Методическая статья

Используя Повторная транскраниальная магнитная стимуляция для улучшения речевой функции у пациентов с инсультами с хронических неинфекционных свободный афазия

17.6K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/50228

⸱

2 июля 2013 г.

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neurology, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania , 2Center for Cognitive Neuroscience, University of Pennsylvania , 3Veterans Affairs Boston Healthcare System, 4Harold Goodglass Aphasia Research Center, Boston University School of Medicine, 5Department of Neurology, Boston University School of Medicine

В этой статье

Краткое содержание

Мы исследуем, касающиеся использования повторяющихся транскраниальной магнитной стимуляции (МТР) для улучшения языковых способностей у больных с последствиями инсульта и не свободный афазии. После определения сайта в правой лобной извилины для каждого пациента, который реагирует на стимуляцию оптимально, мы нацелены этом сайте в течение десяти дней лечения транскраниальной магнитной стимуляции.

Аннотация

Транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) как было показано, значительно улучшить язык функции у пациентов с не-свободно афазии 1. В этом эксперименте мы демонстрируем администрации низкочастотной повторяющейся TMS (МТР) для оптимальной стимуляции сайта в правом полушарии у больных с хроническими не-свободный афазии. Батареи стандартизированных мер язык вводят для оценки базовой производительности. Пациенты впоследствии рандомизированы либо получить реальную мТМС или начальной стимуляции обман. Пациенты в реальном стимуляции подвергаются сайте ознакомительной фазы, состоящая из серии из шести сессий мТМС вводят в течение пяти дней; стимуляции поставляется на другой сайт в правой лобной доле в течение каждой из этих сессий. Каждый сайт-вывод сессия состоит из 600 импульсов мТМС 1 Гц, до и после которых картина именования задачей. Сравнивая степень Временное изменение в именовании способности, вызванные стимуляцией кандIDATE сайты, мы в состоянии определить местонахождение области оптимального ответа для каждого отдельного пациента. Мы затем управлять мТМС на этот сайт во время фазы лечения. Во время лечения пациенты проходят в общей сложности десять дней стимуляции на протяжении двух недель, каждая сессия состоит из 20 минут 1 Гц мТМС доставлен в 90% порог покоя двигателя. Стимуляция в паре с МРТ-именование задачи на первый и последний дни лечения. После фазы лечения завершен, язык батарей получены в начале исследования повторяется два и шесть месяцев после стимуляции с целью выявления МТР-индуцированные изменения в производительности. МРТ-именование задача также повторяют два и шесть месяцев после лечения. Пациенты, которые рандомизированы на руку фиктивные исследования проходят фиктивные сайте Выявление, лечение обман, МРТ-исследования именования, и повторите языкового тестирования два месяца после окончания лечения обман. Шам пациентов затем переходят в реальную руку стимуляции, завершив реальный сайт-вывод, реальные TreatmЛОР, МРТ, и двух-и шестимесячные после стимуляции языкового тестирования.

Введение

Афазии приобрел дефицит-языковую способность является общей и часто изнурительных следствием инсульта 2. Хотя некоторая степень восстановления после афазии после острого инсульта характерно, многие пациенты испытывают по крайней мере, некоторую степень постоянной нехваткой средств и существующей терапией языка, как правило, считается лишь умеренно эффективными в плане облегчения восстановления 3-5. В последние годы наблюдается появление неинвазивных методов стимуляции, такие как транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) в качестве перспективных рассматриваются возможные подходы лечения различных дефицитов после инсульта, в том числе афазии. TMS использует принцип электромагнитной индукции и включает в себя генерацию быстро флюса магнитное поле в катушке провода. Когда катушка располагаются рядом с главой субъекта, магнитное поле проникает в кожу головы и черепа, вызывая ток в нейронах коры, лежащие в основе, которая достаточна для деполяризации мембраны нейронов и геннойСкорость потенциалов действия 3. TMS таких параметров, как частота, интенсивность и количество импульсов можно варьировать с целью вызвать различные нейрофизиологические, поведенческих и восприятия эффектов 4,5. Повторяющиеся ТМС (МТР) влечет за собой введение серии импульсов с заранее определенной частотой и производит эффекты, которые могут дольше применение стимуляции. Уместны в текущем эксперимент, практика показывает, что МТР доставлены на низкой частоте (0,5-2 Гц) стремится к очаговым уменьшения возбудимости коры, в то время как высокочастотная стимуляция была связана с коркового возбуждения 3. мТМС была изучена в качестве средства для лечения различных неврологических и психиатрических расстройств, особенно депрессии 6.

