이 프로토콜은 두피 침술 기반 방법을 도입하여 1차 운동 피질(M1) 핫스팟을 위치시키고, 기존 C3 부위에 대한 효과를 검증합니다.
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이 논문에서
요약
초록
특정 근육에 대응하는 1차 운동 피질(M1)의 정확한 위치 지정은 신경조절의 효능을 높이는 데 매우 중요합니다. 항법 경두개골 자기 자극(nTMS)이나 기타 지도 도구가 사용할 수 없을 때, 자극은 일반적으로 표준 10-20 EEG 시스템의 C3 부위에 적용됩니다. 하지만 새로운 증거들은 C3가 손 근육을 타겟팅하기에 최적의 부위가 아닐 수 있음을 시사합니다. 따라서 본 연구의 목표는 손 근육의 M1 핫스팟을 식별하고 C3 부위와 비교해 그 효과를 검증하기 위한 혁신적인 신경해부학 기반 위치 분석을 제안하는 것입니다. 침술 기반 접근법을 사용하여 지표 근근(FDS) 근육의 M1 핫스팟을 식별하는 단계별 프로토콜이 개발되었습니다. 확인된 핫스팟은 기저선 및 신경조절 후 운동 유발 전위(MEP)를 평가하여 기존 C3 부위와 비교하였다. 대표적인 데이터는 제안된 M1 핫스팟이 기저선과 신경조절 후 모두에서 C3 부위보다 유의미하게 높은 MEP 진폭을 제공함을 보여주었습니다. 제안된 접근법은 FDS의 M1 핫스팟을 국지화하는 검증되고 실용적인 방법을 제공합니다. 이 기술은 첨단 신경영상 도구가 없을 때 임상 실무에서 신경조절의 효과를 향상시킬 잠재력을 가지고 있습니다.
서론
특정 근육을 겨냥한 신경조절을 위해 1차 운동 피질(M1)의 피질 핫스팟을 정확히 위치시키는 것은 운동 재활 결과 최적화에 매우중요합니다. 항법식 경두개신경 자기 자극(nTMS)은 직접 피질 자극에 비해 비침습적이고 신뢰할 수 있는 운동 지도 작성 방법론으로 채택되었습니다. 그러나 이러한 도구가 없는 경우, 표준 10-20 EEG 시스템에서 정의된 C3(좌반구)와 C4(오른쪽 반구)가 신경조절3을 전달하는 M1 표적 지정으로 흔히 사용됩니다. 그러나 연구에 따르면 C3는 실제 M1 핫스팟 4,5를 대표하지 않을 수 있으며, 주변 영역의 다른 부위에 비해 운동 유도 전위(MEP) 진폭이 낮아 신경조절을 전달하는 최적의 부위가 아닐 수 있습니다. 또한, 고화질 경두개신경 전기 자극(HD-tES)은 조절 효과를 향상시킬 잠재력을 가지고 있습니다 7,8,9,10; 그러나 기존 몽타주에 비해 목표 자극 영역의 더 정밀한 위치 지정이 필요합니다11,12. 따라서 첨단 신경영상 도구가 없을 때 M1 핫스팟을 정확히 식별할 방법이 필요합니다.
중국 두피 침술은 전통적인 중국 침술법과 대뇌 피질의 대표적인 부위에 대한 현대 신경해부학을 통합한 현대 침술 기법입니다. 전통적인 침술과 달리, 두피 침술은 중추신경계 기능을 담당하는 피질 영역과 일치하는 정의된 영역을 따라 피하 침을 삽입하는 것을 포함합니다. Jiao, Lin, Jin, Tang이 개발한 여러 두피 침술 시스템과 국제적으로 표준화된 중국 두피 포인트 프로토콜14 등 운동 장애 치료를 위해 개발되고 활용되었습니다. 이러한 접근법 중 자오의 두피침술은 현대 신경해부학과 신경생리학 원리를 전통 중국 침술 기법과 통합하여 중추신경계 기능을 조절하는 혁신적인 방법을 창조했습니다15,16. 그러나 이 개념이 상지 신경조절 연구에 적용되고 검증될 수 있는지는 아직 알려지지 않았습니다.
따라서 본 프로토콜은 두피 침술 지상(AC)을 이용해 표면 굴근(FDS) 근육의 M1 핫스팟을 국소화하는 새로운 접근법을 탐구하고, HD-tES 중재 전후 피질척수 흥분성과 기존 C3 부위의 흥분성을 비교하여 이 접근법을 검증하는 것을 목표로 합니다. 그러나 현재의 접근법은 명확하게 식별 가능한 두피 해부학적 랜드마크를 가진 건강한 참가자와 특히 FDS 근육에 대해서만 검증되었습니다. 이 방법이 다른 상지 근육에 일반화될 수 있는지, 아니면 신경학적 장애가 있는 개인에게도 적용될 수 있는지는 아직 불확실합니다.
