بروتوكول موحد لرسم خرائط المحركات الوظيفية باستخدام التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة الملاحي

Summary

هنا، نصف بروتوكولا موحدا لرسم الخرائط الحركية باستخدام nTMS مع إعادة بناء المسار القشري الشوكي المعتمد على التصوير الموتري الانتشاري (DTI). البروتوكول قابل للتكرار، وقابل للتنفيذ سريريا، وسهل الدمج في سير العمل السريري الروتيني، مما يوفر إطارا قويا وقيما لتقييم المسارات الحركية، وأبحاث المرونة العصبية، وتخطيط التأهيل.

Abstract

يعتمد التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة الملاحي (nTMS) على دمج بيانات تصوير الدماغ الفردية لتحديد الموقع الدقيق لملف التحفيز، مما يمكن من التحفيز التشريحي للأهداف القشرية. اهتمام أنظمة الملاحة العصبية معروف جيدا بتحسين تموضع الملفات أثناء العلاجات المتكررة للTMS (rTMS). علاوة على ذلك، يستخدم nTMS بشكل متزايد في رسم الخرائط الوظيفية لمناطق الدماغ في تطبيقات مختلفة، مثل تحديد وتحديد المناطق الحركية واللغة البليغة قبل استئصال الأورام. بالإضافة إلى فائدته في تحسين إجراءات جراحة الأعصاب، يمكن أن يكون رسم خرائط nTMS أداة لمراقبة اللدونة القشرية وقياس سلامة الجهاز الحركي في مختلف الأمراض العصبية. تقدم هذه الورقة المنهجية بروتوكولا موحدا لرسم الخرائط الحركية باستخدام nTMS، بالاقتران مع إعادة بناء المسار القشري الشوكي (CST) المعتمد على التصوير الموتري الانتشاري (DTI). تسمح هذه الطريقة بتحديد المناطق القشرية الحركية البليغة وإسقاطاتها تحت القشرية بدقة، واكتشاف إعادة التنظيم الوظيفي لدى المرضى الذين يعانون من آفات مجاورة. عند دمجها في التخطيط قبل الجراحة، توفر هذه الطريقة إرشادات لاستراتيجيات جراحية فردية تهدف إلى تعظيم استئصال الآفات مع الحفاظ على الوظائف الحركية. البروتوكول المعروض هنا قابل للتكرار، وقابل للتطبيق سريريا، ومناسب للدمج في سير العمل الروتيني. يشكل أداة واعدة لأبحاث اللدونة العصبية وتخطيط إعادة التأهيل.

Introduction

تعظيم مدى الاستئصال في أورام الدماغ الحركية البليغة مع تقليل العجز الحركي بعد العملية يظل تحديا مركزيا في جراحة الأعصاب. يعد رسم خرائط التحفيز الكهربائي المباشر أثناء العملية (DES) تقنية "المعيار الذهبي" لتوفير معلومات تشريحية وظيفية موثوقة حول تمثيل المسارات الحركية القشرية وتحت القشرية 1,2,3,4,5. ومع ذلك، من أجل التخطيط قبل العملية، وتصنيف المخاطر، والاستشارة المثلى للمرضى، من الضروري تحديد التشريح الوظيفي للفرد قبل الجراحة. لا يمكن استنتاج العلاقة بين التشريح والوظيفة في المناطق الحركية القشرية من خلال التصوير التقليدي بالرنين المغناطيسي للدماغ (MRI)، حيث قد تسبب أورام الدماغ تشوها تشريحيا كبيرا أو إعادة تنظيم بلاستيكية لشبكات الحركة.

تم تقديم التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) كطريقة غير جراحية لفحص القشرة الحركية⁶، وتم تكييفه لاحقا لرسم الخرائط الوظيفية للقشرة الحركية ^7,8، بما في ذلك الاختبارات قبل العملية بتسجيل الجهود المحركية المستحثة (MEPs) من عضلات مختلفة باستخدام تخطيط العضلات السطحية ^9,10,11. كانت بروتوكولات TMS المبكرة غير الموجهة تتطلب تقنية صعبة وتفتقر إلى الدقة التشريحية. أتاح التكامل اللاحق مع بيانات الرنين المغناطيسي الفردية والملاحة المعتمدة على المجال الكهربائي توجيها دقيقا لمواقع التحفيز، مما حسن الدقة التشريحية الوظيفية 12,13,14 وقابلية التكرار ^15,16. من خلال استدعاء MEPs مباشرة، يوفر نظام التحفيز المغناطيسي المغناطيسي (nTMS) التنقل دقة زمنية على مقياس ميلي ثانية وتحديد موقع مكاني تحت السنتيمتر لخرج القشرية الشوكية مع توافق جيد مع DES 17,18,19 أثناء العملية. العلاج الطبيعي للدماغ الموجه بالصور آمن، ويتحمله جيدا^20,21، ومعتمد من إدارة الغذاء والدواء (FDA) لرسم الخرائط الوظيفية قبل الجراحة للقشرة الحركية لأكثر من 15^سنة.

في رسم الخرائط الحركية، يتم تحديد التمثيلات القشرية من خلال أخذ عينات من سعات MEP عبر مواقع التحفيز المستهدفة لبناء خرائط حركية خاصة بالمريض²³. مقارنة بالرنين المغناطيسي الوظيفي القائم على المهام (fMRI)، يظهر nTMS توافقا مكانيا أوثق مع DES 24,25,26 أثناء العملية. بينما تعتمد القرارات أثناء العملية في النهاية على DES عندما تقترب الآفات أو تغزو المناطق الحركية، يوفر nTMS قبل العملية معلومات تكميلية قيمة من خلال تصدير مواقع إيجابية للتحفيز كبذور لإعادة بناء التصوير الموتري الانتشاري (DTI) للمسار القشري الشوكي (CST). يعد هذا النهج مفيدا بشكل خاص لتقييم سلامة القشرية الشوكية عندما تؤثر الأورام بشكل رئيسي على المسارات الحركية في المادة البيضاء تحت القشرية^27,28. علاوة على ذلك، أظهرت خرائط حركة nTMS قبل العملية قيمة تنبؤية إيجابية^{جيدة 29,30} وقيمة تنبؤية سلبية عالية 29,30,31، مع نتائج جراحية محسنة 17,18,19,32. وقد ثبت مؤخرا أيضا أنه أداة فعالة لتقييم الوظائف الحركية بعد العملية^31,33. لهذه الأسباب، يستخدم رسم خرائط الحركات nTMS بشكل متزايد لكل من التقييم قبل العملية والمتابعة بعد العملية في جراحة الأعصاب. تم نشر توصيات منهجية لرسم خرائط القشرة باستخدام nTMS في عام 2017:³⁴. في ضوء هذه الدراسات الحديثة ودمج تقنيات التصوير الحديثة، يمكن الآن تحسين هذه المنهجية لتوفير توجيهات أكثر دقة للممارسة السريرية والبحثية.