Все больше данных свидетельствует о том, что низкие частоты МТР может быть использован для повышения языка восстановление у лиц с хроническими инсульт-индуцированного афазии. Naeser 7,8 и коллеги были первыми, кто применил 1 Гц inhibitoRY RTMS в правой нижней лобной извилины в течение 20 минут пять дней в неделю в течение двух недель в четырех правых больных хроническим-свободный афазии. Значительное улучшение наблюдалось именования, которая сохраняется в течение восьми месяцев после завершения стимуляции 8. Мы впоследствии тиражирован и распространен эти результаты, и показали, что 1 Гц стимуляция привела к стойкому улучшению как именование и спонтанной речи вызвали в хронических неинфекционных свободный афазии пациентов 9-11. Обнадеживает то, что результаты небольшого исследования, такие как эти были воспроизведены в дальнейших исследованиях у больных с последствиями инсульта 12, а также у больных с инсультом и подострая афазии 13.

Одним из важных и практически повсеместным особенностью предыдущих исследованиях TMS у пациентов с не-свободный афазии является то, что благотворное воздействие стимуляции, кажется, сайт-специфические. Принятие подхода, применявшегося ранее Naeserи коллеги, большинство исследований, в которых мТМС была использована для облегчения восстановления языка, которые ориентированы право Парс трицепс 1 (Бродмана области 45). В самом деле, последние данные указывают, что стимуляция других регионах правая нижняя лобная извилина может быть неэффективным или даже может иметь негативное влияние на производительность 14 языка, что подчеркивает необходимость тщательной индивидуальной идентификации оптимального сайтов стимуляции.

Основываясь на подходе установленном Naeser и коллеги 8, наше продолжающееся расследование исследует эффекты ингибирующих мТМС в нижней лобной извилины на знание языка, а также изучает топографические специфики МТР эффекты в правой лобной доле. В этой статье, мы предоставляем подробные описания того, как оптимального места для стимуляции могут быть идентифицированы у пациентов с хроническими не-свободный афазии. Затем мы опишем введения терапевтических мТМС и объяснить НУR методики для оценки эффективности стимуляции повышения нефтеотдачи языка в этой группе населения.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Предварительная обработка оценка

  1. Рекрут пациентов, которые соответствуют квалификационным требованиям для исследования. Эти критерии включают в себя одну, односторонний левое полушарие ишемического инсульта, что запчасти области дополнительного двигателя (SMA), легкой до умеренной, не беглая речь (определяемая как способность производить значимые слова и по крайней мере 2-4 длина слова строка), в возрасте от 18 до 75 и по крайней мере шесть месяцев после инсульта.
  2. Кроме того, все потенциальные пациенты должны быть в состоянии назвать по крайней мере три из первых 30 пунктов Бостона Именование тесте 15, в среднем по крайней мере, три картины из 20, когда представлены десять комплектов картинка именования стимулы взяты из Снодграсс и Vanderwart корпус 16, и счет на уровне или выше 25-го процентиля по каждому из разделов для понимания слов и команд в Бостоне Диагностические афазии экспертизы 17.
  3. Провести медицинское обследование проверки для обеспечения пациентов чealthy достаточно, чтобы принять участие в исследовании, и что нет никаких противопоказаний к проходить магнитно-резонансная томография (МРТ) или TMS.