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프로토콜
참가자들은 상지에 영향을 미치는 신경학적 또는 근골격계 질환 병력이 없는 오른손잡이 건강한 성인들이었습니다. 연구 프로토콜은 휴스턴 텍사스 대학교 보건과학센터의 인간 피험자 보호 위원회(CPHS)에서 검토 및 승인되었습니다. 참여 전에 모든 참가자로부터 서면 동의서를 받았습니다.
1. 준비
- 참가자들이 팔을 자연스럽게 놓고 편안한 자세로 똑바로 앉도록 하세요. M1 FDS 핫스팟 위치 지정 프로토콜은 줄자와 마커가 필요합니다. FDS의 주요 부위를 국지화하는 과정은 현대 두피 침술 전략을 따라야 합니다.
2. 상부 운동점(UMP)을 국소화한다
참고: 상부 운동점(UMP)은 눈썹 사이의 중간점인 글라베라(글라벨라)에서 이니온까지 이어지는 전후선 중점에서 0.5cm 뒤쪽에 위치한 지점으로 정의됩니다.
- 줄자의 '0' 표시를 글라벨라(그림 1A)와 맞추고, 줄자가 두피를 가로질러 곧게 펴고 수평이 되도록 하세요.
- 테이프를 외후두돌기의 끝인 이온까지 늘립니다(그림 1B).
- 게라벨라와 이니온의 중간 지점을 세로선을 따라 확인한다. 이 지점에서 뒤쪽으로 0.5cm 측정하고 위치를 보이는 점으로 표시하세요.
- 테이프를 왼쪽과 오른쪽 전이변 지점(또는 귀의 꼭짓점) 사이에 정렬하여 테이프가 수평이 되도록 합니다(그림 1C). 이 횡선의 중간점을 보이는 점으로 표시하세요.
- 2.4단계에서 표시된 중간점을 기준으로 삼고, 필요하다면 2.3단계에서 식별된 점을 수평으로 조정하여 최종 UMP가 횡단 중점에 중심을 맞추도록 합니다(그림 1D).
그림 1: 상부 운동 점의 국소화. (a) 눈썹 사이의 중간 지점(Glabella). (B) 후두골 중앙선에 위치한 외후두돌기(이니온). (C) 귀 앞쪽에 위치한 왼쪽 전이음 점. (D) 중앙 시상선과 좌우 전이각 지점을 연결하는 횡선의 교차점에서 0.5cm 뒤쪽에 위치; 이 점은 상부 운동점(UMP)으로 정의됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.
3. 하부 운동 지점(LMP) 위치 파악
참고: 하부 운동점(LMP)은 눈썹의 측면 끝에서 눈썹 끝에서 눈썹 끝까지 이어지는 선과 앞쪽 헤어라인이 만나는 지점으로 정의됩니다.
- 줄자의 '0' 표시를 얼굴 왼쪽 눈썹의 측면 끝에 맞춥니다(그림 2A).
- 이 지점에서 두피를 가로지르는 직선 대각선 경로를 따라 줄자를 자르세요(그림 2A).
- 이 대각선이 앞머리선과 교차하는 지점을 점으로 표시하세요. 이 지점은 LMP로 정의됩니다(그림 2B).
4. M1 FDS 핫스팟(AC) 위치 파악
참고: M1 FDS 핫스팟은 모터 면적선을 따라 상부 지점(상행)에서 하부 모터 점(LMP) 거리의 2/5에 위치한 지점으로 정의됩니다(그림 2C).
- 줄자의 '0' 표시를 상부 모터 점(UMP)과 맞추고, 줄자를 하부 모터 점(LMP)까지 뻗습니다.
- UMP와 LMP 사이의 총 거리를 기록하세요.
- UMP에서 이 거리의 2/5 지점에 위치한 점을 측정하고 보이는 점으로 표시하세요. 이 지점을 AC 핫스팟으로 정의합니다.
그림 2: 하부 운동 지점과 FDS 핫스팟의 국소화. (A) 눈썹 외측 끝에서 관측 끝까지 이어지는 선과 앞쪽 헤어라인의 교차점. (b) 하부 운동 지점(LMP). (C) 상부 모터 포인트(UMP), FDS 핫스팟(AC), 그리고 LMP. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.
5. M1 FDS 핫스팟(AC) 검증
참고: 참가자들에게 편안한 높이로 조절된 의자에 앉고, 오른손을 부드러운 베개 위에 올리며, 자극 세션 동안 편안하게 행동하도록 지시하세요.
- 양극성 표면근전도(EMG) 전극을 오른쪽 손가락 굴근(FDS) 근육의 복부 위에 놓고, 샘플링 주파수를 2 kHz로 설정합니다(그림 3A).
- 국제 10-20 뇌파 시스템 기준으로 C3 부위를 표시하세요17.
- 제안된 접근법을 사용하여 FDS 핫스팟(AC)을 표시하세요.
- TMS 코일을 AC 부위 두피 위에 접선형으로 위치시키고, 손잡이는 45° 각도로 뒤쪽으로 향하게 합니다(그림 3B).
