ナビゲーション経頭蓋磁気刺激を用いた機能的運動マッピングの標準化プロトコル

私たちは、ナビゲートTMSとDTIを組み合わせた運動マッピングおよび皮質脊髄路評価のための標準化されたプロトコルを提示し、神経外科的計画および神経可塑性研究に適しています。術中の直接電気刺激は運動マッピングのゴールドスタンダードですが、既存の術前手法は限られています。脳神経外科医が手術計画を改善し、手術リスクをより正確に評価するためには、術前運動マッピングの改良が必要です。

このプロトコルは、ナビゲーションTMSを用いて正確な運動経路マッピングと手術計画の改善に努めています。まず、被験者の高解像度の解剖学的脳画像をニューロナビゲーションシステムにインポートし、三次元の脳再構築を生成します。神経ナビゲーションソフトウェア内の磁気共鳴画像法の主要な解剖学的ポイントを、鼻、右耳、左耳を特定してマークしてください。

次に、被験者を少しリクライニングした快適なアームチェアに座らせて背中の緊張を和らげます。ヘッドレストを調整して、イニオンで頭と首を支えてください。頭部トラッカーを対象者の額に置く。

デジタルペンを使い、ニューロナビゲーションソフトウェアで被験者の主要な解剖学的ポイントをインポートした画像と共登録し、追加の頭皮ポイントをデジタル化して頭皮表面のマッチングを図ります。共同登録を検証し、共同登録誤差が3ミリ未満であることを確認しましょう。次に、被験者に耳栓をつけ、刺激時には保護用のイヤーマフを着用します。

次に、アルコールパッドで優しくこすり、表面電極を取り付けて対象の筋肉の皮膚を準備します。関心のある筋肉には腹部腱モンタージュを使い、地面電極は中性部位に置きます。すべての電極を筋電図増幅器に接続してください。

筋電図の取得を開始し、筋肉が安静状態にあるか確認してください。ニューロナビゲーションソフトウェア内のレンダリングされた脳体積で、個々の症例特性に基づいて皮質解剖学を最適に可視化するために、頭皮から15ミリから25ミリメートルの剥がし深さを調整し、刺激装置を起動します。刺激コイルを頭皮に接線方向に位置させ、片手でハンドルを、もう片手でコイル表面を固定して、再配置時にしっかりと接触を保ちます。

振幅100〜500マイクロボルトの範囲で運動の電位を誘発するのに十分な強度で刺激します。次に、マッピングされているリムに基づいてコイルの向きを調整します。上肢と顔では、コイルを中央溝に垂直に保ち、後方から前方への誘導電流を確保します。

下肢では、コイルを矢状体正中線に垂直に配置し、中間から横方向の電流を生成します。ターゲット領域全体に刺激を行います。刺激点を1〜2ミリ間隔で配置し、回に沿って3本の平行線を採取します。

各刺激の間隔を少なくとも1.5秒空けてください。各筋肉あたり20〜30の運動誘発電位が記録された時点でコースマッピングを停止し、すべての運動誘発電位を確認します。次に、各筋肉のホットスポットを特定し、正規化された色スケールで記録を表示します。これは、運動誘発される最大ポテンシャル振幅を刺激する刺激点です。

振幅が最も大きい領域を特定し、その領域内で振幅が大きい単一の応答を選択します。各筋肉について、ホットスポットを選択して安静運動閾値を決定し、コイルの位置と向きを保存し、閾値測定中に一貫して使用できるようにします。また、各筋肉の安静運動閾値を決定します。被験者が不随意の筋肉収縮なしに完全にリラックスした状態を保つようにしてください。

各筋肉に対して、その安静時運動閾値の105%から110%で刺激を行います。コースマッピング時と同じコイル向きを使い、刺激点間の間隔を狭めて解像度を高めます。機能的運動マップを皮質領域として区分し、経頭蓋磁気刺激によって50マイクロボルト以上の運動誘発電位が発生します。

運動マップの縁取りが1本または2本連続した負の部位の線で囲まれるまで刺激を続け、運動誘発電位を誘発しません。モーターマップは楕円形で、内側にネガティブサイトが少ないようにしてください。運動マップ内のネガティブ刺激点については、運動皮質の興奮性の一時的な変化を考慮して、異なるタイミングで追加刺激を行います。

ニューロナビゲーションソフトウェアでモーターを呼び出した潜在的レビューパネルまたは信号ビューアーを開きます。記録された各モーターを検査し、振幅やレイテンシーを補正し、必要に応じてマーカーを調整してください。人工的または異常な刺激ポイントをデータセットから除外し、各筋肉の運動マップを二値形式で表示します。

15、20、25ミリメートルの深さで正の刺激点をバイナリ化DICOM形式でエクスポートします。これらのファイルは線維トラッキングに用い、陽性刺激点を皮質脊髄路再建のシードポイントとして活用します。運動マッピングの解析には、脳腫瘍摘出用の脳神経外科ニューロナビゲーションに対応した画像解析ソフトウェアに運動マップのDICOMファイルをインポートしてください。

解剖学的T1加重画像を運動マップのDICOMおよび拡散加重画像ファイルと登録します。モーターマップDICOMから物体を生成し、感度を高めるために1〜2ミリメートル拡大します。牽引時の誤った線維再建を避けるために、耳や鼻を除外するためにモーターマップをトリミングしてください。

地図上の半球と同じ側の下橋面に興味のある終わり領域を手動で描きます。モーターマップの関心領域をシードポイント、ポンティン領域をエンドポイントとしてファイバートラッキングを行います。決定性的流線型トラッキングや確率的トラクトグラフィーなどの適切なトラクトグラフィーアルゴリズムを選択し、特定のケースに応じてトラッキングパラメータを調整します。

最後に、脳腫瘍を分割し、解析ソフトウェア内で対応するオブジェクトを作成します。皮質脊髄路を、異なる色で四肢ごとに分けて表示するか、運動全体のマッピングから統一された路として表示してください。安静運動閾値は、健康被験者のコースマッピングで特定された最初の骨間背筋のホットスポットで決定され、神経ナビゲーションターゲットを用いて同じ位置でコイルの位置と向きを維持しました。

健康な被験者の運動マッピングでは、左下肢、上肢、顔の皮質表象が明らかになり、運動誘発ポテンシャル振幅で色分けされた正刺激部位と灰色で示された負刺激部位が示されました。前運動回に関与し上肢の運動障害がある肺がんによる脳転移患者に対して、皮質脊髄路の運動皮質マッピングおよび再建が行われました。ニューロナビゲーションと被験者の解剖学的脳を組み合わせることで、このNTMSプロトコルは19分以内に運動発音能力の高い皮質領域を正確に識別・区分します。

刺激強度の慎重な選択は重要であり、運動誘発電位の決定や運動マップの解釈に影響を与える。ネット結果レベルは、直接的な電気刺激を近似した保守的なマップを提供します。この技術は、手術計画のために臨床的に有用な機能情報を提供するために最初に開発されました。

さらに、この技術はさまざまな神経学的または精神疾患における運動可塑性の縦断的評価にも応用可能であることが分かっています。