Um Protocolo Padronizado para Mapeamento Motor Funcional Usando Estimulação Magnética Transcraniana Navegada

Summary

Aqui, descrevemos um protocolo padronizado para mapeamento motor usando nTMS combinado com a reconstrução do trato corticoespinhal (CST) baseada em imagem tensorial de difusão (DTI). O protocolo é reproduzível, clinicamente viável e facilmente integrável aos fluxos de trabalho clínicos rotineiros, fornecendo uma estrutura robusta e valiosa para avaliação de vias motoras, pesquisa em neuroplasticidade e planejamento de reabilitação.

Abstract

A estimulação magnética transcraniana navegada (nTMS) baseia-se na integração de dados individuais de imagem cerebral para determinar o posicionamento preciso da bobina de estimulação, permitindo assim a estimulação anatômica guiada de alvos corticais. O interesse dos sistemas de neuronavegação é amplamente reconhecido na otimização do posicionamento das bobinas durante tratamentos repetitivos com TMS (rTMS). Além disso, a nTMS é cada vez mais aplicada ao mapeamento funcional de regiões cerebrais em diferentes aplicações, como a identificação e delimitação de áreas motoras e linguísticas eloquentes antes da resseção tumoral. Além de sua utilidade na otimização de procedimentos neurocirúrgicos, o mapeamento nTMS também pode ser uma ferramenta para monitorar a plasticidade cortical e quantificar a integridade do sistema motor em diversas doenças neurológicas. Este artigo metodológico apresenta um protocolo padronizado para mapeamento motor usando nTMS, em combinação com a reconstrução do trato corticoespinhal (CST) baseada em imagem tensorial de difusão (DTI). Essa abordagem permite a delimitação precisa de regiões corticais motoras eloquentes e suas projeções subcorticais, além da detecção de reorganizações funcionais em pacientes com lesões adjacentes. Quando integrado ao planejamento pré-cirúrgico, esse método fornece orientações para estratégias cirúrgicas individualizadas voltadas a maximizar a resseção da lesão enquanto preserva a função motora. O protocolo apresentado aqui é reproduzível, clinicamente aplicável e adequado para integração em fluxos de trabalho rotineiros. Constitui uma ferramenta promissora para pesquisa em neuroplasticidade e planejamento de reabilitação.

Introduction

Maximizar a extensão da resseção em tumores cerebrais motor-eloquentes enquanto minimiza déficits motores pós-operatórios continua sendo um desafio central na neurocirurgia. O mapeamento de estimulação elétrica direta intraoperatória (DES) é a técnica "padrão-ouro" para fornecer informações anatomo-funcionais confiáveis sobre a representação cortical e subcortical das vias ^motoras 1,2,3,4,5. No entanto, para o planejamento pré-operatório, estratificação de riscos e aconselhamento ideal do paciente, é fundamental delimitar a anatomia funcional individual antes da cirurgia. A relação entre anatomia e função nas áreas motoras corticais não pode ser inferida a partir da ressonância magnética estrutural cerebral convencional (MRI), pois tumores cerebrais podem induzir distorção anatômica significativa ou reorganização plástica das redes motoras.

A estimulação magnética transcraniana (TMS) foi introduzida como um método não invasivo para sondar o córtex^{motor 6} e posteriormente adaptada para mapeamento funcional do córtex^{motor 7,8}, incluindo testes pré-operatórios ao registrar potenciais evocados motores (MEPs) de diferentes músculos com eletromiografia^{superficial 9,10,11}. Os primeiros protocolos de TMS não navegados eram tecnicamente exigentes e careciam de precisão anatômica. A integração subsequente com dados individuais de ressonância magnética e navegação baseada em campo elétrico permitiu orientação precisa dos locais de estimulação, melhorando a precisão anatomo-funcional 12,13,14 e a reprodutibilidade ^15,16. Ao provocar diretamente MEPs, a TMS navegada (nTMS) proporciona resolução temporal em escala de milissegundos e localização espacial subcentímetro da saída corticoespinhal com boa concordância com a DES^{intraoperatória} 17,18,19. A nTMS guiada por imagem é segura, bem tolerada ^20,21 e aprovada pela Food and Drug Administration (FDA) para mapeamento funcional pré-cirúrgico do córtex motor por mais de 15^{anos e 22}.