في هذه الورقة، نقدم بروتوكولا موحدا لإجراء رسم الخرائط الحركية باستخدام nTMS، حيث نجمع بين تقنيات مختلفة لتقييم تمثيلات القشرة وتحت القشرة قبل العملية للمسارات الحركية لتخطيط استئصال الورم في ظروف سريرية واقعية.

Protocol

أجريت هذه الدراسة وفقا للإرشادات الأخلاقية الوطنية والدولية للأبحاث البشرية. تم إجراء تحليل بأثر رجعي لبيانات المرضى المجهولة الهوية التي جمعت أثناء الرعاية الروتينية بموافقة مستنيرة تم الحصول عليها وقت الرعاية، وفقا للوائح الفرنسية. تم تضمين بيانات عرض من أشخاص أصحاء، وهم مؤلفون مشاركون في المخطوطة، مع موافقة مكتوبة مستنيرة للمشاركة ونشر البيانات والصور. هذا هو البروتوكول الحالي المستخدم في مستشفى هنري موندور (كريتي، فرنسا) ومستشفى جامعة آرهوس (الدنمارك) للتخطيط قبل العمليات في جراحة أورام الدماغ.

1. جمع بيانات التصوير العصبي للملاحة العصبية

1. تحقق من عدم وجود موانع لعلاج التحفيز المغناطيسي المغناطيسي العصبي (nTMS) والرنين المغناطيسي باستخدام السجلات الطبية ومقابلة المرضى، بما في ذلك الجهاز المغناطيسي داخل الجمجمة، الصرع غير المسيطر عليه، منظم ضربات القلب، الحمل، أو الرضاعة الطبيعية³⁵.
2. الحصول على صورة تشريحية عالية الدقة تشمل كلا الأذنين والرأس الجحفي (بدون طيات أو تشوه من سماعات الرنين المغناطيسي) للسماح بإعادة بناء دقيقة للدماغ بواسطة نظام الملاحة العصبية.
   1. استخدم التوصية التالية لتسلسل الرنين المغناطيسي:
      ثلاثي الأبعاد تدرج-صدى تدرج تشريحي مرجح T1 (T1w)
      فوكسلات متساوية الخواص بقطر 1 مم (أو أقل)
      ≥نظام الرنين المغناطيسي 1.5-تسلا (يفضل 3 تست).
   2. بدلا من ذلك، استخدم هذه التسلسلات المقبولة:
      3D-FLAIR
      T1w ثلاثي الأبعاد معزز بالتباين
3. الحصول على تصوير موزون بالانتشار (DWI) قبل حقن التباين لإجراء تصوير موتر الانتشار (DTI) اللاحق المعتمد على المسار³⁶.
   1. استخدم معايير الاكتساب الأدنى التالية³⁷:
      فوكسلات متساوية الخواص بقطر 2 مم
      اتجاهات ترميز الانتشار: ≥ 25
      القيمة B: ≈ 800 ث/مم²
      الصور غير المرجحة بالانتشار: ≥ 3 b0 حجم (b = 0 s/mm²)
   2. استخدم المعايير الموصى بها التالية (لتحسين تقدير التنسور ورسم التراكتورا):
      اتجاهات ترميز الانتشار: ≥ 64
      قيمة B: 1000 ث/مم²
      دقة مكانية أعلى (≤ 2 مم متساوية الخواة)

2. تحضير المادة

1. استيراد صورة الرنين المغناطيسي التشريحي للشخص إلى نظام الملاحة العصبية لتوليد إعادة بناء ثلاثية الأبعاد للدماغ.
2. حدد النقاط التشريحية الرئيسية في التصوير بالرنين المغناطيسي ضمن برنامج الملاحة العصبية (الناسيون، الأذن اليمنى، الأذن اليسرى).
   1. استخدم جذر ال crus hellicis للحصول على دقة أعلى.
   2. بدلا من ذلك، استخدم التراجوس، لكن سطحه الأكبر قد يزيد من عدم تطابق التسجيل المشترك.
      ملاحظة: لتقصير رسم المحركات، يمكن تنفيذ هذه الخطوات التحضيرية قبل تركيب الموضوع في الغرفة.
3. ضع الشخص على كرسي مريح، مع ميل خفيف (20-30°) لتقليل توتر الظهر³⁸°. اضبط مسند الرأس لدعم الرأس والرقبة عند الفتحة.
4. تحقق من وجود أشياء معدنية في منطقة الرأس والرقبة (مثل الأقراط، دبابيس الشعر، الثقوب) وقم بإزالتها قبل بدء الإجراء.
5. جهز الجلد على الجبهة لوضع متتبع الرأس.
   1. نظف الجلد باستخدام فوط كحولية أو جل كاشط خفيف.
   2. تأكد من جفاف الجلد تماما قبل وضع جهاز التتبع.
6. ضع جهاز تتبع الرأس على الجبهة ليبقى مستقرا طوال جلسة التحفيز.
   1. ضعها فوق الحواجب وتحت خط الشعر.
   2. ضعها إما في المنتصف أو جانبيا قليلا.
   3. ثبت جهاز التتبع باستخدام سطحه اللاصق أو باستخدام شريط مطاطي.
7. يشارك في تسجيل النقاط التشريحية الرئيسية للمريض مع الصورة المستوردة في برنامج الملاحة العصبية (انظر الشكل 1).
   1. استخدم قلم التحويل الرقمي لتحديد العلامات التشريحية.
   2. تأكد من أن شحمة الأذن خالية من مسند الرأس لتجنب أي إزاحة لمعالم الأذن³⁹.
   3. إذا بدا تشريح الأذن مشوها في التصوير بالرنين المغناطيسي (مثل قميص الأذن المطوية)، أعد تعريف النقطة المقابلة على الصورة قبل الرقمنة.
8. بمجرد الانتهاء، يقوم البرنامج بالتحقق من صحة النقاط الثلاث إذا كان خطأ عدم التطابق أقل من 3 مم. إذا كان خطأ عدم التطابق كبيرا جدا، جرب الخطوات التالية بالترتيب:
   1. قم برقمنة النقاط التشريحية الرئيسية للمريض مرة ثانية.
   2. أعد تعريف النقطتين التشريحيتين للأذنين اليمنى واليسرى في التصوير بالرنين المغناطيسي.
   3. قم بالرقمنة أثناء الضغط اللطيف على لولب شحمة الأذن، لأن سماعات الرنين المغناطيسي قد تكون أزاحت الأذن ببضعة مليمترات.
9. قم بتحسين التسجيل عن طريق رقمنة نقاط فروة الرأس الإضافية (مطابقة سطح فروة الرأس).
10. تحقق من التسجيل المشترك مع خطأ في التسجيل المشترك أقل من 3 مم (يفضل 2 مم). إذا تجاوز عدم التطابق 3 مم، كرر الخطوات 2.7-2.9.

