להיות מוצגת.
      2. בחר "curvilinear המוח מלא" בסעיף "שחזור" כדי לשחזר את הבאה curvilinear המוח 3.2.1.1. בדומה לשלב הקודם, מגדיר את הטווח לשיקום על תמונות MR המכילות את קצה האף. לחץ "curvilinear המחשוב". curvilinear מוח מלא אמור להיות מוצג לאחר השלמת הבנייה.
   2. סמן את nasion, קצה האף, ושניהם tragus לרשום את ציוני דרך אנטומיים. צעד זה הוא להתאים את נקודת אנטומיים בין המטופל לבין מבנה העור המשוחזר לתצורה של המיקום היחסי של היעד על קליפת המוח (איור 6).
      1. לחץ על הסמל "לנדמרק". כדי להגדיר את ציון הדרך, לסמן את nasion (נקודה בין האף והמצח, בצומת של עצמות אף) על מבנה העור הממוחשב. רשמו אותה על ידי לחיצה על "חדש" ולאחסן אותו כ- "1 לנדמרק"
      2. סמן את האף עצה לאחר ההרשמה nasion כמו ציון דרך 1. לרשום את קצה האף על ידי לחיצה על "חדש" ולאחסן אותו כמו "לנדמרק 2"
      3. סמן כל tragus על מבנה העור. Tragus הוא הרוממות הקטנה והמחודדת של האוזן החיצונית, ממוקמת מול קונצ'ה. הירשם כל tragus לאחר סימון ולחיצה ציוני דרך "חדש". עבור פרוטוקול זה, tragus הנכונה היא registered כמו "3 לנדמרק" והשמאל רשום "4 לנדמרק".
   3. שים את רצועת הראש עם גשש סובייקטיבי על ראשו של המשתתף. כייל את גשש סליל עם בלוק כיול של מערכת ישיבה ניווט בכל מפגש לכל נושא. ודא מזהה מצלמת הניווט והצגת כל מערכת המעקב של הנושא, הכיסא, הסליל, ואת המצביע על מסך המחשב לפני שתמשיך.
      1. כיול הסליל עם מערכת הישיבה.
         1. כייל את גשש סליל לפני כל גירוי nTMS. בתפריט המחשב הראשי, בחר "חלון". לחץ על "כיול סליל TMS" ב Dropbox. לחץ על "כיול חדש". בפגישה השנייה, בחר בשם הסליל בשימוש לראשונה ולחץ על "לכייל מחדש".
         2. מניח את סליל TMS על אחורי נקודת רמה לחסום כיול. הקפד הסליל הוא אופקי להציב. בדוק כימצלמה מזהה הן בלוק כיול גשש סליל (מוצג ירוק). לאחר מכן, לחץ על "התחל ספירה לאחור כיול", וכן 5 שניות של ספירה לאחור תחלנה. החזק את הסליל עדיין במהלך הספירה לאחור.

4. תמונה Naming משימות

1. הגדר את תוכנית שמות תמונה להציג כל גירוי עבור 3,000 msec לפני המעבר באופן אוטומטי על התמונה הבאה.
2. שאל את המשתתף שם את התמונה כפי שהוצגה בדייקנות ובמהירות אפשרית.
3. זמן תגובה מדוד (חביון מ pop up של הגירוי על המסך לקול הראשון שנעשה על ידי המשתתף) עבור כל תמונה על ידי איתור לקול שמשמיע הנושא דרך מיקרופון האוזניות באמצעות תכנית ניתוח קול החופשית.
   1. תמונות ארבעים שבמסע שם אורך ומגזרי של שתיים עד שלוש ממסד נתוני התמונה של הגרסה הקוריאנית של בוסטון Naming מבחן (K-BNT) מוצגות על המסךגירוי לפני ואחרי, כמו במחקר על ידי קים et al., (2014).

