Obustronna ocena ścieżek korowo-rdzeniowych mięśni stawu skokowego za pomocą nawigowanej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

Protokół ten jest niezwykle ważny, ponieważ standaryzuje podejście z bardzo trudnym zadaniem wykrywania potencjałów wywołanych motorycznie w dystalnych mięśniach kończyn dolnych. Główną zaletą tej techniki jest to, że konsoliduje literaturę związaną ze stymulacją kończyn dolnych, która często skupia się tylko na kości piszczelowej przedniej i wykorzystuje różne techniki. Badaliśmy tę technikę u osób zdrowych neurologicznie, a także u osób po udarze.

Jednak znaczenie tej techniki polega na standaryzacji oceny kończyn dolnych. Technika ta daje możliwość zidentyfikowania luk w naszym zrozumieniu kontroli motorycznej podczas chodu i powraca do badań, które nie pozwalały na kontrolę czynników zakłócających. Procedurę zademonstrują dr John Kindred, doktor habilitowany, i Brian Cence, koordynator badań, obaj z naszego laboratorium badawczego.

Zacznij od przesłania plików MRI pacjenta do systemu neuronawigacji. Następnie należy ręcznie zarejestrować rezonans magnetyczny do spoidła przedniego i tylnego, aby można było skorzystać z Atlasu Instytutu Neurologicznego w Montrealu. Następnie zrekonstruuj skórę i pełny krzywoliniowy model mózgu, dostosowując ramkę ograniczającą wokół czaszki i tkanek mózgowych.

Zidentyfikuj cztery anatomiczne punkty orientacyjne za pomocą modelu skóry, w tym czubek nosa, nasion i wcięcie nadbramiczne prawego i lewego ucha. Teraz umieść prostokątną siatkę nad obszarem motorycznym nóg w każdej półkuli. Umieść wyśrodkowany rząd siatki pośrodku i nad zakrętem obszaru korowego motorycznego nogi.

Następnie ustaw przyśrodkową kolumnę siatki równolegle i przylegając do przyśrodkowej ściany półkuli ipsilateralnej. Ta siatka zostanie użyta do znalezienia gorącego punktu. Do mapowania silników należy używać większych siatek, dodając więcej punktów lub zwiększając odległość między punktami w razie potrzeby.

Umieść elektrody, gdy pacjent znajduje się w pozycji stojącej. Najpierw przygotuj obszary, w których zostanie umieszczona każda elektroda, najpierw goląc, a następnie lekko złuszczając martwe komórki naskórka i oleje za pomocą wacików nasączonych alkoholem. Następnie poproś badanego, aby podniósł palce u nóg do góry, a następnie umieść elektrodę w górnej jednej trzeciej linii między głową kości strzałkowej a kostką przyśrodkową.

Zrób to obustronnie, aby umieścić na kości piszczelowej przedniej. Teraz przymocuj elektrody obustronnie do bocznego płaszczka płaszczkowatego. Poproś badanego, aby podniósł piętę, a następnie umieścił elektrodę w dolnej jednej trzeciej linii między bocznym kłykciem kości udowej a kostką boczną poniżej brzucha mięśnia brzuchatego łydki.

Należy również przymocować uziemiającą elektrodę pasywną odniesienia do rzepki lub kostki bocznej dwustronnie lub jednostronnie, w zależności od używanej jednostki akwizycji EMG. Przetestuj umiejscowienie elektrody, prosząc osobę badaną o zgięcie grzbietowe lub podeszwowe kostki w pozycji wyprostowanej, wyświetlając na ekranie komputera surowy sygnał EMG wszystkich badanych mięśni. Jeśli elektroda jest niewłaściwie umieszczona, wyjmij ją i wymień, aż pojawią się wyraźne, wykrywalne impulsy EMG z minimalnym szumem tła.

