경두개 자기 자극을 이용한 피질 척수 경로 평가

Abstract

출처: Charalambos, CC, et al. 탐색된 경두개 자기 자극을 사용한 발목 근육의 피질 척수 경로의 양측 평가. J. Vis. 경험. (2019년)

이 비디오는 경두개 자기 자극(TMS)을 사용하여 다리 근육의 피질 척수 경로를 평가하는 방법을 보여줍니다. 다리 근육의 반대쪽 피질 운동 기능을 평가하기 위해 한쪽 뇌 반구에서 휴식 및 활성 근육 반응을 기록합니다.

Protocol

인간 참가자가 참여하는 모든 절차는 인간 복지에 대한 기관, 국가 및 국제 지침에 따라 수행되었으며 지역 기관 검토 위원회의 검토를 받았습니다.

1. 강장제 자발적 활성화(TVA) 테스트

1. 각 근육의 최대 자발적 등척성 수축(MVIC)을 양측으로 결정합니다. 각 동작(즉, 배측굴곡 및 저측굴곡)에 대해 피험자가 위에서 설명한 자세로 앉아 있는 동안 검사된 반대쪽 근육(예: 오른쪽 전경골근, TA)을 4회(~5초 수축으로 분리) 위에서 설명한 자세로 앉도록 지시합니다.
2. 마지막 3번의 시도의 각 MVIC 동안의 최대 근육 활동 값(즉, 최대 정류 및 평활 근전도 검사, EMG, EMG)을 중심으로 한 100ms 창 내의 평균, 세 값의 평균 및 각 근육의 평균 MVIC의 15 ± 5%를 계산합니다.
   주의: 더 큰 % MVIC를 사용할 수 있습니다. 그러나 임상 코호트(예: 뇌졸중 후 사람)에서는 실현 가능하지 않을 수 있습니다.

2. 신경 항법 시스템에 등록

피

1. 사체 추적기(헤드밴드 또는 안경)를 자극된 반구의 반대쪽 피험자 머리에 반사 마커가 있는 상태로 배치하여 추적기가 각 그리드 지점을 자극하는 동안 코일의 위치를 방해하지 않도록 합니다.
   주의: 헤드밴드를 사용하는 경우 장시간 사용하면 두통을 유발할 수 있으므로 피사체의 머리에 꼭 맞도록 하되 너무 꽉 조이지 않도록 하십시오.
2. 피사체 추적기, 포인터 및 코일 추적기를 캡처 볼륨에 배치하여 모션 캡처 카메라의 적절한 위치를 확인합니다. 포인터 끝을 4개의 해부학적 랜드마크에 놓아 피사체-이미지 등록을 수행합니다(그림 1A 참조).
3. 모든 해부학적 랜드마크가 샘플링되면 포인터 끝을 피험자의 두개골 위의 여러 지점에 놓아 등록이 정확하게 발생했는지 확인합니다(즉, 검증 단계). 포인터 끝에서 재건된 피부까지의 거리가 3mm 미만이면 경두개 자기 자극(TMS) 실험을 진행합니다. 그렇지 않으면 원하는 오류 값을 얻을 때까지 주제-이미지 등록을 반복합니다. 실험 중에 피험자 추적기가 실수로 이동한 경우 등록을 반복합니다.

