本方案描述了在卒中患者中，采用经颅磁刺激（TMS）对下肢肌肉（胫骨前肌和比目鱼肌）在站立位进行神经生理学评估的操作流程。该体位更有可能诱发卒中后的TMS反应，并可在神经生理学评估过程中使用较低的刺激器输出功率。
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摘要
摘要
经颅磁刺激（TMS）是一种常用工具，用于测量健康人群及神经系统受损人群中运动环路的功能状态。TMS被广泛用于研究上肢的运动控制以及对神经康复的反应。然而，在下肢姿势控制和步行特异性运动控制的研究中，TMS的应用相对较少。下肢TMS评估使用有限，且存在额外的方法学挑战，导致文献中下肢TMS操作程序缺乏一致性。受记录下肢TMS运动诱发电位（MEP）能力下降的启发，本方法学报告详细阐述了在站立姿势下进行卒中后TMS评估的具体步骤。站立姿势可激活神经肌肉系统，更接近个体在执行姿势维持和步行任务时的生理状态。我们采用双台式测力台，指导受试者将体重均匀分布在偏瘫侧与非偏瘫侧下肢之间，并提供体重分布的视觉反馈。利用影像引导软件，通过双锥形线圈向受试者的病灶侧和非病灶侧大脑半球施加单脉冲TMS，记录偏瘫侧与非偏瘫侧胫骨前肌和腓肠肌的皮质脊髓运动反应。与标准的坐位或静息状态相比，在站立位进行评估提高了TMS反应的检出率，并允许使用更低的刺激强度。采用本TMS方案，可在关注姿势控制与步态障碍神经康复研究时，为卒中后下肢皮质脊髓运动反应的评估提供一种统一的方法。
引言
经颅磁刺激（TMS）是一种用于测量神经回路活动的工具。大多数聚焦于运动控制/运动表现研究的TMS研究均在上肢进行。上肢与下肢研究之间的不平衡部分是由于测量下肢皮质运动反应（CMR）存在额外挑战所致。其中一些方法学障碍包括下肢肌肉在运动皮层中的皮质表征区域较小，以及这些表征相对于头皮位置更深1。在神经系统损伤人群中，还存在其他困难。例如，约半数卒中患者在静息状态下对下肢肌肉的TMS刺激无反应2,3。即使患者仍保留对肌肉的部分自主控制能力（提示皮质脊髓束至少部分完整），也观察到卒中后对TMS无反应的现象。
在运动功能保持的情况下，无法测得经颅磁刺激（TMS）反应，这限制了我们对卒中后姿势控制和行走特异性运动控制机制以及神经康复治疗神经生理效应的理解。然而，部分针对卒中后下肢神经生理评估的技术难题已得到克服。例如，可采用双锥形线圈可靠地激活位于大脑半球间裂深处的下肢运动神经元1。与更常用的“8”字形线圈相比，双锥形线圈产生的磁场范围更广、强度更高，能够更深入地穿透脑组织4。另一种可实施的方法学改进是，在轻微自主收缩状态下测量皮质脊髓反应（CMR），以提高对TMS的反应性5。通常....
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方案
所有程序均经南卡罗来纳医科大学机构审查委员会批准，并符合《赫尔辛基宣言》的规定。
1. 受试者招募
- 从本地数据库中招募中风后个体。本实验从本地电子招募数据库中招募了16名个体。在某些情况下，参与者因在本研究团队先前的研究中静息状态下对经颅磁刺激（TMS）无反应而被特别招募。
- 本研究采用以下纳入标准：年龄在18至85岁之间的男性和女性，中风后至少6个月，下肢存在残余轻瘫，且能够在无辅助设备的情况下站立10分钟。
- 若参与者有癫痫发作史、服用降低癫痫发作阈值的处方药物、有脑损伤和/或中枢神经系统其他疾病史、头部有植入装置或金属物体，或有严重关节炎或骨科疾病导致其被动活动范围受限，则予以排除。
注：参与者的基线人口学特征见表1。
| 研究编号 | 年龄 | 卒中后 月数 | 性别 | 种族 | 卒中类型 | 卒中 .... | ||
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结果
由于一名受试者因既往存在的膝关节疼痛以及在到达实验室前获得的糖尿病足部伤口，无法耐受站立位经颅磁刺激（TMS）操作，故将其从分析中剔除，最终样本量为15人。该糖尿病伤口正位于胫前肌（TA）上方，因此无法对该肌肉进行任何表面肌电图（sEMG）测量。在坐位和站立位TMS操作过程中，研究人员均未收到任何重大不良事件的报告。有若干轻微不良事件被报告，例如颈部肌肉疼痛和轻度头痛。然而，这些轻微不良事件均在测试结束时报告，尚不明确是坐位还是站立位操作对这些副作用的影响更大。此类轻微不良事件在TMS评估后较为常见，且在TMS相关文献中已有广泛报道22。
在应用经颅磁刺激（TMS）脉冲期间，身体负重的总加载/卸载变化为体重的+0.4%（标准差1.8%）。这表明参与者在使用助行器支撑自身时，并未将负重从下肢转移到上肢。参与者左下肢的平均负重分布为体重的50%（标准差6%）。我们尝试在四个不同的肌肉中测量运动阈值（患侧与非患侧的胫骨前肌（TA）和比目鱼肌（SOL）），在站立和坐位两种姿势下共测量了60个运动阈值。在站立位时，成功引出并测量运动阈值的比例为.......