2. Базовое тестирование

  1. Администрирование батарею стандартизированных тестов на трех отдельных дней, чтобы оценить масштабы языка каждого пациента нарушения и дефицит в других когнитивных доменов. Испытания включают в себя картины Cookie Кража описание субтест BDAE 18, BDAE (2-е изд.) Подтесты в слово понимание (Основные дискриминации Word) и команды, Boston Naming тесте 15, наборы 40 рисование линий стимулы взяты из Снодграсс и Vanderwart База изображений 16 и когнитивной лингвистический Быстрый тест 19 (CLQT).
  2. Инициировать базового Bold-МРТ исследование, в котором пациент выполняет картину именования задачу с устным ответом. Сбор высокое разрешение целого мозга T1-взвешенных изображениях с MPRAGE последовательности (RT = 1620 мс, TE = 3,87 мс, FA = 15, FOV = 192 х 256, ломтики = 160, воксел размеров = 1 мм 3). Получать функциональные тома с использованием целого мозга T2 *-взвешенные BOLD echoplanar последовательности (TR = 3000 сек, TE = 35 мс, FA = 90, FOV = 128 х 128, ломтики = 31, воксел размеров = 1,875 мм 2, толщина среза = 4 мм).
  3. Randomize пациентов в любой группе, получающей реального повторяющихся TMS (МТР) или группу получении исходно-стимуляции фиктивным (СТМ), а затем транскраниальной магнитной стимуляции (рис. 1).

3. Определение оптимального Сайты Стимуляция

  1. В целях выявления мТМС в корковых сайтов в точных и точно, используйте neuronavigational системы (например Brainsight, Rogue исследований, Монреаль) для совместного зарегистрируйтесь высокого разрешения целого мозга T1-взвешенных изображениях (см. 2.2 выше) с расположением пациента и катушки. Для группы МТР, определить порог покоя двигателя (RMT) через стимуляцию правой моторной коры и последующего визуального осмотра 20.
  2. В реальной мТМС, ориентировать катушку с ручкой в ​​задней и нижней направлении, приблизительно 45 ° по часовой стрелке от нижнее положение. Для фиктивным группы, управлять STMS с катушкой перпендикулярно к головке так, что только внешний край бокового крыла катушки контакты головы. При такой ориентации, пик магнитное поле проходит параллельно черепа и, следовательно, не приводит к стимуляции коры.
  3. В шести отдельных сессий проводится в течение пяти дней (две сессии проводятся в последний день, с 45-минутным перерывом между сессиями), администрирование десять минут либо мТМС (600 импульсов 1 Гц при интенсивности 90% RMT) или к STMS различных сайтах в правой нижней лобной доли: первичной моторной коры (M1), соответствующие полости рта, Pars opercularis (BA 44), передняя Парс трицепс (BA 45), спинной задней Парс трицепс (BA 45), вентральной задней Парс трицепс ( BA 45) и Pars orbitalis (BA 47; рис. 2). Randomize stimulatioN сайте порядка между пациентами.
  4. Есть пациенты выполнить 40 пунктов картину именования задачи непосредственно до и после каждой сессии TMS. Фото стимулы взяты из Снодграсс и Vanderwart 16 коллекции, словарь Peabody Picture испытаний 21, и Международный изображения Именование проекта (IPNP) базы данных 22. 40-списков элементов должны быть сопоставимы по длине слова, частоты и семантическая категория, в нашем пункте перечислены 20 пунктов были роман в то время как 20 были повторены в течение сессии тестирования на предмет практики эффектов. Высказывания должны считаться правильными, если они отличаются от цели не более чем на одной фонемы 8. Порядок слов список должен быть рандомизированы по субъектам и каждый субъект должен получить различные списки слов во время каждого визита.
  5. Определение оптимального места стимуляции выполнения одного образца т тестов сравнения изменения картины именования производительность на каждом участке, чтобы среднее изменение имен PerformanCE для всех других сайтов. Затем сравните изменение производительности при оптимальном сайт, чтобы дисперсия производительности во всех шести предварительно мТМС сессий; если изменение производительности после мТМС больше чем в два раза стандартное отклонение средней предварительного TMS производительности, маловероятно, что благо в именовании производительности объясняется ретестовой изменчивости 9.
  6. Для обмана сайте-вывод, управлять STMS над трицепс Парс. Это положение действует как "оптимальный сайт" для руки фиктивные фазы лечения, как описано в протокол разделе 4.