الشكل 1: تسجيل مشترك لرأس المريض مع التصوير بالرنين المغناطيسي التشريحي. الجانب الأيسر: تسجيل قائم على معلم تاريخي. اللوحات العلوية: تحديد المعالم التشريحية في التصوير بالرنين المغناطيسي (الأذن اليسرى، الناسيون، الأذن اليمنى) ضمن برنامج الملاحة العصبية. الألواح السفلية: رقمنة المعالم على المريض باستخدام قلم الرقمنة. الجانب الأيمن: تطابق السطح مع تحسين نقاط إضافية في فروة الرأس. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

3. تحضير العضلات المرسومة

1. أعط الشخص سدادات أذن وارتد واقيات واقية أثناء التحفيز.
2. جهز الجلد فوق العضلة المستهدفة عن طريق كشط الجلد بلطف باستخدام وسادات كحولية و/أو قطنية بجل كاشط خفيف.
3. ضع أقطاب سطحية على العضلات المعنية في مونتاج أوتار البطن، كما هو الحال في الفحص السريري الروتيني. يمكن رسم ما يصل إلى ست عضلات مختلفة في نفس الوقت.
4. ضع القطب الأرضي على موقع محايد، مثل جذع الكتف، أو سطح اليد الظهرية، أو سطح الظنبوب الإنسي.
5. قم بتوصيل جميع الأقطاب الكهربائية بمضخم EMG.
6. ابدأ بجمع تخطيط العضلات لعرض تخطيط العضلات المستمر لجميع القنوات والتحقق من أن العضلات في حالة راحة.
7. تحقق من أن قنوات EMG خالية من ضوضاء 50/60 هرتز المفرطة (< 50 ميكروفولت). إذا كان الطنين الكهربائي زائدا، جرب الخطوات التالية بالترتيب:
   1. تحقق من أن الأقطاب الكهربائية مثبتة بقوة على الجلد دون أي انفصال.
   2. أعد وضع كابلات الأقطاب داخل الكرسي لتجنب ملامسة الأجزاء المعدنية أو الأرضية.
   3. حرك الجزء البعيد من القطاب بعيدا عن نظام الملاحة العصبية وعن مصادر الطاقة التيار المتردد.
   4. استبدل الأقطاب الكهربائية وأعد تطبيقها باتجاه كابل مختلف (انظر الخطوات 3.7.2 و3.7.3).
   5. افصل الكرسي عن مصدر الطاقة.
   6. ضع القطب الأرضي على نفس الطرف الذي توجد فيه عضلات الخريطة المحددة.
   7. كرر الخطوات بالترتيب حتى تنخفض الضوضاء إلى ما دون العتبة.
8. بمجرد تقليل ضوضاء 50/60 هرتز، أعد تشغيل تسجيل EMG لإعادة ضبط خط الأساس.
9. بمجرد اجتياز هذه الخطوات التحضيرية، تابع رسم الخرائط الخشنة للعضلات المختارة.
   ملاحظة: يجب أن تتضمن جلسة رسم الخرائط القياسية عضلة واحدة على الأقل لكل جزء من الطرف العلوي وعضلتين في الطرف السفلي. يسرد الجدول 1 العضلات التي يتم تحديدها بشكل شائع، والتي يجب تعديلها حسب موقع الآفة والعرض السريري للمريض³⁴.

الطرف	العضلات	البدائل (البدائل)
اليد	الظهر بين العظم الأول (FDI)	مختطف بوليسيس بريفيس (APB)
	مختطف ديجتي مينيمي (ADM)
الساعد	عضلة الكاربي العضلية العضلية (FCR)	البكثرة العضلية الشعاعية (ECR)
الذراع / الكتف	العضلات ذات الرأسين	-
	دلتويد
الساق	الظنبوب الأمامي (TA)	سوليوس (سوليوس)
قدم	هلوسة الخاطف (AH)	العضلة الأخمصية المتوسطة (MP)
الوجه	Orbicularis Oris	الناساليس

الجدول 1: العضلات المقترحة لرسم خرائط الحركة.