No mapeamento motor, representações corticais são delineadas amostrando amplitudes MEP em locais de estimulação alvo para construir mapas motores específicos de^{cada paciente 23}. Comparada à ressonância magnética funcional baseada em tarefas (fMRI), a nTMS apresenta uma concordância espacial mais próxima com a DES^{intraoperatória} 24,25,26. Enquanto as decisões intraoperatórias dependem em última análise da DES quando as lesões entram ou invadem as áreas motoras, a nTMS pré-operatória fornece informações complementares valiosas ao exportar sítios positivos para estimulação como sementes para a reconstrução do trato corticoespinhal (CST) por imagem tensorial de difusão (DTI). Essa abordagem é particularmente útil para avaliar a integridade corticoespinhal quando tumores afetam principalmente os tratos motores na substância branca^{subcortical 27,28}. Além disso, o mapeamento motor pré-operatório de nTMS mostrou bom valor preditivo positivo^29,30 e alto valor preditivo^negativo 29,30,31, com melhorias nos resultados cirúrgicos 17,18,19,32. Também foi recentemente comprovado como uma ferramenta eficaz para avaliar a função motora^{pós-operatória 31,33}. Por essas razões, o mapeamento motor da nTMS é cada vez mais utilizado tanto para avaliação pré-operatória quanto para acompanhamento pós-operatório em neurocirurgia. Recomendações metodológicas para mapeamento cortical com nTMS foram publicadas em^{2017 34}. À luz desses estudos recentes e da integração de técnicas modernas de imagem, essa metodologia pode agora ser refinada para fornecer orientações mais precisas para a prática clínica e de pesquisa.

Neste artigo, apresentamos um protocolo padronizado para realizar mapeamento motor com nTMS, combinando diferentes técnicas para avaliar representações corticais e subcorticais pré-operatórias de vias motoras para planejamento de ressecção tumoral sob condições clínicas reais.

Protocol

Este estudo foi conduzido de acordo com as diretrizes nacionais e internacionais de ética para pesquisa em humanos. A análise retrospectiva dos dados anonimizados coletados durante o cuidado de rotina foi realizada com consentimento informado obtido no momento do cuidado, de acordo com as regulamentações francesas. Dados demonstrativos de participantes saudáveis, que são coautores do manuscrito, foram incluídos com consentimento informado por escrito para participação e publicação de dados e imagens. Este é o protocolo atual utilizado no Hospital Henri Mondor (Créteil, França) e no Hospital Universitário de Aarhus (Dinamarca) para planejamento pré-operatório em cirurgia de tumores cerebrais.

1. Aquisição de dados de neuroimagem para neuronavegação

1. Verifique a ausência de contraindicação para nTMS e ressonância magnética usando prontuários médicos e entrevistas com pacientes, incluindo dispositivo ferromagnético intracraniano, epilepsia não controlada, marcapasso, gravidez ou^{amamentação 35}.
2. Adquira uma imagem anatômica cerebral de alta resolução que inclua ambos os ouvidos e o vértice craniano (sem dobras ou deformações causadas por fones de ressonância magnética) para permitir a reconstrução cerebral precisa pelo sistema de neuronavegação.
   1. Use a seguinte recomendação para a sequência da ressonância magnética:
      Eco-eco anatômico 3D ponderado em T1 (T1w)
      Voxéis isotrópicos de 1 mm (ou menos)
      ≥Sistema de ressonância magnética 1,5-Tesla (preferido 3 T).
   2. Alternativamente, use estas sequências aceitáveis:
      3D-FLAIR
      3D T1w com contraste aprimorado
3. Adquira imagens ponderadas por difusão (DWI) antes da injeção de contraste para a subsequente tractografia baseada em Imagem de Tensor de Difusão (^{DTI) 36}.
   1. Use os seguintes parâmetros mínimos^{de aquisição 37}:
      Voxels isotrópicos de 2 mm
      Direções de codificação por difusão: 25 ≥
      Valor B: ≈ 800 s/mm²
      Imagens não ponderadas por difusão: ≥ 3 volumes b0 (b = 0 s/mm²)
   2. Use os seguintes parâmetros recomendados (para melhorar a estimativa e a tractografia do tensor):
      Direções de codificação por difusão: ≥ 64
      Valor B: 1000 S/^{mm 2}
      Maior resolução espacial (≤ 2 mm isotrópico)

