הערכת ריגוש יתר במוח באמצעות גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי ואלקטרואנצפלוגרפיה

תקציר

מקור: Shafi, M. M., et al. שיטה מבוססת הדמיה וגירוי רב-מודאלית להערכת ריגוש מוחי הקשור לקישוריות בחולים עם אפילפסיה. J. Vis. Exp. (2016)

הסרטון מדגים את ההליך לשימוש בגירוי מגנטי טרנס-גולגולתי (TMS) ואלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) כדי להעריך את הריגוש העצבי בחולים עם אפילפסיה. הוא מפרט את השלבים ליישור ראש המטופל עם סריקת מוח מוקלטת מראש, מיקום סליל ה-TMS מעל מטרה קליפת המוח המחוברת מבחינה תפקודית, והפעלת גירוי להפעלת מעגלים עצביים. התהליך כולל מעקב אחר תגובות מוטוריות, הקלטת אותות EEG והשוואת פעילות מוחית לזו של בקרות בריאות כדי לזהות ריגוש יתר ולמקם את אזור תחילת ההתקף.

פרוטוקול

כל ההליכים הכוללים משתתפים אנושיים בוצעו בהתאם להנחיות המוסדיות, הלאומיות והבינלאומיות לרווחת האדם ונבדקו על ידי מועצת הביקורת המוסדית המקומית.

1. בחירת נושא

1. בחירת מטופל לפרוטוקול מחקר.
   1. זהה חולים עם אפילפסיה פעילה (התקפים בשנה האחרונה) או היסטוריה של אפילפסיה מרחוק (התקפים קודמים, אך ללא התקפים בחמש השנים האחרונות על או ללא תרופות) והטרוטופיה נודולרית סביב החדר בהדמיה מוחית מבנית.
   2. אל תכלול מטופלים ללא היסטוריה של התקפים. כמו כן, לא לכלול חולים עם אטיולוגיות אפשריות חלופיות להתקפים (למשל, היסטוריה של פגיעה מוחית טראומטית, שבץ מוחי, דלקת קרום המוח) או עם ממצאי EEG התואמים לאבחנה חלופית (למשל, אפילפסיה כללית אידיופטית, אפילפסיה של האונה הטמפורלית המזיאלית).
   3. לא לכלול חולים עם מחלה נוירולוגית או פסיכיאטרית נוספת, או עם כל מצב רפואי לא יציב אחר. כמו כן, אל תכלול חולים עם היסטוריה של ניתוחי מוח קודמים, חוסר יכולת לסבול הדמיית תהודה מגנטית (MRI), שימוש בחומרים אסורים או אלכוהול כבד לאחרונה, או התווית נגד ספציפית ל-MRI או TMS.
2. בחירת נושא בקרה בריאה.
   1. עבור כל חולה הטרוטופיה נודולרית פרי-חדרית (PNH) (במחקר הקודם שפורסם, 8 חולים, בגילאי 20-43 שנים ממוצע 30.25; 3 גברים, 5 נשים), מזהים ביקורת בריאה מותאמת גיל ומין.
   2. לא לכלול נבדקים עם מחלה נוירולוגית או פסיכיאטרית מתמשכת או נוטלים תרופות פסיכואקטיביות, כל מצב רפואי לא יציב אחר, היסטוריה של ניתוחי מוח קודמים, חוסר יכולת לסבול MRI, שימוש בחומרים לא חוקיים או אלכוהול כבד, או כל התווית נגד ספציפית אחרת ל-MRI או TMS.

