Un protocolo estandarizado para el mapeo motor funcional utilizando estimulación magnética transcraneal navegada

Summary

Aquí describimos un protocolo estandarizado para el mapeo motor utilizando nTMS combinado con la reconstrucción del tracto corticoespinal (CST) basada en imagen tensorial de difusión (DTI). El protocolo es reproducible, clínicamente factible y fácilmente integrable en los flujos de trabajo clínicos rutinarios, proporcionando un marco sólido y valioso para la evaluación de vías motoras, la investigación en neuroplasticidad y la planificación de rehabilitación.

Abstract

La estimulación magnética transcraneal navegada (nTMS) se basa en la integración de datos individuales de imagen cerebral para determinar la posición precisa de la bobina de estimulación, permitiendo así la estimulación anatómicamente guiada de objetivos corticales. El interés de los sistemas de neuronavegación está bien reconocido en la optimización de la posición de la bobina durante tratamientos repetitivos de EMT (rTMS). Además, la nTMS se aplica cada vez más para el mapeo funcional de regiones cerebrales en diferentes aplicaciones, como la identificación y delimitación de áreas motoras y del lenguaje elocuentes antes de la resección tumoral. Además de su utilidad para optimizar procedimientos neuroquirúrgicos, el mapeo nTMS también puede ser una herramienta para monitorizar la plasticidad cortical y cuantificar la integridad del sistema motor en diversas enfermedades neurológicas. Este artículo metodológico presenta un protocolo estandarizado para el mapeo motor utilizando nTMS, en combinación con la reconstrucción del tracto corticoespinal (CST) basada en imagen tensorial de difusión (DTI). Este enfoque permite la delimitación precisa de regiones corticales motoras elocuentes y sus proyecciones subcorticales, así como la detección de reorganizaciones funcionales en pacientes con lesiones adyacentes. Cuando se integra en la planificación prequirúrgica, este método ofrece orientación para estrategias quirúrgicas individualizadas destinadas a maximizar la resección de lesiones mientras se preserva la función motora. El protocolo presentado aquí es reproducible, clínicamente aplicable y adecuado para su integración en flujos de trabajo rutinarios. Constituye una herramienta prometedora para la investigación en neuroplasticidad y la planificación de rehabilitación.

Introduction

Maximizar la extensión de la resección en tumores cerebrales motor-elocuentes mientras se minimizan los déficits motores postoperatorios sigue siendo un desafío central en neurocirugía. El mapeo de estimulación eléctrica directa intraoperatoria (DES) es la técnica "estándar de oro" para proporcionar información anatomo-funcional fiable sobre la representación cortical y subcortical de las vías ^motoras 1,2,3,4,5. Sin embargo, para la planificación preoperatoria, la estratificación de riesgos y el asesoramiento óptimo del paciente, es crucial delimitar la anatomía funcional individual antes de la cirugía. La relación entre anatomía y función en las áreas motoras corticales no puede inferirse a partir de la resonancia magnética estructural cerebral convencional (IRM), ya que los tumores cerebrales pueden inducir una distorsión anatómica significativa o una reorganización plástica de las redes motoras.

La estimulación magnética transcraneal (TMS) se introdujo como un método no invasivo para sondear la corteza^{motora 6} y posteriormente se adaptó para el mapeo funcional de la corteza^{motora 7,8}, incluyendo pruebas preoperatorias mediante el registro de potenciales evocados motores (MEPs) de diferentes músculos mediante electromiografía^{superficial 9,10,11}. Los primeros protocolos de TMS no navegados eran técnicamente exigentes y carecían de precisión anatómica. La integración posterior con datos individuales de la resonancia magnética y la navegación basada en campos eléctricos permitió una guía precisa de los sitios de estimulación, mejorando la precisión anatomo-funcional 12,13,14 y la reproducibilidad ^15,16. Al provocar directamente las MEPs, la EMT navegada (nTMS) proporciona resolución temporal a escala de milisegundos y localización espacial subcentimétrica de la salida corticoespinal con buena concordancia con la DES^{intraoperatoria} 17,18,19. La nTMS guiada por imagen es segura,^{bien tolerada 20,21} y aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) para el mapeo funcional prequirúrgico de la corteza motora durante más de 15^{años y 22}.

En el mapeo motor, las representaciones corticales se delimitan muestreando amplitudes de MEP en los sitios de estimulación objetivo para construir mapas motores específicos de^{cada paciente 23}. En comparación con la resonancia funcional basada en tareas (fMRI), la nTMS muestra una concordancia espacial más estrecha con la DES^{intraoperatoria} 24,25,26. Mientras que las decisiones intraoperatorias dependen finalmente de la DES cuando las lesiones coinciden o invaden las áreas motoras, la nTMS preoperatoria proporciona información complementaria valiosa al exportar sitios positivos para estimulación como semillas para la reconstrucción por imagen tensorial de difusión (DTI) del tracto corticoespinal (CST). Este enfoque es especialmente útil para evaluar la integridad corticoespinal cuando los tumores afectan principalmente a los tractos motores en la sustancia blanca subcortical^27,28. Además, el mapeo motor preoperatorio de nTMS ha mostrado un buen valor predictivo^{positivo 29,30} y un valor predictivo negativo alto 29,30,31, con mejores resultados quirúrgicos 17,18,19,32. También se ha demostrado recientemente que es una herramienta eficaz para evaluar la función motora^{postoperatoria 31,33}. Por estas razones, el mapeo motor de la nTMS se utiliza cada vez más tanto para la evaluación preoperatoria como para el seguimiento postoperatorio en neurocirugía. Las recomendaciones metodológicas para el mapeo cortical con nTMS se publicaron en^{2017 34}. A la luz de estos estudios recientes y la integración de técnicas modernas de imagen, esta metodología puede ahora perfeccionarse para ofrecer una orientación más precisa para la práctica clínica y de investigación.