4. Фазы лечения

  1. Администрирование мТМС или STMS к оптимальной стимуляции сайта течение десяти дней в двенадцать-дневный период (стимуляция на каждый будний день с выходным выключен).
  2. В первый день стимуляции, порядок событий выглядит следующим образом: пациент должен пройти МРТ (с одновременной картинка-именования, как и в исходное состояние), управлять 40-именование пункта задачи, стимулируют оптимальное сITE использованием 20 мин либо 1 мТМС Гц при 90% RMT или STMS, администрирования именования задачу снова, и, наконец, пациенту пройти повторное МРТ с одновременной картинка именования.
  3. В дни двух до девяти, протокол состоит из 20-ти минутах мТМС сессии (1200 импульсов), используя 1 мТМС Гц при 90% RMT или СТМ.
  4. На десятый день, стимулируют оптимального места в течение 20 мин с 1 мТМС Гц, до и после которых картина именования задачей. Следует отметить, что картина списки элементов показаны в дни одного до десяти должны быть разными, но сопоставимы по частоте, длина слова, и семантические категории, как указано выше.

5. Два-и шестимесячные в отдаленные сроки

  1. Два месяца, следующего за днем ​​десять либо мТМС или STMS, повторите тестирование базовых (шаг 2.1), а также МРТ с одновременной картинка именования.
  2. Пациенты в состоянии обмана должны затем перейти на реальное состояние TMS, начиная с оптимального места Выявление фазы (рис. 1).
  3. Шесть месяцев следуюLowing день десять реальных стимуляции мТМС, повтор базового тестирования (как в пункте 2.1), а также пациентам пройти еще МРТ с одновременным картину именования задачей.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

На сайте ознакомительной фазы этого исследования, большинство, но не все пациенты оптимально реагировать на картинке именования задача раздражение правой Парс трицепс 14. По нашему опыту, производительности пациентов на картинке именование наиболее последовательно способствует стимуляции вентральной задней поверхности трицепс Парс (рис. 3).

Долгосрочное улучшение производительности на стандартизированных оценках языка показан на рисунке 4. На этом...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Целью данной статьи является подробно описаны действия для выявления целевой отзывчивый сайт в правом полушарии у больных с хроническими не-свободный афазии. Поступая таким образом, мы можем стимулировать, что терапевтически целевом регионе, оценить эффекты стимуляции на знание языка, и использовать низкочастотные мТМС вызывать долгосрочные улучшения в именовании и беглости у пациентов с хроническими не-свободный афазии. Наш подход повторяет и расширяет методы, используемые перед исследователями, в первую очередь Naeser...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.

Благодарности

Работа выполнена при поддержке за счет следующих источников финансирования:
MAN: NIH DC05672 2R01-04A2
RHH: NIH / NINDS 1K01NS060995-01A1
RHH: Фонд Роберта Вуда Джонсона / Гарольд Амос медицинского факультета Программа развития

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Быстрый транскраниальный магнитный стимуляторMagstim
3.0 Trio Scanner8-канальная
Нейронавигационная система Siemens
головная катушка Siemens Brainsight Rogue Research

