بروتوكول موحد لرسم خرائط المحركات الوظيفية باستخدام التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة الملاحي
February 27th, 2026
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.
نقدم بروتوكولا موحدا لرسم خرائط الحركة وتقييم المسار القشري الشوكي باستخدام TMS التوجيهي مع DTI مناسب للتخطيط الجراحي العصبي وأبحاث المرونة العصبية. بينما يعد التحفيز الكهربائي المباشر أثناء العملية هو المعيار الذهبي لرسم خرائط الحركات، إلا أن الطرق الحالية قبل العملية محدودة. هناك حاجة إلى تحسين طرق رسم الخرائط الحركية قبل العملية لمساعدة جراحي الأعصاب على تحسين تخطيطهم الجراحي وتقييم المخاطر الجراحية بشكل أفضل.
يستخدم هذا البروتوكول نظام TMS الملاحي لرسم خرائط دقيقة لمسار الحركة وتخطيط جراحي محسن. للبدء، استيراد صور تشريحية عالية الدقة للشخص إلى نظام الملاحة العصبية لتوليد إعادة بناء ثلاثية الأبعاد للدماغ. حدد النقاط التشريحية الرئيسية في تصوير الرنين المغناطيسي داخل برنامج الملاحة العصبية عن طريق تحديد الناسيون، والأذن اليمنى، والأذن اليسرى.
الآن، ضع الشخص على كرسي مريح مع ميل خفيف لتقليل توتر الظهر. اضبط مسند الرأس لدعم الرأس والرقبة عند الفتحة. ضع جهاز تتبع الرأس على جبين الشخص.
باستخدام قلم الرقمنة، قم بتسجيل النقاط التشريحية الرئيسية للموضوع مع الصورة المستوردة في برنامج الملاحة العصبية وتحسين التسجيل عن طريق رقمنة نقاط فروة الرأس الإضافية لمطابقة سطح فروة الرأس. تحقق من التسجيل المشترك لضمان وجود خطأ في التسجيل المشترك أقل من ثلاثة مليمترات. بعد ذلك، أعط المصاب زوجا من سدادات الأذن وارتد واقيات واقية أثناء التحفيز.
ثم جهز الجلد فوق العضلة المستهدفة عن طريق كشطها بلطف باستخدام وسادات الكحول، ثم قم بتركيب أقطاب كهربائية سطحية. ضع أقطاب السطح على العضلات المعنية باستخدام مونتاج أوتار البطن ووضع القطب الأرضي في موقع محايد. قم بتوصيل جميع الأقطاب الكهربائية بمضخم تخطيط العضلات.
ابدأ في اكتساب تخطيط العضلات الكهربائية وتحقق من أن العضلات في حالة راحة. في حجم الدماغ المعروض داخل برنامج الملاحة العصبية، قم بضبط عمق التقشر إلى ما بين 15 و25 مليمتر من فروة الرأس لرؤية تشريح القشرة بشكل مثالي بناء على خصائص الحالة الفردية، ثم ابدأ وحدة التحفيز. ضع ملف التحفيز بشكل مماسي مع فروة الرأس وثبته بيد على المقبض والأخرى على سطح الملف للحفاظ على التلامس القوي أثناء إعادة التموضع.
تحفز بشدة كافية لاستدعاء جهود محركية متجاوزة ضمن نطاق سعة 100 إلى 500 ميكروفولت. الآن، قم بضبط اتجاه الملف بناء على الطرف الذي يتم رسمه. بالنسبة للطرف العلوي والوجه، حافظ على الملف عمودي على الصلب المركزي لضمان تيار مستحث من الخلف إلى الأمامي.
بالنسبة للطرف السفلي، وجه الملف عموديا على منتصف السهمية لتوليد اتجاه تيار من منتصف إلى جانبي. قم بإجراء التحفيز عبر المنطقة المستهدفة. تباعد نقاط التحفيز بين ملليمتر إلى مليمترين وأخذ عينات من ثلاثة خطوط متوازية على طول التصفف.
اترك كل تحفيز على الأقل 1.5 ثانية. أوقف رسم خريطة المسار بمجرد تسجيل 20 إلى 30 جهدا حركيا مستحيا لكل عضلة وراجع جميع الجهود الحركية. بعد ذلك، عرض التسجيلات باستخدام مقياس لوني محد لتحديد نقطة التسخين لكل عضلة، والتي تعرف بأنها نقطة التحفيز التي تستحضر أكبر سعة محتملة مستثارة من الحركة.
