2016年5月6日
本研究旨在验证以下假设:与诱发健康受试者在图片命名任务中的反应时间延迟程度相比,由神经导航系统引导的经颅磁刺激在定位目标区域时具有更高的准确性,且该延迟程度可反映虚拟性失语的严重程度。
本方案的总体目标是介绍一种更为精确且有效的重复经颅磁刺激方法,通过使用神经导航系统靶向卒中后失语症患者的布罗卡区。该方法有助于失语症与康复领域的研究,表明与使用10/20简易定位系统相比,采用神经导航系统进行经颅磁刺激的递送更具优势。该技术的主要优势在于,能够将经颅磁刺激精准递送至大脑中的最佳靶点,从而最大化治疗效果。
尽管该方法可为经颅磁刺激(rTMS)在布罗卡区的神经导航应用提供见解,也可应用于大脑其他区域,例如用于运动功能障碍的初级运动皮层(M1),或用于卒中后忽视症的后顶叶皮层。我们最初产生该方法的想法,是源于认识到基于10/20 EEG系统的传统TMS定位方法存在误差。为确定静息运动阈值,首先将主动电极置于左侧第一背侧骨间肌(FDI)。
然后,在右侧某一区域以4至6秒的刺激间间隔连续施加十次刺激,同时观察左侧固有拇短展肌(FDI)的收缩情况。通过使用最小经颅磁刺激(TMS)强度,确定受试者的静息运动阈值,该强度需在十次刺激中有九次诱发出峰-峰运动诱发电位(MEP)振幅大于50微伏。接下来,使用磁共振(MR)扫描仪获取受试者的高分辨率T1加权磁共振解剖图像,用于神经导航系统。
为重建皮肤结构,获取受试者的医学影像文件,该文件应为医学数字成像和通信标准(DICOM)格式。将DICOM文件传输至安装有神经导航程序的计算机,然后启动导航程序。接下来,单击图谱空间以设定参考点,从而重建每幅图像。
在MR图像上找到患者胼胝体的内联合,该位置位于两个半球中线前方、穹窿柱的前方。标记MR图像上的内联合。同样,找到患者后联合,即中脑导水管上端背侧两个半球中线的中点。
在MR图像上标记后部com-a-ser。接下来,点击重建以生成此结构。包含整个颅骨,包括鼻尖和双耳,然后显示皮肤形态。
在皮肤重建后重建大脑的曲线结构。配置标志点,以使患者与重建的皮肤结构之间的解剖点相匹配。首先,在计算得到的皮肤结构上标记鼻额缝,然后标记鼻尖以及皮肤结构上的两侧耳珠。
接下来,将带有主观追踪器的头带戴在受试者头部。确保导航摄像头检测并显示受试者、座椅和线圈的全部追踪系统后,再进行下一步操作。每次已知导航经颅磁刺激(TMS)前,需使用导航座椅系统的校准块对线圈追踪器进行校准。具体操作为:点击“TMS线圈校准”,在第二次会话中,翻转首次使用的线圈名称,并重新校准。
最后,将TMS线圈水平放置在标定块后方的标准位置。检查摄像头是否同时检测到标定块和线圈追踪器,然后开始标定倒计时,并在五秒倒计时内保持线圈静止不动。首先,根据标准化脑表面确定解剖学上的额下回(inferior frontal gyrus,IFG)。
将IFG注册为TMS靶点。在显示大脑曲线的窗口上标记IFG。将该点保存为轨迹,然后将解剖标志点与受试者的头皮进行配准,并创建新会话。
接下来,单击注册,以将重建的脑部曲线与受试者进行匹配。使用先前注册的解剖标志点,将解剖点与真实的解剖结构对齐。确保摄像头同时识别出显示为绿色的探针和受试者追踪器。
指向受试者的鼻根,然后指向受试者的鼻尖并进行采样。重复此过程,直至所有四个标志点均匹配完成。检查屏幕,确保线圈位于目标位置,并在整个经颅磁刺激(TMS)过程中保持该位置。
确保屏幕显示受试者的大脑表面、预定靶点、线圈位置,以及当线圈偏离靶点时由靶心指示的箭头范围。以屏幕显示为参考,在线圈移动时调整其对准靶点的位置。随后,对已注册的靶点实施经颅磁刺激(TMS)。
确保摄像头能够识别受试者追踪器和线圈追踪器。最后,确认屏幕上显示了TMS线圈相对于已注册目标(IFG)的相对距离和角度。注意,如果线圈偏离目标,距离将以红色标记;当线圈处于预期目标范围内时,则以绿色标记。
尽可能将线圈与靶点之间的角度调整为同心圆状。本方案表明,导航经颅磁刺激(navigational TMS)在定位目标脑区方面的准确性高于传统经颅磁刺激(conventional TMS)。在图片命名任务中,导航经颅磁刺激在健康受试者中诱发了更显著的虚拟性失语效应,与基线相比,反应时间出现显著延迟。
并且刺激定位与目标区域的一致性更高。此外,与传统经颅磁刺激相比,导航式经颅磁刺激的实际刺激位点与目标区域之间的距离更近。因此,导航式经颅磁刺激的箭头范围比传统经颅磁刺激更窄。
观看本视频后,您应能够充分理解如何对大脑特定目标区域实施经颅磁刺激(rTMS)的神经导航。一旦掌握该技术,若操作得当,可在30分钟内完成。在实施该操作过程中,明确所需刺激的准确位置,并在脑部影像中定位该区域以设定为目标,是至关重要的。
该技术问世后,为神经调控领域的研究人员开辟了新的途径,通过探索神经导航引导下重复经颅磁刺激(rTMS)在治疗脑卒中后神经康复中多种神经系统症状方面的益处,推动了相关研究的发展。在此基础上,还可对大脑其他区域开展神经导航引导的rTMS治疗,例如用于改善脑卒中引起的运动功能障碍或认知功能障碍等症状。需要注意的是,在某些情况下,经颅磁刺激(TMS)可能存在禁忌证,因此在操作过程中必须始终采取必要的预防措施,以避免出现头痛、听力损失甚至癫痫发作等不良事件。
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本研究介绍了一种利用神经导航系统精确定位卒中后失语症患者布罗卡区的重复经颅磁刺激(rTMS)方法。目的是证明该方法优于传统的定位技术。
神经导航引导的重复经颅磁刺激(rTMS)能够精确、可重复地调控与语言功能相关的脑区,直接应对靶区定位中解剖结构变异所带来的挑战。这种精确性有助于提高早期神经调控研究中的预测可靠性,并为神经系统疾病治疗管线的转化策略提供依据。更高的靶向准确性可减少机制上的不确定性,从而支持神经治疗项目在风险调整基础上的推进。
这种神经导航引导的重复经颅磁刺激(rTMS)方案,可融入针对语言和认知障碍的神经治疗手段从发现到临床前研究的连续进程中。