2. Prepare o sujeito

1. Importe a imagem anatômica da ressonância magnética do sujeito para o sistema de neuronavegação para gerar uma reconstrução cerebral 3D.
2. Marque os principais pontos anatômicos na ressonância magnética dentro do software de neuronavegação (nasion, ouvido direito, ouvido esquerdo).
   1. Use a raiz do crus helicis para maior precisão.
   2. Alternativamente, use o tragus, mas sua superfície maior pode aumentar o descompasso de co-registro.
      NOTA: Para encurtar o mapeamento motor, esses passos preparatórios podem ser realizados antes de instalar o sujeito na sala.
3. Posicione o sujeito em uma poltrona confortável, com uma leve inclinação (20-30°) para reduzir a tensão nas^{costas 38}. Ajuste o apoio de cabeça para sustentar a cabeça e o pescoço no ínion.
4. Verifique se há objetos metálicos nas áreas da cabeça e pescoço (por exemplo, brincos, grampos de cabelo, piercings) e remova-os antes de iniciar o procedimento.
5. Prepare a pele da testa para a colocação do rastreador de cabeça.
   1. Limpe a pele usando almofadas álcool ou gel abrasivo suave.
   2. Certifique-se de que a pele esteja completamente seca antes de colocar o rastreador.
6. Coloque o rastreador de cabeça na testa para que permaneça estável durante toda a sessão de estimulação.
   1. Posicione-a acima das sobrancelhas e abaixo da linha do cabelo.
   2. Coloque-o no meio ou levemente lateralmente.
   3. Fixe o rastreador usando sua superfície adesiva ou com uma faixa elástica.
7. Registre conjuntamente os principais pontos anatômicos do paciente com a imagem importada no software de neuronavegação (veja a Figura 1).
   1. Use a caneta digitalizadora para marcar os pontos de referência anatômicos.
   2. Certifique-se de que os lóbulos das orelhas estejam livres do apoio de cabeça para evitar qualquer deslocamento dos pontos de referência³⁹.
   3. Se a anatomia da orelha parecer distorcida na ressonância magnética (por exemplo, papiê da orelha dobrada), redefina o ponto correspondente na imagem antes de digitalizar.
8. Uma vez concluído, o software valida os três pontos fiduciais se o erro de incompatibilidade for inferior a 3 mm. Se o erro de desajuste for muito grande, tente os seguintes passos em ordem:
   1. Digitalize os principais pontos anatômicos do paciente uma segunda vez.
   2. Redefina os pontos anatômicos da orelha esquerda e direita na ressonância.
   3. Digitalize enquanto pressiona suavemente a hélice do lóbulo da orelha, já que fones de ressonância magnética podem ter deslocado a orelha em alguns milímetros.
9. Refinar o registro digitalizando pontos adicionais do couro cabeludo (correspondência entre o couro cabeludo e a superfície).
10. Valide a co-registração, com erro de co-registro abaixo de 3 mm (preferencialmente 2 mm). Se a incompatibilidade ultrapassar 3 mm, repita os passos 2,7-2,9.

Figura 1: Co-registro da cabeça do paciente com a ressonância anatômica. Lado esquerdo: Registro baseado em pontos de referência. Painéis superiores: Identificação dos marcos anatômicos na ressonância magnética (ouvido esquerdo, nasion, ouvido direito) dentro do software de neuronavegação. Painéis inferiores: Digitalização dos pontos de referência do paciente usando a caneta digitalizadora. Lado direito: Refinamento da correspondência da superfície usando pontos adicionais no couro cabeludo. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

3. Preparação dos músculos mapeados

1. Dê protetores auriculares ao sujeito e use protetores auriculares durante a estimulação.
2. Prepare a pele sobre o músculo alvo raspando suavemente a pele com almofadas de álcool e/ou algodão com gel abrasivo suave.
3. Coloque eletrodos superficiais nos músculos de interesse em uma montagem ventre-tendão, como nos MEPs clínicos rotineiros. Até seis músculos diferentes podem ser mapeados simultaneamente.
4. Coloque o eletrodo de terra em um local neutro, como o coto do ombro, a superfície dorsal da mão ou a superfície medial da tíbia.
5. Conecte todos os eletrodos ao amplificador EMG.
6. Inicie a aquisição de EMG para exibir EMG contínuo de todos os canais e verifique se os músculos estão em repouso.
7. Verifique se os canais EMG estão livres de ruído excessivo de 50/60 Hz (< 50 μV). Se o zumbido elétrico for excessivo, tente os seguintes passos em ordem:
   1. Verifique se os eletrodos estão firmemente fixados à pele, sem nenhum descolamento.
   2. Reposicione os cabos dos eletrodos dentro da cadeira para evitar contato com partes metálicas ou com o chão.
   3. Afaste a parte distal dos eletrodos do sistema de neuronavegação e das fontes de energia AC.
   4. Substitua os eletrodos e reaplique com uma orientação diferente dos cabos (veja os passos 3.7.2 e 3.7.3).
   5. Desconecte a cadeira da fonte de energia.
   6. Coloque o eletrodo de terra no mesmo membro dos músculos mapeados.
   7. Repita os passos em ordem até que o ruído diminua abaixo do limite.
8. Quando o ruído de 50/60 Hz for minimizado, reinicie a gravação EMG para resetar a linha de base.
9. Após essas etapas de preparação, prossiga com o mapeamento grosseiro dos músculos selecionados.
   NOTA: Uma sessão padrão de mapeamento deve incluir pelo menos um músculo por segmento do membro superior e dois músculos do membro inferior. A Tabela 1 lista os músculos mais frequentemente mapeados, que devem ser adaptados de acordo com a localização da lesão e a apresentação clínica do^{paciente 34}.

Membro	Músculo	Alternativa(s)
Mão	Primeiro Interosseus Dorsal (IED)	Abductor Poulegar Brevis (APB)
	Abductor Digiti Minimi (ADM)
Antebraço	Flexor Carpi Radial (FCR)	Extensor Carpi Radial (ECR)
Braço / Ombro	Bíceps	-
	Deltoide
Perna	Tibial Anterior (TA)	Soleus (SOL)
Pé	Abductor hallucis (AH)	Plantar Medialmente (MP)
Rosto	Orbicularis Oris	Nasalis

Tabela 1: Músculos sugeridos para mapeamento motor.