Następnie, gdy badany siedzi z mięśniami w spoczynku, przetestuj jakość sygnału, wyładowując kilka impulsów TMS, podczas gdy cewka jest trzymana z dala od obiektu. Najważniejszym krokiem w tej technice jest sprawdzenie, czy sygnał EMG jest jak najbardziej wolny od szumów. Brak odpowiedniego rozwiązania sprawia, że analiza danych jest niezwykle trudna.

Następnie sprawdź, czy sygnał podstawowy dla każdego kanału EMG jest bliski zeru. Jeśli w kanale występuje szum, wyjmij odpowiednią elektrodę i powtórz procedury przygotowania skóry. Jeśli hałas jest nadal obecny, wyreguluj położenie elektrody odniesienia i wymień żel elektrolitowy.

Po zweryfikowaniu dobrego sygnału owiń wszystkie elektrody taśmą z lekkiej pianki, aby utrzymać je na miejscu i zredukować artefakty ruchu z EMG. Teraz posadź osobę badaną na krześle i, aby zapewnić spójne ułożenie stóp w poprzek obiektów, zabezpiecz obie stopy w butach do chodzenia, które umożliwiają dostosowanie zakresu ruchu kostki do określonej pozycji i zapewniają opór podczas dobrowolnego działania tonizującego. Dostosuj również kąty bioder i kolan, aby uniknąć dyskomfortu osoby badanej i poinstruuj ją, aby pozostała nieruchoma przez cały czas trwania eksperymentu.

Rozpocznij testowanie dobrowolnej aktywacji tonicznej, określając najpierw maksymalny dobrowolny skurcz izometryczny każdego mięśnia obustronnie. Dla każdego ruchu poinstruuj badanego, aby maksymalnie skurczył badany mięsień kontralateralny cztery razy. Następnie sprawdź położenie kamery do przechwytywania ruchu, umieszczając moduł śledzący obiekt, wskaźnik i śledzenie cewki w przestrzeni przechwytywania.

Następnie dokonaj rejestracji obrazu obiektu, umieszczając końcówkę wskaźnika na czterech anatomicznych punktach orientacyjnych. Teraz określ gorący punkt obu mięśni obustronnie. Najpierw znajdź intensywność nadprogową, przykładając pojedynczy bodziec do wyśrodkowanego miejsca obok szczeliny międzypółkulowej.

Następnie zacznij od niskiej intensywności i stopniowo zwiększaj intensywność TMS o pięć procent, aż osiągniesz intensywność, która wyzwala potencjał wywołany silnikiem o amplitudzie od szczytu do szczytu większej niż 50 mikrowoltów we wszystkich przeciwległych badanych mięśniach lub trzech kolejnych bodźcach i powtórz dla każdego mięśnia. Zastosuj jeden impuls TMS w każdym miejscu siatki. Następnie przenieś wartości amplitudy każdego miejsca dla wszystkich mięśni przeciwległych w arkuszu kalkulacyjnym i posortuj amplitudę od wysokiej do niskiej.

Zidentyfikuj gorący punkt przeciwległych mięśni piszczelowych, przednich i płaszczkowatych jako miejsce w siatce o największej amplitudzie i najkrótszym opóźnieniu. Wybierz punkt siatki w systemie neuronawigacji, który odpowiada jednemu z gorących punktów mięśnia. Następnie ustaw początkową intensywność i rozmiar kroku na 45 i sześć procent maksymalnej mocy stymulatora.

Następnie użyj metody adaptacyjnego polowania na próg, aby określić spoczynkowy próg motoryczny. Zrób to dwa razy dla każdego mięśnia i użyj średniej do oceny odpowiedzi kortykomotorycznej słońca. Teraz, aby ocenić obustronną reakcję korowo-ruchową podczas spoczynku, wybierz punkt siatki w systemie neuronawigacji, który odpowiada gorącemu punktowi badanego mięśnia.

