Repetitiva Estimulação Magnética Transcraniana guiada por neuronavegação para a afasia

Resumo

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.

Resumo

estimulação magnética transcraniana repetitiva (EMTr) é amplamente utilizado para várias condições neurológicas, como ele ganhou reconhecimento por seus potenciais efeitos terapêuticos. Cérebro excitabilidade é modulada de forma não invasiva por EMTr e EMTr para as áreas de linguagem provou seus potenciais efeitos sobre tratamento de afasia. Em nosso protocolo, pretendemos induzir artificialmente afasia virtual em indivíduos saudáveis ​​inibindo área de Brodmann 44 e 45 usando neuronavigational TMS (MNT) e F3 do Sistema Internacional 10-20 EEG para TMS convencional (CTMs). Para medir o grau de afasia, alterações no tempo de reação a uma nomeação de figuras pré-tarefa e pós-estimulação são medidos e comparar o atraso no tempo de reação entre NTMS e CTMs. Precisão dos dois métodos de estimulação TMS é comparada a média da Talairach coordenadas do alvo eo estímulo real. Consistência de estimulação é demonstrada pela gama de erro a partir do alvo. O objectivo da presente Study é demonstrar uso de MNT e descrever os benefícios e limitações das MNT em comparação com aqueles de CTMs.

Introdução

Estimulação magnética transcraniana repetitiva (EMTr) de forma não invasiva ativa circuitos neuronais no sistema nervoso central e periférico. ¹ EMTr modula a excitabilidade cerebral ² e tem efeitos terapêuticos potenciais em diversas condições psiquiátricas e neurológicas, tais como fraqueza motora, afasia, negligência e dor . ³ os sítios-alvo para fins que não o córtex motor são convencionalmente identificados utilizando o sistema internacional 10-20 EEG EMTr ou medindo as distâncias de certos pontos de referência externos.

No entanto, as diferenças inter-individuais no tamanho, anatomia e morfologia do córtex cerebral não são tomadas em consideração, tornando localização óptima alvo desafiador. ³ Um outro problema crítico para aplicações rTMS é a discordância entre a colocação da bobina magnética e a região cortical estimulação pretendido.

Opticamente rastreados neurocirurgia navegação tem expaplicações de TI ANDed para abranger o campo da neurociência cognitiva, incluindo a EMTr de orientação da bobina magnética. O sistema neuronavigational auxilia na identificação das estruturas alvo óptimas para a rTMS ^4,5. Tal divergência no posicionamento da bobina na área alvo ocorre frequentemente com o método convencional, que adopta o sistema de EEG 10-20, e este é esperado para ser superada por neuronavegação.

Este protocolo de estudo demonstra um método para induzir a afasia virtual em indivíduos saudáveis ​​por EMTr neuronavigational segmentação área de Broca, utilizando o mapeamento anatômico individual. O grau de afasia virtual em termos de mudança de tempo de reacção a nomenclatura imagem é medido e comparado com os do método de estimulação convencional. O método guiada por neuronavegação tem maior precisão para a entrega de impulsos magnéticos ao cérebro, e é, portanto, espera-se que demonstram maior mudança clínica do que a do método convencional. O objetivo deste parafuso prisioneiroy foi a introdução de um método mais preciso e eficaz de estimulação para pacientes com afasia em ambiente clínico.

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Protocolo

declaração de ética: Este estudo foi aprovado pelo conselho de revisão institucional de um hospital cego.

1. Materiais a preparação de (Tabela 1)

1. Usar equipamento TMS com uma potência máxima de 3,0 Tesla e uma fonte de alimentação de 200-240 Vac 50/60 Hz 5A em uma largura de pulso de 350 ms.
2. Adquirir descansando limiar motor (RMT) em cada disciplina por meio da eletromiografia (EMG) para determinar o potencial evocado motor (MEP) usando o sistema TMS e o eletrodo ativo (veja o passo 3.1 para mais detalhes). Definir o RMT como intensidade individual para o protocolo de estudo TMS real (Figura 1).
   Nota: O sistema neuronavigational inclui uma tela de computador, perseguidor subjetiva, perseguidor bobina, ponteiro, bloco de calibração, câmera, e cadeira TMS sistema de assento. (Figuras 2 - 4)
3. Use o programa SuperLab para configurar a nomeação de figuras tarefa e apresentar o estímulo para os assuntos para testar o grau de virtu induzidaal afasia.
4. tempo de reacção é registado para cada imagem utilizando um sistema de gravação de voz, descrito em mais pormenor no passo 4.
5. Analisar a latência e a duração da resposta de nomeação por um sistema de análise de voz, descrito em mais pormenor no passo 4.

