Estimulación Magnética Transcraneal Repetitiva Neuronavegación guiada por Afasia

Resumen

Este estudio está diseñado para probar la hipótesis de que la estimulación magnética transcraneal guiada por el sistema de neuronavegación tiene una mayor precisión para dirigirse al objetivo previsto, como se ha demostrado al provocar un mayor grado de afasia virtual en sujetos sanos, medido por el retraso en el tiempo de reacción al nombramiento de la imagen.

Resumen

La estimulación magnética transcraneal repetitiva (rTMS) es ampliamente utilizado por varias afecciones neurológicas, ya que ha ganado reconocimiento por sus potenciales efectos terapéuticos. excitabilidad cerebral es modulada de forma no invasiva mediante estimulación magnética transcraneal repetitiva, y rTMS a las áreas del lenguaje ha demostrado sus efectos potenciales en el tratamiento de la afasia. En nuestro protocolo, nuestro objetivo es inducir artificialmente la afasia virtual en sujetos sanos mediante la inhibición de Brodmann área de 44 y 45 mediante neuronavegación TMS (MNA), y F3 del sistema internacional 10-20 EEG para TMS convencional (CTMS). Para medir el grado de afasia, los cambios en el tiempo de reacción a una nomenclatura de imagen pre- tarea y después de la estimulación se miden y comparan el retraso en el tiempo de reacción entre las MNA y CTMS. La precisión de los dos métodos de estimulación TMS se compara el promedio de la Talairach coordenadas del objetivo y el estímulo real. La consistencia de la estimulación se demuestra por el rango de error del objetivo. El propósito de este Study es para demostrar el uso de MTN y describir los beneficios y limitaciones de las MNA en comparación con los de las marcas comunitarias.

Introducción

La estimulación magnética transcraneal repetitiva (rTMS) se activa de forma no invasiva circuitos neuronales en el sistema nervioso central y periférico. ¹ rTMS modula la excitabilidad cerebral ² y tiene potenciales efectos terapéuticos en varias enfermedades psiquiátricas y neurológicas, tales como debilidad motora, afasia, el abandono y el dolor . ³ los sitios diana para la EMTr distintos se identifican convencionalmente usando el sistema internacional 10-20 EEG de la corteza motora o mediante la medición de distancias de ciertos puntos de referencia externos.

Sin embargo, las diferencias interindividuales en el tamaño, la anatomía y morfología de la corteza cerebral no se tienen en cuenta, por lo que la localización objetivo óptimo desafiante. ³ Otra cuestión crítica para aplicaciones de rTMS es la discordancia entre la colocación de la bobina magnética y la región cortical de estimulación previsto.

Ópticamente seguido de neurocirugía de navegación tiene expaplicaciones de TI mediante AND para abarcar el campo de la neurociencia cognitiva incluyendo la rTMS para la orientación de la bobina magnética. El sistema de neuronavegación ayuda a identificar las estructuras objetivo óptimas para rTMS ^4,5. Tal divergencia en el posicionamiento de la bobina en la zona de destino con frecuencia se produce con el método convencional la adopción del sistema EEG 10 a 20, y esto se espera que sea superado por neuronavegación.

Este protocolo de estudio muestra un método para inducir la afasia virtual en sujetos sanos por rTMS neuronavegación dirigidos área de Broca, utilizando la correlación anatómica individual. El grado de afasia virtual en términos de cambio en el tiempo de reacción a denominación de dibujos se mide y se compara con los del método de estimulación convencional. El método neuronavegación guiada tiene una mayor precisión para la entrega de pulsos magnéticos al cerebro, y por lo tanto se espera que demuestren un mayor cambio clínico que la del método convencional. El objetivo de esta ganaderíaY fue la introducción de un método más preciso y eficaz de estimulación para los pacientes con afasia en el entorno clínico.

Protocolo

Declaración de Ética: Este estudio fue aprobado por la junta de revisión institucional de un hospital cegado.

