Konwencjonalne i progowe testy przezczaszkowej stymulacji magnetycznej do obsługi jedną ręką

Podsumowanie

Prezentujemy zestaw standardowych protokołów rejestracji przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) z pojedynczym i parowanym impulsem, z opcjami konwencjonalnych pomiarów amplitudy i śledzenia progów. Program ten może sterować trzema różnymi typami stymulatorów magnetycznych i został zaprojektowany tak, aby umożliwić wygodne wykonywanie wszystkich testów przez jednego operatora.

Streszczenie

Większość parametrów jednopulsowej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) (np. próg motoryczny, funkcja bodziec-reakcja, korowy okres ciszy) jest używana do badania pobudliwości korowo-rdzeniowej. Paradygmaty TMS z parami impulsów (np. krótko- i długo- interwałowe hamowanie dokorowe (SICI/LICI), krótko- i długookresowe hamowanie dokorowe (SICF) oraz krótko- i długolatywne hamowanie aferentne (SAI/LAI)) dostarczają informacji o wewnątrzkorowych sieciach hamujących i ułatwiających. Od dawna odbywa się to za pomocą konwencjonalnej metody TMS pomiaru zmian wielkości potencjałów wywołanych silnikiem (MEP) w odpowiedzi na bodźce o stałym natężeniu. Niedawno wprowadzono alternatywne podejście do śledzenia progów, w którym śledzona jest intensywność bodźca dla docelowej amplitudy. Przydatność diagnostyczna SICI śledzącego próg w stwardnieniu zanikowym bocznym (ALS) została wykazana we wcześniejszych badaniach. Jednak TMS ze śledzeniem progów był używany tylko w kilku ośrodkach, częściowo z powodu braku łatwo dostępnego oprogramowania, ale być może także z powodu niepewności co do jego związku z konwencjonalnymi pomiarami TMS z pojedynczym i sparowanym impulsem.

Zestaw półautomatycznych programów sterowanych przez menu został opracowany w celu ułatwienia szerszego zastosowania technik TMS śledzenia progów i umożliwienia bezpośrednich porównań z konwencjonalnymi pomiarami amplitudy. Zostały one zaprojektowane do sterowania trzema typami stymulatorów magnetycznych i umożliwiają rejestrowanie przez jednego operatora popularnych protokołów TMS z pojedynczym i sparowanym impulsem.

Ten artykuł pokazuje, jak rejestrować wiele protokołów TMS z pojedynczym i sparowanym impulsem na zdrowych osobach i analizować te zapisy. Te protokoły TMS są szybkie i łatwe do wykonania i mogą dostarczyć użytecznych biomarkerów w różnych zaburzeniach neurologicznych, szczególnie w chorobach neurodegeneracyjnych, takich jak ALS.

Wprowadzenie

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) kory ruchowej to nieinwazyjna metoda badania fizjologii kory mózgowej i patofizjologii wielu schorzeń neurologicznych, w tym chorób neurodegeneracyjnych¹. Pierwotna kora ruchowa jest stymulowana za pomocą ponadprogowych impulsów TMS w celu wytworzenia odpowiedzi motorycznej w mięśniu docelowym. Odpowiedź ta nazywana jest potencjałem wywołanym silnikiem (MEP). TMS służy jako użyteczne narzędzie, które przesłuchuje korowe i potencjalnie podkorowe sieci motoryczne². Jednoimpulsowy TMS może oceniać reaktywność korową, spoczynkowy próg motoryczny (RMT), amplitudę MEP i korowy okres ciszy (CSP)². Hamowanie kory mózgowej można badać za pomocą TMS z parowanym impulsem w odstępach międzybodźcowych (ISI) 2-3 ms (SICI) lub ~100 ms (LICI)^3,4,5.

