Un protocole standardisé pour la cartographie fonctionnelle du moteur utilisant la stimulation magnétique transcrânienne naviguée

Nous présentons un protocole standardisé pour la cartographie motrice et l’évaluation du faisceau corticospinal utilisant la TMS naviguée combinée à la DTI, adapté à la planification neurochirurgicale et à la recherche en neuroplasticité. Bien que la stimulation électrique directe intraopératoire soit la référence pour la cartographie motrice, les méthodes préopératoires existantes sont limitées. Des méthodes améliorées de cartographie motrice préopératoire sont nécessaires pour aider les neurochirurgiens à améliorer leur planification chirurgicale et à mieux évaluer les risques chirurgicaux.

Ce protocole utilise la TMS naviguée pour une cartographie précise des voies motrices et une meilleure planification chirurgicale. Pour commencer, importez des images cérébrales anatomiques haute résolution du sujet dans le système de neuronavigation afin de générer une reconstruction cérébrale en trois dimensions. Marquez les points anatomiques clés sur l’imagerie par résonance magnétique dans le logiciel de neuronavigation en identifiant le naïson, l’oreille droite et l’oreille gauche.

Maintenant, placez le sujet sur un fauteuil confortable avec un léger inclinaison pour réduire la tension dorsale. Ajustez l’appuie-tête pour soutenir la tête et le cou à l’intérieur. Placez le traceur de tête sur le front du sujet.

À l’aide du stylo numérisateur, co-enregistrez les points anatomiques clés du sujet avec l’image importée dans le logiciel de neuronavigation et affinez l’enregistrement en numérisant des points supplémentaires du cuir chevelu pour faire correspondre la surface du cuir chevelu. Validez la coenregistrement, en assurant une erreur de coenregistrement inférieure à trois millimètres. Ensuite, donnez au sujet une paire de bouchons d’oreilles et portez des cache-oreilles protectrices pendant la stimulation.

Ensuite, préparez la peau sur le muscle cible en la grattant doucement avec des coussinets d’alcool, puis en fixant des électrodes de surface. Placez les électrodes de surface sur les muscles d’intérêt à l’aide d’un montage ventre-tendon et l’électrode de masse sur un site neutre. Connectez toutes les électrodes à l’amplificateur d’électromyographie.

Commencez l’électromyographie et vérifiez que les muscles sont au repos. Sur le volume cérébral rendu dans le logiciel de neuronavigation, ajustez la profondeur de pelage entre 15 et 25 millimètres à partir du cuir chevelu pour visualiser de manière optimale l’anatomie corticale en fonction des caractéristiques individuelles du cas, puis démarrez l’unité de stimulation. Positionnez la bobine de stimulation en tangentiel au cuir chevelu et stabilisez-la d’une main sur la poignée et l’autre sur la surface de la spirale pour maintenir un contact ferme lors du repositionnement.

Stimuler à une intensité suffisante pour déclencher des potentiels révocés moteurs dans la plage d’amplitude de 100 à 500 microvolts. Maintenant, ajustez l’orientation de la bobine en fonction de la branche à cartographier. Pour le membre supérieur et le visage, maintenez la spirale perpendiculaire au sillon central afin d’assurer un courant induit de l’arrière à l’antérieur.

Pour le membre inférieur, orientez la bobine perpendiculairement à la ligne médiane sagittale afin de générer une direction de courant moyenne à latérale. Effectuez des stimulations à travers la région cible. Espacez les points de stimulation d’un à deux millimètres et échantillonnez trois raies parallèles le long du gyrus.

Espacez chaque stimulation d’au moins 1,5 seconde. Arrêtez la cartographie du parcours une fois que 20 à 30 potentiels moteurs évoqués par muscle ont été enregistrés et examinez tous les potentiels évoqués moteurs. Ensuite, affichez les enregistrements à l’aide d’une échelle de couleurs normalisée pour identifier le point chaud de chaque muscle, défini comme le point de stimulation qui évoque la plus grande amplitude potentielle évoquée motrice.

Localisez la zone contenant les réponses d’amplitude la plus élevée et sélectionnez la réponse unique avec la plus grande amplitude dans cette région. Pour chaque muscle, sélectionnez le point chaud pour déterminer le seuil moteur au repos afin de stocker la position et l’orientation du coil pour une utilisation constante lors de la mesure du seuil, et déterminez le seuil moteur au repos pour chaque muscle. Assurez-vous que le sujet reste complètement détendu sans contractions musculaires involontaires.