En este artículo, presentamos un protocolo estandarizado para realizar mapeo motor con nTMS, combinando diferentes técnicas para evaluar representaciones corticales y subcorticales preoperatorias de vías motoras para la planificación de la resección tumoral en condiciones clínicas reales.

Protocol

Este estudio se llevó a cabo de acuerdo con las directrices éticas nacionales e internacionales para la investigación en humanos. El análisis retrospectivo de los datos anonimizados de los pacientes recogidos durante la atención rutinaria se realizó con el consentimiento informado obtenido en el momento de la atención, de acuerdo con la normativa francesa. Se incluyeron datos demostrativos de sujetos sanos, que son coautores del manuscrito, con consentimiento informado por escrito para la participación y publicación de datos e imágenes. Este es el protocolo actual utilizado en el Hospital Henri Mondor (Créteil, Francia) y en el Hospital Universitario de Aarhus (Dinamarca) para la planificación preoperatoria en cirugía de tumores cerebrales.

1. Adquisición de datos de neuroimagen para neuronavegación

1. Verificar la ausencia de contraindicación para la nTMS y la resonancia magnética mediante historiales médicos y entrevistas con el paciente, incluyendo dispositivo ferromagnético intracraneal, epilepsia no controlada, marcapasos, embarazo o lactancia³⁵.
2. Adquiere una imagen anatómica cerebral de alta resolución que incluya ambos oídos y vértice craneal (sin pliegues ni deformaciones por auriculares de resonancia magnética) para permitir una reconstrucción cerebral precisa por parte del sistema de neuronavegación.
   1. Utiliza la siguiente recomendación para la secuencia de la resonancia magnética:
      Eco-eco-anatómico anatómico 3D ponderado en T1 (T1w)
      Vóxeles isotrópicos de 1 mm (o menos)
      ≥Sistema de resonancia magnética 1,5-Tesla (preferido 3 T).
   2. Alternativamente, utiliza estas secuencias aceptables:
      3D-FLAIR
      3D T1W mejorado con contraste
3. Adquirir imágenes ponderadas por difusión (DWI) antes de la inyección de contraste para la tractografía posterior basada en Imágenes de Tensor de Difusión (^{DTI) 36}.
   1. Utilice los siguientes parámetros mínimos^{de adquisición 37}:
      Vóxeles isotrópicos de 2 mm
      Direcciones de codificación por difusión: ≥ 25
      valor B: ≈ 800 s/mm²
      Imágenes no ponderadas por difusión: ≥ 3 volúmenes b0 (b = 0 s/mm²)
   2. Utilice los siguientes parámetros recomendados (para mejorar la estimación tensorial y la tractografía):
      Direcciones de codificación por difusión: ≥ 64
      Valor B: 1000 s/^{mm 2}
      Mayor resolución espacial (≤ 2 mm isotrópica)