SICI jest mediowany przez kwas gamma-aminomasłowy (GABA)_A, a LICI przez receptory GABA_B, jak wskazuje ich farmakologia^4,5. Obwody leżące u podstaw SICF są częściowo mediowane przez receptory kwasu glutaminergicznego N-metylo-D-asparaginowego (NMDA)^6,7. Amplituda MEP jest zmniejszona, jeśli TMS jest poprzedzony elektryczną stymulacją obwodowego nerwu czuciowego. Efekt ten nazywa się hamowaniem aferentnym i jest znany jako SAI, gdy ISI wynosi ~20-25 ms i LAI przy dłuższych ISI 200-1000 ms między elektryczną stymulacją nerwu obwodowego a pojedynczym impulsem TMS^8,9,10. SAI jest modulowany przez aktywność cholinergiczną¹¹; jednak LAI jest znacznie słabo zbadany, a obwody neuronalne leżące u podstaw tego zjawiska są niejasne ¹⁰.

Amplitudy MEP są zmienne, a oszacowania punktów końcowych w konwencjonalnych metodach TMS (cTMS) zwykle używają średnich arytmetycznych od 10 do 20 odpowiedzi wywołanych ze stałą intensywnością bodźca. Alternatywnym podejściem jest TMS ze śledzeniem progów, po raz pierwszy opisany ponad 20 lat temu^12,13. W tym przypadku intensywność kolejnych bodźców jest zmieniana w celu uzyskania ustalonej odpowiedzi o docelowej amplitudzie. Zarówno techniki konwencjonalne, jak i śledzenie progów mogą być stosowane w przypadku różnych ISI. W pierwszej wersji tego podejścia zastosowanej do SICI, a mianowicie w "seryjnym" śledzeniu progów (T-SICIs), zastosowano metodę śledzenia podobną do tej stosowanej w testach pobudliwości nerwowej: "próg" był najpierw szacowany na jednym interwale międzybodźcowym (ISI), a następnie śledzony szeregowo w kolejnych ISI. Metoda ta była szeroko stosowana przez jedną grupę i zalecana jako potencjalny biomarker ALS ze względu na jej wysoką użyteczność diagnostyczną^14,15,16,17. Jednak ich odkrycia nie zostały jeszcze potwierdzone przez żadną inną grupę badawczą^14,15,16,17.

Podejście szeregowe jest skuteczne, gdy progi referencyjne są stabilne, jak w nerwach obwodowych. Jednakże, gdy progi ulegają dużym wahaniom, jak ma to miejsce w przypadku pobudliwości korowo-rdzeniowej, stwierdzono, że śledzenie szeregowe ma tę wadę, że poważnie zniekształca zależność ISI SICI¹⁸. W związku z tym alternatywny "równoległy" paradygmat śledzenia progów może być bardziej odpowiedni dla SICI (T-SICIp)^18,19 i innych sparowanych protokołów impulsowych, w których progi są szacowane niezależnie, równolegle, dla różnych ISI.

Pomimo swoich obietnic, istniejące metody TMS nie zostały jeszcze zaakceptowane w klinikach jako wiarygodne testy diagnostyczne lub biomarkery w badaniach klinicznych. Może to wynikać z kilku ograniczeń istniejących metod TMS, takich jak czasochłonność, zapotrzebowanie na obsługę ręczną i słaba odtwarzalność. Aby pomóc w przezwyciężeniu tych ograniczeń, w niniejszym artykule opisano zestaw niedawno opracowanych zautomatyzowanych, szybkich, jedno- i sparowanych protokołów TMS impulsowych, zaprojektowanych do obsługi jedną ręką i umożliwiających porównanie konwencjonalnych i szeregowych oraz równoległych podejść do śledzenia progów.

Sprzęt używany tutaj obejmuje maszynę TMS, izolowany liniowy bipolarny stymulator prądu stałego, eliminator szumów do usuwania zakłóceń elektrycznych 50-60 Hz, wzmacniacz elektromiograficzny i system akwizycji danych. Oprogramowanie jest na tyle wszechstronne, że może współpracować z innymi wzmacniaczami, stymulatorami i warunkami nagrywania.