4. رسم خرائط خشن لتحديد النقطة الساخنة وتحديد عتبة المحرك الراكن (RMT)

1. في حجم الدماغ المعروض في البرنامج، قم بضبط عمق التقشير بين 15-25 مم إلى فروة الرأس، حالة بحالة، لكشف تشريح القشور بأفضل شكل. الهدف هو تصور التلوفة ما قبل المركزية وما بعد المركزية، والثلة المركزية، والتسديد الجبهي العلوي والسفلي.
   ملاحظة: يصبح تحديد التلفيف ما قبل المركزي أسهل عندما يقدم الشخص مقبض يد على شكل "أوميغا"^40,41. ومع ذلك، فإن هذا المعلم غير ثابت^42.43. في مثل هذه الحالات، يوصى بعدة طرق لتحديد التلفيف ما قبل المركزي 43,44,45.
2. شغل وحدة التحفيز.
3. ضع ملف التحفيز (شكل الثمانية) في اتجاه مماس لفروة الرأس (انظر الشكل 2).
   1. ثبت الملف بيد على المقبض والأخرى على الملف للحفاظ على اتصال مستقر مع فروة الرأس أثناء إعادة التموضع.
   2. استخدم مساعدة الملاحة العصبية (زاوية الملف، مسافة الملف إلى الرأس، مؤشرات الإمالة) لضمان تحديد موقع الملف بدقة على كل موقع تحفيز.
   3. حافظ على حقل كهربائي مستحث مستقر (EF, V/m) عن طريق تجنب ميل الملف.
   4. اتخذ وضعية مريحة لأن الملف قد يكون ثقيلا. استخدم ذراع تثبيت الكابل لتقليل توتر الكابل مع الحفاظ على حركة الملف بحرية.
4. تحفز عند شدة مضبوطة لاستدعاء استجابات^{ضمن نطاق} السعة 46 بين 100-500 ميكروفولت (من الذروة إلى الذروة).
   ملاحظة: عادة ما يتحقق هذا بين 35٪ و45٪ من إنتاج المحفز الأقصى (MSO) للأطراف العلوية، وبين 50٪ و80٪ من مخرج المحفز الأقصى للأطراف السفلية. ومع ذلك، ينطبق هذا النطاق من القيم على المرضى الأصحاء وقد يكون أعلى عندما يتسلل الورم إلى المناطق الحركية.
5. لاحظ أن اتجاه الملف للخريطة الخشنة (وكذلك الرسم الدقيق) يعتمد على الطرف المرسومة (انظر الشكل 3):
   1. بالنسبة للطرف العلوي والوجه: حافظ على اتجاه الملف عمودي على الصلب المركزي (محاذيا مع الثلزم)، للحفاظ على تيار كهربائي مستحث في اتجاه خلفي إلى أمامي⁴⁷.
      1. بالنسبة للطرف العلوي: ابدأ بالتحفيز فوق الجزء العلوي (الكتف) أو الجزء الأوسط (عضلات الساعد واليد) من الجدار الخلفي لمقبض اليد، مواجها الجبهة العلوية الجبهية.
      2. بالنسبة للوجه: ابدأ بالتحفيز فوق الجدار الخلفي للتلفيف قبل المركزي المواجه للصلب الجبهي السفلي. تحقق من زمن الاستجابة للتأكد من أنها تنبع من مسارات القشرية البلية. استجابة العضلات المباشرة (MEPs) للوجه لديها زمن بين 7-13 مللي ثانية، بينما الاستجابة العضلية المباشرة (ارتجاع الفك) الناتجة عن nTMS لها زمن تأخير حوالي 3-4 مللي ثانية.
   2. بالنسبة للطرف السفلي: حافظ على اتجاه الملف عموديا على الخط الأوسط السهمي، مع تيار كهربائي مستحث في اتجاه متوسط إلى جانبي³⁴. تشمل اتجاهات الملف البديلة أن تكون موازية لخط الوسط السهمي^{48، 49، 50} و/أو عمودية على طيات الفص الجزئي شبه المركزي والتلفيف قبل المركزي.
6. قم بالتحفيز فوق التلفيف ما قبل المركزي.
   1. نقاط تحفيز الفضاء تفصل بينها 2-5 مم، إما بصريا أو باستخدام شبكة تحفيز.
   2. عند التنفيذ بصريا، خذ عينات من ثلاثة خطوط متوازية عبر التلفيف. هذا عادة ما يكون كافيا.
   3. اترك كل تحفيز على الأقل 1.5 ثانية، ويفضل أن يكون ذلك بفترة تحفيز عشوائية.
7. إذا لم يتم الحصول على أي استجابات، زد شدة التحفيز بنسبة 10٪ نسبة إلى القيمة الابتدائية وكرر كما كان من قبل.
8. أوقف رسم الخرائط الخشنة بمجرد تسجيل 20-30 استجابة لكل عضلة.
9. راجع جميع أعضاء البرلمان الأوروبي لاستبعاد التسجيلات الملوثة.
10. حدد "النقطة الساخنة" لكل عضلة. "النقطة الساخنة" هي النقطة المحفزة التي تثير مؤشر MEP ذو السعة الأكبر. لضمان تعريف النقطة الساخنة⁵¹ بشكل موثوق
    1. عرض تسجيلات كل عضلة باستخدام مقياس ألوان موحد.
    2. حدد المنطقة التي تحتوي على ممثلي MEP ذوي أعلى سعة.
    3. قم بترتيب أعضاء البرلمان الأوروبي حسب السعة، من الأعلى إلى الأدنى.
    4. اختر MEP الأعلى سعة داخل هذه المنطقة، متجنبا الاستجابات الفردية العالية بشكل غير طبيعي (عادة أول MEPs).
11. لكل عضلة، اختر النقطة الساخنة لتحديد عتبة الحركة الراحة . هذا سيوفر موقع الملف واتجاهه طوال عملية تحديد RMT، مما يضمن القياس^{الموثوق 52}.
12. حدد معدل RMT لكل عضلة بشكل منفصل، إما باستخدام تقنية البحث عن العتبة⁵³ أو من خلال تحديد أدنى شدة منبه (٪ MSO) التي تثير MEPs ≥ 50 ميكروفولت في 5 من أصل 10 تجارب متتالية (طريقة روسيني-روثويل)⁵⁴. استخدم مؤشر RMT لكل عضلة كمرجع لضبط شدة التحفيز أثناء الرسم الدقيق (minting).