4. Mapeamento grosseiro para identificar o ponto crítico e determinar o Limiar do Motor de Repouso (RMT)

1. No volume cerebral renderizado no software, ajuste a profundidade de descamação entre 15-25 mm de profundidade no couro cabeludo, caso a caso, para melhor revelar a anatomia cortical. O objetivo é visualizar os giros pré-central e pós-central, o sulco central e os sulcos frontais superior e inferior.
   NOTA: A identificação do giro pré-central é mais fácil quando o sujeito apresenta um botão manual "em formato de ômega^{" 40,41}. No entanto, esse marco é^{inconsistente 42,43}. Nesses casos, vários métodos são recomendados para identificar o giro^pré-central 43,44,45.
2. Ligue a unidade estimuladora.
3. Posicione a espiral de estimulação (em forma de oito) tangencial ao couro cabeludo (veja a Figura 2).
   1. Estabilize a bobina com uma mão no cabo e a outra na bobina para manter contato estável com o couro cabeludo durante o reposicionamento.
   2. Use a assistência de neuronavegação (ângulo da bobina, distância da bobina à cabeça, indicadores de inclinação) para garantir o posicionamento preciso da bobina em cada local de estimulação.
   3. Mantenha um campo elétrico induzido estável (EF, V/m) evitando a inclinação da bobina.
   4. Adote uma postura confortável, pois a espiral pode ser pesada. Use um braço de fixação de cabos para reduzir a tensão do cabo enquanto mantém a bobina livremente movimentável.
4. Estimule em uma intensidade ajustada para provocar respostas dentro da faixa de amplitude de 100-500 μV (pico a pico^{) 46}.
   NOTA: Isso geralmente é alcançado entre 35% e 45% da Saída Máxima do Estimulador (MSO) para membros superiores e entre 50% e 80% da MSO para membros inferiores. No entanto, essa faixa de valores se aplica a sujeitos saudáveis e pode ser maior quando o tumor infiltra regiões motoras.
5. Note que a orientação da bobina para o mapeamento grosso (assim como o mapeamento fino) depende do limbo mapeado (veja a Figura 3):
   1. Para o membro superior e o rosto: manter uma orientação da espiral perpendicular ao sulco central (alinhada com sulco), para manter uma corrente elétrica induzida na direção posterior para^{anterior 47}.
      1. Para o membro superior: comece a estimular sobre a parte superior (ombro) ou a parte média (antebraço e músculos da mão) da parede posterior do botão da mão, voltada para o sulco frontal superior.
      2. Para o rosto: comece a estimular sobre a parede posterior do giro pré-central, voltado para o sulco frontal inferior. Verifique as latências de resposta para garantir que elas se originam nas vias corticobulbares. MEPs faciais têm latência de 7-13 ms, enquanto a resposta muscular direta (movimento brusco) induzida pela nTMS tem uma latência de cerca de 3-4 ms.
   2. Para o membro inferior: mantenha uma orientação da bobina perpendicular à linha média sagital, com corrente elétrica induzida na direção média a^{lateral 34}. Orientações alternativas da bobina incluem paralela à linha média^sagital 48,49,50 e/ou perpendicular às dobras do lóbulo paracentral e do giro pré-central.
6. Realize estimulações sobre o giro pré-central.
   1. Pontos de estimulação espacial distantes de 2 a 5 mm, seja visualmente ou usando uma grade de estimulação.
   2. Quando realizado visualmente, amostre três linhas paralelas através do giro. Isso geralmente é suficiente.
   3. Espaça cada estimulação por pelo menos 1,5 s, preferencialmente com um intervalo entre estímulo aleatório.
7. Se nenhuma resposta for obtida, aumente a intensidade do estímulo em 10% em relação ao valor inicial e repita como antes.
8. Pare o mapeamento grosseiro assim que 20-30 respostas por músculo forem registradas.
9. Revise todos os MEPs para excluir gravações contaminadas.
10. Identifique o "ponto quente" para cada músculo. O "ponto quente" é o ponto estimulante que provoca a MEP de maior amplitude. Para garantir a definição confiável de hotspot⁵¹
    1. Exiba as gravações de cada músculo usando uma escala de cores normalizada.
    2. Localize a área contendo MEPs de maior amplitude.
    3. Ordene os MEPs por amplitude, do maior ao menor.
    4. Selecione a MEP de maior amplitude dentro dessa área, evitando respostas únicas anormalmente altas (geralmente as duas primeiras MEPs).
11. Para cada músculo, selecione o ponto quente para determinar o limiar motor em repouso (RMT). Isso salvará a posição e orientação da bobina durante todo o processo de determinação do RMT, garantindo uma medição^{confiável 52}.
12. Determine a RMT para cada músculo separadamente, seja usando uma técnica de busca por limiar⁵³ ou identificando a menor intensidade do estímulo (% MSO) que provoca MEPs ≥ 50μV em 5 de 10 ensaios consecutivos (método Rossini-Rothwell⁾⁵⁴. Use o RMT de cada músculo como referência para definir a intensidade do estímulo durante o mapeamento fino.