Protokół

UWAGA: Wszyscy badani muszą wyrazić pisemną zgodę przed egzaminem, a protokół musi zostać zatwierdzony przez odpowiednią lokalną komisję etyczną (komisje) ds. etycznego przeglądu. Wszystkie opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez Regionalny Komitet Etyki Naukowej i Duńską Agencję Ochrony Danych.

Metoda TMS składa się z trzech etapów: 1) przygotowania tematu, 2) nagrania TMS i 3) analizy wyników.

1. Przygotowanie tematu

1. Oceń historię medyczną pacjentów i zapytaj, czy pacjent ma epilepsję, rozrusznik serca lub jakiekolwiek metalowe urządzenia/implanty w ciele, a w przypadku kobiet, czy jest w ciąży.
2. Zapoznaj się ze szczegółowymi informacjami na temat egzaminów i poproś o wyrażenie pisemnej zgody.
   1. Poinformuj badanego o zastosowaniu stymulacji magnetycznej na skórę głowy oraz o tym, że każde badanie trwa około 10 minut.
   2. Wyjaśnij, że stymulacja będzie słyszana jako dźwięk kliknięcia i ma na celu wywołanie drgań mięśni oraz że niektóre bodźce mogą być nieco nieprzyjemne.
   3. Wyjaśnij, że stymulację można wyłączyć w dowolnym momencie, jeśli zostanie to zasygnalizowane przez badanego.
3. Poproś osobę badaną, aby założyła czepek pływacki.
4. Oczyść rękę badanego po przeciwnej stronie do badanej półkuli.
5. Umieść aktywną elektrodę rejestrującą na pierwszym grzbiecie mięśnia międzykostnego (FDI), a elektrodę odniesienia na 2. stawie śródręczno-paliczkowym.
6. Umieść elektrodę uziemiającą na grzbiecie dłoni.
7. Podłącz elektrody nagrywające i uziemiające do amplifier.
8. Poinstruuj pacjenta, aby pozostał czujny, ale zrelaksowany podczas badania.

2. Zapis TMS

UWAGA: Poniższy opis odnosi się do konkretnego używanego oprogramowania i narzędzi (patrz Tabela Materiałów); będą one musiały być dostosowane do innego sprzętu.