الشكل 2: إعداد nTMS التجريبي. يجلس المشارك مع دعم خفيف للاسترخاء والذراع، مع وضع أقطاب EMG فوق عضلات الهدف. يمسك المشغل ملف الشكل الثمانية ليثبته للحفاظ على التلامس المماسي مع فروة الرأس، بينما يراقب المجال الكهربائي المستحث (الأسهم: الاتجاه، الدائرة: الشدة) والحقل الكهربائي المستحث. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 3: واجهة الملاحة العصبية أثناء رسم الخرائط. تضمن تغذية راجعة فورية على موقع الملف (تقاطع الأسهم الزرقاء والحمراء)، إمالة الملف، اتجاه المجال الكهربائي (سهم أزرق إلى أحمر)، وشدة المجال (الحلقة المحيطة بالألوان) لضمان تحفيز دقيق في كل موقع قشري. اللوحة العلوية: خريطة خشنة للطرف العلوي، مع توجيه الملف بشكل عمودي على الثلب المركزي. اللوحة السفلية: رسم دقيق لعظم الظنبوب الأمامي، مع توجيه الملف بشكل عمودي على الخط الأوسط السهمي. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

5. التعيين الدقيق

1. تأكد من أن الشخص مسترخي تماما، دون انقباض عضلي لا إرادي.
2. لكل عضلة، قم بالتحفيز بنسبة 105-110٪ من RMT الخاص بها.
   1. استخدم نفس اتجاه الملف كما في الرسم الخشن (انظر الخطوات 4.5 و4.6).
   2. قلل التباعد بين نقاط التحفيز (4-6 خطوط متوازية لكل التلفيف).
   3. حافظ على فترة تحفيز ≥ 1.5 ثانية، ويفضل أن تكون عشوائية.
3. حدد خرائط الحركة الوظيفية كمناطق قشرية حيث يولد nTMS MEPs ≥ 50 ميكروفولت (من الذروة إلى الذروة).
   ملاحظة: بالنسبة لرسم خرائط الأطراف السفلية، هناك بديل وهو البدء عند 110٪ من RMT للطرف العلوي، وضبط EF بخطوات ± 10 فولت/م حتى يتم الحصول على MEPs^{متسقة 34}.
4. قم بالتحفيز حتى تحيط خرائط المحركات بخط أو سطرين متتاليين من المواقع السلبية التي تفشل في استدعاء EPs.
   1. إذا لم يتم الحصول على حدود سالبة واضحة، قم بتمديد العينة، مع الحفاظ على نفس التباعد، حتى تختفي الاستجابات بشكل موثوق.
   2. إذا توسعت الاستجابات الإيجابية في مناطق غير معتادة، تحقق وتكييف زاوية الملف، EF وRMT.
      ملاحظة: يمكن أن يختلف عدد النقاط لكل عضلة (من 30 إلى 100 نبضة) حسب تمثيل قشرة العضلة ودرجة التحول الدماغي الناتج عن الورم.
5. تجنب اتجاهات الملفات التي تولد مواقع أو سعات MEP غير طبيعية. على وجه الخصوص، يمكن أن يؤدي الاتجاه 45° (بالنسبة للخط الأوسط) إلى ظهور MEP للطرف العلوي بشكل أمامي جدا وقد لا يمثل تمثيلا دقيقا للقشور الحركية⁴⁷.
6. تأكد من أن خرائط المحرك بيضاوية الشكل، مع بعض المواقع السلبية بداخلها. بالنسبة لنقاط التحفيز السلبية داخل خريطة الحركة، قم بإجراء محفزات إضافية في لحظات مختلفة أثناء التقييم للتحكم في التغيرات المؤقتة في استثارة القشرة الحركية.
7. إذا حدثت العديد من الاستجابات السلبية (<50 ميكروفولت) أثناء التعيين، جرب الخطوات التالية بالترتيب:
   1. اطلب من الشخص أن يبقى مستيقظا، لأن ذلك غالبا ما يعكس انخفاضا في حالة اليقظة.
   2. تأكد من أن شدة التحفيز لم تنخفض.
   3. فكر في تكرار RMT، حيث قد تكون القيمة الابتدائية قد تأثرت بحالة فرط الإثارة المؤقتة.
8. إذا ظهرت العديد من نقاط MEP ذات السعة العالية غير الطبيعية (> 1000 ميكروفولت) وتوسعت الخريطة بشكل مفرط، جرب الخطوات التالية بالترتيب:
   1. اطلب من المشارك أن يرخي الطرف، حتى لو كان ذلك بإظهار نشاط عضلي مستمر إذا لزم الأمر (رد فعل إشارات).
   2. إذا استمر نشاط العضلات، اطلب من الشخص هز الطرف أو تحريكه في وضعية أكثر استرخاء. إذا لزم الأمر، طبق حركة سلبية متحدة المركز على العضلة المختبرة (مثلا باستخدام جسم لعضلات اليد وهلوسة المخاط، أو بدعم القدم للعضلة الأمامية في الظنبوب).
   3. فكر في تكرار RMT، حيث قد تكون القيمة الابتدائية قد تأثرت بحالة عابرة من نقص الإثارة في قشرة الحركة.

6. تحليل ما بعد المعالجة لبيانات MEP وتصديرها

1. راجع وعدل نتائج MEP لكل عضلة.
   1. افتح لوحة مراجعة MEP أو عارض الإشارات في برنامج الملاحة العصبية.
   2. افحص كل MEP المسجلة لتصحيح السعة وفترة التأخير وضبط العلامات إذا لزم الأمر.
2. استبعد نقاط التحفيز الاصطناعية أو غير الطبيعية.
   1. افتح قائمة التحفيز أو مساحة عمل التعيين في البرنامج.
   2. إزالة تجارب التحفيز التي تحتوي على تشوهات أو مواقع ملفات غير صحيحة (انظر الشكل 4).
3. عرض خريطة الحركة لكل عضلة بصيغة ثنائية (موجب/سالب؛ فوق/أقل من 50 ميكروفولت).
4. تصدير نقاط التحفيز الإيجابي عند صيغة DICOM المداخلة بعمق 15 و20 و25 مم. استخدم هذه الملفات لتتبع الألياف لإعادة بناء CST، باستخدام نقاط التحفيز الإيجابي كبذور للمسار التصويري.
5. لقياس معلمات خرائط قشرية أخرى (مركز الثقل، كثافة الخريطة، حجم خريطة المحرك)، يتم تصدير البيانات عند عمق تقشير التحفيز أو عند عمق تقشير 20 مم (عمق تقشير قياسي) ^{25، 55، 56، 57، 58}.