2. Prepara al sujeto

1. Importa la imagen anatómica de la resonancia magnética del sujeto al sistema de neuronavegación para generar una reconstrucción cerebral en 3D.
2. Marca los puntos anatómicos clave en la resonancia dentro del software de neuronavegación (Nasion, oído derecho, oído izquierdo).
   1. Usa la raíz del crus helicis para mayor precisión.
   2. Alternativamente, utiliza el tragus, pero su superficie mayor puede aumentar la descoordinación de co-registro.
      NOTA: Para acortar el mapeo motor, estos pasos preparatorios pueden realizarse antes de instalar el sujeto en la sala.
3. Coloca al sujeto en un sillón cómodo, con una ligera inclinación (20-30°) para reducir la tensión de la^{espalda 38}. Ajusta el reposacabezas para que soporte la cabeza y el cuello en el inion.
4. Comprueba si hay objetos metálicos en la cabeza y el cuello (por ejemplo, pendientes, pasadores, piercings) y quítalos antes de comenzar el procedimiento.
5. Prepara la piel de la frente para la colocación del head-tracker.
   1. Limpia la piel usando almohadillas de alcohol o un gel abrasivo suave.
   2. Asegúrate de que la piel esté completamente seca antes de colocar el rastreador.
6. Coloca el monitor de cabeza en la frente para que permanezca estable durante toda la sesión de estimulación.
   1. Colócalo por encima de las cejas y por debajo de la línea del cabello.
   2. Colócalo en el centro o ligeramente hacia un lado.
   3. Fija el rastreador usando su superficie adhesiva o con una goma elástica.
7. Co-registrar los puntos anatómicos clave del paciente con la imagen importada en el software de neuronavegación (véase la Figura 1).
   1. Utiliza el bolígrafo digitalizador para marcar los puntos de referencia anatómicos.
   2. Asegúrese de que los lóbulos estén libres del reposacabezas para evitar desplazamientos de los puntos de referencia³⁹.
   3. Si la anatomía del oído aparece distorsionada en la resonancia (por ejemplo, pabellón doblado), redefine el punto correspondiente en la imagen antes de digitalizar.
8. Una vez completado, el software valida los tres puntos fiduciales si el error de desajuste es inferior a 3 mm. Si el error de desajuste es demasiado grande, prueba los siguientes pasos en orden:
   1. Digitaliza los puntos anatómicos clave del paciente por segunda vez.
   2. Redefine los puntos anatómicos del oído izquierdo y derecho en la resonancia.
   3. Digitaliza mientras presionas suavemente la hélice del lóbulo, ya que los auriculares de resonancia magnética pueden haber desplazado la oreja unos milímetros.
9. Refinar el registro digitalizando puntos adicionales del cuero cabelludo (coincidencia cuero cabelludo-superficie).
10. Validar la co-inscripción, con un error de co-registro inferior a 3 mm (prefiere 2 mm). Si la discrepancia supera los 3 mm, repite los pasos 2,7-2,9.

Figura 1: Co-registro de la cabeza del paciente con la resonancia anatómica. Lado izquierdo: Registro basado en monumentos. Paneles superiores: Identificación de los hitos anatómicos en la resonancia magnética (oído izquierdo, nasion, oído derecho) dentro del software de neuronavegación. Paneles inferiores: Digitalización de los puntos de referencia en el paciente usando el bolígrafo digitalizador. Lado derecho: Ajuste de la superficie usando puntos adicionales en el cuero cabelludo. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

3. Preparación de los músculos cartografiados

1. Ponle tapones para los oídos al sujeto y lleva protectores para los oídos durante la estimulación.
2. Prepara la piel sobre el músculo objetivo raspando suavemente la piel con almohadillas de alcohol y/o almohadillas de algodón con gel abrasivo suave.
3. Coloque electrodos superficiales en los músculos de interés en un montaje vientre-tendón, como en los MEPs clínicos rutinarios. Se pueden mapear hasta seis músculos diferentes simultáneamente.
4. Coloca el electrodo de tierra en un sitio neutro, como el muñón del hombro, la superficie dorsal de la mano o la superficie medial de la tibia.
5. Conecta todos los electrodos al amplificador EMG.
6. Inicia la adquisición de EMG para mostrar EMG continuo de todos los canales y verifica que los músculos estén en reposo.
7. Comprueba que los canales EMG estén libres de ruido excesivo de 50/60 Hz (< 50 μV). Si el zumbido eléctrico es excesivo, prueba los siguientes pasos en orden:
   1. Verifica que los electrodos estén firmemente adheridos a la piel, sin desprenderse.
   2. Recoloca los cables de los electrodos dentro de la silla para evitar el contacto con partes metálicas o con el suelo.
   3. Mueve la parte distal de los electrodos alejándolos del sistema de neuronavegación y de las fuentes de alimentación de corriente alterna.
   4. Sustituye los electrodos y vuelve a aplicarlos con una orientación diferente del cable (ver pasos 3.7.2 y 3.7.3).
   5. Desconecta la silla de su fuente de alimentación.
   6. Coloca el electrodo de tierra en la misma rama que los músculos cartografiados.
   7. Repite los pasos en orden hasta que el ruido se reduzca por debajo del umbral.
8. Una vez que el ruido de 50/60 Hz esté minimizado, reinicia la grabación EMG para restablecer la línea base.
9. Una vez superados estos pasos de preparación, procede con el mapeo grueso de los músculos seleccionados.
   NOTA: Una sesión estándar de mapeo debe incluir al menos un músculo por segmento de la extremidad superior y dos músculos de la extremidad inferior. La Tabla 1 enumera los músculos comúnmente cartografiados, que deben adaptarse según la ubicación de la lesión y la presentación clínica del^{paciente 34}.

Limb	Músculo	Alternativa(s)
Mano	Primer Interoseo Dorsal (IED)	Abductor Brevis del pulgar (APB)
	Abductor Digiti Minimi (ADM)
Antebrazo	Radial del Flexor Carpi (FCR)	Extensor Carpi Radial (ECR)
Brazo / Hombro	Bíceps	-
	Deltoide
Tramo	Tibial anterior (TA)	Sóleo (SOL)
Pie	Abductor alucis (AH)	Plantar medial (MP)
Rostro	Orbicularis Oris	Nasalis

Tabla 1: Músculos sugeridos para el mapeo motor.