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讨论
大多数受试者对实验方案耐受良好。一名受试者由于糖尿病并发症导致的既往压疮以及与既往膝关节疼痛相关的骨科问题，无法完成站立状态下的经颅磁刺激（TMS）评估。实验过程中下肢承受的体重加载/卸载程度极小。然而，在施加TMS脉冲期间，平均测得的向下作用力略有增加。这可能是由于线圈本身的重量以及研究人员施加的向下的压力，以确保头皮/头部与TMS线圈之间保持充分接触所致。与静息状态试验相比，TMS操作期间记录到的体重变化极小，表明体重的加载或卸载并未对我们的研究结果产生显著影响。我们还检查了双下肢之间的体重分布情况，发现其具有对称性，受试者体重平均有50%由左腿支撑。预计能够无需或仅需少量辅助即可站立10分钟的脑卒中后个体，均能完成本研究所描述的站立位TMS评估。站立位相较于静息/坐位可获得更高的TMS反应率。站立位下TMS反应性的提高，可能使那些因无法测得TMS反应而先前被排除在神经生理学研究之外的个体，有机会参与未来针对脑卒中后姿势控制及步行特异性运动控制的研究。扩大符合条件的受试者群体，有助于增强研究结果在脑卒中后人群中的普遍适用性。
在站立位评估的运动阈值以较低的%MSO进行测量。脑卒.......
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披露
作者声明他们与所报告的工作不存在任何实际或潜在的利益冲突。
致谢
作者谨此感谢 Brian Cence 先生和 Alyssa Chestnut 女士在参与者招募和数据收集方面所做的贡献。
本项目部分资金由美国国立卫生研究院神经调控康复中心（NM4R）（HD086844）的技术开发奖以及美国退伍军人事务部康复研究与发展职业发展奖1（RX003126）和杰出奖（RX002665）提供支持。
本报告的内容不代表美国退伍军人事务部、美国国立卫生研究院或美国政府的观点。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 数据采集软件 | MathWorks | MatLab | 自定义数据采集程序使用Matlab编写。但也可使用其他软件/硬件供应商的产品（例如 National Instruments、AD Instruments、CED Spike2 或 Signal） |
| 双锥形线圈 | Magstim | D110 | 用于经颅磁刺激（TMS）脉冲传递的双锥形线圈 |
| 双测力台 | Advanced Mechanical Technology Inc (AMTI) | Dual-top Accusway | 测力台，可独立测量每条腿下方的力/重量分布 |
| 双脉冲TMS系统 | Magstim | Bistim 200 | 将两台Magstim 200设备连接在一起，用于双脉冲应用 |
| 肌电图前置放大器 | Motion Labs Inc | MA-422 | 用于一次性表面肌电图（EMG）电极的前置放大器 |
| 肌电图系统 | Motion Labs Inc | MA400 | 用于数据采集的肌电图（EMG）系统 |
| 神经导航系统 | Rogue Research | Brainsight | 用于确保磁刺激定位和传递一致性的软硬件系统。在缺乏神经导航软件的情况下，也可通过在受试者头部或头套上标记刺激位置来实现定位 |
| 受试者招募数据库 | N/A | N/A | 包含可能符合研究资格的个体姓名的电子数据库 |
| TMS刺激仪（×2） | Magstim | Magstim 200 | 用于传递经颅磁刺激（TMS）脉冲 |
参考文献
- Kesar, T. M., Stinear, J. W., Wolf, S. L. The use of transcranial magnetic stimulation to evaluate cortical excitability of lower limb musculature: Challenges and opportunities. Restorative Neurology and Neuroscience. 36 (3), 333-348 (2018).
- Sivaramakrishnan, A., Madhavan, S.
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