- 최대 TMS 출력의 30%에서 시작하여 단일 펄스 자극을 제공합니다.
- 점진적으로 강도를 높여 안정 운동 임계값(RMT)을 결정합니다.
- 자극 강도를 RMT의 120%로 설정하고, AC 및 C3 부위 모두에서 최소 20회의 연속 MEP를 기록합니다.
그림 3: EMG 전극과 TMS 코일 배치. (A) FDS에서의 양극성 EMG 전극 배치, (B) M1 FDS 핫스팟에 단일 펄스 TMS의 배치. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.
6. HD-tES 개입
- 참가자들에게 손을 탁자나 팔걸이에 올려놓고 편안하게 의자에 앉도록 지시하세요.
- 표준 프로토콜17에 따라 뇌파 캡을 착용하여 두피 지점(nasion과 inion)과 올바른 정렬을 보장합니다.
- 목표 부위 위에 하나의 전극(AC 또는 C3)을 배치하고, 목표 영역 주변에 네 개의 기준 전극을 고르게 배치하여 안정적인 전류 분포를 보장합니다(그림 4). 모든 전극 부위에 전도성 젤을 발라서 임피던스를 줄이세요.
- 자극기 내장 임피던스 미터로 전극 임피던스를 확인하고, 값이 2 kΩ 미만인지 확인하세요.
- 자극 매개변수를 2 mA 강도와 21 Hz 주파수로 설정하여 20분 동안 진행합니다.
- HD-tES를 켜고 30초 동안 2mA로 점차 강도를 올리세요.
- 자극 내내 참가자의 반응을 관찰하며 불편함, 피부 자극, 이상한 감각의 징후를 확인하세요.
- 20분 후에는 기기를 끄고, 전극을 조심스럽게 제거한 뒤 두피 부위를 청소하세요.
그림 4: HD-tES의 설치 방식. 중앙 전극은 C3 또는 AC를 목표로 하며, 주변 채널에는 4개의 기준 전극이 배치되어 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.
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결과
결과는 세 가지 주요 발견을 밝혔습니다: i) 신경해부학 유도 두피 침술을 기반으로 한 제안된 방법(AC)은 TMS 유도 핫스팟과 겹치는 FDS 근육의 M1 핫스팟을 성공적으로 식별했습니다. ii) 확인된 M1 FDS 핫스팟은 기존 표적 C3 사이트와 겹치지 않았으며; 또한 AC 부지는 C3에 비해 기준 MEP 진폭이 더 높았습니다. iii) AC 부위에서의 HD-tACS 개입은 MEP 진폭을 유의하게 증가시켰으나, C3 부위에서는 자극 후 유의한 변화가 관찰되지 않았다.
그림 5는 대표 대상의 AC와 C3 부위를 보여줍니다. AC 부위는 C3 부위와 겹치지 않으며 약 3-4cm 앞쪽에 위치한다. 이전 출판물에서는 AC 부위가 평균적으로 C319보다 약 2.9cm 앞쪽에 위치한다고 보고되었습니다. 또한, AC 및 C3 부지 ...
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토론
본 연구에서는 두피 침술 기준을 바탕으로 FDS 근육의 M1 핫스팟을 국소화하는 혁신적인 접근법이 개발되었습니다. 제안된 AC 부위는 FDS 근육의 M1 핫스팟으로서 강한 잠재력을 보였으며, 기존 C3 부위에 비해 기초 및 변조 후 MEP 진폭이 더 높았습니다.
피질척수로는 자발적 운동 행동을 위해 운동 피질에서 출발하는 가장 중요한 하강 경로 중 하나입니다20,21. 피질척수관 흥분성 조절에 성공하는 것은 신경재활에 상당한 잠재력을 지니고 있습니다22,23. 임상 응용에서는 특정 근육의 피질 핫스팟을 빠르고 정확하게 위치시키는 능력이 실질적으로 큰 가치를 지닙니다24....
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공개 사항
저자들은 본 논문에서 보도된 연구에 영향을 미칠 수 있는 알려진 경쟁 재정적 이해관계나 개인적 관계가 없다고 선언한다.
감사의 글
저자들은 근전도 분석을 수행하는 데 있어 귀중한 지도와 전문성을 제공해 주신 마이애미 대학교 생의공학과 장잉춘 박사에게 감사드립니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 전극 젤 | 소테릭스 메디컬 주식회사, 뉴욕, 미국 | https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/accessories/hd-gel | |
| EMG | TMSi, 올덴잘, 네덜란드 | https://www.tmsi.artinis.com/product-overview | |
| 고화질 경두개 전기 자극(HD-tES) | 소테릭스 메디컬 주식회사, 뉴욕, 미국 | https://soterixmedical.com/research/hd-tdcs/4x1 | |
| TMS (Magstim Bistim² 200) | 매그스팀 컴퍼니 Ltd., 웨일스 휘틀랜드, 영국 | 3231-00 |
참고문헌
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