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

Apresentamos um protocolo padronizado para mapeamento motor e avaliação do trato corticoespinhal usando TMS com orientação e DTI, adequado para planejamento neurocirúrgico e pesquisa em neuroplasticidade. Embora a estimulação elétrica direta intraoperatória seja o padrão ouro para mapeamento motor, os métodos pré-operatórios existentes são limitados. Métodos aprimorados de mapeamento motor pré-operatório são necessários para ajudar os neurocirurgiões a aprimorar o planejamento cirúrgico e avaliar melhor os riscos cirúrgicos.

Este protocolo utiliza TMS navegado para mapeamento preciso das vias motoras e aprimoramento do planejamento cirúrgico. Para começar, importe imagens cerebrais anatômicas de alta resolução do sujeito para o sistema de neuronavegação para gerar uma reconstrução cerebral tridimensional. Marque os principais pontos anatômicos na imagem por ressonância magnética dentro do software de neuronavegação identificando o nasion, o ouvido direito e o ouvido esquerdo.

Agora, posicione o sujeito em uma poltrona confortável com uma leve inclinação para reduzir a tensão nas costas. Ajuste o apoio de cabeça para sustentar a cabeça e o pescoço no ínion. Coloque o rastreador de cabeça na testa do sujeito.

Usando a caneta digitalizadora, co-registre os principais pontos anatômicos do sujeito com a imagem importada no software de neuronavegação e refine o registro digitalizando pontos adicionais do couro cabeludo para correspondência da superfície do couro cabeludo. Valide a coregistração, garantindo um erro de co-registro abaixo de três milímetros. Em seguida, dê ao sujeito um par de protetores auriculares e use protetores auriculares durante a estimulação.

Depois, prepare a pele sobre o músculo-alvo raspando-a suavemente com almofadas de álcool e, em seguida, anexe eletrodos de superfície. Coloque eletrodos de superfície nos músculos de interesse usando uma montagem ventre-tendão e o eletrodo terra em um local neutro. Conecte todos os eletrodos ao amplificador de eletromiografia.

Comece a coleta eletromiográfica e verifique se os músculos estão em repouso. No volume cerebral renderizado dentro do software de neuronavegação, ajuste a profundidade de descamação para entre 15 e 25 milímetros do couro cabeludo para visualizar idealmente a anatomia cortical com base nas características individuais do caso, e então inicie a unidade estimuladora. Posicione a bobina de estimulação tangencialmente ao couro cabeludo e estabilize-a usando uma mão no cabo e a outra na superfície da bobina para manter o contato firme durante o reposicionamento.

Estimule com uma intensidade suficiente para provocar potenciais revogados motores dentro da faixa de amplitude de 100 a 500 microvolts. Agora, ajuste a orientação da bobina com base no membro que está sendo mapeado. Para o membro superior e o rosto, mantenha a espiral perpendicular ao sulco central para garantir uma corrente induzida de posterior para anterior.

Para o membro inferior, oriente a bobina perpendicularmente à linha média sagital para gerar uma direção de corrente média a lateral. Realize estimulações na região-alvo. Espaça os pontos de estimulação de um a dois milímetros de distância e amostre três linhas paralelas ao longo do giro.

Espaça cada estimulação em pelo menos 1,5 segundo. Pare o mapeamento do percurso assim que 20 a 30 potenciais evocados motores por músculo forem registrados e revise todos os potenciais evocados motores. Em seguida, exiba as gravações usando uma escala de cores normalizada para identificar o ponto quente de cada músculo, definido como o ponto de estimulação que evoca a maior amplitude de potencial evocada motora.

Localize a área contendo as respostas de maior amplitude e selecione a resposta única com maior amplitude dentro dessa região. Para cada músculo, selecione o hotspot para determinar o limiar motor em repouso, armazenando a posição e orientação da bobina para uso consistente durante a medição do limiar e determine o limiar motor em repouso para cada músculo. Certifique-se de que o sujeito permaneça totalmente relaxado, sem contrações musculares involuntárias.