1. Włącz urządzenie TMS.
2. Uruchom półautomatyczne oprogramowanie do nagrywania przy użyciu protokołu dla nagrań TMS.
3. Wybierz opcje wzmocnienia i bramkowania z menu (Tabela 1). Kliknij OK, aby kontynuować.
4. Wybierz dostawcę CSP protokołu z głównych opcji.
5. Umieść cewkę w odległości około 4 cm w lewo od linii binusznej od wierzchołka, z uchwytem skierowanym pod kątem 45° do płaszczyzny przystrzałkowej w celu indukcji prądu tylno-przedniego.
6. Zwiększ intensywność bodźca ręcznie, klikając Wstaw, aż do uzyskania MEP.
7. Przesuń nieznacznie położenie cewki, jednocześnie monitorując MEP, aby znaleźć punkt zapalny.
8. Narysuj kontur cewki na czepku pływackim po zlokalizowaniu hotspotu, aby umożliwić stałe pozycjonowanie cewki.
9. Kliknij OK, aby zainicjować protokół automatycznej stymulacji.
   UWAGA: Zapis jest kontynuowany automatycznie, począwszy od określenia RMT przy 200 μV.
10. Poinstruuj pacjenta, aby utrzymywał wygodną aktywację mięśnia FDI, aby zmierzyć próg aktywnej motoryki (AMT) dla odpowiedzi 200 μV.
11. Kliknij OK, aby zmierzyć okresy ciszy z przerwą lub bez przerwy między 3 grupami po 10 cykli bodźców w górę i w dół.
    UWAGA: Dla każdej grupy 10 bodźców zwiększa się od 0,8 do 1,6 × RMT200, w odstępach 0,2, a następnie powtarza się w odwrotnej kolejności.
12. Powiedz obiektowi, aby zrelaksował się po ostatnim bodźcu i kliknij OK, aby powrócić do menu głównego.
13. Wybierz protokół SICI z głównych opcji.
14. Wybierz planowane ISI do zbadania z menu opcje SICI ISI oraz liczbę bodźców przy każdym ISI z menu Liczba bodźców na ISI, jeśli nie są używane wartości domyślne.
15. Wybierz ASICI z menu.
    UWAGA: Zapis jest kontynuowany automatycznie, rozpoczynając się od wyznaczenia RMT przy 200 μV, a następnie przy 1000 μV. Zapis SICI rozpoczyna się automatycznie po wyznaczeniu RMT i trwa przez około 10 minut. Bodziec testowy jest ustalony na RMT1000, a bodźce kondycjonujące na 70% RMT200. Następujące ISI są wybierane w kolejności pseudolosowej: 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 5 i 7 ms. Bodźce testowe są podawane po każdych trzech sparowanych bodźcach. W ten sposób każdy sparowany bodziec jest dostarczany 10 razy, co daje w sumie 120 bodźców.
16. Upewnij się, że pozycja cewki jest stabilna, obserwując kontur na czepku pływackim, MEP na ekranie i skurcze mięśni podczas nagrywania.
17. Gdy ekran automatycznie powróci do opcji menu głównego po zakończeniu protokołu, wybierz TSICIp z menu.
    UWAGA: Zapis jest kontynuowany automatycznie, rozpoczynając się od określenia RMT przy 200 μV, a następnie zapisu SICI przez około 10 minut. RMT200 jest śledzony w sposób ciągły poprzez zmniejszanie bodźca o 1% maksymalnej mocy wyjściowej stymulatora (MSO), jeśli odpowiedź jest większa niż 250 μV i zwiększanie go o 1%, jeśli odpowiedź jest mniejsza niż 160 μV. Bodźce testowane przeplatają się z bodźcami sparowanymi, a sparowane bodźce są dostarczane za pomocą pseudorandomizowanych ISI: 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 5 i 7 ms. W ten sposób dostarczanych jest łącznie 120 bodźców, 10 razy dla każdego z 9 sparowanych bodźców i bodźców testowych po każdych trzech sparowanych bodźcach.
18. Po tym, jak ekran automatycznie powróci do opcji menu głównego po zakończeniu protokołu, kliknij Zakończ, chyba że zostanie uruchomiony inny protokół.
19. Zakończ nagrywanie, klikając przycisk Zamknij plik i zapisz dane.

3. Analizy TMS

1. Uruchom oprogramowanie do analizy, aby przeprowadzić analizy w trybie offline.
2. Wybierz nagranie, które będzie analizowane i kliknij przycisk OK.
3. Wybierz opcję Utwórz plik TMS MEM z menu TMS dla analizy.
4. Kliknij OK, aby zapisać plik MEM.
5. Kliknij opcję Plot TMS MEM/MEF w menu TMS, aby porównać zapis indywidualnego pacjenta z grupą zdrowych osób z grupy kontrolnych.
6. Kliknij 1. opcję w menu nazwy pliku MEF. Następnie z listy plików MEF należy kliknąć na plik MEF, z którym zostanie dokonane porównanie.
7. Kliknij 1^st opcję w menu nazwy pliku MEM. Następnie kliknij plik MEM, z którym zostanie dokonane porównanie z listy plików MEM.
8. Nakładaj na siebie pliki MEM i MEF, korzystając z różnych opcji 95% przedziałów ufności, odchyleń standardowych lub błędów standardowych.

Wyniki

Następujące wyniki uzyskano u jednego zdrowego osobnika. RMT dla odpowiedzi międzyszczytowej 200 μV (RMT200) lub 1000 μV (RMT1000) zostały wykryte przez regułę śledzenia "4→2→1" i regresję logarytmiczną, jak opisano wcześniej¹⁸. RMT200 wynosił 52,1% MSO, a RMT1000 59,8% MSO.