2. Verificar o Desenho do Estudo

1. Use EMTr para induzir Virtual afasia.
   1. Peça ao sujeito para executar a tarefa de nomeação, descrito em mais pormenor no passo 4. imagem da tarefa de nomenclatura.
   2. Aplicar quer EMTr guiada por neuronavegação (MNT) ou EMTr convencionais (CTMs) durante a tarefa de nomeação de figuras. Os detalhes de CTMs estão descritos nos passos 5.3.2 e 5.5.
2. Medir o tempo de reacção e taxa de erro de nomeação e comparar os resultados sob ambas as condições, tal como descrito em mais pormenor no passo 4.

3. Preparação do Protocolo TMS

1. determinar RMT
   1. Coloque o eletrodo ativo na primeira dorsal esquerda naterosseous (IED) muscular.
   2. Entregar 10 estimulações consecutivas para a área M1 direito a um intervalo interstimulus 4-6 segundos, verificando a contração do músculo IED esquerda.
   3. Determinar RMT do sujeito utilizando o mínimo de intensidade de TMS em que uma amplitude de MEP pico-a-pico de 50 uV maior do que é produzido, pelo menos, cinco vezes.
2. Mapeamento TMS
   1. Obter uma alta resolução de ressonância magnética ponderada em T1 (MR) imagens anatômicas usando um scanner de ressonância magnética 3-T do assunto para o uso do sistema neuronavigational. Os parâmetros para o exame de MRI estão resumidos na Tabela 1.
      Nota: Transfira as imagens do cérebro de RM para o programa neuronavegação, que reconstrói a curvilínea cérebro e da pele de cada indivíduo usando a orientação anatômica da comissura anterior (AC) e comissura posterior (PC), como mostrado na Figura 5.
      1. Reconstruir a estrutura da pele
         1. Obter o arquivo de MR cérebro do sujeitoimagem na norma Digital Imaging e Comunicações em Medicina (DICOM). formato. Converter a imagem MR, selecionando "estudo converso". Defina o diretório de pesquisa a partir do qual o arquivo é transferido para o computador neuronavegação. Converter tipo deve ser seleccionada por tipo DICOM para ser utilizado no programa neuronavegação.
         2. Transferir o ficheiro DICOM para o computador em que o programa é instalado neuronavegação. Implementar o programa de navegação. O ícone padrão é "Anatomical." Para um novo registro do paciente, selecione um dos arquivos de imagem DICOM.
         3. Clique em "espaços Atlas". Este passo é definir o ponto de referência para reconstruir cada imagem. Pressione "novo" na caixa de depósito e definir a estrutura anatômica de referência, clicando em "manual (caixa de AC-PC)".
         4. Encontrar AC do paciente do corpo caloso, apenas a linha média dos dois hemisférios colocados em frente das colunas do fórnice. Mark AC na imagem MR e clique em "definir AC".
         5. Encontrar o PC do paciente, a linha média dos dois hemisférios do aspecto dorsal da extremidade superior do aqueduto cerebral. Mark PC na imagem MR e clique em "PC set".