حدد المنطقة التي تحتوي على أعلى استجابات سعة واختر الاستجابة الوحيدة ذات السعة الأكبر داخل تلك المنطقة. لكل عضلة، اختر نقطة الاتصال لتحديد عتبة المحرك في حالة الراحة لتخزين موقع الملف واتجاهه للاستخدام المتسق أثناء قياس العتبة، وحدد عتبة الحركة الراحة. تأكد من بقاء الشخص مسترخيا تماما دون أي انقباضات عضلية لا إرادية.
لكل عضلة، قم بالتحفيز بنسبة 105٪ إلى 110٪ من عتبة الراحة الحركية. باستخدام نفس اتجاه الملف كما في رسم المسارات، قلل التباعد بين نقاط التحفيز للحصول على دقة أعلى. حدد خرائط الحركة الوظيفية كمناطق قشرية، حيث يولد التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة جهودا مستحثة حركية تبلغ 50 ميكروفولت أو أكثر.
قم بالتحفيز حتى تحد خرائط المحرك بخط أو خطين متتاليين من المواقع السلبية التي تفشل في استدعاء جهود محركية. تأكد من أن خرائط المحرك بيضاوية الشكل، مع وجود عدد قليل من المواقع السلبية بداخلها. لأي نقاط تحفيز سلبية داخل خريطة الحركة، قم بإجراء محفزات إضافية في أوقات مختلفة لأخذ التغيرات المؤقتة في قابلية الإثارة للقشرة الحركية في الاعتبار.
افتح لوحة مراجعة المحركات أو عارض الإشارات في برنامج الملاحة العصبية. فحص كل محرك مسجل استثار القدرة على تصحيح السعة وفترة التأخير وضبط العلامات إذا لزم الأمر. استبعد نقاط التحفيز الاصطناعية أو غير الطبيعية من مجموعة البيانات وعرض خريطة الحركة لكل عضلة بصيغة ثنائية.
تصدير نقاط التحفيز الإيجابية عند أعماق 15 و20 و25 ملم بصيغة DICOM ثنائية الوزن. استخدم هذه الملفات لتتبع الألياف، مستخدما نقاط التحفيز الإيجابية كنقاط بذور لإعادة بناء الجهاز القشري الشوكي. لتحليل رسم الخرائط الحركية، استورد ملفات DICOM الخاصة بخرائط الحركة إلى برنامج تحليل الصور المتوافق مع الملاحة العصبية الجراحية العصبية لإزالة أورام الدماغ.
سجل الصورة التشريحية المرجحة T1 مع خريطة المحرك وملفات التصوير المرجحة بالانتشار. توليد الأجسام من خرائط DICOM المحركية وتوسيعها بمقدار ملليمتر إلى مليمتر لتعزيز الحساسية. قم بقص خرائط المحرك لاستبعاد الأذنين والجفاف لتجنب إعادة بناء الألياف بشكل خاطئ أثناء التصوير الجسي.
ارسم يدويا منطقة نهاية ذات اهتمام عند مستوى بونتين السفلي على نفس جانب نصف الكرة المرسوم. قم بتتبع الألياف باستخدام مناطق خريطة المحرك كنقاط بذور ومنطقة بونتين محل الاهتمام كنقطة نهاية. اختر خوارزمية التتبع المناسبة مثل التتبع المبسط الحتمي أو التتبع الاحتمالي، وعدل معلمات التتبع حسب الحالة المحددة.
وأخيرا، قم بتقسيم ورم الدماغ وإنشاء كائن مطابق ضمن برنامج التحليل. عرض مسار القشرية الشوكية إما مفصولا بواسطة جزء من الطرف باستخدام ألوان مختلفة أو كمسار موحد عن كامل رسم المحرك المتحرك. تم تحديد عتبة الحركة في الراحة عند نقطة التسخين لأول عضلة ظهرية بين العظام تم تحديدها من خلال رسم مسار المسار في شخص سليم، وتم الحفاظ على موقع الملف والاتجاه في نفس الموقع أثناء العملية باستخدام هدف ملاحة عصبية.