Figura 2: Configuração experimental de nTMS. O sujeito está sentado com leve reclinação e suporte para o braço, com eletrodos EMG posicionados sobre os músculos alvo. O operador segura a bobina em forma de oito estabilizando-a para manter contato tangencial com o couro cabeludo, enquanto monitora o campo elétrico induzido (setas: direção, círculo: intensidade) e os MEPs induzidos. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Figura 3: Interface de neuronavegação durante o mapeamento. Realimentação em tempo real sobre a posição da bobina (junção das setas azul e vermelha), inclinação da bobina, direção do campo elétrico (seta azul para vermelha) e intensidade do campo (anel colorido ao redor), garantindo estimulação precisa em cada local cortical. Painel superior: Mapeamento grosseiro do membro superior, com a bobina orientada perpendicularmente ao sulco central. Painel inferior: Mapeamento fino do Tibial Anterior, com a espiral orientada perpendicularmente à linha média sagital. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

5. Mapeamento fino

1. Certifique-se de que o sujeito esteja totalmente relaxado, sem contração muscular involuntária.
2. Para cada músculo, realize a estimulação em 105-110% do seu RMT.
   1. Use a mesma orientação da bobina que durante o mapeamento grosso (veja os passos 4.5 e 4.6).
   2. Reduza o espaçamento entre os pontos de estimulação (4-6 linhas paralelas por giro).
   3. Mantenha um intervalo interestímulo ≥ 1,5 s, preferencialmente aleatório.
3. Delinee mapas motores funcionais como áreas corticais onde a nTMS gera MEPs ≥ 50 μV (pico a pico).
   NOTA: Para o mapeamento do membro inferior, uma alternativa é começar em 110% do RMT do membro superior e ajustar o EF em passos de ± 10 V/m até que MEPs consistentes sejam^{obtidos em 34}.
4. Realize a estimulação até que os mapas motores estejam delimitados por uma ou duas linhas consecutivas de sítios negativos que não consigam provocar MEPs.
   1. Se não for obtida uma borda negativa clara, estenda a amostragem, mantendo o mesmo espaçamento, até que as respostas desapareçam de forma confiável.
   2. Se respostas positivas se expandirem em regiões incomuns, verifique e adapte o ângulo da bobina, EF e RMT.
      NOTA: O número de pontos por músculo pode variar (30 a 100 pulsos) de acordo com a representação cortical do músculo e o grau de deslocamento cerebral induzido pelo tumor.
5. Evite orientações de bobinas que gerem localizações ou amplitudes anormais de MEP. Em particular, uma orientação de 45° (em relação à linha média) pode produzir MEPs nos membros superiores muito anteriormente e pode não ser representativa da representação cortical motora^{precisa 47}.
6. Certifique-se de que os mapas motores sejam elípticos, com alguns pontos negativos dentro. Para pontos de estimulação negativos dentro do mapa motor, realize estimulações adicionais em diferentes momentos durante a avaliação para controlar mudanças transitórias na excitabilidade do córtex motor.
7. Se muitas respostas negativas (<50 μV) ocorrerem durante o mapeamento, tente os seguintes passos em ordem:
   1. Peça para o sujeito ficar acordado, pois isso frequentemente reflete uma redução no estado de vigilância.
   2. Verifique se a intensidade da estimulação não diminuiu.
   3. Considere repetir a RMT, pois o valor inicial pode ter sido influenciado por um estado transitório de hiperexcitabilidade.
8. Se muitos MEPs de amplitude anormalmente alta aparecerem (> 1000 μV) e o mapa expandir excessivamente, tente os seguintes passos em ordem:
   1. Peça ao sujeito para relaxar o membro, mesmo que demonstrando atividade muscular contínua se necessário (feedback de sinal).
   2. Se a atividade muscular permanecer, peça ao sujeito para balançar o membro ou movê-lo em uma posição mais relaxada. Se necessário, aplique um movimento passivo concêntrico no músculo testado (por exemplo, com um objeto para os músculos da mão e o hálucis abdutor, ou com o suporte do pé para o tibial anterior).
   3. Considere repetir a RMT, pois o valor inicial pode ter sido influenciado por um estado transitório de hipoexcitabilidade do córtex motor.

6. Análise pós-processamento dos dados MEP e exportação

1. Revise e ajuste os MEPs para cada músculo.
   1. Abra o painel de revisão do MEP ou o visualizador de sinais no software de neuronavegação.
   2. Inspecione cada MEP gravado para corrigir amplitude e latência e ajuste os marcadores, se necessário.
2. Exclua pontos artefactuais ou de estimulação anormais.
   1. Abra a lista de estimulação ou o espaço de trabalho de mapeamento no software.
   2. Remova ensaios de estimulação contendo artefatos ou posições incorretas das bobinas (veja a Figura 4).
3. Exiba o mapa motor de cada músculo em formato binário (positivo/negativo; acima/abaixo de 50 μV).
4. Exporte os pontos de estimulação positivos no formato DICOM inbinarizado de profundidade de 15, 20 e 25 mm. Use esses arquivos para rastreamento de fibras para reconstruir o CST, usando os pontos de estimulação positivos como sementes para a tractografia.
5. Para medir outros parâmetros do mapa cortical (centro de gravidade, densidade do mapa, tamanho do mapa motor), exporte os dados na profundidade de descascamento de estimulação ou a 20 mm (profundidade padrão de descamação⁾25,55,56,57,58.