         6. Clique em "Reconstruções" para fazer a estrutura da pele. Pressione "novo" na caixa de depósito para selecionar "Skin". Defina o intervalo para a reconstrução nas imagens de RM. Certifique-se de incluir todo o crânio com a ponta nasal e ambas as orelhas.
         7. Clique em "pele de computação" na nova estrutura. Aguarde até que o processo é feito. Após a conclusão da construção de pele, a morfologia da pele deve ser exibida.
      2. Selecione "curvilínea completa do cérebro" na seção "Reconstrução" para reconstruir o cérebro seguinte curvilínea 3.2.1.1. Semelhante à etapa anterior, defina o intervalo para a reconstrução nas imagens de RM contendo a ponta nasal. Clique em "curvilínea de computação". curvilínea cérebro cheia deve ser exibido após a construção seja concluída.
   2. Marque a nasion, ponta nasal, e ambos trago para registrar os pontos anatômicos. Este passo é para coincidir com o ponto anatómica entre o paciente e a estrutura da pele reconstruída para a configuração da posição relativa do alvo sobre o córtex cerebral (Figura 6).
      1. Clique no ícone "Landmark". Para configurar o local de interesse, marcar o nasion (ponto entre o nariz na testa, na junção dos ossos nasais) sobre a estrutura da pele computadorizada. Registre-lo clicando em "novo" e armazená-lo como "Landmark 1"
      2. Mark a ponta nasal após registrar nasion como marco 1. Registre a ponta nasal, clicando em "novo" e armazená-lo como "Landmark 2"
      3. Marcar cada trago sobre a estrutura da pele. O tragus é a pequena eminência pontas da orelha externa, situado em frente à concha. Registar cada trago após a marcação e clicando em "novos" pontos de referência. Para este protocolo, o trago direito é regregis- como "Landmark 3" e à esquerda é registrado como "Landmark 4".
   3. Coloque a cinta de cabeça com o tracker subjetiva sobre a cabeça do participante. Calibrar o rastreador da bobina com o bloco de calibração do sistema de assento de navegação em todas as sessões para cada sujeito. Certifique-se os detecta câmera de navegação e exibe todos o sistema de rastreamento do assunto, a cadeira, a bobina, e o ponteiro na tela do computador antes de prosseguir.
      1. Calibrar a bobina com o sistema de assento.
         1. Calibrar o rastreador da bobina antes de cada estimulação MNT. No menu principal do computador, selecione "Janela". Clique em "calibração bobina TMS" no dropbox. Clique em "nova calibração". Na segunda sessão, selecione o nome da bobina usada pela primeira vez e clique em "recalibrar".
         2. Coloque a bobina TMS na posterior ponto padrão de bloco de calibração. Certifique-se a bobina é colocada horizontalmente. Verifique se ocâmera está detectando tanto o bloco de calibração e rastreador bobina (mostrado em verde). Em seguida, clique em "Começar a contagem regressiva de calibração", e a 5 seg de contagem regressiva vai começar. Segure a bobina ainda durante a contagem regressiva.