كشف رسم الخرائط الحركية لشخص سليم عن تمثيلات قشرية للطرف السفلي الأيسر، والطرف العلوي، والوجه، مع مواقع تحفيز إيجابية مشفرة بألوان السعة المحتملة الحركية والمواقع السلبية التي تظهر باللون الرمادي. تم إجراء رسم خرائط وإعادة بناء القشرة الحركية للمسارات القشرية الشوكية لدى مريض يعاني من انتشار الدماغ الناتج عن سرطان الرئة الذي يشمل التلفة ما قبل الحركية مع عجز في الطرف العلوي. من خلال دمج الملاحة العصبية مع الدماغ التشريحي للشخص، يوفر هذا البروتوكول الخاص ب NTMS تحديدا دقيقا وتحديد مناطق قشرية حركية بليغة في أقل من 19 دقيقة.
الاختيار الدقيق لشدة التحفيز أمر بالغ الأهمية، لأنه يؤثر على تحديد الجهد المحتمل الناتج عن الحركة وتفسير خريطة الحركة. يوفر مستوى النتائج الصافي خريطة محافظة تقارب التحفيز الكهربائي المباشر. تم تطوير هذه التقنية أولا لتوفير معلومات وظيفية مفيدة سريريا للتخطيط الجراحي.
بالإضافة إلى ذلك، نعلم الآن أن هذه التقنية يمكن تطبيقها في التقييم الطولي للمرونة الحركية في مختلف الاضطرابات العصبية أو النفسية.
Overview
This article presents a standardized protocol for motor mapping and corticospinal tract (CST) assessment using navigated transcranial magnetic stimulation (nTMS) combined with diffusion tensor imaging (DTI). The protocol is designed for neurosurgical planning, functional mapping, and neuroplasticity research, enabling precise delineation of motor cortical regions and their subcortical projections. The method is clinically applicable, reproducible, and suitable for integration into routine workflows.
Key Study Components
Area of Science
- Neurosurgery
- Neurophysiology
- Neuroimaging
Background
- Intraoperative direct electrical stimulation is the gold standard for motor mapping, but preoperative methods are limited.
- Neuronavigation systems optimize coil positioning during repetitive TMS (rTMS) treatments.
- nTMS is increasingly used for functional mapping of motor and language areas, especially before tumor resection.
- Combining nTMS with DTI allows for detailed mapping of motor pathways and assessment of cortical plasticity.
Purpose of Study
- To provide a reproducible protocol for motor mapping using nTMS and DTI-based CST reconstruction.
- To improve preoperative motor mapping for neurosurgical planning and risk assessment.
- To enable detection of functional reorganization in patients with brain lesions.
Methods Used
- Import high-resolution anatomical brain images into neuronavigation software for 3D reconstruction.
- Coregister anatomical landmarks and scalp points for accurate subject-image alignment.
- Apply surface electrodes and perform electromyography (EMG) during nTMS stimulation.
- Map motor cortical areas by stimulating at defined intensities and coil orientations, recording motor evoked potentials (MEPs).
- Identify hotspots and determine resting motor thresholds for each muscle.
- Export positive stimulation points for DTI-based fiber tracking and CST reconstruction.
- Integrate motor maps and tractography data into neurosurgical planning software.
Main Results
- The protocol enables rapid and precise identification of motor eloquent cortical regions (in under 19 minutes in healthy subjects).
- Motor mapping reveals distinct cortical representations for different muscle groups.
- Combining nTMS with DTI allows for individualized CST reconstruction, even in patients with brain tumors or lesions.
- The method supports detection of functional reorganization and assessment of motor system integrity.
Conclusions
- The nTMS-DTI protocol is clinically applicable and reproducible for presurgical planning.
- It provides functional information that can guide individualized surgical strategies to maximize lesion resection while preserving motor function.
- The approach is valuable for neuroplasticity research and rehabilitation planning in neurological and psychiatric disorders.
Frequently Asked Questions
Chapters in this video
0:00
Introduction
0:48
Processing Neuroimaging Data for Neuronavigation and Subject Preparation
1:58
Preparation of Mapped Muscles
2:40
Coarse Mapping to Identify the Hotspot and Determine the Resting Motor Threshold (RMT)
5:01
Fine Mapping
6:14
Post-Processing Analysis of MEP Data and Export
7:05
Post-Processing Analysis of Motor Mapping
8:38
Results
9:34
Conclusion
