2021年7月26日
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。
本方案可用于在步态和平衡为主要关注点的情况下,对卒中后下肢皮质脊髓束进行神经生理学评估。该技术的主要优势在于,能够提高在静息状态下许多个体无法引出反应的人群中诱发出运动诱发电位的概率。此方法可应用于任何需要研究皮质脊髓束神经生理学特征的神经系统人群,尤其是与步态和平衡相关的情况。
电极连接后,首先目视检查信号质量。然后使用弹性绷带包裹电极束,以尽量减少测试过程中电极移动及其引起的伪迹。打开数据采集软件,启动新试验以校准双顶部测力台。
单击“开始”并启动 FP0 试验。在测力台上无负载的情况下采集三到五秒的数据,然后单击“停止”。测力台校准完成后,参与者即已注册至影像引导系统。
表面肌电图(sEMG)电极已放置并测试了信号质量,然后用安全背带固定。指导受试者踏上测力台,并使用预先贴在测力台上的美纹纸标记足部位置,以确保双脚最前端对齐,且双脚内侧边缘与中线距离相等。将受试者的安全背带连接至天花板上的支撑装置。
在测力台周围放置助行器或类似装置,以便受试者在测试过程中如有需要时可以扶稳身体。让受试者站立在测力台上,点击“开始”并选择一个测力台静态测试,测量并采集其体重数据。记录两到五秒的数据后,点击“停止”以结束测试。
站在测力台上时,确保数据采集软件显示两个柱状图,分别代表受试者每只脚下方的体重或受力。当受试者将体重偏向一侧时,柱状图的高度会发生变化。如果受试者将腿部的负荷转移至手臂,需确保显示的柱状图颜色发生改变。
当受试者能够舒适地站立,并且双腿承重均匀后,即可开始测量皮质肌反射(CMR)。首先进行神经生理学评估,确定能够诱发稳定运动诱发电位(MEP)的刺激强度,即在目标肌肉——胫骨前肌和腓肠肌的主动收缩状态下,记录到的肌电图信号幅度超过50微伏,并出现明显皮质静息期。
首先通过向病灶半球施加经颅磁刺激(TMS)脉冲来测试周期性肢体反应。通过旋转输出控制旋钮,将TMS刺激器的输出强度设定为最大刺激输出的50%(即50% MSO)。按下刺激器上的触发按钮,向位于纵裂外侧的中间网格点施加一个50% MSO的单脉冲。
施加2到3次脉冲,刺激间隔为5到10秒。如果在胫骨前肌和腓肠肌未观察到反应,则通过旋转输出控制旋钮将刺激器输出功率增加10%最大刺激输出(MSO),并再次给予2到3次经颅磁刺激(TMS)脉冲。若刺激器输出增加至60%MSO后仍无反应,则再次将功率增加10%MSO。
如果在 70%MSO 时未诱发出 MEP,随机选择多个网格点并施加 TMS 脉冲,以确定当前刺激强度下是否存在反应。如果在当前 70%MSO 强度下,任何网格点均未记录到反应,则返回初始目标网格点,并继续以 10%MSO 为增量逐步增加刺激器输出强度,按前述方法施加两到三次刺激。
确定能够产生稳定反应的刺激器输出功率后,开始定位热点。热点是指能够对施加的经颅磁刺激(TMS)脉冲产生最大反应的头皮位置。通过点击“开始”并选择“热点”来启动新的热点定位试验。
在先前步骤中确定的阈上功率水平下,对15个网格点中的每一个点施加单次脉冲刺激。使用影像引导系统,将线圈移至第一个网格点。当线圈到达正确位置后,按下刺激器装置上的触发按钮,施加TMS脉冲。
接下来,将线圈移至下一个网格位置,并施加另一个单脉冲TMS。持续操作,直至每个网格点均接受一次刺激,然后点击停止以结束试验。检查在每个网格点记录的sEMG信号的振幅。
通过目视检查表面肌电信号(sEMG信号),确定每个目标肌肉记录到最大运动诱发电位(MEP)幅度的网格点。具有最大MEP幅度的网格位置即为热点,将用于测量皮质运动反应。随后,为确定目标肌肉的运动阈值,采用基于序贯测试的简单自适应参数估计法(PEST)。
打开PEST程序,通过在输入框中键入数值,将初始刺激器强度设置为用于识别热点区域的超阈值。在数据采集软件中点击“开始”选项卡,启动新的PEST试验,并选择PEST。根据PEST程序中显示的初始百分比MSO强度,对已确定的目标肌肉热点区域施加单次TMS脉冲。
在PEST程序中输入Y或N,以标明在肌肉的sEMG信号中是否观察到反应。PEST程序将自动计算下一次刺激强度。调节刺激器的输出强度以匹配PEST程序设定的数值,并施加另一次单脉冲TMS。重复此过程,直至PEST程序确定运动阈值,此时刺激强度显示颜色会发生变化。
通过单击停止选项卡来结束数据采集试验。在确定目标肌肉的热点和运动阈值后,开始进行CMR评估。将刺激器的强度设置为所确定运动阈值的120%。
点击开始选项卡启动新试验及数据采集软件,并选择一个MEP试验。每次刺激之间间隔5到10秒。记录诱发的表面肌电图(sEMG)反应,用于离线分析。
在测试程序之间,允许受试者随意休息足够长的时间,以降低受试者因疲劳而影响结果的可能性。记录完运动诱发电位(MEPs)后,单击停止标签以结束该次试验。运动阈值在四个不同的肌肉中分别测定,主要为偏瘫侧和非偏瘫侧的胫前肌和比目鱼肌。
当受试者在坐位和站位下接受可测量的运动阈值检测时,发现站位时测得的阈值较低。施加经颅磁刺激(TMS)脉冲时,应确保受试者双下肢均匀负重,且体重未从下肢转移至上肢。
除了单脉冲经颅磁刺激(TMS)测量外,还可于站立位进行双脉冲经颅磁刺激,以评估皮质脊髓束的皮质内抑制和易化作用。
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本方案可用于在步态和平衡为主要关注点时,对卒中后下肢皮质脊髓束进行神经生理学评估。该技术可提高在静息状态下无反应个体中引出运动诱发电位的概率。
基于站立状态下经颅磁刺激的卒中后下肢肌肉神经生理学评估,填补了与步态和平衡相关的运动环路功能评价中的关键空白。该方案通过在静息反应受限的人群中实现皮质运动反应的可靠测量,提高了神经康复干预靶点验证的预测可信度。该方法支持在卒中后运动功能恢复的早期探索和转化研究中,做出基于风险调整的推进决策。
本方案融入了从发现到临床前研究的神经康复连续过程,将早期靶点验证与步态及平衡功能恢复的转化研究衔接起来。