Figura 4: Análise pós-processamento dos dados MEP. Os traços MEP são revisados para corrigir marcadores de amplitude e latência e excluir ensaios artefactuais (painel à direita: exemplo de um ensaio contaminado por atividade EMG em andamento). As duas estimulações (círculos vermelhos) ilustram "respostas anormais" ocorrendo na área negativa, provavelmente relacionadas a efeitos de orientação da bobina. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

7. Análise pós-processamento do mapeamento motor

1. Importar o DICOM dos mapas motores para um software de análise de imagem adequado para neurocirurgia e neuronavegação para remoção de tumores cerebrais.
2. Registre a imagem anatômica (T1w) com os mapas motores, DICOMs e DWI. Importar e registrar imagens adicionais se necessário (por exemplo, FLAIRw, SWI, T1w-gadolinum aprimorado).
3. Gerar objetos a partir dos DICOMs do mapa motor e ampliá-los em 2-3 mm para melhorar a sensibilidade⁵⁹.
4. Recorte os mapas motores para remover ouvidos e nasion para evitar reconstrução anormal das fibras durante o rastreamento das fibras.
5. Desenhe manualmente um ROI final no nível pontino inferior, ipsilateralmente ao hemisfério mapeado.
6. Realize o rastreamento de fibra, usando os ROIs do mapa motor como sementes e o ROI pontino como ponto final. Algoritmos de tractografia comumente usados incluem rastreamento streamline determinístico ou tractografia probabilística, dependendo da questão clínica e dos resultados do rastreamento de fibras.
   NOTA: Ao usar software de difusão de código aberto, são necessárias várias etapas de pré-processamento antes da tractografia (redução de ruído, correção de artefatos de Gibbs, correção de movimento e distorção, correção de campo de viés B1, ajuste de tensor e geração de mapas FA).
7. Ajuste os parâmetros do rastreamento de fibra em uma análise caso a caso. Os parâmetros recomendados são um comprimento mínimo de 110-120 mm, uma angulação máxima de 30° e um FA definido em 75% do Limiar FA (FAT, correspondente ao FA no qual as primeiras fibras CST se tornam visíveis^)60,61.
8. Segmente o tumor cerebral em outras imagens (por exemplo, FLAIR, gadolínio T1w) e crie um objeto correspondente.
9. Exiba o CST para cada parte do membro (em cores diferentes) ou para todo o mapeamento motor.
10. Integre todos os dados (sementes corticais, CST, objeto tumor cerebral) no software de navegação da sala de cirurgia para neurocirurgia.

Results

Apresentamos etapas representativas e os resultados do mapeamento motor obtidos em diferentes sujeitos saudáveis e em pacientes que passaram por mapeamento motor em ambiente clínico, utilizando nosso sistema TMS neuronavegado. A reconstrução da CST foi realizada usando um software de processamento de imagem adequado para planejamento neurocirúrgico, capaz de registro multimodal de imagens e tractografia baseada em DTI. O sistema de neuronavegação integra uma bobina em forma de oito navegada, uma câmera estereotáxica, um amplificador EMG e fornece visualização em tempo real do Campo Elétrico induzido na reconstrução cerebral 3D usando um modelo individualizado de cabeça multiesfera.

A Figura 5 mostra a determinação do RMT no ponto quente determinada a partir do mapeamento grosseiro. A posição e orientação da bobina são mantidas exatamente no mesmo local durante todo o procedimento com a ajuda do alvo de neuronavegação. A Figura6 mostra um mapeamento motor de um sujeito saudável. O membro inferior esquerdo (coxa, perna, pé), o membro superior (ombro, antebraço, mão) e o rosto foram mapeados. Sítios de estimulação positivos (codificados por cores pela amplitude MEP) e sítios negativos (cinza) delineam a representação cortical motora. A Figura7 mostra o mapeamento motor e a reconstrução do CST em um paciente com metástase de câncer de pulmão envolvendo a região pré-motora e revelada por déficit motor no membro superior.

