내비게이션 경두개골 자기 자극을 이용한 기능적 운동 매핑을 위한 표준화된 프로토콜

우리는 신경외과 계획 및 신경가소성 연구에 적합한 내비게이션 TMS와 DTI를 결합한 운동 매핑 및 피질척수 평가를 위한 표준화된 프로토콜을 제시합니다. 수술 중 직접 전기 자극이 운동 지도 작성의 금본위이지만, 기존의 수술 전 방법은 제한적입니다. 신경외과 의사들이 수술 계획을 개선하고 수술 위험을 더 잘 평가하는 데 도움이 되도록 수술 전 운동 매핑 기법의 개선이 필요합니다.

이 프로토콜은 내비게이션 TMS를 사용하여 정확한 운동 경로 지도화와 수술 계획 개선을 위해 사용되었습니다. 우선, 피실험자의 고해상도 해부학적 뇌 이미지를 신경내비게이션 시스템에 가져오면 3차원 뇌 재구성을 생성합니다. 신경내비게이션 소프트웨어에서 자기공명영상의 주요 해부학적 지점을 표시하여 비귀, 오른쪽 귀, 왼쪽 귀를 식별하세요.

이제 피험자를 약간 기울인 편안한 안락의자에 앉혀 등 긴장을 줄여 주세요. 머리와 목을 이니온에서 지지하도록 헤드레스트를 조정하세요. 머리 추적기를 대상자의 이마에 올려.

디지타이징 펜을 사용해 신경내비게이션 소프트웨어에서 피실험자의 주요 해부학적 지점과 가져온 이미지에 동일 등록하고, 두피 표면 매칭을 위해 추가 두피 지점을 디지털화하여 등록을 정밀하게 조정합니다. 공동 등록을 검증하여 공동 등록 오류가 3밀리미터 미만인지 확인하세요. 다음으로, 피실험자에게 귀마개를 착용하고 자극 시 보호용 귀마개를 착용하세요.

그 후 알코올 패드로 부드럽게 긁어 피부를 준비하고, 표면 전극을 부착합니다. 관심 있는 근육에는 복부 힘줄 몽타주를 사용해 표면 전극을, 중성 부위에 접지 전극을 배치합니다. 모든 전극을 근전도 증폭기에 연결하세요.

근전도 촬영을 시작하고 근육이 휴식 상태인지 확인하세요. 신경내비게이션 소프트웨어 내에서 렌더링된 뇌 부피에서 각각 개별 사례 특성에 따라 피질 해부학을 최적으로 시각화할 수 있도록 두피에서 15밀리미터에서 25밀리미터 사이로 벗겨진 깊이를 조정한 후 자극기 유닛을 시작하세요. 자극 코일을 두피에 접선 방향으로 위치시키고, 한 손으로는 손잡이를, 다른 한 손은 코일 표면에 대어 안정시키면서 단단한 접촉을 유지하세요.

100에서 500 마이크로볼트 범위 내에서 운동 전위를 유도할 만큼 충분한 강도로 자극합니다. 이제 매핑된 팔다리에 따라 코일 방향을 조정하세요. 상지와 얼굴의 경우, 코일을 중심 고랑에 수직으로 유지하여 후방에서 전방으로 유도 전류를 확보하세요.

하지의 경우, 코일을 시상선 중앙선에 수직으로 배치하여 중간에서 측면 방향의 전류 방향을 생성합니다. 목표 영역 전체에 자극을 수행합니다. 자극 지점을 1밀리미터에서 2밀리미터 간격으로 두고 회를 따라 평행선 세 개를 샘플링합니다.

각 자극마다 최소 1.5초 간격을 두세요. 근육당 20에서 30개의 운동 유발 전위가 기록되면 경로 매핑을 중단하고 모든 운동 유도 전위를 검토하세요. 다음으로, 각 근육의 핫스팟을 정규화된 색상 척도를 사용해 녹화된 영상을 표시하는데, 이는 가장 큰 운동 유발 전위 진폭을 유발하는 자극 지점으로 정의됩니다.

가장 큰 진폭 응답이 있는 영역을 찾아 그 영역 내에서 가장 큰 진폭을 가진 단일 응답을 선택하세요. 각 근육에 대해 핫스팟을 선택하여 휴식 운동 임계값을 결정하고, 코일의 위치와 방향을 저장하여 임계값 측정 시 일관되게 사용하며, 각 근육의 휴식 운동 임계치를 결정합니다. 피험자가 불의적인 근육 수축 없이 완전히 이완된 상태를 유지하도록 하세요.