الشكل 4: تحليل ما بعد المعالجة لبيانات MEP. تراجع آثار MEP لتصحيح مؤشرات السعة والكمون واستبعاد التجارب الاصطناعية (اللوحة اليمنى: مثال على تجربة ملوثة بنشاط EMG المستمر). توضح المحفزتان (الدوائر الحمراء) "استجابات غير طبيعية" تحدث في المنطقة السلبية، ويرجح أن تكون مرتبطة بتأثيرات اتجاه الملف. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

7. تحليل ما بعد المعالجة لرسم خرائط المحركات

1. استيراد DICOM للخرائط الحركية إلى برنامج تحليل الصور المناسب للملاحة العصبية الجراحية العصبية لإزالة أورام الدماغ.
2. سجل الصورة التشريحية (T1w) مع خرائط المحرك وDICOMs وDWI. استيراد وتسجيل صور إضافية إذا لزم الأمر (مثل FLAIRw، SWI، T1w-gadolinum المعزز).
3. توليد كائنات من DICOM على خريطة المحرك وتكبيرها بمقدار 2-3 مم لتحسين الحساسية⁵⁹.
4. قم بقص خرائط المحرك لإزالة الأذنين والجروح لمنع إعادة بناء الألياف غير الطبيعية أثناء تتبع الألياف.
5. ارسم عائد النهاية يدويا عند مستوى بونتين أدنى، وبشكل نفس الجانب مع نصف الكرة المخطط.
6. قم بتتبع الألياف، باستخدام عائد العائد على المحرك كبذور، وعائد العائد على البونتين كنقطة نهاية. تشمل خوارزميات التتبع التفصيلي الشائعة تتبع المسار الحتمي أو التتبع الاحتمالي حسب السؤال السريري ونتائج تتبع الألياف.
   ملاحظة: عند استخدام برامج الانتشار مفتوحة المصدر، تتطلب عدة خطوات معالجة مسبقة قبل التجر (إزالة التوزيع (إزالة التأثير، تصحيح التشوهات جيبس، تصحيح الحركة والتشويه، تصحيح مجال الانحياز B1، تركيب التنسور، وتوليد خرائط FA).
7. قم بضبط معلمات تتبع الألياف في تحليل كل حالة على حدة. المعايير الموصى بها هي طول لا يقل عن 110-120 مم، وزاوية قصوى 30°، وFA مضبوطة عند 75٪ من عتبة FA (FAT، التي تتوافق مع FA التي تظهر عندها أولى ألياف CST)^60,61.
8. قم بتقسيم ورم الدماغ في صور أخرى (مثل FLAIR، الجادولينيوم T1w) وإنشاء جسم مقابل.
9. عرض CST إما لجزء كل طرف (بألوان مختلفة) أو لرسم خريطة المحرك بالكامل.
10. دمج جميع البيانات (بذور القشر، CST، جسم ورم الدماغ) في برنامج الملاحة الخاص بغرفة العمليات لجراحة الأعصاب.

Results

نقدم خطوات تمثيلية ونتائج رسم الخرائط الحركية التي تم الحصول عليها لدى أشخاص أصحاء مختلفين وفي مرضى خضعوا لرسم خرائط حركية في بيئة سريرية، باستخدام نظام TMS العصبي الملاحي لدينا. تم إجراء إعادة بناء CST باستخدام برنامج معالجة تصوير مناسب لتخطيط جراحة الأعصاب، قادر على تسجيل الصور متعدد الوسائط وتصوير الصور المعتمد على DTI. يدمج نظام الملاحة العصبية ملف شكل ثمانية تم التنقل فيه، وكاميرا ستيريوتاكسيك، ومضخم EMG، ويوفر تصورا فوريا للمجال الكهربائي المستحث في إعادة بناء الدماغ ثلاثي الأبعاد باستخدام نموذج رأس متعدد الكرات فردي.

يعرض الشكل 5 تحديد RMT عند نقطة الساخنة الذي تم تحديده من الرسم الخرائط التقريبي. يتم الحفاظ على موقع الملف واتجاهه في نفس الموقع طوال العملية بمساعدة هدف الملاحة العصبية. يعرض الشكل6 خريطة حركية لجسم سليم. تم رسم خريطة للطرف السفلي الأيسر (الفخذ، الساق، القدم)، والطرف العلوي (الكتف، الساعد، اليد)، والوجه. تحدد مواقع التحفيز الإيجابية (المشفرة بالألوان بواسطة سعة MEP) والمواقع السلبية (الرمادية) تمثيل القشرة الحركية. يعرض الشكل7 رسم خرائط الحركة وإعادة بناء CST لدى مريض يعاني من انتشار سرطان الرئة تشمل المنطقة ما قبل الحركية ويكشف عن عجز في الحركة في الطرف العلوي.

الشكل 5: رسم الخرائط الخشنة وتحديد RMT في النقطة الساخنة (الظهر بين العظم الأول) في شخص سليم، باستخدام TMS الملاحة عصبيا. يتم تحديد النقطة الساخنة باستخدام التعيين الخشن (اللوحة السفلية اليسرى)، كهدف لتحديد RMT. يتم الحفاظ على موضع الملف واتجاهه في نفس الموقع تماما طوال الإجراء، بمساعدة هدف الملاحة العصبية (اللوحة السفلية اليمنى). يتم اكتساب الجهود المستثارة بمحرك (MEPs) باستخدام آثار EMG المستمرة واستجابات العصر. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 6: رسم خرائط للقشرة الحركية لعضلات الأطراف السفلية، والطرف العلوي، والوجه باستخدام TMS العصبي الملاحي. العضلات المسجلة في الأطراف السفلية: عضلة الفخذ الرباعية (خضراء)، الظنبوب الأمامية (برتقالية)، الهلوسة المخاطفة (صفراء). العضلات المسجلة في الأطراف العلوية: الأصابع المخاطفة الصغيرة (خضراء)، العضلة العضلية العضلية المنحنية (البرتقالية)، الدالية (الصفراء). العضلات المسجلة في الوجه: Nasalis (أزرق)، Triangularis (بنفسجي). يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 7: رسم خرائط القشرة الحركية وإعادة بناء الخلايا الدماغية المزمنة للتخطيط الجراحي العصبي. رسم خرائط nTMS - الحركة (اللوحة اليسرى) وإعادة بناء المسارات القشرية الشوكية الموجهة بواسطة nTMS (اللوحة اليمنى) لدى مريض يعاني من نقائل دماغية (بيضاء) من سرطان الرئة. العضلات المسجلة: هلوسة الاغتاطية (بنفسجي)، الظنوب الأمامي (الأزرق)، الدالية (أصفر)، العضلة الكاربي رادياليس المثنية (الأحمر)، العضلة الظهرية بين العظم الأولى (خضراء)، الحلقة الدائرية (السماوي). يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Discussion