1. Materiales Preparación de (Tabla 1)

1. Usar el equipo de TMS con la salida máxima de 3,0 Tesla y una fuente de alimentación de 200-240 V CA 50/60 Hz 5A a una anchura de impulso de 350 microsegundos.
2. Adquirir umbral motor en reposo (RMT) en cada materia por electromiografía (EMG) para determinar el potencial evocado motor (MEP) utilizando el sistema TMS y el electrodo activo (véase el paso 3.1 para más detalles). Ajuste el RMT como la intensidad individual para el protocolo de estudio TMS real (Figura 1).
   Nota: El sistema de neuronavegación incluye una pantalla de ordenador, perseguidor subjetiva, perseguidor de la bobina, puntero, bloque de calibración, cámara, y una silla TMS sistema de asientos. (Figuras 2 - 4)
3. Utilice el programa SuperLab para establecer la denominación de dibujos tarea y presentar el estímulo a los sujetos para poner a prueba el grado de virtú inducidaAl afasia.
4. tiempo de reacción de registro para cada imagen usando un sistema de grabación de voz, se describe en más detalle en el paso 4.
5. Analizar la latencia y duración de la nomenclatura de la imagen de respuesta por un sistema de análisis de la voz, que se describe con más detalle en el paso 4.

2. Comprobación del Diseño del estudio

1. Utilice la rTMS para inducir virtual afasia.
   1. Pedir al paciente para llevar a cabo la tarea de la denominación del dibujo, se describe con más detalle en el paso 4. tarea de denominación de imagen.
   2. Se aplican de forma rTMS neuronavegación-guiada (MNA) o rTMS convencionales (CTMS) durante la tarea de la denominación del dibujo. Los detalles de los CTM se describen en los pasos 5.3.2 y 5.5.
2. Medir el tiempo de reacción y la tasa de errores para el cuadro de nomenclatura y comparar los resultados en ambas condiciones, como se describe en más detalle en el paso 4.

3. Preparación del Protocolo TMS

1. determinar RMT
   1. Coloque el electrodo activo en la primera dorsal izquierda eninteróseo (IED) del músculo.
   2. Entregar 10 estimulaciones consecutivas al derecho del área M1 en un intervalo inter 4-6 segundos, el control de la contracción del músculo IED izquierda.
   3. Determinar RMT del sujeto utilizando la intensidad TMS mínima a la que se produce una amplitud MEP-pico a pico superior a 50 uV al menos cinco veces.
2. Mapeo TMS
   1. Obtener una resonancia alta resolución ponderada en T1 magnética (MR) imágenes anatómicas utilizando un escáner de RM 3-T del sujeto para el uso del sistema de neuronavegación. Los parámetros para la exploración de MRI se resumen en la Tabla 1.
      Nota: La transferencia de las imágenes de RM cerebro al programa neuronavegación, que reconstruye la curvilínea cerebro y la piel de cada individuo utilizando la orientación anatómica de la comisura anterior (AC) y la comisura posterior (PC), como se muestra en la Figura 5.
      1. Reconstruir la estructura de la piel
         1. Obtener el archivo de la RM cerebral del sujetoimagen en imagen estándar Digital y Comunicaciones en Medicina (DICOM). formato. Convertir la imagen de RM mediante la selección de "estudio de conversión". Establecer el directorio de búsqueda desde el que se transfiere el archivo al ordenador neuronavegación. tipo Convertir debe seleccionarse según el tipo de DICOM para ser utilizado en el programa de neuronavegación.
         2. Transferir el archivo DICOM a la computadora en la que está instalado el programa neuronavegación. Implementar el programa de navegación. El icono por defecto es "anatómico". Para un nuevo registro de paciente, seleccione uno de los archivos de imágenes DICOM.
         3. Haga clic en "espacios Atlas". Este paso es establecer el punto de referencia para reconstruir cada imagen. Pulse el botón "nuevo" en el dropbox y establecer la estructura anatómica de referencia haciendo clic "(caja AC-PC) manual".
