Методическая статья

Нейронавигация наведением Повторные транскраниальной магнитной стимуляции для Aphasia

DOI:

10.3791/53345

⸱

6 мая 2016 г.

 ,  ,  , 
1Department of Rehabilitation Medicine, Inje University of Medicine, Haeundae Paik Hospital, 2Department of Rehabilitation Medicine, Seoul National University College of Medicine, Seoul National University Bundang Hospital

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Это исследование предназначено для проверки гипотезы о том, что транскраниальная магнитная стимуляция, управляемая нейронавигационной системой, имеет более высокую точность для нацеливания на намеченную цель, что продемонстрировано путем выявления большей степени виртуальной афазии у здоровых субъектов, измеряемой задержкой времени реакции на называние изображения.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Серийное транскраниальная магнитная стимуляция (мТМС) широко используется для нескольких неврологических заболеваний, так как он получил признание за его потенциальных терапевтических эффектов. Возбудимость мозга является неинвазивным модулируется МТР и мТМС к языку областей доказала свои потенциальные последствия для лечения афазии. В нашем протоколе, мы стремимся искусственно вызывать виртуальную афазии у здоровых субъектов путем ингибирования Бродманн область 44 и 45 с помощью neuronavigational TMS (НТМ) и F3 международной системы 10-20 EEG для обычного TMS (CTMS). Для того, чтобы измерить степень афазии, изменения во времени реакции на картины именования задачи до и после стимуляции измеряют и сравнивают задержку времени реакции между НТМ и CTMS. Точность этих двух методов стимуляции TMS сравнивается путем усреднения Talairach координаты цели и фактической стимуляции. Последовательность стимуляции демонстрируется диапазон ошибок от цели. Цель этого СТЮду, чтобы продемонстрировать использование НТМ и описать преимущества и ограничения НТМ по сравнению с теми CTMS.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Повторные транскраниальной магнитной стимуляции (мТМС) неинвазивным активирует нейронные цепи в центральной и периферической нервной системы. 1 мТМС модулирует мозга возбудимость 2 и имеет потенциальные терапевтические эффекты в нескольких психиатрических и неврологических заболеваний, таких как двигательной слабости, афазии, пренебрежения, и боли . 3 целевые участки для целей , отличных от моторной коры условно идентифицированы с использованием международной системы 10-20 EEG МТР или путем измерения расстояний от определенных внешних ориентиров.

Тем не менее, между индивидуальные различия в размерах, анатомии и морфологии коры головного мозга, не принимаются во внимание, что делает оптимальной целевой локализации сложной. 3 Другим важным вопросом для приложений МТР является рассогласование между размещением магнитной катушки и корковой области предназначенные стимуляции.

Визуально отслеживаются навигационный нейрохирургия имеет ехрэто приложения операции AND, чтобы охватить познавательное поле неврологии, включая МТР для руководства магнитной катушки. Neuronavigational система помогает определить оптимальные целевые структуры для МТР. 4,5 Такое расхождение в позиционировании катушки на целевой области часто происходит с обычным способом , утверждающего 10-20 система ЭЭГ, и это , как ожидается , будет преодолен нейронавигации.

Этот протокол исследование демонстрирует метод, чтобы вызвать виртуальную афазия у здоровых испытуемых по neuronavigational мТМС таргетинга Брока, используя индивидуальную анатомическую отображение. Степень виртуального афазии с точки зрения изменения во времени реакции на изображение именование измеряется и по сравнению с теми, от обычного способа стимуляции. Метод нейронавигация наведением имеет более высокую точность для доставки магнитных импульсов в головной мозг, и, таким образом, как ожидается, демонстрируют большую клиническую изменения, чем у обычного метода. Цель этого шипаY было ввести более точный и эффективный метод стимуляции для пациентов с афазией в клинических условиях.

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

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Заявление по этике: Данное исследование было одобрено этическим комитетом по слепому больнице.

