February 27th, 2026
本文介绍了结合nTMS结合扩散张量成像(DTI)皮质脊髓束(CST)重建的标准化运动定位方案。该方案具备可重复性、临床可行性,且易于融入常规临床工作流程,为运动通路评估、神经可塑性研究和康复规划提供坚实且有价值的框架。
我们提出了一套标准化的运动定位和皮质脊髓束评估方案,结合导航TMS结合DTI进行,适用于神经外科规划和神经可塑性研究。虽然术中直接电刺激是运动定位的黄金标准,但现有术前方法有限。需要改进术前运动定位方法,帮助神经外科医生优化手术计划并更好地评估手术风险。
该方案采用导航TMS进行精确的运动通路映射和改进手术规划。首先,将受试者的高分辨率解剖脑图像导入神经导航系统,生成三维脑重建。在神经导航软件中标记磁共振成像上的关键解剖点,识别鼻孔、右耳和左耳。
现在,将受试者放在一把舒适的扶手椅上,略微后倾以减轻背部紧张。调整头枕以支撑头部和颈部的弹簧。将头部追踪器放在受试者额头上。
使用数字笔,在神经导航软件中将受试者的关键解剖点与导入图像共登记,并通过数字化更多头皮点以匹配头皮表面来优化定位。验证共注册,确保共注册误差低于三毫米。接下来,给受试者一副耳塞,并在刺激时佩戴保护性耳罩。
然后用酒精棉轻轻刮除目标肌肉表面的皮肤,接着贴上表面电极。在感兴趣的肌肉上放置表面电极,使用腹部-肌腱拼接法,接地电极放在中性位置。把所有电极接到肌电图放大器上。
开始肌电图采集,确认肌肉处于休息状态。在神经导航软件中渲染的大脑体积上,将剥离深度调整到距离头皮15到25毫米之间,以根据个案特征最佳地可视化皮层解剖结构,然后启动刺激单元。将刺激线圈与头皮切线方向对接,并用一只手握住手柄,另一只手握住线圈表面以保持紧密接触,以便重新定位时保持牢固的接触。
以足够强的强度刺激,以引发100至500微伏振幅范围内的运动电位。现在,根据被映射的弓臂调整线圈的方向。对于上肢和面部,保持线圈垂直于中央沟,以确保从后到前的感应电流。
对于下肢,将线圈垂直于矢状体中线,产生中侧电流方向。在目标区域进行刺激。刺激点间隔1到2毫米,并沿回取样三条平行线。
每次刺激间隔至少1.5秒。当每块肌肉记录到20到30个运动诱发电位后,停止路线映射,并回顾所有运动诱发电位。接下来,用归一化的色彩刻度显示这些录音,以识别每个肌肉的热点,定义为激发最大运动诱发势幅的刺激点。
找到振幅响应最高的区域,选择该区域内振幅最大的单一响应。对于每个肌肉,选择热点以确定静息运动阈值,以存储线圈的位置和方向,以便在阈值测量时保持一致使用,并确定每块肌肉的静息运动阈值。确保受试者保持完全放松,没有任何不自主的肌肉收缩。
对每个肌肉,在其静息运动阈值的105%到110%处进行刺激。使用与航线测绘相同的线圈方向,减少刺激点之间的间距以提升分辨率。将功能性运动映射划分为皮层区域,通过经颅磁刺激产生50微伏或更高的运动诱发电位。
持续刺激,直到运动图谱被一两条连续的负向点线包围,这些位点无法引发运动诱发电位。确保电机映射为椭圆形,内部负面点较少。对于运动图谱中的任何负刺激点,应在不同时间进行额外刺激,以考虑运动皮层兴奋性的瞬态变化。
打开运动诱发的电位审查面板或神经导航软件中的信号观察器。检查每个记录到的电机,诱发的电位可以修正幅度和延迟,并在需要时调整标记。从数据集中排除虚假或异常刺激点,并以二进制格式显示每块肌肉的运动图谱。
将15、20和25毫米深度的正刺激点导出为二元DICOM格式。利用这些文件进行纤维追踪,利用正刺激点作为皮质脊髓束重建的种子点。为了分析运动映射,将运动映射的DICOM文件导入兼容神经外科神经导航的图像分析软件,用于脑肿瘤切除。
将解剖T1加权图像与运动图DICOM和扩散加权成像文件进行注册。从电机地图DICOM生成物体,并放大1到2毫米以提升灵敏度。裁剪电机图以排除耳和鼻音,以避免牵引过程中纤维重建错误。
手动在与映射半球同一侧的下桥面绘制一个终点区域。以感兴趣的运动地图区域为种子点,以关注的桥区域为终点进行纤维跟踪。选择合适的牵引算法,如确定性简化追踪或概率性牵引,并根据具体情况调整跟踪参数。
最后,将脑肿瘤分割,并在分析软件中创建对应对象。展示皮质脊髓束,可以按肢体部分分隔,使用不同颜色,或作为整个运动映射的统一束。通过健康受试者的路径映射确定的第一个骨间背肌热点确定了静息运动阈值,并在操作过程中使用神经导航靶保持线圈位置和方向。
对健康受试者的运动定位显示左下肢、上肢和面部的皮层表征,正刺激部位由运动诱发的电位振幅颜色编码,负刺激部位以灰色显示。对一名因肺癌转移且前运动回存在上肢运动功能缺损的患者进行了皮质皮质导管的运动皮层定位和重建。通过结合神经导航与受试者解剖大脑,该NTMS协议在19分钟内精确识别和描绘运动发音皮层区域。
精准选择刺激强度至关重要,因为它会影响运动诱发电位的判定和运动图谱的解读。净结果水平提供了保守的映射,近似直接电刺激。该技术最初旨在为手术计划提供临床有用的功能信息。
此外,我们现在知道该技术可以应用于各种神经或精神疾病中运动可塑性的纵向评估。
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.