Para cada músculo, realize a estimulação entre 105% e 110% do seu limiar motor de repouso. Usando a mesma orientação da bobina que durante o mapeamento de percurso, reduza o espaçamento entre os pontos de estimulação para maior resolução. Delinee mapas motores funcionais como áreas corticais, onde a estimulação magnética transcraniana navegada gera potenciais evocados motores de 50 microvolts ou mais.

Realize a estimulação até que os mapas motores sejam delimitados por uma ou duas linhas consecutivas de sítios negativos que não consigam provocar potenciais evocados motores. Certifique-se de que os mapas motores sejam elípticos, com poucos pontos negativos no interior. Para quaisquer pontos negativos de estimulação dentro do mapa motor, realize estimulações adicionais em diferentes momentos para levar em conta mudanças transitórias na excitabilidade do córtex motor.

Abra o painel de revisão potencial evocado pelo motor ou o visualizador de sinais no software de neuronavegação. Inspecionar cada potencial evocado por motor registrado para corrigir amplitude e latência e ajustar os marcadores, se necessário. Exclua pontos de estimulação artificiais ou anormais do conjunto de dados e exiba o mapa motor de cada músculo em formato binário.

Exporte os pontos de estimulação positivos em profundidades de 15, 20 e 25 milímetros em formato DICOM binarizado. Use esses arquivos para rastreamento de fibras, empregando os pontos positivos de estimulação como pontos semente para a reconstrução do trato corticoespinhal. Para análise do mapeamento motor, importe os arquivos DICOM dos mapas motores para um software de análise de imagens compatível com neurocirurgia neurocirúrgica para remoção de tumores cerebrais.

Registre a imagem anatômica ponderada em T1 com os DICOMs do mapa motor e arquivos de imagem ponderados por difusão. Gerar objetos a partir dos DICOMs do mapa motor e expandi-los em um a dois milímetros para aumentar a sensibilidade. Recorte os mapas motores para excluir as orelhas e a nasion, a fim de evitar reconstrução incorreta das fibras durante a tractografia.

Desenhe manualmente uma região final de interesse no nível pontino inferior, do mesmo lado do hemisfério mapeado. Realize o rastreamento de fibras usando as regiões de interesse do mapa motor como pontos semente e a região pontina de interesse como ponto final. Selecione um algoritmo de tractografia adequado, como rastreamento simplificado determinístico ou tractografia probabilística, e ajuste os parâmetros de rastreamento conforme o caso específico.

Por fim, segmente o tumor cerebral e crie um objeto correspondente dentro do software de análise. Exiba o trato corticoespinhal, seja separado por uma parte do membro usando cores diferentes ou como um trato unificado a partir de todo o mapeamento motor. O limiar motor em repouso foi determinado no ponto quente do primeiro músculo dorsal interósseo identificado por meio do mapeamento do curso em um sujeito saudável, e a posição e orientação da espiral foram mantidas no mesmo local durante o procedimento usando um alvo de neuronavegação.

O mapeamento motor de um sujeito saudável revelou representações corticais para o membro inferior esquerdo, membro superior e rosto, com sítios de estimulação positivos codificados por cor pela amplitude potencial evocada motora e sítios negativos mostrados em cinza. Mapeamento cortical motor e reconstrução dos tratos corticoespinhal foram realizados em um paciente com metástase cerebral devido a câncer de pulmão envolvendo o giro pré-motor com déficit motor do membro superior. Ao combinar a neuronavegação com o cérebro anatômico do sujeito, esse protocolo NTMS proporciona identificação e delimitação precisa das regiões corticais motoras eloquentes em menos de 19 minutos.

A seleção cuidadosa da intensidade da estimulação é crítica, pois afeta a determinação do potencial evocado motor e a interpretação do mapa motor. O nível de resultado líquido fornece um mapa conservador que aproxima a estimulação elétrica direta. Essa técnica foi inicialmente desenvolvida para fornecer informações funcionais clinicamente úteis para o planejamento cirúrgico.

Além disso, sabemos agora que essa técnica pode ser aplicada para avaliação longitudinal da plasticidade motora em diversos distúrbios neurológicos ou psiquiátricos.