Wszystkie opcje TMS z parowanymi impulsami mogą być określone w trybach amplitudy, równoległego śledzenia progów i szeregowego śledzenia progów. W tym miejscu zostaną podsumowane tylko tryby śledzenia progu amplitudy i równoległości. W związku z tym z menu można wybrać ISI, liczbę bodźców w każdym ISI oraz poziom intensywności bodźców dla bodźców warunkowających. Tutaj opisujemy tylko domyślne opcje dla nich.

Rysunek 1 pokazuje konfigurację, w tym stymulację cewką ósemkową, nagrywanie za pomocą elektrod powierzchniowych, komputer z zainstalowanym oprogramowaniem, maszynę TMS, eliminator szumów do usuwania zakłóceń elektrycznych 50-60 Hz, izolowany liniowy bipolarny stymulator prądu stałego, wzmacniacz elektromiograficzny i system akwizycji danych.

Rysunek 2 pokazuje SICI jako A-SICI (Rysunek 2A) i T-SICI równoległe (Rysunek 2B), jak opisano w sekcji protokołu. Rysunek 3 pokazuje LICI jako A-LICI (Rysunek 3A) i T-LICI równoległy (Rysunek 3B). Dla A-LICI po znalezieniu hotspotu program określa RMT1000 i ustawia na tę amplitudę zarówno bodźce testowe, jak i kondycjonujące. Bodźce testowe są dostarczane co 4^bodziec, a bodźce warunkowane + testowe w odstępach czasu 50, 100, 150, 200, 250 i 300 ms są dostarczane pseudolosowo. W każdym ISI dostarczanych jest dziesięć bodźców. Podobnie w przypadku T-LICI dostarczanych jest 10 sparowanych impulsów przy tych samych 6 ISI, co w przypadku A-LICI od 50 do 300 ms, a progi dla RMT200 są śledzone, podczas gdy bodziec kondycjonujący jest ustawiony na 120% śledzonego RMT200.

Rysunek 4 pokazuje SICF jako A-SICF (Rysunek 4A) i T-SICF równoległy (Rysunek 4B). Dla A-SICF po znalezieniu hotspotu program określa RMT50 i RMT1000. Bodźce testowe są następnie ustawiane na RMT1000, a bodźce kondycjonujące na 90% RMT50. Zakres ISI wynosi od 1 do 4,9 na 0,3 ms. Bodźce testowe są dostarczane co^{4 lub 5} bodziec, a 14 bodźców warunkowanych + testowych jest dostarczanych w kolejności pseudolosowej. Jeśli chodzi o A-SICF, T-SICF mierzy się przy 14 ISI od 1 do 4,9 ms, a próg jest śledzony za pomocą 10 sparowanych impulsów na każdym ISI.

Rysunek 5 pokazuje SAI jako A-SAI (Rysunek 5A) i T-SAI równolegle (Rysunek 5B). Protokoły SAI polegają na stymulacji somatosensorycznych aferentów w nerwie i rejestrowaniu efektów na MEP wzbudzonym ~20 ms później. To opóźnienie MEP ("N20") jest ważne dla czasu bodźców. Program prosi użytkownika o wybranie opóźnienia z zakresu (16-23 ms) lub o jego określenie, jeśli znajduje się poza tym zakresem. Aby określić latencję N20, można przeprowadzić konwencjonalny somatosensoryczny potencjał wywołany lub zastosować kontrole laboratoryjne skorygowane o wiek i wzrost.