4. Imagem Naming Task

1. Definir o programa de nomeação para apresentar cada estímulo para 3.000 ms antes de avançar automaticamente para a próxima imagem.
2. Peça ao participante para nomear a imagem apresentada como com precisão e rapidez possível.
3. Medir o tempo de reação (latência de pop-up do estímulo na tela para o primeiro som feito pelo participante) para cada imagem ao detectar o som feito pelo sujeito através do microfone fone de ouvido usando o programa de análise de voz gratuito.
   1. Quarenta imagens combinadas de comprimento e segmentos de dois nome a três do banco de dados de imagem da versão coreana do Boston Naming Test (K-BNT) são apresentados no ecrãpré e pós estimulação, assim como no estudo por Kim et ai., (2014).

5. TMS Mapping Protocol

1. estimulação Hz Deliver1 a uma intensidade de 90% de RMT durante 10 minutos, com um total de 600 pulsos de TMS.
2. Segurar o tangencialmente bobina em forma de oito com o crânio com a bobina orientada perpendicularmente ao alvo.
3. Mapeamento de TMS (Figura 7)
   1. Identificar o giro anatómicas frontal inferior (IFG), com base na superfície do cérebro, normalizada para MNT.
      1. Registre o IFG como o alvo MNT.
         1. Clique em "Target" e pressione "alvos Configurar". Marcar o IFG na janela que exibe o curvilínea cérebro. o estabelecimento de metas detalhadas é conseguido através da segmentação cada transversais e sagital imagens de RM. Salvar o ponto como "Trajetória".
      2. Registre marcos com o couro cabeludo assuntos.
         1. Clique "sessões" para o mapeamento. Criouma nova sessão, selecionando "sessão on-line" na nova caixa de depósito. Uma janela "Sessão 1" é criado, no âmbito do qual o ícone padrão é "alvos". Selecione o nome de destino salvo na etapa 3.2.2.2. (Selecione "Trajetória 1"). Clique no botão "Adicionar", e passar para a próxima etapa.
         2. Clique em "Registro". Este passo é para combinar o curvilínea cérebro reconstruída com o assunto. O marco registrado no passo 3.2.2.1. é usado para combinar o ponto anatômico com a estrutura anatômica real.
         3. Verifique se a câmera identifica o ponteiro e o rastreador assunto, exibido na cor verde. Apontam para nasion do sujeito com o ponteiro. Clique em "Amostra% Ir para a próxima Landmark". Ponto a ponta nasal do sujeito e provar isso. Repita até que todos os quatro pontos de referência são correspondidos.
   2. Coloque a bobina na F3 do sistema 10-20 EEG internacional ⁷ para CTMs.
4. Olhar para a tela para assegurar a bobina está no alvo desejado e é mantido durante todo o procedimento MNT. A tela deve exibir superfície do sujeito cérebro, alvo pretendido, e a bobina, bem como a gama de erro, como a bobina se move para longe do alvo mostrado pelo olho-de-boi (Figura 8). Referindo-se ao ecrã, o operador ajusta a bobina sobre o alvo, uma vez que é afastado.
   1. Execute NTMS sobre o alvo registrada
      1. Clique em "Executar" na tela depois de registrar marcos das pessoas, conforme descrito no passo 5.3.1.1. Para alterar a configuração padrão da câmera para detectar o ponteiro, escolha o nome da bobina salvo durante a etapa 3.2.3.1. na parte inferior da caixa de depósito "Driver". Verifique se a câmera identifica o rastreador assunto e rastreador bobina.
      2. Verifique se a tela exibe a distância relativa e ângulo da bobina TMS do alvo registado (IFG). Se a bobina se move para longe do alvo, odistância está marcado em vermelho, enquanto ele é marcado em verde quando a bobina está dentro do intervalo alvo pretendido. Tente obter o ângulo entre a bobina e o destino como um olho de boi, tanto quanto possível.
5. Virar a tela longe do operador para o procedimento de CTMs para entregar cegamente o TMS. A bobina é mantida tal como foi no início da sessão.

6. Aquisição de Dados Topographic

1. localização bobina de registro por estimulação premindo manualmente o botão "record" no controle remoto.
2. Após a gravação de cada estimulação, adquire coordenadas Taliarach em x, y, z para o alvo real e designada área de estimulada.
3. Retratam as coordenadas em um único cérebro normalizada usando o programa de processamento de imagem de freeware (MRIcro, http://www.mccauslandcenter.sc.edu/mricro/mricro/index.html).
4. Adquirir áreas cerebrais anatômicas correspondentes, incluindo a área de Brodmann, o gyrus, lobo, e região hemisfério etiquetas para a Talairach coordenadas usando um programa de rotulagem gratuito (Talairachclient, http://www.talairach.org/client.html).

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Resultados

Kim et al., Demonstraram um efeito mais superior de TMS com orientação sistema neuronavigational em comparação com o método convencional não-navegado por menor dispersão de estímulo e estimulação mais focal para a área M1 direita, ^8, como mostrado na Figura 9. Evidência adicional para apoiar a incorporação o sistema neuronavigational com TMS é demonstrada por um experimento randomizado cruzado para induzir a afasia virtual em indivíduo...

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Discussão

TMS é amplamente utilizado tanto na prática clínica e pesquisa básica. ¹⁰ efeitos terapêuticos valiosos são oferecidos pela influência fisiológica da EMTr, incluindo um efeito neuromodulador inibitória sobre a excitabilidade cortical com EMTr de baixa frequência para o tratamento de afasia. ¹¹ interrupção transitória de processamento neural ou virtual a lesão induzida pela rTMS pode alterar o desempenho comportamental. ¹² no entanto, o efeito desejado de a rTMS pode ser dil...

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Materiais

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