3. 경두개 자기 자극

1. 휴식 및 강직 자발적 활성화(TVA) 동안 동일한 방법론적 매개변수를 사용합니다.
   1. 검사된 근육의 최적 부위(즉, 핫스팟, 자세한 내용은 다음 단락 참조)에 단일 펄스 자극을 적용합니다. 자극 예상을 피하고 이전 펄스의 후속 펄스로의 이월 효과를 최소화하기 위해 5-10초마다 각 자극을 무작위로 적용합니다.
   2. 두 TMS 장치를 동시에 사용하는 경우 표준 또는 동시 모드로 설정합니다. 표준 모드는 단일 장치보다 약한 펄스를 적용하는 반면, 동시 모드는 단일 장치보다 더 강한 펄스를 적용합니다. 둘 중 하나를 사용하는 것은 프로토콜의 요구 사항과 총 자극 수를 기반으로 할 수 있습니다.
   3. 이중 원뿔 코일을 사용하여 후방 두개내 전류를 유도합니다. 필요한 경우 신경 항법 시스템을 사용하여 코일을 수동으로 제어하고 각 자극 전에 원하는 자극 지점과 관련하여 위치를 수정합니다.
   4. 세션과 피험자에 걸쳐 검사된 근육과 반구의 순서를 무작위로 지정합니다. 휴식 시 테스트에 방해가 되지 않도록 항상 휴식 조건 후에 TVA 조건을 관리하십시오(예: TVA 테스트로 인한 하행 경로의 피로).
2. 양측으로 양쪽 근육의 핫스팟을 결정합니다.
   반구
   1. 간 균열 옆의 중심 지점에 단일 자극을 적용하여 핫스팟 사냥 중에 사용될 역치 이상 강도를 찾습니다(그림 1B의 파란색 및 빨간색 사각형 참조). 이 지점은 다리 운동 부위의 궤적에 위치하기 때문에 사용하십시오.
   2. 낮은 강도(예: 30% 최대 자극기 출력; MSO)를 사용하여 3회 연속 자극에 대해 검사된 모든 반대쪽 근육에서 50μV보다 큰 피크 투 피크 진폭으로 운동 유발 전위(MEP)를 유도하는 강도에 도달할 때까지 TMS 강도를 5% 단위로 점진적으로 증가시킵니다.
   3. 검사된 모든 근육의 원시 파형과 피크 투 피크 진폭(검색 창: TMS 시작 후 20-60ms)을 기반으로 MEP가 유도되었는지 여부를 각 자극 직후에 결정합니다.
   4. 그리드의 각 지점에 하나의 TMS 펄스를 적용합니다(총 36개의 자극). 핫스팟 프로토콜이 완료된 후 스프레드시트에서 모든 반대쪽 근육에 대한 각 스팟의 진폭 및 대기 시간 값을 전송하고 진폭을 높음에서 낮음으로, 대기 시간을 낮음에서 높음으로 정렬합니다. 반대쪽 TA 및 가자미근(SOL)의 핫스팟을 그리드에서 가장 큰 진폭과 가장 짧은 대기 시간을 가진 위치로 식별합니다.
      주의: 가장 큰 진폭과 가장 짧은 대기 시간이 동일한 지점에 있지 않은 경우 가장 큰 진폭을 사용하여 핫 스폿을 정의합니다.
3. 각 근육의 휴식 운동 역치(RMT)를 양측으로 결정합니다.
   1. 검사된 근육의 핫스팟에 해당하는 신경 탐색 시스템에서 그리드 스팟을 선택합니다.
   2. 검사된 근육의 RMT 결정을 위해 적응형 역치 헌팅 방법을 사용하십시오. 초기 강도와 스텝 크기를 각각 45% 및 6% MSO로 설정합니다. 각 근육에 대해 RMT 사냥을 두 번 실행하고 후속 피질 운동 반응(CMR) 평가에 평균을 사용합니다.
4. 휴식 중에 양측 TA 및 SOL CMR을 평가합니다.
   1. 검사된 근육의 핫스팟에 해당하는 신경 탐색 시스템에서 그리드 스팟을 선택합니다. 검사된 근육의 1.2 RMT에서 10개의 단일 TMS 펄스를 적용합니다.
   2. 각 자극 전에 피험자에게 가만히 있고 검사된 근육을 양측으로 이완시키고 컴퓨터 화면에 표시되는 실시간 시각적 피드백을 사용하여 모든 근육의 활동을 모니터링하도록 지시합니다. TMS 전후에 근육이 활성화되는 경우 해당 시도를 폐기하고 추가 단일 펄스를 적용하십시오. 휴식 시 검사된 각 반대쪽 근육에 대해 10개의 파형이 수집될 때까지 반복합니다.
5. TVA 동안 TA 및 SOL CMR을 양측으로 평가합니다.
   1. 검사된 근육의 핫스팟에 해당하는 신경 탐색 시스템에서 그리드 스팟을 선택합니다.
   2. 피험자에게 15 ± 5% MVIC에서 검사된 근육을 수축시키고 1.2 RMT에서 10개의 단일 TMS 펄스를 적용하도록 요청합니다. 피험자에게 검사된 근육(TA 또는 SOL)의 부드러운 이동선(0.165초의 평균 제곱근 진폭)을 두 개의 수평 커서(MVIC 범위: 15 ± 5%) 내에 유지하고 몇 초 동안 해당 수준에서 수축을 유지하도록 지시합니다.
   3. TA가 검사된 근육인 경우, 피험자에게 반대쪽 다리(즉, 자극된 반구의 반대쪽에 검사된 근육이 있는 다리)의 부트스트랩에 대해 약간 위로 당기도록 요청합니다. SOL이 검사된 근육인 경우 피험자에게 반대쪽 다리의 부츠를 약간 아래로 누르도록 요청합니다.
   4. 컴퓨터 화면의 실시간 시각적 피드백 디스플레이를 사용하여 활성 검사 근육과 나머지 휴식 근육의 근육 활동을 모니터링합니다. 검사된 근육의 활동이 미리 결정된 범위보다 낮거나 높거나 다른 근육이 활성화된 경우 해당 자극을 버리고 추가 단일 펄스를 다시 적용합니다. 검사된 근육이 미리 정해진 범위에서 활성화되는 동안 10번의 시도를 수집합니다.

Results

그림 1: 재구성된 피부 및 곡선 뇌 모델. (A) 4개의 해부학적 랜드마크(코끝, 콧구멍, 오른쪽 및 왼쪽 귀의 비상부 노치)가 있는 피부 모델을 사용하여 각 랜드마크에 포인터 끝을 배치하여 평가 중 피험자-이미지 등록을 계산합니다. (B) 4 x 9 직사각형 그리드가 다리 운동 피질 영역 위에 양측으로 배치됩니다. 사각형은 핫스팟 사냥을 위한 역치 이상의 강도를 결정하는 데 사용되는 ...

Materials