2. יצירת מטרות הגירוי

1. באמצעות מערכת MRI 3T, רכשו פרוסות מוח שלמות מבניות ברזולוציה גבוהה באמצעות רצף משוקלל T1. השתמש בפרמטרי הרכישה הבאים: 128 פרוסות ללוח, מטריצה של 256 x 256, שדה ראייה (FOV) 256 מ"מ, עובי פרוסה 1.33 מ"מ עם מרווח בין פרוסות של 0.63 מ"מ, גודל ווקסל 1 x 1 x 1.33 מ"מ³, זמן חזרה (TR) 2,530 msec, זמן היפוך 1,100 msec, זמן הד (TE) 3.39 msec, זווית היפוך 7°.
2. באמצעות מערכת MRI 3T, רכוש תמונות פונקציונליות במצב מנוחה באמצעות רצף הד מישורי רגיש לניגודיות תלוית רמת חמצון בדם (BOLD). בזמן ביצוע סריקה זו, הנחו את המטופלים לנוח בשקט בעיניים פקוחות מבלי לבצע משימה ספציפית כלשהי. השתמש בפרמטרי הרכישה הבאים: FOV 256 מ"מ, גודל ווקסל 2.0 x 2.0 x 2.0 מ"מ, TR 6,000 msec, TE 30 msec, זווית היפוך 90°, זמן רכישה 6.4 דקות.
3. באמצעות תוכנת MRICroN, זהה כל אזור נפרד של הטרוטופיה נודולרית (כל גוש בודד או מקבץ רציף בלתי נפרד של גושים). השתמשו בכלי Pen כדי לתאר ידנית אזורי עניין הטרוטופיים (ROI), פרוסה אחר פרוסה במישור הצירי בתמונות מבניות משוקללות T1.
4. השתמש בארגז הכלים של תוכנת הקישוריות הפונקציונלית CONN כדי לבצע ארבעה שלבים עוקבים בעיבוד נתונים פונקציונליים במצב מנוחה: הגדרה, עיבוד מקדים, ניתוח ותוצאות.
   1. עבור הגדרה, השתמש באפשרויות התפריט כדי להתחיל פרוייקט חדש ולהזין מידע בסיסי על הניסוי. טען את התמונות הפונקציונליות, מיושר מחדש ונרשם במשותף לתמונות האנטומיות עבור כל נושא.
   2. טען את התמונות המבניות. טען קבצי החזר ROI הטרוטופיה שנוצרו בשלב 2.3. הזן פרטים על תנאי הניסוי; מכיוון שזהו מצב מנוחה, הזן תנאי יחיד עם התחלה של 0 שניות ומשך זמן שווה למשך המלא של כל מפגש. ארגז הכלים יחלץ את סדרות הזמן ההטרוטופיות ROI BOLD. בדוק אם יש חוסר עקביות אפשרי.
   3. עבור עיבוד מקדים, מקורות מבלבלים של וריאציה BOLD כוללים אפנון נשימתי של השדה המגנטי הראשי ופעימות לב, כמו גם תנועת הנושא. הסר מבלבלים באמצעות השיטה המשולבת המבוססת על רכיבים עיקריים המנתחת נתוני סדרות זמן מאזורים שסביר להניח שאינם קשורים לפעילות עצבית, כגון חדרים וכלי דם גדולים, כדי לזהות תהליכי רעש פיזיולוגיים. תצוגה מקדימה של השונות הכוללת המוסברת על ידי כל אחד מהמקורות המבלבלים האפשריים. החל מסנן תדר מעבר פס (0.01 הרץ < f < 0.1 הרץ) והחלקה גאוס (6 מ"מ רוחב מלא בחצי מקסימום).
      הערה: ארגז הכלים יזהה כברירת מחדל מקורות של מבלבלים אפשריים, כולל אות BOLD מהחומר הלבן ונוזל המוח והשדרה ופרמטרים של יישור מחדש (תנועת נושא).
   4. לניתוח ותוצאות, זהה את מקורות העניין כ-ROIs ההטרוטופיים. הצג בתצוגה מקדימה את מדד הקישוריות של מתאם (ולא רגרסיה), והצג באמצעות ערכי סף עבור מקדמי מתאם.
      1. עבור כל נבדק, צור מפות קישוריות זרע לווקסל תוך שימוש בכל אזור נפרד של חומר אפור הטרוטופי כהחזר ROI זרע, המדגים את המתאם בין סדרת הזמן הממוצעת של אות BOLD של ה-ROI וכל ווקסל מוח אחר.
      2. בצע ניתוחים ברמה שנייה עבור ניגודים בין נושאים או בין מקורות (אופציונלי). הצג את התוצאות באמצעות ערכי סף גובה (ברמת ווקסל) והיקף (רמת אשכול); מוצגים ערכי P לא מתוקנים וגילוי שגוי מתוקנים.
5. השתמש בתוכנת MRICroN כדי לשרטט באופן ידני שני יעדים מעניינים, יעד מחובר ויעד לא מחובר, עבור TMS, באמצעות הכלי Pen. באמצעות פונקציית "שכבת-על", הניחו את מפות הקישוריות הפונקציונליות שנוצרו לעיל על התמונות המבניות של כל נושא.
   1. ודא שאזור היעד הוא אזור בקליפת המוח שיש לו קישוריות פונקציונלית משמעותית להטרוטופיה של החומר האפור כמתואר לעיל. ודא שהמטרה הלא מחוברת היא אזור בגודל דומה שאינו מפגין קישוריות תפקודית משמעותית לשום החזר ROI של הטרוטופיה וממוקם במרחק של לפחות 2.5 ס"מ מהמטרה המחוברת על פני השטח של קליפת המוח כדי למזער את הסיכון להשפעות גירוי שכונתי במהלך TMS.
   2. בחר מטרות כך שהסבירות לחפצים גדולים המושרים על ידי TMS היא קטנה. באופן ספציפי, הימנע מבחירת מטרות באזורים הטמפורליים או הקדמיים, מכיוון שאלו עשויים לייצר התכווצות שרירים גדולה ו/או תנועת עיניים שיכולים לטשטש את אות ה-TMS-EEG המוקדם. שמור את היעדים המתוארים כהחזר על ההשקעה של יעד חדש.
6. קבע את קואורדינטות ה-MNI (המכון הנוירולוגי של מונטריאול) עבור כל יעד החזר ROI בכל נושא. לאחר מכן השתמש בקואורדינטות אלה כדי לזהות את שני אתרי היעד המקבילים בנבדק הביקורת הבריא התואם של כל נבדק.

3. הגדרת ניסוי TMS-EEG

1. העלה סריקות מבניות (בדרך כלל תמונות נפח תלת מימדיות משוקללות T1 ברזולוציה גבוהה) למערכת הניווט העצבי.
2. בעזרת תוכנת הניווט העצבי, סמן את המטרות הרצויות על התמונות. סמן גם סמנים אנטומיים חיצוניים (הנזיון, טראגוס דו-צדדי) שישמשו לרישום משותף וניווט עצבי במהלך מפגש הגירוי. אם אתה משתמש במכסה EEG עם אלקטרודות מסתובבות וחוטי אלקטרודות, כוון את החוטים בניצב לציר הארוך של סליל TMS52.
3. יש ליצור קשר עם הנבדק לפני מפגש הניסוי כדי להזכיר לו לא להשתמש במרככים או במוצרי שיער אחרים (שמפו מקובל) ביום מפגש ה-TMS-EEG, להימנע ממשקאות אלכוהוליים בערב שלפני מפגש ה-TMS-EEG, ולשתות את צריכת הקפאין היומית הרגילה שלו לפני מפגש ה-TMS.

4. מפגש ניסיוני

1. ודא שהנבדק עומד בקריטריוני הבטיחות של TMS, באופן אידיאלי באמצעות שאלון מובנה. יש לוודא שהנבדק לא צרך משקאות אלכוהוליים בלילה הקודם, לא שתה יותר או פחות באופן משמעותי מצריכת הקפאין היומית הרגילה שלו, לא צרך עזרי שינה ללא מרשם שמשנים את הריגוש בקליפת המוח (כגון דיפנהידרמין) בלילה הקודם, וקיבל שנת לילה טיפוסית (מכיוון שמחסור בשינה יכול להגביר את הריגוש בקליפת המוח).
2. בקש מהנבדק לשבת בכיסא נוח.
3. הרכיבו את מכסה ה-EEG על הנושא והכינו את האלקטרודות.
   1. מדוד את ראש הנבדק ובחר מכסה EEG בגודל מתאים כדי לעזור לאפשר עכבות אלקטרודות נמוכות.
   2. נקו היטב את העור מתחת לכל אלקטרודה באמצעות אפליקטור עם קצה כותנה ואלכוהול.
   3. הוסף ג'ל מוליך לכל אלקטרודה. אל תוסיפו יותר מדי ג'ל כדי שהוא ידלוף בין האלקטרודות, מכיוון שהדבר עלול ליצור גשר ולהוביל לאות משותף בין אלקטרודות שונות.
   4. במידת הצורך, כדי להבטיח מגע טוב בין הקרקפת, הג'ל והאלקטרודה, נסה ללחוץ כלפי מטה על כל אלקטרודה לאחר הוספת הג'ל. כדי למזער את חפצי הטעינה, ודא שהג'ל לא מתפשט מחוץ למחזיק האלקטרודה. הפחתה הומוגנית של רמות המוליכות כדי למזער את חפצי ההקלטה.
   5. מקם את אלקטרודות הייחוס והקרקע רחוק ככל האפשר מסליל הגירוי כדי למזער את האפשרות של חפץ אלקטרודה המושרה על ידי TMS לזהם את ההקלטה כולה. עדיף למקם את האלקטרודות הללו מעל מבנים גרמיים, באזורים "לא פעילים" לכאורה עם פעילות קליפת המוח מינימלית.
      הערה: אפילו במחקרים שבהם מיקומי המטרה משתנים, לא סביר שאזורים פרונטופולריים ייבחרו כמטרות מכיוון ש-TMS לאזורים אלה יכול לגרום לתנועות עיניים גדולות, התכווצות של הפרונטליס ושרירי הפנים, ולעתים קרובות, כאבי קרקפת וכאבי ראש; כתוצאה מכך, אות ה-TMS-EEG במהלך גירוי של אזורים אלה מוסתר לעתים קרובות על ידי חפצים גדולים.
   6. מכיוון שאזורים אלה לא צפויים להיבחר כמטרות לגירוי, השתמש במצח למיקום אלקטרודות הייחוס והקרקע. מקם אותם במרחק של כמה סנטימטרים זה מזה כדי למזער רעש במצב משותף.
      הערה: במצבים שבהם כל מטרות הגירוי נמצאות בהמיספרה אחת, המסטואיד הנגדי יהיה אפשרות נוספת.
   7. בדוק את עכבות האלקטרודה באופן הבא: חבר את כבלי הפלט של EEG לשקע "עכבה" של מערכת ההקלטה EEG, ולאחר מכן לחץ על כפתור "מדידת עכבות" במערכת ה-EEG. ודא שעכבת האלקטרודה אינה גדולה מ-5 kΩ.
4. הכן את אלקטרודות ה-EMG על היד הנגדית (השתמש בשרירי הגב הפנימיים או החוטפים הראשונים; השתמש באותו שריר בין נבדקים במחקר יחיד).
5. תנו לנבדק אטמי אוזניים כדי למזער את הסיכון לאובדן שמיעה וטינטון.
   הערה: אפשרות נוספת תהיה להשתמש באוזניות המשמיעות רעש לבן או רעש צבעוני (עם מאפיינים ספקטרליים התואמים לאלה של קליק TMS) לאורך תהליך ההקלטה, בעוצמה מספקת כדי להסוות את הקליק השמיעתי המופק על ידי TMS; זה יהיה יתרון נוסף של מזעור הבלבול הפוטנציאלי של פוטנציאלים מעוררים שמיעתיים המושרים על ידי TMS. יש לציין כי שכבה דקה של קצף בין הסליל לקרקפת נחוצה גם כדי למזער את הפוטנציאל המעורר השמיעתי.
6. הנח את גלאי האינפרא אדום על ראשו של הנבדק, וודא שהגלאים ממוקמים באופן שימזער את הסיכון לתנועה במהלך מפגש הניסוי.
7. רשום את ראשו של הנבדק עם תמונות ה-MRI על ידי זיהוי המיקום של הסמנים האנטומיים החיצוניים שנבחרו מראש (סעיף 3.2) על הנבדק באמצעות המצביע הכלול בציוד הניווט העצבי.
8. הכירו את הנבדק עם גירוי על ידי הפעלת דופק במקום אחר (למשל, זרועו של הנבדק), או על ידי הפעלת דופק גירוי בעוצמה נמוכה (למשל, תפוקת גירוי מקסימלית של 5%) על הקרקפת.
9. קבע את סף המנוע במנוחה (העוצמה המינימלית המייצרת פוטנציאל מעורר מנוע בגודל של לפחות 50 μV בניסויים של 5/10). שיטה אחת כזו, שיטת התדר היחסי, היא כדלקמן.
   1. קבע את מיקום קליפת המוח המוטורית של הנבדק בחצי הכדור המקביל למטרות מבוססות קישוריות fMRI. כאשר משתמשים בניווט עצבי, זה בדרך כלל באזור ה"אומגה" בפיתול הקדם-מרכזי. זווית הסליל בניצב לפיתול, כאשר הידית מצביעה כלפי עורף.
   2. התחל גירוי בעוצמה שצפויה להיות תת-סף (למשל, תפוקת גירוי מקסימלית של 35%).
   3. הגדל את עוצמת הגירוי בצעדים של תפוקת ממריץ מקסימלית של 5% עד ש-TMS מעורר באופן עקבי פוטנציאלים מעוררים מוטוריים (MEPs) עם אמפליטודות > 50 μV בכל ניסוי.
   4. לאחר מכן הפחיתו את עוצמת הגירוי בצעדים של 1% תפוקת ממריץ מקסימלית עד שנרשמות פחות מ-5 תגובות חיוביות מתוך 10.
      הערה: עוצמת גירוי זו פלוס 1 מוגדרת כספים המוטוריים. לחלופין, השתמש בטכניקות סף אדפטיביות כדי לזהות את הסף המוטורי עם פחות גירויים.
10. לגירוי אזורי המטרה, הגדר את עוצמת ה-TMS לערך הרצוי (למשל, סף מוטורי במנוחה של 120%).
    הערה: עם זאת, במקרים בהם יש שינויים אזוריים משמעותיים במרחק הקרקפת-קליפת המוח (למשל, בחולים עם ניוון האונה הקדמית), טכניקה כזו עשויה לגרום לגירוי תת-סף. לחלופין, עם מערכות ניווט עצבי מתאימות המסוגלות לבצע הערכות מקוונות של השדה החשמלי המושרה, ניתן להגדיר את עוצמת הגירוי גם במשרעת ספציפית של השדה החשמלי המושרה המחושב (ב-V/m) על פני השטח של קליפת המוח.
11. החילו פולסים בודדים של TMS על כל אחד מאזורי המטרה באמצעות תוכנת הניווט העצבי, עם מרווח משתנה בין פולסים כדי למזער את הפלסטיות בקליפת המוח ואת השפעות תוחלת הנבדק (למשל, כל 4-6 שניות, עם מרווח של לפחות 3 שניות כדי למנוע השפעות מצטברות). כדי למקסם את העקביות, כוון את הסליל בניצב לציר הארוך של הפיתול הבסיסי, כשהידית מחודדת לצדדים.

חומרים