         4. Encuentra la CA del paciente del cuerpo calloso, sólo la línea media de los dos hemisferios se colocan delante de las columnas de los fondos de saco. Marcos de CA en la imagen de RM y haga clic en "set AC".
         5. Encuentra PC del paciente, la línea media de los dos hemisferios en la cara dorsal del extremo superior del acueducto cerebral. Marcos PC la imagen de RM y haga clic en "PC set".
         6. Haga clic en "reconstrucciones" para hacer la estructura de la piel. Pulse el botón "nuevo" en el dropbox para seleccionar "piel". Establecer el rango para la reconstrucción de las imágenes de RM. Asegúrese de incluir todo el cráneo con la punta de la nariz y dos orejas.
         7. Haga clic en "piel de cálculo" en la nueva estructura. Espere hasta que se realiza el proceso. Tras la finalización de la construcción de la piel, la morfología de la piel se debe mostrar.
      2. Seleccione "curvilínea cerebro completo" en la sección "Reconstrucción" para reconstruir el cerebro siguiente curvilínea 3.2.1.1. Al igual que en el paso anterior, establecer el rango para la reconstrucción de las imágenes de RM que contienen la punta de la nariz. Haga clic en "curvilínea de cómputo". curvilínea cerebro completo se muestra después de terminada la construcción.
   2. Marque la Nasion, punta de la nariz, y ambos trago de registro de las marcas anatómicas. Este paso es para que coincida con el punto anatómico entre el paciente y la estructura de la piel reconstruida para la configuración de la posición relativa del objetivo en la corteza cerebral (Figura 6).
      1. Haga clic en el icono de "Punto de referencia". Para configurar el punto de referencia, marcar el Nasion (punto entre la nariz frente, en la unión de los huesos nasales) en la estructura de la piel computarizada. Puedes verlo haciendo clic en "nuevo" y almacenarlo como "Punto de referencia 1"
      2. Marcar la punta de la nariz después de registrar Nasion como punto de referencia 1. Registrar la punta de la nariz haciendo clic en "nuevo" y almacenarlo como "Punto de referencia 2"
      3. Marcar cada trago en la estructura de la piel. El trago es la pequeña eminencia en punta del oído externo, situado en frente de la Concha. Registrar cada trago después de marcar y hacer clic en "nuevos" puntos de referencia. Para este protocolo, el trago derecha es regregis- como "Punto de referencia 3" y la izquierda está registrada como "Punto de referencia 4".
   3. Ponga la cinta para la cabeza con el rastreador subjetiva sobre la cabeza del participante. Calibrar el rastreador de bobina con el bloque de calibración del sistema de asientos en cada sesión de navegación para cada sujeto. Asegúrese de que las cámaras de navegación detecta y muestra todos los del sistema de seguimiento del sujeto, la silla, la bobina y el puntero en la pantalla del ordenador antes de continuar.
      1. La calibración de la bobina con el sistema de asiento.
         1. Calibrar el rastreador antes de cada bobina de estimulación MNA. En el menú principal del ordenador, seleccione "Ventana". Haga clic en "calibración bobina de EMT" en el dropbox. Haga clic en "nueva calibrar". En la segunda sesión, seleccione el nombre de la bobina utilizada por primera vez y haga clic en "Re-calibrar".
         2. Coloque la bobina de EMT en el punto posterior del bloque de calibración estándar. Asegúrese de que la bobina se coloca horizontalmente. Compruebe que lala cámara está detectando tanto el bloque de calibración y seguimiento de la bobina (en verde). A continuación, haga clic en "comienza la cuenta regresiva de calibración", y un segundo 5 de cuenta atrás se iniciará. Mantenga la bobina inmóvil durante la cuenta atrás.