في هذه الورقة، نقدم بروتوكولا موحيدا وقابلا للتكرار لرسم خرائط القشرة الحركية الوظيفية باستخدام nTMS قابل للتطبيق مباشرة على التخطيط الجراحي قبل العملية. من خلال دمج الملاحة العصبية مع إعادة بناء الدماغ التشريحي للمشارك، يتيح هذا البروتوكول الموحد من الممكن تحديد وتحديد المناطق القشرية الحركية البليغة خلال فحص يستمر أقل من 90 دقيقة، وذلك حسب عدد العضلات التي تم دراستها. هذا النهج مهم بشكل خاص لدى المرضى الذين يعانون من أورام حركية بليغة، حيث غالبا ما يكون إعادة بناء التشريح للسرطان المزمنة محدودا بعاملين: (1) الإزاحة التشريحية بسبب تأثير الكتلة و/أو الوذمة و(2) إعادة تنظيم وظيفي للتمثيلات الحركية. لذا فإن تخطيط البذور التشريحي المبني على معالم تشريحية ثابتة قد يكون مضللا في تحديد موقع الأصل القشري وانتشار الأخطاء عبر تتبع الألياف. يعالج رسم الخرائط الوظيفية للقشرة الحركية هذه المشكلة باستخدام مواقع إيجابية لتقنية الدماغ المغناطيسي (nTMS) كبذور قشرية، مما يربط التصوير بالخريطة الحركية الحالية للمريض التي تدفع إخراج القشرية الشوكية. خلال تحليل ما بعد المعالجة، يجب تكبير العائد على المؤشرات القشرية المستمدة من خرائط المحرك بمقدار 2-3 مم لتقليل عدم التوافق المرتبط بالاندماج ولتوحيد حجم العائد على الاستثمار (0.9 ± 0.1^{سم 3})، مما يقلل من تباين المشغل وبين المواضيع وتحسين قابلية المقارنة في تخطيط المسار CST⁵⁹. مقارنة بالتراكتوغرافيا القائمة على المعالم، تعطي تقنية التراكتوغرافيا المزروعة بالTMS إعادة بناء CST أكثر منطقية ومتسقة جسديا، مع خطوط تيارات أقل شاذة وانخفاض تباين بين المقيمين 27,61,62. مقارنة بالبذر المعتمد على التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي، ينتج التصوير الجريء المعتمد على nTMS أيضا إعادة بناء أكثر واقعية وثبات مقيم أعلى لدى المرضى الذين لديهم أورام مجاورة ل CST²⁵. كما يسمح باستخراج عدة مقاييس من خريطة nTMS الحركية وCST المزروعة ب nTMS، والتي قد تكون عاملا تنبؤيا للنتيجة الحركية بعد العملية. على المستوى القشري، ارتبط وجود مواقع مستجيبة ل nTMS داخل الورم بزيادة خطر العجز الحركي، مع قيمة تنبؤية إيجابية تتراوح بين 50-90٪^{30، 63، 64، 65}. على النقيض من ذلك، يعتبر استئصال المواقع السلبية للغض المغناطيسي المغناطيسي آمنا، حيث تتراوح القيمة التنبؤية السلبية العالية بين 90-100٪ ^{30، 31، 65}. على المستوى تحت القشرية، تم تحديد مسافة الورم إلى المسار <8-12 مم كعتبة حرجة مرتبطة بخطر مرتفع لحدوث عجز بعد العملية، طالما أن الورم لا يغزو التلفيف ما قبل المركزي 66,67,68,69,70,71. بالإضافة إلى ذلك، تم اقتراح تغييرات ميكروبنيوية في CST المزروعة ب nTMS (انخفاض عدم التباين الجزئي مع زيادة متوسط الانتشار) كعوامل خطر إضافية لعجز⁷⁰ بعد العملية. أخيرا، ارتبط استخدام تقنية التراكتوغرافي المعتمدة على nTMS بزيادة الاستئصال والبقاء لفترة أطول مع الحفاظ على الوظائف الحركية، مما يدعم دمجه في التخطيط قبل الجراحة⁷².

أثناء رسم الخرائط الحركية، هناك معلم رئيسي يؤثر بشكل كبير على التوزيع المكاني لنماذج MEP وقابلية تفسير الخرائط الحركية هو شدة التحفيز (SI). زيادة المؤشر القائم الأعلى من احتمال الاستجابة والانتشار المكاني (مما يعرض عرضة لخطر الردود الإيجابية الكاذبة)، بينما يؤدي عدم كفاية الضمان النفسي إلى زيادة خطر الردود السلبية الكاذبة. لتقليل هذا التحيز، يجب مقياس SI بالنسبة لمعدل RMT، وعندما يكون ممكنا، تعديله للحفاظ على استقرار EF المستهدف. عمليا، تحقق SI القريبة من العتبة توازنا بين الحساسية والخصوصية وتوفر خرائط محافظة قريبة من رسم خرائط التحفيز الكهربائي المباشر. من ناحية أخرى، يمكن تبرير اختيار SI فوق عتبة (مثل 120٪ RMT) عندما تعطي السلامة السريرية الأولوية للحساسية عند هوامش الخريطة، مع الاعتراف بأن SI الأعلى يمدد الخريطة الحركية^بشكل منهجي. في سياق رسم خرائط عدة عضلات، قد يميل استخدام SI واحد إلى تحييز التعيين نحو العضلة ذات العتبة الأدنى، حيث يمكن أن يكون للعضلات المجاورة ملفات إثارة مختلفة. وبناء عليه، يجب تقدير RMT لكل عضلة⁷⁴. من ناحية أخرى، قد تحدث تغييرات كبيرة في استثارة القشر، التي تنعكس من التغيرات غير المتوقعة في سعات MEP، خلال جلسة رسم الخرائط الحركية، مما يتطلب إعادة تقدير RMT وضبط المؤشر الصناعي.