5. TMS מיפוי פרוטוקול

1. Deliver1 גירוי הרץ בעצימות של 90% של RMT במשך 10 דקות, עם סך של 600 פולסים TMS.
2. החזק את tangentially סליל דמות ושמונה לגולגולת עם סליל אוריינטציה בניצב אל המטרה.
3. מיפוי TMS (איור 7)
   1. זהה את gyrus חזיתית הנחה אנטומיים (IFG) מבוססת על פני השטח של המוח המנורמל עבור nTMS.
      1. רשום את הממשלה העתידית כיעד nTMS.
         1. לחץ על "יעד" ולחץ על "מטרות גדר". סמן את הממשלה העתידית על חלון המציג את curvilinear המוח. להציב מטרות מפורטות מושג על ידי מיקוד כל תמונות MR רוחביות sagittal. שמור את הנקודות כמו "מסלול".
      2. הירשם ציונים עם קרקפת הנושאים.
         1. לחץ "Sessions" למיפוי. לִיצוֹרהפעלה חדשה על ידי בחירה "מפגש מקוון" ב dropbox החדש. חלון "מושב 1" נוצר, שבתוכה סמל ברירת המחדל הוא "מיקוד". בחר את שם היעד ששמרת בשלב 3.2.2.2. (בחר "מסלול 1"). לחץ על הכפתור "הוסף", ולעבור לשלב הבא.
         2. לחץ על "רישום". צעד זה הוא להתאים את curvilinear המוח המשוחזר עם הנושא. ציון הדרך הרשום בשלב 3.2.2.1. משמש להתאמת נקודת אנטומי עם המבנה האנטומי של ממש.
         3. ודא שהמצלמה מזהה הן לפוינטר, גשש הנושא, מוצגים בצבע ירוק. צבע על nasion של הנושא עם המצביע. לחץ "% לדוגמא ועבור לבאה לנדמרק". צבע על קצה האף של הנושא לטעום אותו. חזור על הפעולה עד שכל ארבעת ציוני דרך הם מתאימים.
   2. מניח את הסליל על F3 של 10-20 מערכת EEG הבינלאומי ⁷ עבור cTMS.
4. תסתכל על המסך כדי להבטיח את הסליל הוא על היעד הרצוי נשמר לאורך כל הליך nTMS. המסך צריך להציג את פני שטח המוח של הנבדק, ליעד מיועד, ואת הסליל, כמו גם מגוון השגיאה כמו הסליל מתרחק מהיעד שמוצג על ידי העין של השור (איור 8). בהתייחסו המסך, המפעיל מתאים את הסליל על היעד כפי שהוא התרחק.
   1. בצע nTMS מעל למטרה הרשומה
      1. לחץ על "בצע" על המסך לאחר ההרשמה מציוני הדרך של הנושא כפי שמתואר בשלב 5.3.1.1. כדי לשנות את הגדרת ברירת המחדל של המצלמה לזהות את המצביע, לבחור את שם הסליל שנשמר במהלך שלב 3.2.3.1. בתחתית ה- dropbox "נהג". ודא שהמצלמה מזהה הן גשש נושא גשש סליל.
      2. בדוק כי המסך מציג את המרחק היחסי ואת הזווית של סליל TMS מהיעד הרשום (IFG). אם הסליל מתרחק היעד,המרחק מסומן באדום, ואילו זה מסומן בירוק כאשר הסליל נמצא בטווח היעד שלהם. נסו להשיג את הזווית בין סליל ואת היעד כמו עין של שור ככל האפשר.
5. סובב את המסך במרחק ממפעיל עבור הליך cTMS כדי לספק את TMS בעיוורון. הסליל נשמר כפי שהיה בתחילת הפגישה.

6. קליטת נתוני Topograhic

1. שמור מיקום סליל לכל גירוי על ידי לחיצה על כפתור "הקלט" ידני בשלט רחוק.
2. לאחר קלטת כל גירוי, רוכש Taliarach קואורדינטות x, y, z עבור הקרבן המיועד ומצוי באזור המגורה.
3. מתארים את הקואורדינטות על מוח מנורמל אחת באמצעות תוכנית עיבוד תמונה חופשית (MRIcro, http://www.mccauslandcenter.sc.edu/mricro/mricro/index.html).
4. רוכשת מקבילה אזורים במוח אנטומיים, כולל באזור ברודמן, גרםyrus, האונה, ותוויות האונה באזור אל talairach קואורדינטות באמצעות תוכנית תיוג freeware (Talairachclient, http://www.talairach.org/client.html).

תוצאות

קים et al. הפגינה השפעה מעולה יותר של TMS עם הדרכת מערכת neuronavigational לעומת השיטה המקובלת הלא לנווט באמצעות פיזור פחות גירוי וגירוי מוקדי יותר לאזור M1 התקין, ⁸ כפי שמוצגת באיור 9. עדות נוספת לתמיכת שילוב מערכת neuronavigational עם TMS מודגם על ידי נ...

Discussion

TMS נעשה שימוש נרחב הן בקליניקה ומחקר בסיסי. ¹⁰ השפעות טיפוליות וליובל מוצעות על ידי השפעתו הפיזיולוגית של rTMS, כולל השפעה neuromodulatory מעכבות על רגישות קליפת המוח עם rTMS בתדירות נמוכה לטיפול אפזיה. ¹¹ שיבוש חלוף של עיבוד עצביים או וירטואלי lesioning המושרה על ידי rTMS יכ?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Medtronic MagPro X100	MagVenture	9016E0711
MCF-B65 Butterfly coil	MagVenture	9016E042
Brainsight TMS Navigation	Rogue Research	KITBSF1003