각 근육에 대해 휴식 시 운동 임계치의 105%에서 110%까지 자극을 수행합니다. 코스 매핑 시와 동일한 코일 방향을 사용하여 자극 지점 간 간격을 줄여 해상도를 높이세요. 기능적 운동 지도를 피질 영역으로 구분하며, 탐색된 경두개골 자기 자극이 50 마이크로볼트 이상의 운동 유발 전위를 생성하는 영역입니다.

운동 지도가 운동 유발 전위를 유발하지 않는 한두 개의 연속된 부위 선으로 경계를 설정할 때까지 자극을 수행한다. 모터 맵이 타원형이고, 내부에 음수 부위가 적게 있는지 확인하세요. 운동 지도 내 부정적 자극 지점에 대해서는 운동 피질의 과도적 흥분성 변화를 고려하기 위해 다른 시간에 추가 자극을 수행합니다.

신경내비게이션 소프트웨어에서 모터 유도 전위 검토 패널 또는 신호 뷰어를 열면 됩니다. 기록된 모터를 검사하여 진폭과 지연 시간을 보정하고 필요시 마커를 조정할 수 있습니다. 데이터셋에서 인위적이거나 비정상적인 자극 지점을 제외하고, 각 근육의 운동 지도를 이진 형식으로 표시합니다.

15, 20, 25mm 깊이의 양성 자극 포인트를 이진 DICOM 형식으로 내보내세요. 이 파일들을 섬유 추적에 활용하며, 양성 자극 지점을 피질척수로 재건의 시드 포인트로 활용하세요. 운동 지도 분석을 위해, 뇌종양 제거를 위한 신경외과 신경내비게이션과 호환되는 영상 분석 소프트웨어에 운동 지도의 DICOM 파일을 가져오십시오.

해부학적 T1 가중 이미지를 모터 맵 DICOM 및 확산 가중 영상 파일에 등록하세요. 모터 맵 DICOM에서 객체를 생성하고 1밀리미터에서 2밀리미터 확장하여 감도를 높입니다. 트랙토그래피 중 잘못된 섬유 재구성을 방지하기 위해 귀와 비를 제외하고 모터 맵을 잘라내세요.

매핑된 반구와 같은 쪽의 하교 뇌부 수준에서 관심 있는 끝 영역을 수동으로 그려보세요. 관심 있는 모터 맵 영역을 시드 포인트로, 관심 있는 폰틴 영역을 종점으로 사용하여 섬유 추적을 수행합니다. 결정론적 간소화 추적법이나 확률적 추적법과 같은 적합한 트랙그래피 알고리즘을 선택하고, 특정 경우에 따라 추적 매개변수를 조정합니다.

마지막으로, 뇌종양을 분할하여 분석 소프트웨어 내에서 대응하는 객체를 만드세요. 피질척수로를 사지 부분별로 다른 색상으로 구분하거나, 전체 운동 매핑에서 통합된 경로로 표시하세요. 안정 운동 역치는 건강한 피험자에서 경로 매핑을 통해 확인된 첫 번째 골간배염근의 핫스팟에서 결정되었으며, 신경항법 표적을 사용하여 코일 위치와 방향은 절차 중 동일 위치에 유지되었습니다.

건강한 피험자의 운동 지도화를 통해 왼쪽 하지, 상지, 얼굴의 피질 표현이 드러났으며, 운동 유발 전위 진폭에 따라 색상으로 구분된 양성 자극 부위와 회색으로 표시된 부위가 음성 부위를 보여주었습니다. 운동 피질 지도 작성 및 피질척수로의 재건은 폐암으로 인한 전운동 회와 상지 운동 결손 환자에서 수행되었습니다. 신경내비게이션과 피험자의 해부학적 뇌를 결합함으로써, 이 NTMS 프로토콜은 19분 이내에 운동 유창 피질 영역을 정밀하게 식별하고 구분할 수 있게 합니다.

자극 강도의 신중한 선택은 매우 중요하며, 이는 운동 유발 전위 결정과 운동 지도 해석에 영향을 미칩니다. 순결과 수준은 직접적인 전기 자극을 근사한 보수적인 지도를 제공합니다. 이 기법은 처음에 수술 계획에 임상적으로 유용한 기능적 정보를 제공하기 위해 개발되었습니다.

또한, 이 기법이 다양한 신경학적 또는 정신질환에서 운동 가소성의 종단적 평가에도 적용될 수 있음을 알게 되었습니다.