4. Mapeo grueso para identificar el punto caliente y determinar el umbral del motor en reposo (RMT)

1. En el volumen cerebral renderizado en el software, ajusta la profundidad de descamación entre 15-25 mm de profundidad en el cuero cabelludo, caso por caso, para revelar mejor la anatomía cortical. El objetivo es visualizar los giros precentrales y postcentrales, el surco central y los surcos frontales superior e inferior.
   NOTA: La identificación del giro precentral es más fácil cuando el sujeto presenta un pomo manual "con forma de omega^{" 40,41}. Sin embargo, este hito es^{inconstante 42,43}. En tales casos, se recomiendan varios métodos para identificar el giro precentral 43,44,45.
2. Arranca la unidad estimuladora.
3. Coloca la espiral de estimulación (en forma de ocho) tangencial al cuero cabelludo (véase la Figura 2).
   1. Estabiliza la bobina con una mano en el mango y la otra en la bobina para mantener un contacto estable con el cuero cabelludo durante la reposición.
   2. Utiliza la asistencia de neuronavegación (ángulo de la bobina, distancia entre la bobina y la cabeza, indicadores de inclinación) para asegurar una posición precisa de la bobina sobre cada sitio de estimulación.
   3. Mantener un campo eléctrico inducido estable (EF, V/m) evitando la inclinación de la bobina.
   4. Adopta una postura cómoda porque el coil puede ser pesado. Utiliza un brazo que sujeta el cable para reducir la tensión del cable manteniendo la bobina libremente móvil.
4. Estimular a una intensidad ajustada para provocar respuestas dentro del rango de amplitud de 100-500 μV (pico a pico^{) 46}.
   NOTA: Esto suele lograrse entre el 35% y el 45% de la Salida Máxima del Estimulador (MSO) para las extremidades superiores y entre el 50% y el 80% de la MSO para las extremidades inferiores. Sin embargo, este rango de valores se aplica a sujetos sanos y puede ser mayor cuando el tumor infiltra las regiones motoras.
5. Nótese que la orientación de la bobina para el mapeo grueso (así como el mapeo fino) depende del miembro asignado (véase la Figura 3):
   1. Para la extremidad superior y la cara: mantener una orientación en espiral perpendicular al surco central (alineada con el surco), para mantener una corriente eléctrica inducida en una dirección posterior a^{anterior 47}.
      1. Para la extremidad superior: comienza a estimular sobre la parte superior (hombro) o la parte media (antebrazo y músculos de la mano) de la pared posterior del pomo de la mano, mirando hacia el surco frontal superior.
      2. Para la cara: comienza a estimular sobre la pared posterior del giro precentral frente al surco frontal inferior. Comprueba las latencias de respuesta para asegurarte de que provienen de las vías corticobulbares. Las MEPs faciales tienen una latencia de 7-13 ms, mientras que la respuesta muscular directa (tirón de mandíbula) inducida por la nTMS tiene una latencia de unos 3-4 ms.
   2. Para el miembro inferior: mantener una orientación de la espiral perpendicular a la línea media sagital, con una corriente eléctrica inducida en dirección^{media a lateral 34}. Las orientaciones alternativas de la bobina incluyen paralela a la línea media sagital 48,49,50 y/o perpendicular a los pliegues del lóbulo paracentral y del giro precentral.
6. Realiza estimulaciones sobre el giro precentral.
   1. Puntos de estimulación espacial separados por 2-5 mm, ya sea visualmente o usando una rejilla de estimulación.
   2. Cuando se realice visualmente, muestrea tres líneas paralelas a través del giro. Esto suele ser suficiente.
   3. Espacia cada estimulación al menos 1,5 s, preferiblemente con un intervalo aleatorio entre estímulos.
7. Si no se obtienen respuestas, se incrementa la intensidad del estímulo en un 10% respecto al valor inicial y se repite como antes.
8. Detén el mapeo grueso una vez que se registren 20-30 respuestas por músculo.
9. Revisa todos los MEPs para excluir las grabaciones contaminadas.
10. Identifica el "punto caliente" para cada músculo. El "punto caliente" es el punto estimulante que provoca la MEP de mayor amplitud. Para garantizar una definición fiable de puntos^{calientes 51}
    1. Muestra las grabaciones de cada músculo usando una escala de colores normalizada.
    2. Localiza el área que contiene MEPs de mayor amplitud.
    3. Ordena los MEPs por amplitud, de mayor a menor.
    4. Selecciona la MEP de mayor amplitud dentro de esta área, evitando respuestas simples anormalmente altas (normalmente las dos primeras MEPs).
11. Para cada músculo, selecciona el punto caliente para determinar el umbral motor en reposo (RMT). Esto ahorrará la posición y orientación de la bobina durante todo el proceso de determinación del RMT, asegurando una medición fiable⁵².
12. Determinar la RMT para cada músculo por separado, ya sea utilizando una técnica de búsqueda de umbral⁵³ o identificando la menor intensidad del estímulo (% MSO) que provoca MEPs ≥ 50μV en 5 de 10 ensayos consecutivos (método Rossini-Rothwell⁾⁵⁴. Utiliza el RMT de cada músculo como referencia para ajustar la intensidad del estímulo durante el mapeo fino.