Przed każdym bodźcem poinstruuj badanego, aby pozostał nieruchomo i rozluźnił badane mięśnie obustronnie oraz monitorował aktywność wszystkich mięśni za pomocą wizualnej informacji zwrotnej w czasie rzeczywistym. Zastosuj dziesięć pojedynczych impulsów TMS przy 120% spoczynkowego progu motorycznego badanego mięśnia. Jeśli jakikolwiek mięsień jest aktywny przed lub po TMS, odrzuć tę próbę i zastosuj dodatkowy pojedynczy impuls.

Powtarzaj to, aż zostanie zebranych 10 przebiegów dla każdego kontralateralnego badanego mięśnia w spoczynku. Następnie oceń odpowiedź kortykomotoryczną podczas dobrowolnej aktywacji tonicznej obustronnie. Wybierz te same punkty siatki w systemie neuronawigacji, które były używane w warunkach spoczynku.

Poproś badanych, aby napięli badany mięsień przy około 15% maksymalnej wartości aktywności mięśni i zastosowali 10 pojedynczych impulsów TMS przy 120% spoczynkowego progu motorycznego. Poproś ich, aby utrzymali wyświetlaną płynnie poruszającą się linię badanego mięśnia w obrębie dwóch poziomych kursorów i utrzymali ten skurcz na tym poziomie przez kilka sekund. Gdy piszczel przednia jest badanym mięśniem, poproś badanych, aby lekko podciągnęli się do pasków buta na nogę przeciwlegle do stymulowanej półkuli.

Gdy mięsień płaszczkowaty jest badanym mięśniem, poproś badanych, aby lekko docisnęli się do buta na przeciwległej nodze. Monitoruj aktywność mięśni aktywnych i odpoczywających, korzystając z wizualnej informacji zwrotnej w czasie rzeczywistym. Jeśli aktywność badanego mięśnia jest poniżej lub powyżej ustalonego wcześniej zakresu, lub jeśli aktywowany jest jakikolwiek inny mięsień, odrzuć bodziec i zastosuj dodatkowy pojedynczy impuls.

Zbierz 10 prób, podczas gdy badany mięsień jest aktywowany w ustalonym wcześniej zakresie. Ten rysunek pokazuje obustronne gorące punkty piszczelowe przednie i płaszczkowate. Tutaj wykresy słupkowe reprezentują średni spoczynkowy próg motoryczny dwóch ocen dla każdego mięśnia, podczas gdy poniższe wartości oznaczają liczbę zastosowanych bodźców.

Linia przerywana wskazuje intensywność używaną do polowania na gorące punkty. Rysunek ten pokazuje obustronne reakcje kości piszczelowej przedniej i płaszczkowatej, gdy ich gorący punkt był stymulowany podczas spoczynku. Pokazany jest obustronny średni przebieg EMG każdego mięśnia.

Jeśli występuje potencjał wywołany przez silnik, prezentowane są wartości amplitudy i opóźnienia między szczytami. Tutaj widzimy obustronne reakcje, gdy gorące punkty były stymulowane podczas dobrowolnego działania tonizującego. Pobrano EMG mięśni obustronnych, podczas gdy badany mięsień przeciwległy był aktywowany przy około 15% maksymalnym dobrowolnym skurczu izometrycznym.

Można przeprowadzić dodatkową analizę, aby pomóc odpowiedzieć na pytania dotyczące kory mózgowej kręgosłupa po udarze, ponieważ dane w protokole są zbierane obustronnie w agonistycznych i antagonistycznych grupach mięśniowych. Kontynuowane są badania wykorzystujące tę technikę w celu określenia indywidualnego wkładu wielu czynników w reakcje kortykomotoryczne w celu zwiększenia naszego ogólnego zrozumienia kontroli motorycznej chodzenia. Należy zauważyć, że istnieją czynniki ryzyka związane z silnym polem magnetycznym, które powinny być uwzględnione przez osoby badane przed tą procedurą.