يساعد استخدام شبكات التحفيز أثناء رسم الخرائط الحركية في توحيد التباعد ويسهل قياس الرسم المتحرك (أي عن طريق عد المربعات النشطة). ومع ذلك، فإن حجم الشبكة يشكل النتائج مباشرة: فقد تبالغ المربعات الكبيرة في تقدير حجم الخريطة، بينما تزيد المربعات الصغيرة من خطر تقليل العينة. تشير الأدلة الحديثة إلى أن رسم خرائط nTMS يمكن إجراؤه بدون شبكات، باستخدام نهج موجه تشريحي مع محفزات أكثر كثافة بالقرب من المعالم التشريحية وحواف^{الخريطة 75}.

يمكن اشتقاق عدة معلمات كمية من رسم الخرائط المحركية، مثل مركز الثقل (CoG)، ومساحة خريطة المحرك، والحجم. يعرف CoG بأنه الموقع المرجح بالسعة بالإحداثيات الذي يمثل مركز تمثيل المحرك⁵⁸. أظهرت الفحوصات التسلسلية تحولات في CoG لدى مرضى أورام الدماغ ^76,77,78، مما جمع أدلة على إعادة تنظيم وظيفي مع مرور الوقت في القشرة الحركية. تمثل مساحة وحجم خريطة المحرك الامتداد المكاني لتمثيل الحركة. عادة ما يتم اشتقاق المساحة إما عن طريق عد المربعات النشطة على شبكة التحفيز أو باستخدام استيفاء الخطوط المنحنية في التحفيز الخالي من الشبكة، والذي يربط نقاط التحفيز الإيجابي بمنحنيات متعددة الحدود الملساء لتوليد سطح مستمر أو حجم⁵⁶. يمكن مراقبة هذه المقاييس طوليا (دراسة متابعة أو تقييم تدخل) أو مقارنتها بنصف الكرة المقابل للتحقق من اللدونة الحركية القشرية 79,80,81,82. لدى مقاييس رسم الخرائط الحركية الكمية القدرة على أن تمتد إلى ما هو أبعد من علم الأورام العصبية، حيث توفر مؤشرات حيوية لسلامة النظام الحركي والمرونة المرتبطة بالأمراض في الأمراض^{العصبية 55,83}.

على الرغم من أن nTMS أصبح الآن راسخا جيدا لرسم خرائط الحركة قبل العملية، إلا أنه يجب الاعتراف بعدة قيود. أولا، تظل دقة التسجيل المشترك ورسم الخرائط القشرية جزئيا تعتمد على المشغل. يتطلب الأمر تدريبا مناسبا على التعامل مع الملفات، وثبات رأس متتبع، والضبط السريع للتحفيز لضمان موثوقية وقابلية تكرار التقنية، رغم أن الدراسات السابقة أظهرت أن nTMS يوفر طوبوغرافيا محركية موثوقة مع توافق جيد بين الفاحصين الخبراء والمبتدئين⁸⁴. هناك قيد ثان يتعلق بتأثير الوذمة المحيطية وتأثير الكتلة على المسار الكهربائي. يمكن أن يقلل الوذمة المحيطية المفرطة بدقة إعادة بناء الخلايا المزمنة المعتمدة على nTMS، خاصة في الفوكسل المجاورة للآفة⁸⁵. وبالمثل، قد تحدث فروقات بين مجموعات البيانات قبل العملية والتشريح الحقيقي أثناء العملية بسبب انزياح الدماغ أثناء العملية^86,87. نظرا لأن تحول الدماغ لا يمكن منعه بالكامل - خاصة في الأورام ذات التأثير الكتلي الكبير - فقد تنخفض دقة المناطق الحركية المشتقة من nTMS (القشرية وتحت القشرية) خلال المراحل المتأخرة من الاستئصال. يمكن لعدة استراتيجيات التخفيف من هذه الأخطاء، بما في ذلك الحد من التعرض القشري غير الضروري، والتحقق المتكرر من العلامات التشريحية السطحية⁸⁸، واستخدام التصوير أثناء العملية مثل الرنين المغناطيسي، الموجات فوق الصوتية، أو التصوير المقطعي المحوسب مع تصحيح تشوه الدماغ ^89,90,91,92. وأخيرا، فيما يتعلق بالسلامة، أظهر nTMS ملف أمان إيجابي لدى مرضى الصرع المرتبط بالورم. في السلاسل الكبيرة، تكون النوبات الناتجة عن التحفيز نادرة أو غائبة أثناء رسم الخرائط^{قبل العملية 93}، مما يدعم سلامة هذه التقنية عند اتخاذ الاحتياطات المناسبة.

بشكل عام، يوفر nTMS معلومات وظيفية مفيدة سريريا للتخطيط الجراحي ويفتح الطريق لدراسات طولية حول مرونة الجهاز الحركي في مختلف الأمراض العصبية أو النفسية.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
برمجيات العناصر	BrainLAB AG، ميونيخ، ألمانيا		برامج معالجة الصور وبرمجيات الملاحة العصبية في عمليات البحث
نظام TMS للملاحة العصبية	نيكسستيم، هلسنكي، فنلندا	نظام NBS 5.1	نظام TMS تم التنقل فيه مع ملف شكل ثمانية ومضخم EMG
أقطاب السطح لتسجيل تخطيط العضلات الكهربائية	ناتوس، ميدلتون، ويسكونسن، الولايات المتحدة الأمريكية	9013L0453	لتسجيل EMG