Dla A-SAI, najpierw określa się intensywność bodźca elektrycznego dla potencjału czynnościowego mięśni o natężeniu 1-mV (EMT1000). Następnie znajduje się hotspot do stymulacji magnetycznej i określa RMT1000. Następnie program łączy bodźce magnetyczne i elektryczne z ISI od N20-2 do N20+12 ms. Bodźce testowe są podawane jak co^{4 bodziec}, podczas gdy bodźce warunkowane + testowe są podawane w kolejności pseudolosowej. W przypadku T-SAI podobnego do A-SAI najpierw określa się EMT1000. Następnie stymulacja przełącza się na bodziec magnetyczny, a punkt zapalny jest określany w zwykły sposób. Następnie program określa RMT200 w sposób podobny do innych protokołów śledzenia. Co więcej, program przechodzi bezpośrednio do śledzenia SAI, przy czym ISI między bodźcem elektrycznym a impulsem testu magnetycznego zwiększa się w krokach co 1 ms od N20-2 do N20+12 ms.

Rysunek 6 pokazuje LAI jako A-LAI (Rysunek 6A) i T-LAI równolegle (Rysunek 6B). Protokoły LAI do rejestrowania inhibicji aferentnej w długich odstępach czasu są takie same jak w przypadku SAI, z tą różnicą, że ponieważ interwały są znacznie dłuższe (od 200 do 1000 ms, w krokach co 100 ms), interwał N20 jest ignorowany i nie trzeba go wprowadzać.

Rysunek 1: Ustawienia. Konfiguracja obejmuje stymulację za pomocą cewki ósemkowej, nagrywanie za pomocą elektrod powierzchniowych, komputer z zainstalowanym oprogramowaniem, maszynę TMS, eliminator szumów do usuwania zakłóceń elektrycznych 50-60 Hz, izolowany liniowy bipolarny stymulator prądu stałego, wzmacniacz elektromiograficzny i system akwizycji danych. Skrót: TMS = przezczaszkowa stymulacja magnetyczna. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: A-SICI i T-SICI wykreślone jako funkcja interwałów międzybodźcowych od 1 ms do 7 ms. (A) A-SICI wykreślone jako amplituda warunkowej odpowiedzi jako procent kontroli. (B) T-SICI wykreślone jako zmiany progowe (zahamowanie jako procent kontroli). Skróty: A-SICI = amplituda krótkotrwałego hamowania wewnątrzkorowego; T-SICI = zmiany progowe w krótkookresowym hamowaniu dokorowym; MEP = potencjał wywołany silnikiem; RMT = spoczynkowy próg motoryczny. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 3: A-LICI i T-LICI wykreślone jako funkcja interwałów między bodźcami od 1 ms do 300 ms. (A) A-LICI wykreślone jako amplituda warunkowej odpowiedzi jako procent kontroli. (B) T-LICI wykreślone jako zmiany progowe (zahamowanie jako procent kontroli). Skróty: A-SICI = amplituda krótkotrwałego hamowania wewnątrzkorowego; T-SICI = zmiany progowe w krótkookresowym hamowaniu dokorowym; MEP = potencjał wywołany silnikiem; RMT = spoczynkowy próg motoryczny. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: A-SICF i T-SICF wykreślone jako funkcja interwałów między bodźcami od 1 ms do 4,9 ms. (A) A-SICF wykreślone jako amplituda warunkowej odpowiedzi jako procent kontroli. (B) T-SICF wykreślony jako zmiany progowe (inhibicja jako procent kontroli). Skróty: A-SICF = amplituda krótkodystansowego ułatwienia wewnątrzkorowego; T-SICF = zmiany progowe w krótkotrwałym ułatwieniu wewnątrzkorowym; MEP = potencjał wywołany silnikiem; RMT = spoczynkowy próg motoryczny. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 5: A-SAI i T-SAI wykreślone jako funkcja interwałów między bodźcami od 20 ms do 35 ms. (A) A-SAI wykreślone jako amplituda warunkowej odpowiedzi jako procent kontroli. (B) T-SAI wykreślony jako zmiany progowe (zahamowanie jako procent kontroli). Skróty: A-SAI = amplituda hamowania aferentnego o krótkim opóźnieniu; T-SAI = zmiany progowe w hamowaniu aferentnym o krótkim opóźnieniu; MEP = potencjał wywołany silnikiem; RMT = spoczynkowy próg motoryczny. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 6: A-LAI i T-LAI wykreślone jako funkcja interwałów między bodźcami od 200 ms do 1000 ms. (A) A-LAI wykreślone jako amplituda warunkowej odpowiedzi jako procent kontroli. (B) T-LAI wykreślone jako zmiany progowe (inhibicja jako procent kontroli). Skróty: A-LAI = amplituda inhibicji aferentnej o długim opóźnieniu; T-LAI = zmiany progowe w hamowaniu aferentnym o długim opóźnieniu; MEP = potencjał wywołany silnikiem; RMT = spoczynkowy próg motoryczny. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Tabela 1: Dostępne protokoły TMS w oprogramowaniu. Skróty: TMS = przezczaszkowa stymulacja magnetyczna; SICI = krótkotrwałe hamowanie dokorowe; SICF = krótki odstęp między zabiegami wewnątrzkorowymi; LICI = Długie hamowanie dokorowe; SAI = hamowanie aferentne o krótkim opóźnieniu; LAI = hamowanie aferentne o długim opóźnieniu; μV = mikrowolt. Kliknij tutaj, aby pobrać tę tabelę.

