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In diesem Artikel stellen wir ein standardisiertes und reproduzierbares Protokoll für funktionelle motorische kortikale Kartierung mit nTMS vor, das direkt auf die präoperative chirurgische Planung anwendbar ist. Durch die Kombination von Neuronavigation mit der anatomischen Gehirnrekonstruktion des Probanden ermöglicht dieses standardisierte Protokoll die Identifizierung und Abgrenzung motorisch eloquenter kortikaler Regionen während einer Untersuchung, die weniger als 90 Minuten dauert, abhängig von der Anzahl der untersuchten Muskeln. Dieser Ansatz ist besonders relevant bei Patienten mit motorisch-eloquenten Tumoren, bei denen die anatomische Rekonstruktion des CST oft durch zwei Faktoren eingeschränkt ist: (i) anatomische Verschiebung durch Masseneffekt und/oder Ödem und (ii) funktionelle Reorganisation der motorischen Repräsentationen. Anatomische Seeding-Tractographie, die auf festen anatomischen Orientierungspunkten basiert, kann daher irreführend sein, wenn es darum geht, den kortikalen Ursprung zu lokalisieren und Fehler im gesamten Fasertracking zu verbreiten. Funktionelle motorische kortikale Kartierung adressiert dieses Problem, indem nTMS-positive Stellen als kortikale Samen verwendet werden und so die Traktographie mit der aktuellen motorischen Karte des Patienten verankert wird, die den corticospinalen Output steuert. Während der Nachbearbeitungsanalyse sollten die aus den motorischen Karten abgeleiteten kortikalen ROIs um 2–3 mm vergrößert werden, um fusionsassoziierte Fehlanpassungen zu mindern und das ROI-Volumen zu standardisieren (0,9 ± 0,1 cm3), wodurch die Variabilität zwischen Operatoren und Probanden reduziert und die Vergleichbarkeit der CST-Traktographie59 verbessert wird. Im Vergleich zur landmarkenbasierten Traktographie liefert die nTMS-gesäte Traktographie plausiblere und somatotopisch konsistenter CST-Rekonstruktionen, mit weniger abweichenden Stromlinien und geringerer Inter-Rater-Variabilität 27,61,62. Im Vergleich zur fMRT-basierten Seeding führt die nTMS-basierte Traktographie auch zu plausibleren Rekonstruktionen und einer höheren Interrater-Konsistenz bei Patienten mit Tumoren in der Nähe des CST25. Es ermöglicht außerdem die Extraktion mehrerer Metriken aus der nTMS-motorischen Abbildung und dem nTMS-gesäten CST, die als prädiktiver Faktor für das postoperative motorische Ergebnis dienen können. Auf kortikaler Ebene wurde das Vorhandensein von nTMS-responsiven Stellen im Tumor mit einem erhöhten Risiko eines motorischen Defizits assoziiert, mit einem positiven Prädiktionswert von 50–90 %. Im Gegensatz dazu gilt die Resektion von nTMS-negativen Stellen als sicher, mit einem hohen negativen Prädiktionswert von 90–100 %. Auf subkortikaler Ebene wurde ein Abstand zwischen Tumor und Trakt <8–12 mm als kritische Schwelle identifiziert, die mit einem erhöhten Risiko eines postoperativen Defizits verbunden ist, solange der Tumor nicht in den präzentralen Gyrus eindringt 66,67,68,69,70,71 . Zusätzlich wurden mikrostrukturelle Veränderungen des nTMS-gesäten CST (verminderte fraktionierte Anisotropie mit erhöhter mittlerer Diffusivität) als weitere Risikofaktoren für postoperative Defizite70 vorgeschlagen. Schließlich wurde die Verwendung der nTMS-basierten Traktographie mit einem größeren Ausmaß an Resektion und verlängertem Überleben bei gleichzeitiger Erhaltung der motorischen Funktion in Verbindung gebracht, was ihre Integration in die präoperative Planung72 unterstützt.
Während der motorischen Kartierung ist ein wichtiger Parameter, der die räumliche Verteilung von MEPs und die Interpretierbarkeit motorischer Karten stark beeinflusst, die Stimulationsintensität (SI). Ein höheres SI erhöht die Antwortwahrscheinlichkeit und die räumliche Streuung (das Risiko von falsch-positiven Antworten), während unzureichende SI das Risiko falsch-negativer Antworten erhöht. Um diese Verzerrung zu minimieren, sollte der SI relativ zum RMT skaliert und, wenn möglich, angepasst werden, um ein stabiles Ziel-EF zu erhalten. In der Praxis findet das nahe Schwellenwerte SI ein Gleichgewicht zwischen Sensitivität und Spezifität und liefert konservative Karten, die nahe der direkten elektrischen Stimulationsabbildung sind. Andererseits kann die Wahl eines supra-schwellenwerten SI (z. B. 120 % RMT) gerechtfertigt werden, wenn klinische Sicherheit die Sensitivität an den Kartenrändern priorisiert und anerkannt wird, dass ein höherer SI systematisch die motorische Karte73 erweitert. Im Zusammenhang mit der Abbildung mehrerer Muskeln kann die Verwendung eines einzelnen SI die Abbildung zugunsten des niedrigschwelligen Muskels verzerren, da benachbarte Muskeln unterschiedliche Erregbarkeitsprofile haben können. Dementsprechend sollte RMT für jedenMuskel 74 geschätzt werden. Andererseits können während einer motorischen Kartierungssitzung signifikante Veränderungen der kortikalen Erregbarkeit, die sich in unerwarteten Veränderungen der MEP-Amplituden widerspiegeln, auftreten, was eine Neuschätzung des RMT und eine Anpassung des SI erfordert.