Figura 2: Configuración experimental de nTMS. El sujeto está sentado con una ligera reclinación y soporte en el brazo, con electrodos EMG colocados sobre los músculos objetivo. El operador sostiene la bobina en forma de ocho estabilizándola para mantener un contacto tangencial con el cuero cabelludo, mientras monitoriza el campo eléctrico inducido (flechas: dirección, círculo: intensidad) y las MEPs inducidas. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 3: Interfaz de neuronavegación durante el mapeo. Retroalimentación en tiempo real sobre la posición de la bobina (unión de las flechas azul y roja), inclinación de la bobina, dirección del campo eléctrico (flecha azul a roja) e intensidad del campo (anillo circundante coloreado) asegurando una estimulación precisa en cada sitio cortical. Panel superior: Mapeado grueso del miembro superior, con la espiral orientada perpendicularmente al surco central. Panel inferior: Mapeo fino del tibial anterior, con la espiral orientada perpendicular a la línea media sagital. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

5. Mapeo fino

1. Asegúrate de que el sujeto esté completamente relajado, sin contracciones musculares involuntarias.
2. Para cada músculo, realiza la estimulación al 105-110% de su RMT.
   1. Utiliza la misma orientación de la bobina que durante el mapeo grueso (ver pasos 4.5 y 4.6).
   2. Reduce el espacio entre puntos de estimulación (4-6 líneas paralelas por giro).
   3. Mantener un intervalo interestímulo ≥ 1,5 s, preferiblemente aleatorio.
3. Delimita los mapas motores funcionales como áreas corticales donde la nTMS genera MEPs ≥ 50 μV (pico a pico).
   NOTA: Para el mapeo de la extremidad inferior, una alternativa es comenzar en el 110% de la RMT de la extremidad superior y ajustar la EF por pasos de ± 10 V/m hasta obtener MEPs^{consistentes de 34}.
4. Realiza la estimulación hasta que los mapas motores estén bordeados por una o dos líneas consecutivas de sitios negativos que no logren provocar MEPs.
   1. Si no se obtiene un borde negativo claro, extiende el muestreo, manteniendo el mismo espacio, hasta que las respuestas desaparezcan de forma fiable.
   2. Si las respuestas positivas se expanden en regiones inusuales, comprueba y adapta el ángulo de la bobina, la EF y la RMT.
      NOTA: El número de puntos por músculo puede variar (de 30 a 100 pulsos) según la representación cortical del músculo y el grado de desplazamiento cerebral inducido por el tumor.
5. Evita orientaciones de bobinas que generen ubicaciones o amplitudes anormales de MEP. En particular, una orientación de 45° (relativa a la línea media) puede producir MEPs en la extremidad superior muy hacia adelante y puede no ser representativa de una representación cortical motora^{precisa 47}.
6. Asegúrate de que los mapas motores sean elípticos, con algunos puntos negativos en el interior. Para los puntos de estimulación negativos dentro del mapa motor, realiza estimulaciones adicionales en diferentes momentos durante la evaluación para controlar cambios transitorios en la excitabilidad de la corteza motora.
7. Si durante el mapeo ocurren muchas respuestas negativas (<50 μV), prueba los siguientes pasos en orden:
   1. Pide al sujeto que se mantenga despierto, ya que a menudo refleja una reducción del estado de vigilancia.
   2. Comprueba que la intensidad de la estimulación no haya disminuido.
   3. Consideremos repetir la RMT, ya que el valor inicial podría haber estado influenciado por un estado de hiperexcitabilidad transitoria.
8. Si aparecen muchos MEPs de amplitud anormalmente alta (> 1000 μV) y el mapa se expande excesivamente, prueba los siguientes pasos en orden:
   1. Pide al sujeto que relaje la extremidad, incluso mostrando actividad muscular continua si es necesario (retroalimentación de señal).
   2. Si la actividad muscular persiste, pide al sujeto que agite la extremidad o la mueva en una posición más relajada. Si es necesario, aplica un movimiento pasivo concéntrico sobre el músculo probado (por ejemplo, con un objeto para los músculos de la mano y el alucis abductor, o con el soporte del pie para el tibial anterior).
   3. Consideremos repetir la RMT, ya que el valor inicial podría haber estado influenciado por un estado transitorio de hipoexcitabilidad de la corteza motora.

6. Análisis posterior de los datos MEP y exportación

1. Revisa y ajusta los MEPs para cada músculo.
   1. Abre el panel de revisión MEP o el visor de señales en el software de neuronavegación.
   2. Inspecciona cada MEP registrado para corregir la amplitud y la latencia y ajusta los marcadores si es necesario.
2. Excluye los puntos artefácticos o anormales de estimulación.
   1. Abre la lista de estimulación o el espacio de trabajo de mapeo en el software.
   2. Eliminar ensayos de estimulación que contienen artefactos o posiciones incorrectas de las bobinas (véase la Figura 4).
3. Mostrar el mapa motor de cada músculo en formato binario (positivo/negativo; por encima/debajo de 50 μV).
4. Exporta los puntos de estimulación positivos en formato DICOM inbinarizado de profundidad de 15, 20 y 25 mm. Utiliza estos archivos para el seguimiento de fibras y reconstruir el CST, utilizando los puntos de estimulación positivos como semillas para la tractografía.
5. Para medir otros parámetros de los mapas corticales (centro de gravedad, densidad del mapa, tamaño del mapa motor), exporta los datos a la profundidad de peeling de estimulación o a 20 mm (profundidad estándar de peeling)25,55,56,57,58.