Pour chaque muscle, effectuez la stimulation à 105 % à 110 % de son seuil moteur au repos. En utilisant la même orientation de la bobine que lors du mappage de parcours, réduisez l’espacement entre les points de stimulation pour une résolution plus élevée. Délimitez les cartes motrices fonctionnelles comme des aires corticales, où la stimulation magnétique transcrânienne naviguée génère des potentiels moteurs évoqués de 50 microvolts ou plus.

Effectuer la stimulation jusqu’à ce que les cartes motrices soient bordées par une ou deux lignes consécutives de sites négatifs qui ne parviennent pas à provoquer les potentiels évoqués moteurs. Assurez-vous que les cartes motrices sont elliptiques, avec peu de points négatifs à l’intérieur. Pour tout point de stimulation négatif dans la carte motrice, effectuez des stimulations supplémentaires à différents moments pour tenir compte des changements transitoires de l’excitabilité du cortex moteur.

Ouvrez le panneau d’examen potentiel évoqué par le moteur ou le visualiseur de signaux dans le logiciel de neuronavigation. Inspecter chaque potentiel évoqué par moteur enregistré pour corriger l’amplitude et la latence et ajuster les marqueurs si nécessaire. Excluez les points de stimulation artificiels ou anormaux du jeu de données et affichez la carte motrice de chaque muscle sous forme binaire.

Exportez les points de stimulation positifs à 15, 20 et 25 millimètres de profondeur au format DICOM binarisé. Utilisez ces fichiers pour le suivi des fibres, en employant les points de stimulation positifs comme points de départ pour la reconstruction du tractus corticospinal. Pour l’analyse de la cartographie motrice, importez les fichiers DICOM des cartes motrices dans un logiciel d’analyse d’images compatible avec la neuronavigation neurochirurgicale pour l’ablation des tumeurs cérébrales.

Enregistrez l’image anatomique pondérée en T1 avec les DICOM de carte motrice et les fichiers d’imagerie pondérés par diffusion. Générez des objets à partir des DICOM de la carte motrice et agrandissez les éléments d’un à deux millimètres pour augmenter la sensibilité. Recadrez les cartes motrices pour exclure les oreilles et la nasion afin d’éviter une mauvaise reconstruction des fibres pendant la tractographie.

Dessinez manuellement une région d’intérêt d’arrivée au niveau pontin inférieur, du même côté que l’hémisphère cartographié. Effectuez le suivi de la fibre en utilisant les régions d’intérêt de la carte motrice comme points de départ et la région pontine d’intérêt comme point final. Sélectionnez un algorithme de tractographie approprié, tel que le suivi rationalisé déterministe ou la tractographie probabiliste, et ajustez les paramètres de suivi selon le cas spécifique.

Enfin, segmentez la tumeur cérébrale et créez un objet correspondant dans le logiciel d’analyse. Afficher le faisceau corticospinal soit séparé par une partie du membre en utilisant différentes couleurs, soit comme un tract unifié à partir de l’ensemble de la cartographie motrice. Le seuil moteur au repos a été déterminé au point chaud du premier muscle dorsal interosseux identifié par cartographie du parcours chez un sujet sain, et la position et l’orientation de la spirale ont été maintenues au même endroit pendant la procédure à l’aide d’une cible de neuronavigation.

La cartographie motrice d’un sujet sain a révélé des représentations corticales pour le membre inférieur gauche, le membre supérieur et le visage, avec des sites de stimulation positifs codés par couleur par amplitude potentielle évoquée moteur et des sites négatifs affichés en gris. Une cartographie et une reconstruction corticale motrice des voies corticospinales ont été réalisées chez un patient présentant une métastase cérébrale due à un cancer du poumon impliquant le gyrus prémoteur avec un déficit moteur du membre supérieur. En combinant la neuronavigation avec le cerveau anatomique du sujet, ce protocole NTMS permet une identification et une délimitation précises des régions corticales motrices éloquentes en moins de 19 minutes.

Une sélection minutieuse de l’intensité de la stimulation est cruciale, car elle affecte la détermination du potentiel évoqué moteur et l’interprétation de la carte motrice. Le niveau de résultat net fournit une carte conservatrice approximativement la stimulation électrique directe. Cette technique a d’abord été développée pour fournir des informations fonctionnelles cliniquement utiles pour la planification chirurgicale.

De plus, nous savons désormais que cette technique peut être appliquée à l’évaluation longitudinale de la plasticité motrice dans divers troubles neurologiques ou psychiatriques.