使用导航经颅磁刺激进行功能性运动定位的标准化方案

我们提出了一种标准化的运动功能定位和皮质脊髓束评估方案，该方案结合了导航经颅磁刺激（nTMS）与弥散张量成像（DTI），适用于神经外科手术规划及神经可塑性研究。尽管术中直接电刺激是运动功能定位的金标准，但现有的术前方法仍存在局限性。因此，亟需改进术前运动功能定位技术，以帮助神经外科医生优化手术规划，并更准确地评估手术风险。

本方案采用导航经颅磁刺激（TMS）实现精确的运动通路定位，并优化手术规划。首先，将受试者的高分辨率脑部解剖图像导入神经导航系统，以生成三维脑重建图像。在神经导航软件中，通过识别鼻根点、右耳和左耳，标记磁共振成像中的关键解剖位点。

现在，让受试者坐在带有轻微后倾的舒适扶手椅上，以减轻背部紧张。调节头枕，使其在枕外隆突处支撑头部和颈部。将头部追踪器放置在受试者的前额上。

使用数字化笔，在神经导航软件中将受试者的关键解剖点与导入的图像进行共定位，并通过数字化额外的头皮点以匹配头皮表面，进一步优化配准。验证共定位结果，确保共定位误差小于三毫米。接下来，为受试者佩戴一副耳塞，并在刺激期间佩戴防护耳罩。

然后用酒精棉片轻轻擦拭目标肌肉区域的皮肤以进行准备，随后贴上表面电极。采用肌腹-肌腱布置法将表面电极放置于目标肌肉上，并将接地电极置于中性部位。将所有电极连接至肌电图放大器。

开始肌电图信号采集，并确认肌肉处于静息状态。在神经导航软件中显示的脑容积图像上，根据个体情况调整皮层剥离深度，使其介于头皮表面下15至25毫米之间，以最佳显示皮层解剖结构，随后启动刺激器设备。将刺激线圈与头皮表面呈切线方向放置，并用一只手握住手柄，另一只手扶住线圈表面以保持稳定接触，确保在重新定位过程中线圈与头皮紧密贴合。

以足够强度进行刺激，以诱发出振幅范围在100至500微伏之间的运动诱发电位。现在，根据需要定位的肢体调整线圈方向。对于上肢和面部，保持线圈垂直于中央沟，以确保感应电流方向为从后向前。

对于下肢，将线圈垂直于矢状面中线放置，以产生从中线到外侧的电流方向。在目标区域进行刺激，刺激点间距为一至两毫米，并沿脑回采集三条平行线。

每次刺激之间至少间隔1.5秒。每块肌肉记录20至30个运动诱发电位后，停止继续定位 mapping，并回顾所有运动诱发电位。随后，使用归一化的颜色标度显示记录结果，以确定每块肌肉的热点区域，即诱发最大运动诱发电位幅值的刺激位点。

找到振幅反应最高的区域，并在该区域内选择振幅最大的单一反应。对于每块肌肉，选择其热点以确定静息运动阈值，记录线圈的位置和方向，以便在阈值测量过程中保持一致，并确定每块肌肉的静息运动阈值。确保受试者保持完全放松，无任何不自主的肌肉收缩。

针对每块肌肉，以静息运动阈值的105%至110%进行刺激。采用与绘制路径图时相同的线圈方向，减小刺激点之间的间距以获得更高的分辨率。将功能性运动图谱界定为皮质区域，在该区域内，导航经颅磁刺激可诱发出幅度达到或超过50微伏的运动诱发电位。

持续进行刺激，直至运动图谱的边界由一到两条连续的无运动诱发电位产生的阴性位点构成。确保运动图谱呈椭圆形，内部仅有少量阴性位点。对于位于运动图谱内的任何阴性刺激点，需在不同时间点进行额外的刺激，以排除运动皮层兴奋性短暂波动的影响。

在神经导航软件中打开运动诱发电位回顾面板或信号查看器。检查每一条记录的运动诱发电位，校正其幅值和潜伏期，并在需要时调整标记。从数据集中剔除伪迹或异常的刺激点，并以二值形式显示每块肌肉的运动图谱。

以二值化的 DICOM 格式导出深度为 15、20 和 25 毫米的阳性刺激点。将这些文件用于纤维束追踪，以阳性刺激点作为皮质脊髓束重建的种子点。在运动功能定位分析中，将运动图谱的 DICOM 文件导入支持神经外科肿瘤切除术中神经导航的图像分析软件中进行分析。

将解剖学T1加权图像与运动图DICOM文件及弥散加权成像文件进行配准。从运动图DICOM文件生成对象，并将其扩展一至两毫米以提高敏感性。裁剪运动图以排除耳部和鼻根点，从而避免在纤维束成像过程中产生错误的纤维重建。

在与映射半球同侧的脑桥下部水平手动绘制一个目标结束区域。使用运动功能图谱的目标区域作为种子点，脑桥目标区域作为终点，进行纤维追踪。选择合适的纤维束成像算法，例如确定性流线追踪或概率性纤维束成像，并根据具体病例调整追踪参数。

最后，对脑肿瘤进行分割，并在分析软件中创建相应的对象。可通过不同颜色按肢体部分分别显示皮质脊髓束，或根据完整的运动定位图将其显示为统一的纤维束。静息运动阈值通过在健康受试者中进行粗略定位，确定第一背侧骨间肌的热点位置获得，且在操作过程中使用神经导航靶点系统保持线圈位置与方向不变。

对一名健康受试者的运动功能定位显示，其左侧下肢、上肢和面部在大脑皮层均有相应的代表区，阳性刺激位点根据运动诱发电位的幅值以不同颜色编码，阴性位点则以灰色显示。对一名肺癌脑转移累及前运动回并伴有上肢运动功能障碍的患者，进行了运动皮层定位及皮质脊髓束的重建。通过将神经导航技术与受试者自身的脑部解剖结构相结合，该重复经颅磁刺激（NTMS）方案可在不到19分钟内精确识别并勾画出具有运动功能的皮层区域。

刺激强度的仔细选择至关重要，因为它会影响运动诱发电位的测定和运动图谱的解读。净反应水平可提供接近直接电刺激的保守图谱。该技术最初是为了在手术规划中提供具有临床实用性的功能信息而开发的。

此外，我们现在知道，该技术可用于对多种神经或精神疾病中的运动可塑性进行纵向评估。