Figura 5: Mapeamento grosseiro e determinação de RMT no ponto quente (Primeiro Interosseus Dorsalis) em um sujeito saudável, usando TMS neuronavegada. O hotspot, identificado usando mapeamento grosseiro (painel inferior esquerdo), é selecionado como alvo para a determinação do RMT. A posição e orientação da bobina são mantidas exatamente no mesmo local durante todo o procedimento, com a ajuda do alvo de neuronavegação (painel inferior direito). Potenciais evocados por motores (MEPs) são adquiridos com traços contínuos de EMG e respostas de época. Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Figura 6: Mapeamento do córtex motor dos músculos do membro inferior, superior e rosto usando TMS neuro-navegada. Músculos registrados nos membros inferiores: quadríceps femoral (verde), tibial anterior (laranja), abductor halucis (amarelo). Músculos registrados nos membros superiores: abdutores mínimos dos dedos (verde), flexor do carpo radial (laranja), deltóide (amarelo). Músculos registrados no rosto: Nasalis (azul), Triangularis (roxo). Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Figura 7: Mapeamento cortical motor e reconstrução de CST para planejamento neurocirúrgico. Mapeamento nTMS-motor (painel esquerdo) e reconstrução guiada por nTMS dos tratos corticoespinais (painel direito) em um paciente com metástase cerebral (branco) devido a câncer de pulmão. Músculos registrados: abdutor alucinante (roxo), tibial anterior (azul), deltoide (amarelo), flexor do carpo radial (vermelho), primeiro interosso dorsal (verde), orbicular (ciano). Por favor, clique aqui para ver uma versão ampliada desta figura.

Discussion

Neste artigo, apresentamos um protocolo padronizado e reproduzível para mapeamento cortical motor funcional com nTMS, aplicável diretamente ao planejamento cirúrgico pré-operatório. Ao combinar a neuronavegação com a reconstrução anatômica cerebral do sujeito, esse protocolo padronizado possibilita identificar e delimitar regiões corticais motora-eloquentes durante um exame que dure menos de 90 minutos, dependendo do número de músculos estudados. Essa abordagem é particularmente relevante em pacientes com tumores motores-eloquentes, onde a reconstrução anatômica da CST é frequentemente limitada por dois fatores: (i) deslocamento anatômico devido ao efeito de massa e/ou edema e (ii) reorganização funcional das representações motoras. A tractografia de semeadura anatômica baseada em marcos anatômicos fixos pode, portanto, ser enganosa na localização da origem cortical e na propagação de erros ao longo do rastreamento da fibra. O mapeamento cortical funcional motor resolve essa questão usando sítios nTMS-positivos como sementes corticais, ancorando assim a tractografia ao mapa motor atual do paciente que impulsiona a saída corticoespinhal. Durante a análise pós-processamento, os ROIs corticais derivados dos mapas motores devem ser ampliados em 2-3 mm para mitigar o descompasso associado à fusão e padronizar o volume ROI (0,9 ± 0,1^{cm 3}), reduzindo a variabilidade entre operadores e entre sujeitos e melhorando a comparabilidade da tractografia^{CST 59}. Comparada à tractografia baseada em referências, a tractografia com semeura de nTMS produz reconstruções CST mais plausíveis e somatotopicamente consistentes, com menos linhas de fluxo aberrantes e menor variabilidade entre^avaliadores 27,61,62. Comparada à semeadura baseada em fMRI, a tractografia baseada em nTMS também produz reconstruções mais plausíveis e maior consistência de interratores em pacientes com tumores adjacentes ao^{CST 25}. Também permite a extração de várias métricas do mapeamento nTMS-motor e do CST semeado nTMS, que podem servir como fator preditivo do resultado motor pós-operatório. No nível cortical, a presença de locais responsivos à nTMS dentro do tumor tem sido associada a um risco aumentado de déficit motor, com um valor preditivo positivo variando de 50-90%^{30, 63, 64, 65}. Em contraste, a resseção de locais nTMS-negativos é considerada segura, com alto valor preditivo negativo variando de 90-100%30,31,65. No nível subcortical, uma distância tumor-trato <8-12 mm foi identificada como um limiar crítico associado a um risco elevado de déficit pós-operatório, desde que o tumor não invada o giro pré-central 66,67,68,69,70,71. Além disso, alterações microestruturais do CST semeado em nTMS (diminuição da Anisotropia Fracionária com aumento da Difusividade Média) também foram propostas como fatores de risco adicionais para o déficit^{pós-operatório 70}. Por fim, o uso da tractografia baseada em nTMS tem sido associado a uma maior extensão de resseção e sobrevivência prolongada enquanto preserva a função motora, apoiando sua integração no planejamento^{pré-operatório 72}.

Durante o mapeamento motor, um parâmetro chave que influencia fortemente a distribuição espacial dos MEPs e a interpretabilidade dos mapas motores é a intensidade de estimulação (SI). Um SI mais alto aumenta a probabilidade de resposta e a dispersão espacial (correndo risco de respostas falsas positivas), enquanto SI insuficiente aumenta o risco de respostas falsamente negativas. Para minimizar esse viés, o SI deve ser escalado em relação ao RMT e, quando possível, ajustado para manter um EF alvo estável. Na prática, o SI próximo ao limiar encontra um equilíbrio entre sensibilidade e especificidade e fornece mapas conservadores próximos ao mapeamento direto de estimulação elétrica. Por outro lado, escolher um SI supra-limiar (por exemplo, RMT 120%) pode ser justificado quando a segurança clínica prioriza a sensibilidade nas margens do mapa, reconhecendo que um SI mais alto expande sistematicamente o mapa^{motor 73}. No contexto do mapeamento de múltiplos músculos, o uso de um único SI pode tender o mapeamento em direção ao músculo de menor limiar, já que músculos adjacentes podem ter diferentes perfis de excitabilidade. Assim, a RMT deve ser estimada para cada^{músculo 74}. Por outro lado, mudanças significativas na excitabilidade cortical, refletidas por alterações inesperadas nas amplitudes da MEP, podem ocorrer durante uma sessão de mapeamento motor, exigindo reestimação da RMT e ajuste do SI.