Der Einsatz von Stimulationsgittern während der motorischen Kartierung hilft, den Abstand zu standardisieren und erleichtert die Kartenquantifizierung (d. h. durch das Zählen aktiver Quadrate). Allerdings beeinflusst die Gittergröße direkt die Ergebnisse: Große Quadrate können die Kartengröße überschätzen, während kleine Quadrate das Risiko einer Untersampling erhöhen. Neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass nTMS-Kartierung ohne Raster durchgeführt werden kann, mit einem anatomisch gesteuerten Ansatz und dichteren Reizen in der Nähe der anatomischen Orientierungspunkte und Kartenkanten75.
Aus der motorischen Abbildung können mehrere quantitative Parameter abgeleitet werden, wie zum Beispiel der Schwerpunkt (CoG), die motorische Kartenfläche und das Volumen. Der CoG ist definiert als der amplitudengewichtete Ort in Koordinaten, der das Zentrum der motorischen Darstellung58 darstellt. Serienuntersuchungen zeigten Veränderungen im CoG bei Hirntumorpatientenbei 76, 77, 78 und erfassen Hinweise auf eine funktionelle Reorganisation im motorischen Kortex über die Zeit. Die motorische Kartefläche und das Volumen stellen die räumliche Ausdehnung der motorischen Darstellung dar. Die Fläche wird üblicherweise entweder durch das Zählen der aktiven Quadrate auf einem Stimulationsgitter oder durch Spline-Interpolation in gitterfreier Stimulation abgeleitet, die die positiven Stimulationspunkte mit glatten Polynomkurven verbindet, um eine kontinuierliche Fläche oder Volumen56 zu erzeugen. Diese Metriken können longitudinal überwacht werden (Folgestudie oder Bewertung einer Intervention) oder mit der kontralesionalen Hemisphäre verglichen werden, um die kortikale motorische Plastizität 79,80,81,82 zu untersuchen. Quantitative motorische Kartierungsmetriken haben das Potenzial, über die Neuroonkologie hinaus erweitert zu werden und Biomarker der Integrität des motorischen Systems sowie krankheitsbedingter Plastizität bei neurologischen Erkrankungen bereitzustellen55,83.
Obwohl nTMS inzwischen gut etabliert ist für die präoperative Motorkartierung, sollten mehrere Einschränkungen anerkannt werden. Erstens bleibt die Genauigkeit der Ko-Registrierung und der kortikalen Kartierung teilweise vom Operator abhängig. Für Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit der Technik ist eine angemessene Schulung im Coil-Handling, die Stabilität des Kopftrackers und eine schnelle Anpassung der Stimulation erforderlich, um Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit der Technik sicherzustellen, obwohl frühere Studien gezeigt haben, dass nTMS eine zuverlässige motorische Topografie mit guter Interoperator-Übereinstimmung zwischen Experten und Anfängernliefert. Eine zweite Einschränkung betrifft den Einfluss von perilesionalem Ödem und Masseneffekt auf die Traktographie. Übermäßiges perilesionales Ödem kann die Genauigkeit der nTMS-basierten CST-Rekonstruktion verringern, insbesondere in Voxeln neben derLäsion 85. Ebenso können Abweichungen zwischen präoperativen Datensätzen und der tatsächlichen intraoperativen Anatomie aufgrund intraoperativer Gehirnverschiebung86,87 auftreten. Da eine Gehirnverschiebung nicht vollständig verhindert werden kann – insbesondere bei Tumoren mit wichtigem Masseneffekt – kann die Genauigkeit der von nTMS abgeleiteten motorischen Regionen (sowohl kortikal als auch subkortikal) in den späteren Stadien der Resektion abnehmen. Mehrere Strategien können diese Ungenauigkeiten mindern, darunter die Begrenzung unnötiger kortikaler Exposition, wiederholtes Überprüfen oberflächlicher anatomischer Orientierungspunkte88 und der Einsatz intraoperativer Bildaufnahmen wie MRT, Ultraschall oder CT kombiniert mit Hirndeformationskorrektur 89,90,91,92 . Schließlich hat nTMS in Bezug auf die Sicherheit ein günstiges Sicherheitsprofil bei Patienten mit tumorbedingter Epilepsie gezeigt. In großen Serien sind stimulationsinduzierte Anfälle während der präoperativenKartierung 93 selten oder fehlen, was die Sicherheit dieser Technik unterstützt, wenn geeignete Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden.
Insgesamt liefert nTMS klinisch nützliche funktionelle Informationen für die chirurgische Planung und eröffnet den Weg zu Längsstudien zur motorischen Systemplastizität bei verschiedenen neurologischen oder psychiatrischen Erkrankungen.