Dyskusja

Pomiar TMS, jak zaprogramowano w oprogramowaniu rejestrującym, jest procedurą wysoce zautomatyzowaną. Wymagana jest jednak szczególna uwaga, aby uzyskać wiarygodne wyniki. Na etapie nagrywania ważne jest, aby zapewnić spójną odpowiedź MEP w punkcie gorącym, a następnie utrzymać cewkę w tej samej pozycji względem czaszki osoby badanej przez cały czas trwania nagrania. Ponieważ czujność ma znaczący wpływ na pobudliwość kory mózgowej²⁰, należy zachować szczególną ostrożność, aby pacjent był zrelaksowany, ale czujny.

Aby utrzymać czujność tematu, należy regularnie zadawać krótkie pytania. Dodatkowo egzaminator powinien mieć oko na skurcze mięśni, aby upewnić się, czy docelowy mięsień jest stymulowany. Ponadto egzaminator powinien monitorować ekran, aby obserwować, czy amplituda MEP lub zmiany progu wskazują na jakiekolwiek przemieszczenie cewki, a także sprawdzić kontur czepka. Jeśli cewka została przemieszczona, użytkownik powinien spróbować wymienić ją na miejsce, korzystając z rysunku. Jeśli to się nie powiedzie, nagrywanie powinno zostać wznowione. Wpływ przemieszczenia cewki jest zminimalizowany w tych protokołach przez pseudolosową kolejność ISI i poprzez podanie bodźca testowego po każdym zestawie trzech sparowanych bodźców. Innym sposobem na śledzenie pozycji cewki TMS w czasie rzeczywistym jest system neuronawigacji. Takie systemy są dostępne na rynku i skuteczne; Jednak wysoki koszt ogranicza ich zastosowanie. Należy pamiętać, że nie ma tutaj żadnych danych dotyczących pacjentów z ALS lub innymi zaburzeniami neurodegeneracyjnymi. U tych pacjentów mogą pojawić się dodatkowe wyzwania, takie jak niskie amplitudy spowodowane utratą obwodowych neuronów ruchowych, spontaniczna aktywność i niepobudliwość.

Wszystkie protokoły w tym badaniu (pojedynczy i sparowany impuls) zostały przeprowadzone z cewką w kształcie ósemki (Magstim, cewka zdalna D70) podłączoną do modułu Bistim² . Zrobiono to, aby utrzymać porównywalne natężenie pola magnetycznego między protokołami, ponieważ bodziec jest tłumiony podczas przechodzenia przez moduł Bistim. System został ustawiony na tryb niezależnego wyzwalania Bistim, co pozwala na indywidualne zewnętrzne wyzwalanie dwóch jednostek Magstim 200² . W przypadku protokołów jednoimpulsowych intensywność jednej z jednostek została ustawiona na 0% MSO. Nagrania dokonywane są za pomocą protokołu nagrywania, który jest częścią oprogramowania. W przypadku innych typów stymulatorów magnetycznych wymagana jest tylko jedna jednostka.