Ссылки

  1. Hamilton, R. H., Chrysikou, E. G., Coslett, B. Mechanisms of aphasia recovery after stroke and the role of noninvasive brain stimulation. Brain Lang. 118, 40-50 (2011).
  2. Wade, D. T., Hewer, R. L., David, R. M., Enderby, P. M. Aphasia after stroke: natural history and associated deficits. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry. 49, 11-16 (1986).
  3. Maeda, F., Pascual-Leone, A. Transcranial magnetic stimulation: studying motor neurophysiology of psychiatric disorders. Psychopharmacology (Berl). 168, 359-376 (2003).
  4. Elkin-Frankston, S., Fried, P. J., Pascual-Leone, A., Rushmore, R. J. 3rd, Valero-Cabr, A. A novel approach for documenting phosphenes induced by transcranial magnetic stimulation. J. Vis. Exp. (38), e1762(2010).
  5. Najib, U., Horvath, J. C., Silvanto, J., Pascual-Leone, A. State-dependency effects on TMS: a look at motive phosphene behavior. J. Vis. Exp. (46), e2273(2010).
  6. Horvath, J. C., Mathews, J., Demitrack, M. A., Pascual-Leone, A. The NeuroStar TMS device: conducting the FDA approved protocol for treatment of depression. J. Vis. Exp. (45), e2345(2010).
  7. Martin, P. I., et al. Transcranial magnetic stimulation as a complementary treatment for aphasia. Semin. Speech Lang. 25, 181-191 (2004).
  8. Naeser, M. A., et al. Improved picture naming in chronic aphasia after TMS to part of right Broca's area: an open-protocol study. Brain and Language. 93, 95-105 (2005).
  9. Hamilton, R. H., et al. Stimulating conversation: enhancement of elicited propositional speech in a patient with chronic non-fluent aphasia following transcranial magnetic stimulation. Brain Lang. 113, 45-50 (2010).
  10. Turkeltaub, P. E., et al. Minimizing within-experiment and within-group effects in activation likelihood estimation meta-analyses. Hum. Brain Mapp. , (2011).
  11. Medina, J., et al. Finding the Right Words: Transcranial Magnetic Stimulation Improves Discourse Productivity in Non-fluent Aphasia After Stroke. Aphasiology. , In Press (2012).
  12. Barwood, C. H., et al. Improved language performance subsequent to low-frequency rTMS in patients with chronic non-fluent aphasia post-stroke. Eur. J. Neurol. , (2010).
  13. Weiduschat, N., et al. Effects of Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation in Aphasic Stroke: A Randomized Controlled Pilot Study. Stroke. , (2011).
  14. Naeser, M. A., et al. TMS suppression of right pars triangularis, but not pars opercularis, improves naming in aphasia. Brain Lang. 119, 206-213 (2011).
  15. Kaplan, E., Goodglass, H., Weintraub, S. Boston Naming Test (BNT). , Lippincott, Williams & Wilkins. (2001).
  16. Snodgrass, J. G., Vanderwart, M. A standardized set of 260 pictures: norms for name agreement, image agreement, familiarity, and visual complexity. J. Exp. Psychol. Hum. Learn. 6, 174-215 (1980).
  17. Goodglass, H., Kaplan, E. The assessment of aphasia and related disorders. , Lea and Febiger. (1972).
  18. Goodglass, H., Kaplan, E., Barresi, B. Boston Diagnostic Aphasia Examination (BDAE). , Lippincott, Williams & Wilkins. (1983).
  19. Helm-Estabrooks, N. Cognitive linguistic quick test (CLQT): Examiner's manual. , Psychological Corporation. (2001).
  20. Rossini, P. M., et al. Non-invasive electrical and magnetic stimulation of the brain, spinal cord and roots: basic principles and procedures for routine clinical application. Report of an IFCN committee. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 91, 79-92 (1994).
  21. Dunn, L. M., Peabody Hottel, J. V. picture vocabulary test performance of trainable mentally retarded children. Am. J. Ment. Defic. 65, 448-452 (1961).
  22. Szekely, A., et al. A new on-line resource for psycholinguistic studies. J. Mem. Lang. 51, 247-250 (2004).
  23. Martin, P. I., et al. Research with transcranial magnetic stimulation in the treatment of aphasia. Curr. Neurol. Neurosci. Rep. 9, 451-458 (2009).
  24. Duffau, H., et al. New insights into the anatomo-functional connectivity of the semantic system: a study using cortico-subcortical electrostimulations. Brain. 128, 797-810 (2005).
  25. Picht, T., et al. Assessing the functional status of the motor system in brain tumor patients using transcranial magnetic stimulation. Acta Neurochir. (Wien). , (2012).
  26. Fertonani, A., Rosini, S., Cotelli, M., Rossini, P. M., Miniussi, C. Naming facilitation induced by transcranial direct current stimulation. Behav. Brain Res. 208, 311-318 (2010).
  27. Schlaug, G., Marchina, S., Wan, C. Y. The use of non-invasive brain stimulation techniques to facilitate recovery from post-stroke aphasia. Neuropsychol. Rev. 21, 288-301 (2011).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи