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Neuroscience

एकल-हाथ के ऑपरेशन के लिए पारंपरिक और थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना परीक्षण

Published: August 16, 2021 doi: 10.3791/62787
Automatic Translation
1, 2, 3, 4, 5, 6
1Department of Clinical Neurophysiology, Aarhus University Hospital, 2Central Clinical School, Faculty of Medicine and Health, University of Sydney, 3Department of Neurology, Gazi University Faculty of Medicine, 4Department of Neurology, Medical Academy, Lithuanian University of Health Sciences, 5Department of Clinical Neurophysiology, National Hospital for Neurology and Neurosurgery; Department of Clinical and Movement Neurosciences, UCL Queen Square Institute of Neurology, 6Department of Neuromuscular Diseases, UCL Queen Square Institute of Neurology

Summary

हम पारंपरिक आयाम माप और थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग के विकल्पों के साथ मानकीकृत एकल- और युग्मित-पल्स ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) रिकॉर्डिंग प्रोटोकॉल का एक सूट प्रस्तुत करते हैं। यह कार्यक्रम तीन अलग-अलग प्रकार के चुंबकीय उत्तेजकों को नियंत्रित कर सकता है और इसे एक ही ऑपरेटर द्वारा आसानी से किए जाने वाले सभी परीक्षणों को सक्षम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

Abstract

अधिकांश एकल-नाड़ी ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) पैरामीटर (जैसे, मोटर थ्रेशोल्ड, उत्तेजना-प्रतिक्रिया समारोह, कॉर्टिकल साइलेंट अवधि) का उपयोग कॉर्टिकोस्पाइनल उत्तेजना की जांच करने के लिए किया जाता है। युग्मित-नाड़ी टीएमएस प्रतिमान (उदाहरण के लिए, लघु और लंबे अंतराल इंट्राकॉर्टिकल निषेध (SICI / LICI), लघु-अंतराल इंट्राकॉर्टिकल सुविधा (SICF), और लघु और लंबे समय तक विलंबता अभिवाही निषेध (SAI / LAI)) इंट्राकॉर्टिकल निरोधात्मक और सुविधाजनक नेटवर्क के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। यह लंबे समय से निरंतर तीव्रता की उत्तेजनाओं के जवाब में मोटर-उत्तेजित क्षमता (एमईपी) के आकार में परिवर्तन को मापने की पारंपरिक टीएमएस विधि द्वारा किया गया है। एक वैकल्पिक थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग दृष्टिकोण हाल ही में पेश किया गया है जिससे लक्ष्य आयाम के लिए उत्तेजना तीव्रता को ट्रैक किया जाता है। एमियोट्रोफिक लेटरल स्केलेरोसिस (एएलएस) में थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग एसआईसीआई की नैदानिक उपयोगिता को पिछले अध्ययनों में दिखाया गया है। हालांकि, थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग टीएमएस का उपयोग केवल कुछ केंद्रों में किया गया है, आसानी से उपलब्ध सॉफ़्टवेयर की कमी के कारण भाग में, लेकिन शायद पारंपरिक एकल- और युग्मित-पल्स टीएमएस माप के साथ अपने संबंधों पर अनिश्चितता के कारण भी।

थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग टीएमएस तकनीकों के व्यापक उपयोग को सुविधाजनक बनाने और पारंपरिक आयाम माप के साथ सीधी तुलना को सक्षम करने के लिए अर्ध-स्वचालित कार्यक्रमों का एक मेनू-संचालित सूट विकसित किया गया है। इन्हें तीन प्रकार के चुंबकीय उत्तेजकों को नियंत्रित करने और सामान्य एकल- और युग्मित-पल्स टीएमएस प्रोटोकॉल के एक एकल ऑपरेटर द्वारा रिकॉर्डिंग की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

यह पेपर दिखाता है कि स्वस्थ विषयों पर कई एकल- और युग्मित-पल्स टीएमएस प्रोटोकॉल कैसे रिकॉर्ड करें और रिकॉर्डिंग का विश्लेषण करें। ये टीएमएस प्रोटोकॉल तेज और प्रदर्शन करने में आसान हैं और विभिन्न न्यूरोलॉजिकल विकारों, विशेष रूप से एएलएस जैसे न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों में उपयोगी बायोमार्कर प्रदान कर सकते हैं।

Introduction

मोटर कॉर्टेक्स का ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) कॉर्टिकल फिजियोलॉजी और न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियों सहित कई न्यूरोलॉजिकल स्थितियों के पैथोफिजियोलॉजी की जांच करने के लिए एक गैर-आक्रामक विधि है। प्राथमिक मोटर प्रांतस्था लक्ष्य मांसपेशी में एक मोटर प्रतिक्रिया का उत्पादन करने के लिए suprathreshold टीएमएस दालों का उपयोग कर उत्तेजित किया जाता है। इस प्रतिक्रिया को मोटर-इवोक्ड पोटेंशियल (एमईपी) कहा जाता है। टीएमएस एक उपयोगी उपकरण के रूप में कार्य करता है जो कॉर्टिकल और संभावित रूप से सबकॉर्टिकल मोटर नेटवर्क 2 से पूछताछ करता है। एकल-पल्स टीएमएस कॉर्टिकल प्रतिक्रियाशीलता, आराम मोटर थ्रेशोल्ड (आरएमटी), एमईपी आयाम, और कॉर्टिकल साइलेंट पीरियड (सीएसपी) 2 का आकलन कर सकता है। कॉर्टिकल निषेध को 2-3 एमएस (एसआईसीआई) या ~ 100 एमएस (एलआईसीआई) 3,4,5 के इंटरस्टिमुलस अंतराल (आईएसआई) पर युग्मित-पल्स टीएमएस का उपयोग करके जांचा जा सकता है।

SICI गामा-aminobutyric एसिड (GABA) A और LICI द्वारा GABAB रिसेप्टर्स द्वारा मध्यस्थता की जाती है जैसा कि उनके फार्माकोलॉजी 4,5 द्वारा इंगित किया गया है। SICF अंतर्निहित circuitry glutametergic N-methyl-D-aspartic एसिड (NMDA) रिसेप्टर्स6,7 द्वारा भाग में मध्यस्थता की है। एमईपी आयाम कम हो जाता है यदि टीएमएस एक परिधीय संवेदी तंत्रिका की विद्युत उत्तेजना से पहले होता है। इस प्रभाव को अभिवाही निषेध कहा जाता है और इसे साई के रूप में जाना जाता है जब आईएसआई ~ 20-25 एमएस और एलएआई 200-1000 एमएस के लंबे समय तक आईएसआई पर परिधीय तंत्रिका की विद्युत उत्तेजना और टीएमएस 8,9,10 की एकल नाड़ी के बीच होता है। साई cholinergic गतिविधि 11 द्वारा modulated है; हालांकि, एलएआई को काफी कम अध्ययन किया गया है, और इस घटना के अंतर्निहित तंत्रिका सर्किट अस्पष्ट 10 हैं।

एमईपी आयाम चर हैं, और पारंपरिक टीएमएस (सीटीएमएस) विधियों में समापन बिंदु अनुमान आमतौर पर एक निश्चित उत्तेजना तीव्रता के साथ उत्पन्न 10 से 20 प्रतिक्रियाओं के अंकगणितीय औसत का उपयोग करते हैं। एक वैकल्पिक दृष्टिकोण थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग टीएमएस है, जिसे पहली बार 20 साल पहले 12,13 से अधिक वर्णित किया गया था। इस मामले में, एक निश्चित लक्ष्य आयाम प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए क्रमिक उत्तेजनाओं की तीव्रता भिन्न होती है। पारंपरिक और थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग दोनों तकनीकों का उपयोग विभिन्न आईएसआई के साथ किया जा सकता है। एसआईसीआई पर लागू इस दृष्टिकोण के पहले संस्करण में, अर्थात् 'सीरियल' थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग (टी-एसआईसीआई), तंत्रिका उत्तेजना परीक्षण में नियोजित एक के लिए एक समान ट्रैकिंग विधि का उपयोग किया गया था: 'थ्रेशोल्ड' का पहले एक इंटरस्टिमुलस अंतराल (आईएसआई) पर अनुमान लगाया गया था और फिर क्रमिक आईएसआई पर क्रमिक रूप से ट्रैक किया गया था। इस विधि को व्यापक रूप से एक समूह द्वारा उपयोग किया गया है और इसकी उच्च नैदानिक उपयोगिता 14,15,16,17 के कारण एएलएस के लिए एक संभावित बायोमार्कर के रूप में वकालत की गई है। हालांकि, उनके निष्कर्षों की पुष्टि अभी तक किसी अन्य शोध समूह 14,15,16,17 द्वारा की जानी है।

सीरियल दृष्टिकोण कुशल है जब संदर्भ थ्रेसहोल्ड स्थिर होते हैं, जैसा कि परिधीय नसों में होता है। हालांकि, जब थ्रेसहोल्ड व्यापक रूप से उतार-चढ़ाव करते हैं, जैसा कि कॉर्टिकोस्पाइनल उत्तेजना के मामले में होता है, तो सीरियल ट्रैकिंग को एसआईसीआई 18 की आईएसआई-निर्भरता को गंभीरता से विकृत करने का नुकसान पाया गया है। इसलिए, एक वैकल्पिक 'समानांतर' थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग प्रतिमान SICI (T-SICIp) 18,19 और अन्य युग्मित-पल्स प्रोटोकॉल के लिए अधिक उपयुक्त हो सकता है, जिसमें थ्रेसहोल्ड का अनुमान स्वतंत्र रूप से लगाया जाता है, समानांतर में, विभिन्न आईएसआई के लिए।

उनके वादे के बावजूद, मौजूदा टीएमएस विधियों को अभी तक क्लीनिकों में विश्वसनीय नैदानिक परीक्षणों या नैदानिक परीक्षणों में बायोमार्कर के रूप में स्वीकार नहीं किया गया है। यह मौजूदा टीएमएस विधियों की कई सीमाओं के कारण हो सकता है, जैसे कि समय की खपत, मैनुअल ऑपरेशन की मांग, और खराब पुनरुत्पादन। इन सीमाओं को दूर करने में मदद करने के लिए, यह पेपर हाल ही में विकसित स्वचालित, तेज, एकल और युग्मित-पल्स टीएमएस प्रोटोकॉल के एक सूट का वर्णन करता है, जिसे एकल-हाथ के संचालन के लिए डिज़ाइन किया गया है और पारंपरिक और धारावाहिक और समानांतर थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग दृष्टिकोणों के बीच तुलना को सक्षम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

यहां उपयोग किए जाने वाले उपकरणों में एक टीएमएस मशीन, एक अलग रैखिक द्विध्रुवी निरंतर-वर्तमान उत्तेजक, 50-60 हर्ट्ज विद्युत हस्तक्षेप को हटाने के लिए एक शोर एलिमिनेटर, एक इलेक्ट्रोमायोग्राफी एम्पलीफायर और एक डेटा अधिग्रहण प्रणाली शामिल है। सॉफ़्टवेयर अन्य एम्पलीफायरों, उत्तेजकों और रिकॉर्डिंग स्थितियों के साथ काम करने के लिए पर्याप्त बहुमुखी है।

Protocol

नोट: सभी विषयों को परीक्षा से पहले अपनी लिखित सहमति देनी चाहिए, और प्रोटोकॉल को उचित स्थानीय नैतिक समीक्षा बोर्ड (ओं) द्वारा अनुमोदित किया जाना चाहिए। यहां वर्णित सभी तरीकों को क्षेत्रीय वैज्ञानिक नैतिक समिति और डेनिश डेटा संरक्षण एजेंसी द्वारा अनुमोदित किया गया था।

टीएमएस विधि में तीन चरण शामिल हैं: 1) विषय की तैयारी, 2) टीएमएस रिकॉर्ड करना, और 3) परिणामों का विश्लेषण करना।

1. विषय की तैयारी

  1. विषयों के चिकित्सा इतिहास का आकलन करें और पूछें कि क्या विषय में मिर्गी, एक पेसमेकर, या शरीर में किसी भी प्रकार के धातु उपकरण / प्रत्यारोपण हैं, और महिला विषयों के लिए, चाहे वह गर्भवती हो।
  2. परीक्षाओं के बारे में विषय को विस्तार से निर्देश दें और उन्हें लिखित सहमति देने के लिए आमंत्रित करें।
    1. खोपड़ी के लिए चुंबकीय उत्तेजना के आवेदन के बारे में विषय को सूचित करें और प्रत्येक परीक्षा में लगभग 10 मिनट लगते हैं।
    2. समझाएं कि उत्तेजना को एक क्लिक ध्वनि के रूप में सुना जाएगा और यह मांसपेशियों के चिकोटी को पैदा करने के लिए है और कुछ उत्तेजनाएं थोड़ी अप्रिय महसूस कर सकती हैं।
    3. बता दें कि विषय द्वारा संकेत दिए जाने पर उत्तेजना को किसी भी समय बंद किया जा सकता है।
  3. विषय को एक स्विमिंग कैप पहनने के लिए कहें।
  4. अध्ययन किए गए गोलार्ध के लिए विषय के हाथ contralateral को साफ करें।
  5. पहले पृष्ठीय interosseous (एफडीआई) मांसपेशी और संदर्भ इलेक्ट्रोड पर सक्रिय रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड 2 metacarpophalangeal संयुक्त पर रखें।
  6. हाथ के डोरसम पर एक ग्राउंड इलेक्ट्रोड रखें।
  7. रिकॉर्डिंग और ग्राउंड इलेक्ट्रोड को एम्पलीफायर से कनेक्ट करें।
  8. विषय को सतर्क रहने के लिए निर्देश दें लेकिन परीक्षा के दौरान आराम करें।

2. टीएमएस रिकॉर्डिंग

नोट: नीचे दिया गया विवरण उपयोग किए गए विशिष्ट सॉफ़्टवेयर और उपकरणों पर लागू होता है (सामग्री की तालिका देखें); इन्हें अन्य हार्डवेयर के लिए अनुकूलित करने की आवश्यकता होगी।

  1. TMS डिवाइस चालू करें।
  2. TMS रिकॉर्डिंग के लिए प्रोटोकॉल का उपयोग कर अर्ध-स्वचालित रिकॉर्डिंग सॉफ़्टवेयर प्रारंभ करें।
  3. मेनू (तालिका 1) से लाभ और गेटिंग विकल्पों का चयन करें। जारी रखने के लिए OK पर क्लिक करें।
  4. मुख्य विकल्पों में से प्रोटोकॉल CSP का चयन करें।
  5. शीर्ष से binauricular लाइन में लगभग 4 सेमी बाईं ओर कुंडल जगह, हैंडल के साथ 45 ° पश्च-पूर्वकाल वर्तमान प्रेरण के लिए parasagittal विमान के लिए इंगित करते हैं।
  6. एक MEP प्राप्त होने तक सम्मिलित करें कुंजी पर क्लिक करके मैन्युअल रूप से उत्तेजना तीव्रता बढ़ाएँ।
  7. हॉटस्पॉट खोजने के लिए एमईपी की निगरानी करते समय कॉइल की स्थिति को थोड़ा स्थानांतरित करें।
  8. एक तैराकी टोपी पर कुंडल की रूपरेखा ड्रा एक बार हॉटस्पॉट लगातार कुंडल स्थिति को सक्षम करने के लिए स्थित है।
  9. स्वचालित उत्तेजना प्रोटोकॉल शुरू करने के लिए ठीक पर क्लिक करें।
    नोट:: रिकॉर्डिंग स्वचालित रूप से जारी रहता है, 200 μV पर RMT के निर्धारण के साथ शुरू होता है।
  10. एक 200 μV प्रतिक्रिया के लिए सक्रिय मोटर थ्रेशोल्ड (AMT) को मापने के लिए एफडीआई मांसपेशी के आरामदायक सक्रियण को बनाए रखने के लिए विषय को निर्देश दें।
  11. उत्तेजनाओं के 10 ऊपर और नीचे चक्रों के 3 समूहों के बीच एक विराम के साथ या बिना ठहराव के मूक अवधि को मापने के लिए ठीक पर क्लिक करें।
    नोट:: 10 के प्रत्येक समूह के लिए, उत्तेजना 0.8 से RMT200 × 0.2 के अंतराल पर 0.8 से 1.6 तक बढ़ जाती है, और फिर रिवर्स क्रम में दोहराई जाती है।
  12. विषय को अंतिम उत्तेजना के बाद आराम करने के लिए कहें और मुख्य मेनू पर लौटने के लिए ठीक पर क्लिक करें।
  13. मुख्य विकल्पों में से प्रोटोकॉल SICI का चयन करें।
  14. मेनू एसआईसीआई आईएसआई विकल्पों से अध्ययन किए जाने वाले नियोजित आईएसआई का चयन करें और मेनू से प्रत्येक आईएसआई में उत्तेजनाओं की संख्या प्रति आईएसआई उत्तेजनाओं की संख्या यदि डिफ़ॉल्ट का उपयोग नहीं किया जाता है।
  15. मेनू से ASICI का चयन करें।
    नोट:: रिकॉर्डिंग स्वचालित रूप से जारी रहती है, 200 μV पर RMT के निर्धारण के साथ शुरू होता है और फिर 1000 μV पर। SICI रिकॉर्डिंग RMT के निर्धारण के बाद स्वचालित रूप से शुरू होता है और लगभग 10 मिनट के लिए जारी रहता है। परीक्षण उत्तेजना RMT1000 और RMT200 के 70% पर कंडीशनिंग उत्तेजनाओं पर तय किया गया है। निम्नलिखित आईएसआई को एक स्यूडोरैंडम क्रम में चुना जाता है: 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 5, और 7 एमएस। प्रत्येक तीन युग्मित उत्तेजनाओं के बाद परीक्षण-अकेले उत्तेजनाएं दी जाती हैं। इस प्रकार, प्रत्येक युग्मित उत्तेजना को 10 बार वितरित किया जाता है, जिससे कुल 120 उत्तेजनाएं होती हैं।
  16. सुनिश्चित करें कि कुंडली की स्थिति तैराकी टोपी पर रूपरेखा, स्क्रीन पर एमईपी, और रिकॉर्डिंग के दौरान मांसपेशियों में संकुचन का निरीक्षण करके स्थिर है।
  17. जब प्रोटोकॉल पूरा होने पर स्क्रीन स्वचालित रूप से मुख्य मेनू विकल्पों पर लौटती है, तो मेनू से TSICIp का चयन करें।
    नोट: रिकॉर्डिंग स्वचालित रूप से जारी रहती है, 200 μV पर RMT के निर्धारण के साथ शुरू होती है और फिर लगभग 10 मिनट के लिए SICI रिकॉर्डिंग। RMT200 को 1% अधिकतम उत्तेजक आउटपुट (MSO) द्वारा उत्तेजना को कम करके लगातार ट्रैक किया जाता है यदि प्रतिक्रिया 250 μV से अधिक है और यदि प्रतिक्रिया 160 μV से कम है तो इसे 1% तक बढ़ाती है। परीक्षण-अकेले उत्तेजनाओं को युग्मित उत्तेजनाओं के साथ वैकल्पिक किया जाता है, और युग्मित उत्तेजनाओं को स्यूडोरैंडोमाइज्ड आईएसआई के साथ वितरित किया जाता है: 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 5, और 7 एमएस। इस प्रकार, कुल 120 उत्तेजनाओं को वितरित किया जाता है, प्रत्येक तीन युग्मित उत्तेजनाओं के बाद 9 युग्मित उत्तेजनाओं और परीक्षण-अकेले उत्तेजनाओं में से प्रत्येक के लिए 10 बार।
  18. प्रोटोकॉल पूरा होने पर स्क्रीन स्वचालित रूप से मुख्य मेनू विकल्पों पर लौटने के बाद, समाप्त पर क्लिक करें जब तक कि कोई अन्य प्रोटोकॉल नहीं चलाया जाएगा।
  19. फ़ाइल बंद करें और डेटा सहेजें बटन पर क्लिक करके रिकॉर्डिंग समाप्त करें।

3. टीएमएस विश्लेषण

  1. ऑफ़लाइन विश्लेषण करने के लिए विश्लेषण सॉफ़्टवेयर प्रोग्राम प्रारंभ करें।
  2. उस रिकॉर्डिंग का चयन करें जिसका विश्लेषण किया जाएगा और ठीक बटन पर क्लिक करें।
  3. विश्लेषण के लिए TMS मेनू से TMS MEM फ़ाइल बनाएँ विकल्प का चयन करें।
  4. MEM फ़ाइल को सहेजने के लिए OK पर क्लिक करें।
  5. स्वस्थ नियंत्रण के एक समूह के साथ व्यक्तिगत विषय की रिकॉर्डिंग की तुलना के लिए टीएमएस मेनू से प्लॉट टीएमएस एमईएम / एमईएफ विकल्प पर क्लिक करें।
  6. MEF फ़ाइल नाम मेनू पर पहले विकल्प पर क्लिक करें। फिर, एमईएफ फ़ाइल पर क्लिक करें जिसके साथ तुलना एमईएफ फ़ाइलों की सूची से की जाएगी।
  7. MEM फ़ाइल नाम मेनू पर पहले विकल्प पर क्लिक करें। फिर, एमईएम फ़ाइल पर क्लिक करें जिसके साथ तुलना एमईएम फ़ाइलों की सूची से की जाएगी।
  8. 95% विश्वास अंतराल, मानक विचलन, या मानक त्रुटियों के विभिन्न विकल्पों का उपयोग करके एमईएम और एमईएफ फ़ाइलों को सुपरइम्पोज करें।

Representative Results

निम्नलिखित परिणाम एक स्वस्थ विषय में प्राप्त किए गए थे। एक 200 μV (RMT200) या एक 1000 μV (RMT1000) पीक-टू-पीक प्रतिक्रिया के लिए RMT एक '4→2→1' ट्रैकिंग नियम और लॉगरिदमिक प्रतिगमन के रूप में पहले वर्णित द्वारा पता लगाया गया था18. RMT200 52.1% एमएसओ था, और RMT1000 59.8% एमएसओ था।

सभी युग्मित-पल्स TMS विकल्प आयाम, समानांतर थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग और सीरियल थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग मोड में निर्धारित किए जा सकते हैं। यहां, केवल आयाम और समानांतर थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग मोड को संक्षेप में प्रस्तुत किया जाएगा। तदनुसार, आईएसआई, प्रत्येक आईएसआई में उत्तेजनाओं की संख्या, और कंडीशनिंग उत्तेजनाओं के लिए उत्तेजना तीव्रता के स्तर को मेनू से चुना जा सकता है। यहां, हम केवल इनके लिए डिफ़ॉल्ट विकल्पों का वर्णन करते हैं।

चित्रा 1 सेटअप को दिखाता है, जिसमें आठ कॉइल के आंकड़े के साथ उत्तेजना, सतह इलेक्ट्रोड के साथ रिकॉर्डिंग, स्थापित सॉफ़्टवेयर के साथ कंप्यूटर, टीएमएस मशीन, 50-60 हर्ट्ज विद्युत हस्तक्षेप को हटाने के लिए शोर एलिमिनेटर, अलग-थलग रैखिक द्विध्रुवी निरंतर-वर्तमान उत्तेजक, इलेक्ट्रोमायोग्राफी एम्पलीफायर और एक डेटा अधिग्रहण प्रणाली शामिल है।

चित्र 2 SICI को A-SICI (चित्र2A) और T-SICI समानांतर (चित्र2B) के रूप में दिखाता है जैसा कि प्रोटोकॉल अनुभाग में वर्णित है। चित्र 3 LICI को A-LICI (चित्रा 3A) और T-LICI समानांतर (चित्र3B) के रूप में दर्शाता है। A-LICI के लिए, हॉटस्पॉट खोजने के बाद, कार्यक्रम RMT1000 निर्धारित करता है और इस आयाम के लिए परीक्षण और कंडीशनिंग उत्तेजनादोनों सेट करता है। टेस्ट-अलोन उत्तेजनाओं को हर 4 उत्तेजना के रूप में वितरित किया जाता है, और 50, 100, 150, 200, 250 और 300 एमएस के अंतराल पर कंडीशनिंग + परीक्षण उत्तेजनाओं को स्यूडोरैंडोमली वितरित किया जाता है। प्रत्येक आईएसआई में दस उत्तेजनाएं दी जाती हैं। इसी तरह, T-LICI के लिए, 50 से 300 ms तक A-LICI के लिए एक ही 6 आईएसआई पर 10 युग्मित दालों को वितरित किया जाता है, और RMT200 के लिए थ्रेसहोल्ड को ट्रैक किया जाता है जबकि कंडीशनिंग उत्तेजना को ट्रैक किए गए RMT200 के 120% पर सेट किया जाता है।

चित्र 4 SICF को A-SICF (चित्र4A) और T-SICF समानांतर (चित्र4B) के रूप में दर्शाता है। A-SICF के लिए, हॉटस्पॉट खोजने के बाद, प्रोग्राम RMT50 और RMT1000 निर्धारित करता है। परीक्षण उत्तेजनाओं को तब RMT1000 पर सेट किया जाता है और RMT50 के 90% तक कंडीशनिंग उत्तेजनाओं को कंडीशनिंग किया जाता है। आईएसआई की सीमा 0.3 एमएस द्वारा 1 से 4.9 तक है। टेस्ट-अलोन उत्तेजनाओं को हर 4 वें या 5 वें उत्तेजना के रूप में वितरित किया जाता है, और 14 कंडीशनिंग + परीक्षण उत्तेजनाओं को स्यूडोरैंडम क्रम में वितरित किया जाता है। ए-एसआईसीएफ के लिए, टी-एसआईसीएफ को 1 से 4.9 एमएस तक 14 आईएसआई पर मापा जाता है, और थ्रेशोल्ड को प्रत्येक आईएसआई में 10 युग्मित दालों के साथ ट्रैक किया जाता है।

चित्रा 5 साई को ए-साई (चित्रा 5ए) और टी-साई समानांतर (चित्रा 5 बी) के रूप में दर्शाता है। साई प्रोटोकॉल में तंत्रिका में somatosensory अभिवाही उत्तेजक और MEP उत्साहित ~ 20 ms बाद में पर प्रभाव रिकॉर्ड शामिल हैं. यह एमईपी विलंबता ('एन 20') उत्तेजनाओं के समय के लिए महत्वपूर्ण है। प्रोग्राम उपयोगकर्ता को किसी श्रेणी (16-23 ms) से विलंबता का चयन करने या इस श्रेणी के बाहर होने पर इसे निर्दिष्ट करने के लिए कहता है। N20 विलंबता को निर्धारित करने के लिए, एक पारंपरिक somatosensory evoked क्षमता प्रदर्शन किया जा सकता है, या उम्र और ऊंचाई-सही प्रयोगशाला नियंत्रण का उपयोग किया जा सकता है।

ए-साई के लिए, 1-एमवी यौगिक मांसपेशी कार्रवाई क्षमता के लिए विद्युत उत्तेजना तीव्रता पहले निर्धारित की जाती है (EMT1000)। फिर, हॉटस्पॉट चुंबकीय उत्तेजना के लिए पाया जाता है, और RMT1000 निर्धारित किया जाता है। कार्यक्रम तब N20-2 से N20 + 12 एमएस तक आईएसआई के साथ चुंबकीय और विद्युत उत्तेजनाओं को जोड़ता है। टेस्ट-अलोन उत्तेजनाओं को हर चौथे उत्तेजना के रूप में दिया जाता है, जबकि कंडीशनिंग + परीक्षण उत्तेजनाओं को स्यूडोरैंडम क्रम में दिया जाता है। ए-साई के समान टी-साई के लिए, ईएमटी 1000 पहले निर्धारित किया जाता है। फिर, उत्तेजना चुंबकीय उत्तेजना पर स्विच करती है, और हॉटस्पॉट सामान्य तरीके से निर्धारित किया जाता है। कार्यक्रम तब RMT200 अन्य ट्रैकिंग प्रोटोकॉल के समान तरीके से निर्धारित करता है। इसके अलावा, कार्यक्रम तब सीधे साई को ट्रैक करने में चलता है, विद्युत उत्तेजना और चुंबकीय परीक्षण उत्तेजना के बीच आईएसआई के साथ एन 20-2 से एन 20 + 12 एमएस तक 1 एमएस चरणों में वृद्धि हुई है।

चित्र 6 में LAI को A-LAI (चित्रा 6A) और T-LAI समानांतर (चित्र6B) के रूप में दर्शाया गया है। लंबे अंतराल अभिवाही निषेध को रिकॉर्ड करने के लिए एलएआई प्रोटोकॉल साई के लिए समान हैं, सिवाय इसके कि क्योंकि अंतराल बहुत लंबे हैं (200 से 1000 एमएस, 100 एमएस चरणों में), एन 20 अंतराल की उपेक्षा की जाती है और दर्ज करने की आवश्यकता नहीं है।

Figure 1
चित्रा 1: सेटअप. सेटअप में एक आकृति-आठ कॉइल के साथ उत्तेजना शामिल है, सतह इलेक्ट्रोड के साथ रिकॉर्डिंग, स्थापित सॉफ़्टवेयर के साथ कंप्यूटर, टीएमएस मशीन, 50-60 हर्ट्ज विद्युत हस्तक्षेप को हटाने के लिए शोर एलिमिनेटर, अलग-थलग रैखिक द्विध्रुवी निरंतर-वर्तमान उत्तेजक, इलेक्ट्रोमायोग्राफी एम्पलीफायर, और एक डेटा अधिग्रहण प्रणाली। संक्षिप्त नाम: TMS = ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्रा 2: A-SICI और T-SICI को 1 ms से 7 ms तक interstimulus intervals के एक फ़ंक्शन के रूप में प्लॉट किया गया है। (बी) टी-एसआईसीआई को थ्रेशोल्ड परिवर्तन (नियंत्रण के प्रतिशत के रूप में निषेध) के रूप में प्लॉट किया गया है। संक्षेप: A-SICI = लघु अंतराल intracortical निषेध का आयाम; T-SICI = कम अंतराल intracortical निषेध में दहलीज परिवर्तन; एमईपी = मोटर-उत्पन्न क्षमता; RMT = आराम मोटर दहलीज. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्रा 3: A-LICI और T-LICI को 1 ms से 300 ms तक interstimulus अंतराल के एक समारोह के रूप में प्लॉट किया गया है( A) A-LICI को नियंत्रण के प्रतिशत के रूप में वातानुकूलित प्रतिक्रिया के आयाम के रूप में प्लॉट किया गया है। (बी) टी-एलआईसीआई को थ्रेशोल्ड परिवर्तन (नियंत्रण के प्रतिशत के रूप में निषेध) के रूप में प्लॉट किया गया है। संक्षेप: A-SICI = लघु अंतराल intracortical निषेध का आयाम; T-SICI = कम अंतराल intracortical निषेध में दहलीज परिवर्तन; एमईपी = मोटर-उत्पन्न क्षमता; RMT = आराम मोटर दहलीज. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्रा 4: A-SICF और T-SICF को 1 ms से 4.9 ms तक इंटरस्टिमुलस अंतराल के एक फ़ंक्शन के रूप में प्लॉट किया गया है( A)A-SICF को नियंत्रण के प्रतिशत के रूप में वातानुकूलित प्रतिक्रिया के आयाम के रूप में प्लॉट किया गया है। (बी) टी-एसआईसीएफ को थ्रेशोल्ड परिवर्तन (नियंत्रण के प्रतिशत के रूप में निषेध) के रूप में प्लॉट किया गया है। संक्षेप: A-SICF = लघु-अंतराल इंट्राकॉर्टिकल सुविधा का आयाम; T-SICF = कम अंतराल intracortical सुविधा में दहलीज परिवर्तन; एमईपी = मोटर-उत्पन्न क्षमता; RMT = आराम मोटर दहलीज. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्रा 5: ए-साई और टी-साई को 20 एमएस से 35 एमएस तक इंटरस्टिमुलस अंतराल के एक समारोह के रूप में प्लॉट किया गया है (ए) ए-साई को नियंत्रण के प्रतिशत के रूप में वातानुकूलित प्रतिक्रिया के आयाम के रूप में प्लॉट किया गया है। (बी) टी-साई को थ्रेशोल्ड परिवर्तन (नियंत्रण के प्रतिशत के रूप में निषेध) के रूप में प्लॉट किया गया है। संक्षेप: A-SAI = लघु-विलंबता अभिवाही निषेध का आयाम; टी-साई = शॉर्ट-लेटेंसी अभिवाही निषेध में थ्रेशोल्ड परिवर्तन; एमईपी = मोटर-उत्पन्न क्षमता; RMT = आराम मोटर दहलीज. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 6
चित्रा 6: ए-एलएआई और टी-एलएआई को 200 एमएस से 1000 एमएस तक इंटरस्टिमुलस अंतराल के एक फ़ंक्शन के रूप में प्लॉट किया गया है (ए) ए-एलएआई को नियंत्रण के प्रतिशत के रूप में वातानुकूलित प्रतिक्रिया के आयाम के रूप में प्लॉट किया गया है। (बी) टी-एलएआई को थ्रेशोल्ड परिवर्तन (नियंत्रण के प्रतिशत के रूप में निषेध) के रूप में प्लॉट किया गया है। संक्षेप: A-LAI = लंबे समय तक विलंबता अभिवाही निषेध का आयाम; टी-एलएआई = लंबे समय तक विलंबता अभिवाही निषेध में थ्रेशोल्ड परिवर्तन; एमईपी = मोटर-उत्पन्न क्षमता; RMT = आराम मोटर दहलीज. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

तालिका 1: सॉफ्टवेयर में उपलब्ध टीएमएस प्रोटोकॉल. संक्षेप: टीएमएस = ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना; SICI = लघु अंतराल intracortical निषेध; SICF = लघु अंतराल intracortical सुविधा; LICI = लंबे अंतराल intracortical निषेध; साई = लघु विलंबता अभिवाही निषेध; LAI = लंबी विलंबता अभिवाही निषेध; μV = microvolt. इस तालिका को डाउनलोड करने के लिए कृपया यहाँ क्लिक करें.

Discussion

टीएमएस माप, जैसा कि रिकॉर्डिंग सॉफ़्टवेयर में प्रोग्राम किया गया है, एक अत्यधिक स्वचालित प्रक्रिया है। हालांकि, विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए विशेष ध्यान देने की आवश्यकता है। रिकॉर्डिंग चरण में, हॉटस्पॉट पर एक सुसंगत एमईपी प्रतिक्रिया सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है और फिर पूरी रिकॉर्डिंग में विषय की खोपड़ी के सापेक्ष कुंडल को उसी स्थिति में रखें। चूंकि सतर्कता का कॉर्टिकल उत्तेजना 20 पर एक प्रमुख प्रभाव है, इसलिए विषय को आराम से लेकिन सतर्क रखने के लिए विशेष देखभाल की आवश्यकता होती है।

विषय को सतर्क रखने के लिए, छोटे प्रश्नों को नियमित रूप से प्रस्तुत किया जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त, परीक्षक को मांसपेशियों के संकुचन पर नजर रखनी चाहिए ताकि यह पता लगाया जा सके कि लक्ष्य मांसपेशी को उत्तेजित किया जा रहा है या नहीं। इसके अलावा, परीक्षक को यह देखने के लिए स्क्रीन की निगरानी करनी चाहिए कि एमईपी आयाम या थ्रेशोल्ड परिवर्तन तैराकी टोपी पर रूपरेखा की जांच करने के अलावा, किसी भी कुंडल विस्थापन का संकेत दे रहे हैं या नहीं। यदि कॉइल को विस्थापित कर दिया गया है, तो उपयोगकर्ता को ड्राइंग का उपयोग करके इसे स्थिति में बदलने का प्रयास करना चाहिए। यदि यह विफल रहता है, तो रिकॉर्डिंग पुनरारंभ किया जाना चाहिए। कुंडल विस्थापन के प्रभाव को आईएसआई के स्यूडोरैंडम क्रम द्वारा इन प्रोटोकॉल में कम से कम किया जाता है और तीन युग्मित उत्तेजनाओं के प्रत्येक सेट के बाद एक परीक्षण-अकेले उत्तेजना देकर। वास्तविक समय में ट्रैक किए जाने वाले टीएमएस कॉइल की स्थिति को सक्षम करने का एक और तरीका एक न्यूरोनेविगेशन सिस्टम द्वारा है। ऐसी प्रणालियां व्यावसायिक रूप से उपलब्ध और प्रभावी हैं; हालांकि, उच्च लागत उनके उपयोग को सीमित करती है। कृपया ध्यान दें कि एएलएस या अन्य न्यूरोडीजेनेरेटिव विकारों वाले रोगियों पर यहां कोई डेटा प्रदान नहीं किया गया है। इन रोगियों में अतिरिक्त चुनौतियां उत्पन्न हो सकती हैं जैसे कि परिधीय मोटर न्यूरॉन हानि, सहज गतिविधि और उत्तेजना के कारण कम आयाम।

इस अध्ययन में सभी प्रोटोकॉल (एकल- और युग्मित-नाड़ी) को एक आकृति-आठ कुंडल (Magstim, D70 रिमोट कॉइल) के साथ किया गया था जो एक Bistim2 मॉड्यूल से जुड़ा हुआ था। यह प्रोटोकॉल के बीच चुंबकीय क्षेत्र की एक तुलनीय ताकत को बनाए रखने के लिए किया गया था क्योंकि बिस्तम मॉड्यूल से गुजरने पर उत्तेजना क्षीण हो जाती है। सिस्टम को स्वतंत्र बिस्तम ट्रिगरिंग मोड पर सेट किया गया था जो दो मैग्स्टिम 2002 इकाइयों के व्यक्तिगत बाहरी ट्रिगरिंग की अनुमति देता है। एकल-पल्स प्रोटोकॉल के लिए, इकाइयों में से एक की तीव्रता को 0% एमएसओ पर सेट किया गया था। रिकॉर्डिंग एक रिकॉर्डिंग प्रोटोकॉल का उपयोग करके बनाई जाती है, जो एक सॉफ्टवेयर प्रोग्राम का एक हिस्सा है। अन्य प्रकार के चुंबकीय उत्तेजकों के लिए, केवल एक इकाई की आवश्यकता होती है।

टीएमएस विधि की एक सीमा परिवर्तनशीलता है। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि अंतर-व्यक्तिगत परिवर्तनशीलता एक ही विषय पर इंट्रा-डे या इंटर-डे परिवर्तनशीलता से अधिक है19,21। विधि के मानकीकरण पर ध्यान दिया जाना चाहिए और विश्वसनीयता को प्रभावित करने वाली संभावित तकनीकी गलतियों को खत्म करने के लिए। टीएमएस का उपयोग कुछ स्थितियों में नहीं किया जा सकता है जैसे पेसमेकर या मिर्गी वाले रोगी। सुरक्षा के लिए अंतर्राष्ट्रीय नियमों का पालन किया जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त, मामूली असुविधा की उम्मीद की जा सकती है, खासकर यदि एक परिपत्र कॉइल 23 का उपयोग किया जाता है। हालांकि, असुविधा अक्सर कम से कम होती है और परीक्षा को बंद करने की आवश्यकता नहीं होती है।

इस पांडुलिपि में वर्णित विधियों को मौजूदा तरीकों की तुलना में रिकॉर्डिंग और विश्लेषण दोनों के लिए स्वचालित किया गया है। यह रिकॉर्डिंग को एक ही ऑपरेटर द्वारा निष्पादित करने की अनुमति देता है, और ऑपरेटर को कुंडल को एक ही स्थान पर रखने के अलावा किसी अन्य चीज़ में हस्तक्षेप करने की आवश्यकता नहीं है। प्रत्येक प्रोटोकॉल को ~ 10 मिनट लेने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो एक घंटे में कई प्रोटोकॉल चलाने के लिए संभव बनाता है, वह समय जो शायद मौजूदा मैनुअल विधियों के साथ एक प्रोटोकॉल के लिए लेगा। चुंबकीय उत्तेजनाओं को इस अध्ययन में हर 4 सेकंड में वितरित किया जाता है; हालांकि, अन्य चुंबकीय उपकरण तेजी से उत्तेजना की अनुमति देते हैं, जिससे प्रत्येक प्रोटोकॉल के लिए रिकॉर्डिंग अवधि को 5 मिनट से कम करने की अनुमति मिलती है। यहां वर्णित सॉफ़्टवेयर भी विभिन्न आईएसआई के चयन, प्रत्येक आईएसआई के लिए उत्तेजनाओं की संख्या, और कंडीशनिंग उत्तेजना स्तर की अनुमति देता है। यहां वर्णित विधि का एक प्रमुख अग्रिम एक गेटिंग फ़ंक्शन है, जो विषय के आराम से नहीं होने पर स्वचालित रूप से निशान को हटा देता है।

अंत में, यहां वर्णित तरीके कई मस्तिष्क विकारों के अंतर्निहित तंत्र को समझने के लिए अमूल्य जानकारी प्रदान कर सकते हैं, विशेष रूप से न्यूरोडीजेनेरेटिव विकार, जैसे कि एएलएस, और नैदानिक मूल्य हो सकता है। पारंपरिक और थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग टीएमएस उपायों के नैदानिक मूल्य को निर्धारित करने के लिए विभिन्न रोगी आबादी और बड़े समूहों के लिए आगे के अध्ययन आवश्यक हैं, और क्या इन उपायों का उपयोग वास्तव में न्यूरोडीजेनेरेटिव विकारों के लिए बायोमार्कर के रूप में किया जा सकता है। विभिन्न मांसपेशियों और ऊपरी और निचले दोनों छोरों में टीएमएस रिकॉर्ड करने वाले अध्ययनों को भी वारंट किया जाता है।

Disclosures

एचबी और जेएच को इस अध्ययन में उपयोग किए जाने वाले क्यूट्रैक सॉफ़्टवेयर की बिक्री के लिए यूसीएल से रॉयल्टी प्राप्त होती है। अन्य लेखकों के पास हितों का कोई संभावित संघर्ष नहीं है।

Acknowledgments

इस अध्ययन को मुख्य रूप से लुंडबेक फाउंडेशन (अनुदान संख्या R290-2018-751) और स्वतंत्र अनुसंधान कोष डेनमार्क (अनुदान संख्या: 9039-00272B) से दो अनुदानों द्वारा वित्तीय रूप से समर्थित किया गया था।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
50 Hz Noise Eliminator Digitimer Ltd Humbug
Analogue-to-Digital Converter National Instruments NI-6221
Recording program Digitimer Ltd (copyright University College London) QtracS.EXE
TMS recording protocol Digitimer Ltd (copyright QTMS Science) QTMSG-12 recording protocol
Disposable surface recording electrodes AMBU Ambu® BlueSensor NF
Figure-of-8 coil Magstim Co. Ltd, Whiteland, Wales, UK Magstim® D70 Remote Coil
Isolated EMG amplifier Digitimer Ltd D440
Isolated linear bipolar constant-current stimulator Digitimer Ltd DS5
TMS device Magstim Co. Ltd, Whiteland, Wales, UK Magstim® 2002 stimulators (2 MagStim units are required )
Analysis and plotting program Digitimer Ltd (copyright University College London) QtracP.EXE

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References

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तंत्रिका विज्ञान मुद्दा 174 ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग शॉर्ट-इंटरवल इंट्राकॉर्टिकल निषेध लंबे अंतराल इंट्राकॉर्टिकल निषेध लघु अंतराल इंट्राकॉर्टिकल सुविधा शॉर्ट-लेटेंसी अभिवाही निषेध लंबे समय तक विलंबता अभिवाही निषेध
एकल-हाथ के ऑपरेशन के लिए पारंपरिक और थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना परीक्षण
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Tankisi, H., Howells, J., Cengiz,… More

Tankisi, H., Howells, J., Cengiz, B., Samusyte, G., Koltzenburg, M., Bostock, H. Conventional and Threshold-Tracking Transcranial Magnetic Stimulation Tests for Single-handed Operation. J. Vis. Exp. (174), e62787, doi:10.3791/62787 (2021).

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