O uso de grades de estimulação durante o mapeamento motor ajuda a padronizar o espaçamento e facilita a quantificação do mapeamento (ou seja, contando quadrados ativos). No entanto, o tamanho da grade molda diretamente os resultados: quadrados grandes podem superestimar o tamanho do mapa, enquanto quadrados pequenos aumentam o risco de subamostragem. Evidências recentes sugerem que o mapeamento de nTMS pode ser realizado sem grades, usando uma abordagem guiada por anatomia com estímulos mais densos próximos aos pontos de referência anatômicos e às bordas^{do mapa 75}.

Vários parâmetros quantitativos podem ser derivados do mapeamento motor, como o centro de gravidade (CoG), a área do mapa motor e o volume. O CoG é definido como a localização ponderada em amplitude em coordenadas que representa o centro da representação^{motora 58}. Exames seriados mostraram mudanças na CoG em pacientes com tumores^{cerebrais 76, 77, 78}, capturando evidências de reorganização funcional ao longo do tempo no córtex motor. A área e o volume do mapa motor representam a extensão espacial da representação motora. A área é comumente obtida contando os quadrados ativos em uma grade de estimulação ou usando interpolação spline em estimulação sem grade, que conecta os pontos positivos de estimulação com curvas polinomiais suaves para gerar superfície contínua ou volume⁵⁶. Essas métricas podem ser monitoradas longitudinalmente (estudo de acompanhamento ou avaliação de uma intervenção) ou comparadas ao hemisfério contralesional para investigar a plasticidade motora^cortical 79,80,81,82. Métricas quantitativas de mapeamento motor têm potencial para ser estendidas além da neurooncologia, fornecendo biomarcadores da integridade do sistema motor e da plasticidade relacionada à doença em doenças^{neurológicas 55,83}.

Embora a nTMS já esteja bem estabelecida para o mapeamento motor pré-operatório, várias limitações devem ser reconhecidas. Primeiro, a precisão do co-registro e do mapeamento cortical permanece parcialmente dependente do operador. Treinamento adequado em manuseio da bobina, estabilidade do head-tracker e ajuste rápido da estimulação são necessários para garantir a confiabilidade e reprodutibilidade da técnica, embora estudos anteriores tenham mostrado que a nTMS oferece topografia motora confiável com boa concordância entre especialistas e iniciantes⁸⁴. Uma segunda limitação está relacionada à influência do edema perilesional e do efeito de massa na tractografia. Edema perilesional excessivo pode reduzir a precisão da reconstrução de CST baseada em nTMS, especialmente em vóxeles adjacentes à lesão⁸⁵. Da mesma forma, discrepâncias entre conjuntos de dados pré-operatórios e a anatomia real intraoperatória podem ocorrer devido a deslocamento cerebral^{intraoperatório 86,87}. Como o deslocamento cerebral não pode ser totalmente prevenido – especialmente em tumores com efeito de massa importante – a precisão das regiões motoras derivadas da nTMS (tanto corticais quanto subcortical) pode diminuir durante os estágios finais da ressecção. Diversas estratégias podem mitigar essas imprecisões, incluindo limitar a exposição cortical desnecessária, verificar repetidamente marcos anatômicos^{superficiais 88} e usar imagens intraoperatórias como ressonância magnética, ultrassom ou tomografia computadorizada, combinadas com correção de deformação^cerebral 89,90,91,92 . Por fim, no que diz respeito à segurança, a nTMS demonstrou um perfil de segurança favorável em pacientes com epilepsia relacionada a tumores. Em séries grandes, convulsões induzidas por estimulação são raras ou ausentes durante o mapeamento^{pré-operatório 93}, apoiando a segurança dessa técnica quando as precauções adequadas são tomadas.

De modo geral, a nTMS fornece informações funcionais clinicamente úteis para o planejamento cirúrgico e abre caminho para estudos longitudinais da plasticidade do sistema motor em diversas doenças neurológicas ou psiquiátricas.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Software Elements	BrainLAB AG, Munique, Alemanha		Software de processamento de imagem e software de neuronavegação em sala de operações
Sistema de neuronavegação TMS	Nexstim, Helsinque, Finlândia	Sistema NBS 5.1	Sistema TMS navegado com bobina em forma de oito e amplificador EMG
Eletrodos de superfície para gravação EMG	Natus, Middleton, WI, EUA	9013L0453	Para gravação EMG