4. Cuadro de nombres de tareas

1. Establecer el programa de la denominación del dibujo para presentar cada estímulo de 3.000 mseg antes de pasar automáticamente a la siguiente imagen.
2. Pedir al participante para nombrar el panorama que se presenta con la mayor precisión y rapidez posible.
3. Medir el tiempo de reacción (latencia de pop-up del estímulo de la pantalla para el primer sonido producido por el participante) para cada foto mediante la detección del sonido producido por el sujeto a través del micrófono del auricular utilizando el programa de análisis de la voz freeware.
   1. cuarenta cuadros emparejados en la longitud del nombre y los segmentos de entre dos y tres de la base de datos de la imagen de la versión coreana de la Boston Naming Test (K-BNT) se presentan en la pantallaantes y después de la estimulación, como en el estudio de Kim et al., (2014).

5. protocolo de asignación de TMS

1. estimulación Hz Deliver1 a una intensidad del 90% de la RMT durante 10 minutos, con un total de 600 pulsos TMS.
2. Mantenga la forma de ocho tangencialmente bobina en el cráneo con la bobina orientada perpendicularmente a la meta.
3. TMS Mapping (Figura 7)
   1. Identificar la circunvolución anatómicas inferiores frontales (IFG) en base a la superficie del cerebro normalizado, por MNA.
      1. Registrar el IFG como el objetivo MNA.
         1. Haga clic en "Target" y "objetivos de prensa Configurar". Marcar el IFG en la ventana que muestra la curvilínea cerebro. la fijación de objetivos detallados se logra mediante la orientación cada imágenes transversales y sagital de RM. Guarda el punto como "Trayectoria".
      2. Registrar puntos de referencia con el cuero cabelludo sujetos.
         1. Haga clic en "Sesiones" para el mapeo. Crearuna nueva sesión seleccionando "sesión en línea" en la nueva Dropbox. Se crea una ventana "Sesión 1", en el que el icono por defecto es "Objetivos". Seleccione el nombre de destino guardado en el paso 3.2.2.2. (Seleccione "Trayectoria 1"). Haga clic en el botón "Añadir", y pasar al siguiente paso.
         2. Haga clic en "Registro". Este paso es para que coincida con la curvilínea cerebro reconstruido con el tema. La señal registrada en el paso 3.2.2.1. se utiliza para hacer coincidir el punto anatómico con la estructura anatómica real.
         3. Asegúrese de que la cámara identifica tanto el puntero y el seguimiento de sujetos, que se muestra en color verde. Apuntar a Nasion del sujeto con el puntero. Haga clic en "Go% de la muestra al siguiente punto de interés". Punto de punta de la nariz del sujeto y probar. Repita hasta que los cuatro puntos de referencia se corresponden.
   2. Coloque la bobina en F3 del sistema internacional 10-20 EEG ⁷ para CTMS.
4. Mirar a la pantalla para asegurarse de que la bobina está en el objetivo deseado y se mantiene durante todo el procedimiento de las MNA. La pantalla debe aparecer la superficie de la materia cerebral, objetivo previsto, y la bobina, así como la gama de error como la bobina se mueve lejos del objetivo mostrado por el ojo de buey (Figura 8). Haciendo referencia a la pantalla, el operador ajusta la bobina sobre el objetivo, ya que se aleja.
   1. Realizar las MNA por encima del objetivo registrada
      1. Haga clic en "Realizar" en la pantalla después de registrar puntos de referencia del sujeto, como se describe en el paso 5.3.1.1. Para cambiar la configuración predeterminada de la cámara para detectar el puntero, seleccione el nombre de la bobina ahorrado durante el paso 3.2.3.1. en la parte inferior de la dropbox "controlador". Asegúrese de que la cámara identifica tanto el seguidor tema y de seguimiento de la bobina.
      2. Compruebe que la pantalla muestra la distancia relativa y el ángulo de la bobina de EMT de la meta registrado (IFG). Si la bobina se mueve lejos de la diana, ladistancia está marcada en rojo, mientras que está marcada en verde cuando la bobina está dentro del rango objetivo previsto. Trate de obtener el ángulo entre la bobina y el destino como un ojo de buey tanto como sea posible.
5. Girar la pantalla lejos del operador para el procedimiento CTMS para entregar ciegamente el TMS. La bobina se mantiene como lo fue en el comienzo de la sesión.

6. Topographic Adquisición de Datos

1. Registro de ubicación bobina por la estimulación manualmente pulsando el botón de "registro" en el control remoto.
2. Tras la grabación de cada estimulación, adquiere Taliarach coordenadas en la x, y, z para el objetivo designado y actual área estimulada.
3. Representar las coordenadas en un solo cerebro normalizado utilizando el programa de procesamiento de imágenes gratuito (MRIcro, http://www.mccauslandcenter.sc.edu/mricro/mricro/index.html).
4. Adquirir las correspondientes áreas anatómicas del cerebro, incluyendo el área de Brodmann, la gyrus, lóbulo, y de la región del hemisferio etiquetas al Talairach coordenadas mediante un programa de etiquetado freeware (Talairachclient, http://www.talairach.org/client.html).

Resultados

Kim et al. Demostró un efecto más superior de la EMT con la orientación del sistema de neuronavegación en comparación con el método convencional no puede navegar mediante una menor dispersión de estímulo y estimulación más focal y el derecho del área M1, ⁸ como ^se muestra en la Figura 9. La evidencia adicional para apoyar la incorporación de el sistema de neuronavegación con TMS se demuestra mediante un experimento aleatorio y cruzado para ...

Discusión

TMS es ampliamente utilizado tanto en la práctica clínica y la investigación básica. ¹⁰ efectos terapéuticos valiosos son ofrecidos por la influencia fisiológica de rTMS, incluyendo un efecto neuromodulador inhibitorio sobre la excitabilidad cortical con rTMS de baja frecuencia para el tratamiento de la afasia. ¹¹ interrupción transitoria del procesamiento neural o virtual lesioning inducida por la estimulación magnética transcraneal repetitiva puede cambiar el rendimiento de comportamiento. ^1...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Medtronic MagPro X100	MagVenture	9016E0711
MCF-B65 Bobina de mariposa	MagVenture	9016E042
Brainsight TMS Navigation	Rogue Research	KITBSF1003