Figura 4: Análisis posterior al procesamiento de datos MEP. Las trazas MEP se revisan para corregir marcadores de amplitud y latencia y excluir ensayos artefactuales (panel derecho: ejemplo de un ensayo contaminado por actividad EMG en curso). Las dos estimulaciones (círculos rojos) ilustran "respuestas anormales" que ocurren en la zona negativa, probablemente relacionadas con efectos de orientación de la bobina. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

7. Análisis de postprocesado del mapeo motor

1. Importar el DICOM de los mapas motores en un software de análisis de imágenes adecuado para neuronavegación neuroquirúrgica para la extirpación de tumores cerebrales.
2. Registra la imagen anatómica (T1w) con los mapas motores, DICOM y DWI. Importar y registrar imágenes adicionales si es necesario (por ejemplo, FLAIRw, SWI, T1w-gadolinum mejorado).
3. Genera objetos a partir de los DICOM del mapa motor y amplíalos 2-3 mm para mejorar la sensibilidad⁵⁹.
4. Recorta los mapas motores para eliminar orejas y nasion para evitar una reconstrucción anormal de fibras durante el seguimiento de fibras.
5. Dibuja manualmente un ROI final en el nivel pontino inferior, ipsilateralmente respecto al hemisferio cartografiado.
6. Realiza el seguimiento de fibra, usando los ROIs del mapa motor como semillas y el ROI pontino como punto final. Los algoritmos de tractografía comúnmente utilizados incluyen el seguimiento de líneas de velocidad determinista o la tractografía probabilística, dependiendo de la pregunta clínica y de los resultados del seguimiento de fibras.
   NOTA: Al usar software de difusión de código abierto, se requieren varios pasos de preprocesamiento antes de la tractografía (reducción de ruido, corrección de artefactos de Gibbs, corrección de movimiento y distorsión, corrección de campo de sesgo B1, ajuste tensorial y generación de mapas FA).
7. Ajusta los parámetros del seguimiento de fibras en un análisis caso por caso. Los parámetros recomendados son una longitud mínima de 110-120 mm, una angulación máxima de 30° y un FA fijado al 75% del umbral FA (FAT, correspondiente al FA en el que se hacen visibles las primeras fibras CST)^60,61.
8. Segmenta el tumor cerebral en otras imágenes (por ejemplo, FLAIR, gadolinium T1w) y crea un objeto correspondiente.
9. Mostrar el CST ya sea para la parte de cada rama (en diferentes colores) o para todo el mapeo motor.
10. Integra todos los datos (semillas corticales, CST, objeto tumor cerebral) en el software de navegación del quirófano para neurocirugía.

Results

Presentamos pasos representativos y los resultados del mapeo motor obtenidos en diferentes sujetos sanos y en pacientes que se sometieron a cartografía motora en un entorno clínico, utilizando nuestro sistema TMS neuronavegado. La reconstrucción de CST se realizó utilizando un software de procesamiento de imágenes adecuado para la planificación neuroquirúrgica, capaz de registrar imágenes multimodales y tractografía basada en DTI. El sistema de neuronavegación integra una bobina en forma de ocho navegada, una cámara estereotaxica, un amplificador EMG y proporciona visualización en tiempo real del campo eléctrico inducido en la reconstrucción cerebral 3D utilizando un modelo individualizado de cabeza multiesfera.

La Figura 5 muestra la determinación del RMT en el punto caliente determinada a partir del mapeo grosero. La posición y orientación de la bobina se mantienen exactamente en el mismo lugar durante todo el procedimiento con la ayuda del objetivo de neuronavegación. La Figura6 muestra un mapeo motor de un sujeto sano. Se cartografiaron la extremidad inferior izquierda (muslo, pierna, pie), la extremidad superior (hombro, antebrazo, mano) y la cara. Los sitios de estimulación positivos (codificados por colores por amplitud MEP) y los sitios negativos (gris) delimitan la representación cortical motora. La Figura7 muestra el mapeo motor y la reconstrucción de la CST en un paciente con metástasis de cáncer de pulmón que afecta la región premotora y se revela por un déficit motor en la extremidad superior.