Ograniczeniem metody TMS jest zmienność. Wcześniejsze badania wykazały, że zmienność międzyosobnicza jest wyższa niż zmienność śróddzienna lub międzydzienna u tego samego osobnika^19,21. Należy zwrócić uwagę na standaryzację metody i wyeliminowanie ewentualnych błędów technicznych, które mogą mieć wpływ na niezawodność. TMS nie może być stosowany w niektórych stanach, takich jak pacjenci z rozrusznikiem serca lub padaczką. Należy przestrzegać międzynarodowych zasad bezpieczeństwa²². Dodatkowo można spodziewać się lekkiego dyskomfortu, szczególnie jeśli używana jest cewka^{okrągła 23}. Jednak dyskomfort jest często minimalny i nie musi powodować przerwania badania.

Metody opisane w tym manuskrypcie są zautomatyzowane zarówno w odniesieniu do nagrań, jak i analiz w porównaniu z istniejącymi metodami. Dzięki temu nagrania mogą być wykonywane przez jednego operatora, a operator nie musi ingerować w nic poza utrzymywaniem cewki w tym samym miejscu. Każdy protokół został zaprojektowany tak, aby zajmował ~10 minut, co umożliwia uruchomienie kilku protokołów w ciągu godziny, czyli czasu, który prawdopodobnie zajmie jednemu protokołowi przy istniejących metodach ręcznych. W tym badaniu bodźce magnetyczne są dostarczane co 4 s; Jednak inne urządzenia magnetyczne umożliwiają szybszą stymulację, co pozwala na skrócenie czasu nagrywania dla każdego protokołu do mniej niż 5 minut. Opisane tutaj oprogramowanie pozwala również na wybór różnych ISI, liczby bodźców dla każdego ISI oraz poziomu bodźca warunkowającego. Dużym postępem w opisanej tutaj metodzie jest funkcja bramkowania, która automatycznie usuwa ślady, gdy obiekt nie jest zrelaksowany.

Podsumowując, opisane tutaj metody mogą dostarczyć bezcennych informacji do zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw kilku zaburzeń mózgu, w szczególności zaburzeń neurodegeneracyjnych, takich jak ALS, i mogą mieć wartość diagnostyczną. Konieczne są dalsze badania dla różnych populacji pacjentów i większych grup, aby określić wartość diagnostyczną konwencjonalnych i śledzących progi pomiarów TMS oraz czy miary te mogą być rzeczywiście stosowane jako biomarkery zaburzeń neurodegeneracyjnych. Uzasadnione są również badania rejestrujące TMS w różnych mięśniach oraz zarówno kończynach górnych, jak i dolnych.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Eliminator szumów 50 Hz	Digitimer Ltd		Humbug
Przetwornik analogowo-cyfrowy	National Instruments		NI-6221
Program nagrywający	Digitimer Ltd (prawa autorskie University College London)		QtracS.EXE
Protokół nagrywania TMS	Digitimer Ltd (copyright QTMS Science)		Protokół
nagrywania QTMSG-12Jednorazowe elektrody powierzchniowe	AMBU		Ambu® Cewka BlueSensor NF
Figure-of-8	Magstim Co. Ltd, Whiteland, Walia, Wielka Brytania		Magstim® D70 Remote Coil
Izolowany wzmacniacz EMG	Digitimer Ltd		D440
Izolowany liniowy bipolarny stymulator prądu stałego	Digitimer Ltd		DS5
Urządzenie TMS	Magstim Co. Ltd, Whiteland, Wales, Wielka Brytania		Stymulatory Magstim® 2002 (wymagane są 2 jednostki MagStim )
Program do analizy i kreślenia	Digitimer Ltd (copyright University College London)		QtracP.EXE