Figura 5: Mapeo grueso y determinación de RMT en el punto caliente (Primer Interosseus Dorsalis) en un sujeto sano, utilizando TMS neuronavegado. El punto caliente, identificado mediante mapeo grueso (panel inferior izquierdo), se selecciona como objetivo para la determinación de la RMT. La posición y orientación de la bobina se mantienen exactamente en la misma ubicación durante todo el procedimiento, con la ayuda del objetivo de neuronavegación (panel inferior derecho). Los potenciales evocados por motores (MEPs) se adquieren con trazas EMG continuas y respuestas de época. Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 6: Mapeo de la corteza motora de los músculos de la extremidad inferior, superior y cara mediante TMS neuronavegada. Músculos registrados en las extremidades inferiores: cuádriceps femoral (verde), tibial anterior (naranja), alucis abductor (amarillo). Músculos registrados en las extremidades superiores: abductores mínimos de los dedos (verde), flexor del carpo radial (naranja), deltoides (amarillo). Músculos registrados en la cara: Nasalis (azul), Triangularis (morado). Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Figura 7: Mapeo cortical motor y reconstrucción de CST para planificación neuroquirúrgica. Mapeo nTMS-motor (panel izquierdo) y reconstrucción guiada por nTMS de los tractos corticoespinales (panel derecho) en un paciente con metástasis cerebral (blanco) por cáncer de pulmón. Músculos registrados: abductor alucis (morado), tibial anterior (azul), deltoides (amarillo), flexor carpiano radial (rojo), primer interóseo dorsal (verde), orbicular (cian). Por favor, haz clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.

Discussion

En este artículo, presentamos un protocolo estandarizado y reproducible para el mapeo cortical funcional motor con nTMS, aplicable directamente a la planificación quirúrgica preoperatoria. Al combinar la neuronavegación con la reconstrucción anatómica del cerebro del sujeto, este protocolo estandarizado permite identificar y delimitar regiones corticales motoras elocuentes durante un examen de menos de 90 minutos, dependiendo del número de músculos estudiados. Este enfoque es especialmente relevante en pacientes con tumores motor-elocuentes, donde la reconstrucción anatómica del CST suele estar limitada por dos factores: (i) desplazamiento anatómico debido al efecto de masa y/o edema y (ii) reorganización funcional de las representaciones motoras. Por tanto, la tractografía anatómica de siembra basada en hitos anatómicos fijos puede ser engañosa para localizar el origen cortical y propagar errores a lo largo del seguimiento de fibras. El mapeo cortical funcional motor aborda este problema utilizando sitios positivos para nTMS como semillas corticales, anclando así la tractografía al mapa motor actual del paciente que impulsa la salida corticoespinal. Durante el análisis posterior, los ROI corticales derivados de los mapas motores deben ampliarse en 2-3 mm para mitigar el desajuste asociado a la fusión y estandarizar el volumen ROI (0,9 ± 0,1^{cm 3}), reduciendo la variabilidad entre operadores y sujetos y mejorando la comparabilidad de la tractografía^{CST 59}. En comparación con la tractografía basada en hitos, la tractografía sembrada con nTMS produce reconstrucciones de CST más plausibles y somatotópicamente consistentes, con menos líneas de corriente aberrantes y menor variabilidad entre^evaluadores 27,61,62. En comparación con la siembra basada en fMRI, la tractografía basada en nTMS también produce reconstrucciones más plausibles y una mayor consistencia de interratores en pacientes con tumores adyacentes al^{CST 25}. También permite extraer varias métricas del mapeo nTMS-motor y del CST sembrado por nTMS, que pueden servir como factor predictivo del resultado motor postoperatorio. A nivel cortical, la presencia de sitios sensibles a nTMS dentro del tumor se ha asociado con un mayor riesgo de déficit motor, con un valor predictivo positivo que oscila entre el 50% y el 90%^30,63,64,65. En cambio, la resección de sitios nTMS-negativos se considera segura, con un alto valor predictivo negativo que oscila entre el 90% y el 100%30,31,65. A nivel subcortical, se ha identificado una distancia tumor-tracto de <8-12 mm como un umbral crítico asociado a un riesgo elevado de déficit postoperatorio, siempre que el tumor no invada el giro precentral 66,67,68,69,70,71. Además, también se han propuesto alteraciones microestructurales del CST sembrado en nTMS (disminución de la anisotropía fraccionada con aumento de la difusividad media) como factores de riesgo adicionales para el déficit^{postoperatorio 70}. Finalmente, el uso de tractografía basada en nTMS se ha asociado con una mayor extensión de resección y una supervivencia prolongada mientras se preserva la función motora, apoyando su integración en la planificación^{preoperatoria 72}.

Durante el mapeo motor, un parámetro clave que influye fuertemente en la distribución espacial de los MEPs y en la interpretabilidad de los mapas motores es la intensidad de estimulación (SI). Una mayor SI aumenta la probabilidad de respuesta y la dispersión espacial (riesgo de respuestas falsas positivas), mientras que una SI insuficiente aumenta el riesgo de respuestas falsas negativas. Para minimizar este sesgo, el SI debe escalarse en relación con la RMT y, cuando sea posible, ajustarse para mantener un objetivo estable en EF. En la práctica, el SI cercano al umbral logra un equilibrio entre sensibilidad y especificidad y proporciona mapas conservadores cercanos al mapeo directo de estimulación eléctrica. Por otro lado, elegir una SI supraumbral (por ejemplo, RMT al 120%) puede justificarse cuando la seguridad clínica prioriza la sensibilidad en los márgenes del mapa, reconociendo que una SI más alta expande sistemáticamente el mapa^{motor 73}. En el contexto de la mapeo de múltiples músculos, el uso de una sola SI puede sesgar la asignación hacia el músculo de umbral más bajo, ya que los músculos adyacentes podrían tener diferentes perfiles de excitabilidad. Por tanto, se debe estimar la TMR para cada^{músculo 74}. Por otro lado, pueden producirse cambios significativos en la excitabilidad cortical, reflejados por cambios inesperados en las amplitudes de MEP, durante una sesión de mapeo motor, requiriendo una reestimación de la RMT y un ajuste del SI.

El uso de rejillas de estimulación durante el mapeo motor ayuda a estandarizar el espaciado y facilita la cuantificación del mapa (es decir, contando cuadrados activos). Sin embargo, el tamaño de la cuadrícula influye directamente en los resultados: los cuadrados grandes pueden sobreestimar el tamaño del mapa, mientras que los cuadrados pequeños aumentan el riesgo de submuestreo. Evidencias recientes sugieren que el mapeo de nTMS puede realizarse sin rejillas, utilizando un enfoque guiado por anatomía con estímulos más densos cerca de los puntos anatómicos y los bordes del^{mapa 75}.

A partir del mapeo motor se pueden derivar varios parámetros cuantitativos, como el centro de gravedad (CoG), el área del mapa motor y el volumen. El CoG se define como la ubicación ponderada por amplitud en coordenadas que representa el centro de la representación^{motora 58}. Los exámenes en serie han mostrado cambios en la CoG en pacientes con tumores^{cerebrales 76, 77, 78}, recogiendo evidencia de reorganización funcional a lo largo del tiempo en la corteza motora. El área y el volumen del mapa motor representan la extensión espacial de la representación motora. El área se obtiene comúnmente contando los cuadrados activos en una rejilla de estimulación o mediante interpolación spline en estimulación sin rejilla, que conecta los puntos positivos de estimulación con curvas polinómicas suaves para generar una superficie continua o^{volumen 56}. Estas métricas pueden monitorizarse longitudinalmente (estudio de seguimiento o evaluación de una intervención) o compararse con el hemisferio contralesional para investigar la plasticidad motora^cortical 79,80,81,82. Las métricas cuantitativas de mapeo motor tienen el potencial de extenderse más allá de la neurooncología, proporcionando biomarcadores de la integridad del sistema motor y la plasticidad relacionada con enfermedades en enfermedades^{neurológicas 55,83}.

Aunque la nTMS está ahora bien establecida para el mapeo motor preoperatorio, deben reconocerse varias limitaciones. En primer lugar, la precisión del co-registro y el mapeo cortical sigue dependiendo en parte del operador. Se requiere una formación adecuada en el manejo de la bobina, estabilidad del cabezal y el ajuste rápido de la estimulación para garantizar la fiabilidad y reproducibilidad de la técnica, aunque estudios previos han demostrado que la nTMS proporciona una topografía motora fiable con buen acuerdo entre operadores entre examinadores expertos y^{novatos 84}. Una segunda limitación se relaciona con la influencia del edema perilesional y el efecto de masa en la tractografía. Un edema perilesional excesivo puede reducir la precisión de la reconstrucción de CST basada en nTMS, especialmente en vóxeles adyacentes a la lesión⁸⁵. De manera similar, pueden producirse discrepancias entre los conjuntos de datos preoperatorios y la anatomía intraoperatoria real debido al desplazamiento cerebral^{intraoperatorio 86,87}. Dado que el desplazamiento cerebral no puede prevenirse completamente —especialmente en tumores con efecto de masa importante—, la precisión de las regiones motoras derivadas de la nTMS (tanto corticales como subcorticales) puede disminuir durante las etapas avanzadas de la resección. Varias estrategias pueden mitigar estas inexactitudes, incluyendo limitar la exposición cortical innecesaria, comprobar repetidamente puntos anatómicos^{superficiales 88} y utilizar imágenes intraoperatorias como resonancia magnética, ecografía o TC, combinadas con la corrección de deformación^cerebral 89,90,91,92 . Finalmente, en cuanto a la seguridad, la nTMS ha demostrado un perfil de seguridad favorable en pacientes con epilepsia tumoral. En series grandes, las convulsiones inducidas por estimulación son raras o ausentes durante el mapeo^{preoperatorio 93}, lo que apoya la seguridad de esta técnica cuando se toman las precauciones adecuadas.

En general, la nTMS proporciona información funcional clínicamente útil para la planificación quirúrgica y abre el camino a estudios longitudinales sobre la plasticidad del sistema motor en diversas enfermedades neurológicas o psiquiátricas.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Software de Elements	BrainLAB AG, Múnich, Alemania		Software de procesamiento de imágenes y software de neuronavegación en quirófano
Sistema de neuronavegación TMS	Nexstim, Helsinki, Finlandia	Sistema NBS 5.1	Sistema TMS Naviged con bobina en forma de ocho y amplificador EMG
Electrodos de superficie para grabación EMG	Natus, Middleton, WI, EE. UU.	9013L0453	Para grabación EMG