1. Подготовка материалов (таблица 1)

  1. Используйте TMS оборудование с максимальной мощностью 3,0 Тесла и источник питания 200-240 В переменного тока частотой 50/60 Гц, 5А при длительности импульса 350 мкс.
  2. Приобретать покоя порог двигателя (RMT) в каждом субъекте по электромиографии (ЭМГ), чтобы определить, двигатель вызванных потенциалов (МООС) с использованием системы TMS и активный электрод (см шаг 3.1 для более подробной информации). Установите RMT в качестве индивидуальной интенсивности для фактического протокола ТМС исследования (рисунок 1).
    Примечание: neuronavigational система включает в себя экран компьютера, субъективный трекер, трекер катушки, указатель, калибровочный блок, камеру и TMS стул для сидения системы. (Рисунки 2 - 4)
  3. Используйте программу Superlab создать картину именования задачу и представить стимул к предметам, чтобы проверить степень индуцированной Virtuаль афазия.
  4. Время реакции записи для каждого изображения с использованием системы записи голоса, описанный более подробно в шаге 4.
  5. Анализ задержки и длительности изображения именования ответа с помощью системы анализа голоса, описанный более подробно в шаге 4.

2. Проверка дизайна исследования

  1. Используйте МТР для индуцируют Virtual Aphasia.
    1. Попросите его, чтобы выполнить задачу именования изображения, описанный более подробно в шаге 4. Изображение именования задачи.
    2. Применяют либо нейронавигации наведением МТР (НТМ) или обычные МТР (CTMS) во время изображения именования задачи. Детали CTMS описаны в пунктах 5.3.2 и 5.5.
  2. Измерение времени реакции и частоту появления ошибок для изображения присвоения имен и сравнить полученные результаты как в условиях, как описано более подробно в шаге 4.

3. Подготовка протокола TMS

  1. Определение RMT
    1. Поместите активный электрод на левой первого спинного вterosseous (ПИИ) мышцы.
    2. Доставьте 10 последовательных раздражений в правой части M1 на 4-6 сек межстимульный интервал, проверка сокращения левого мышцы ПИИ.
    3. Определить RMT субъекта с использованием минимальной интенсивности TMS, при котором MEP амплитуда от пика до пика больше, чем 50 мкВ производится по меньшей мере пять раз.
  2. Mapping ТМС
    1. Получить высокое разрешение T1-взвешенный магнитного резонанса (МР) анатомических изображений с помощью МР-сканер 3-T предмета для использования neuronavigational системы. Параметры для МРТ приведены в таблице 1.
      Примечание: Передача изображения мозга MR к программе нейронавигационной, которая реконструирует криволинейной мозга и кожи каждого человека с использованием анатомических руководство передней спайки (AC) и задней спайки (ПК), как показано на рисунке 5.
      1. Восстанавливают структуру кожи
        1. Получите файл МР мозга субъектаизображение в стандартной цифровой обработки изображений и коммуникации в медицине (DICOM). формат. Преобразование МР изображение, выбрав "Преобразовать исследование". Установить директорию поиска, из которого файл передается на нейронавигационной компьютере. Преобразование типа должен быть выбран по типу DICOM, которые будут использоваться в программе нейронавигационной.
        2. Передача файла DICOM к компьютеру, в котором установлена ​​программа нейронавигация. Реализовать программу навигации. Значок по умолчанию является "Анатомический". Для новой записи пациента, выберите один из файлов DICOM изображения.
        3. Нажмите кнопку "Атлас пространств". Этот шаг, чтобы установить точку отсчета для восстановления каждого изображения. Нажмите кнопку "Новый" в Dropbox и установить структуру опорного анатомическую, нажав кнопку "ручной (AC-PC коробка)".
        4. Найти AC пациента мозолистого тела, только средней линии двух полушарий, расположенных в передней части колонны своде. Марк AC на MR изображения и нажмите кнопку "установить AC".
        5. Найти компьютер пациента, средней линии двух полушарий в спинной части верхнего конца мозгового акведука. Марк PC на MR изображения и нажмите кнопку "установить PC".
        6. Нажмите кнопку "реконструкций", чтобы сделать структуру кожи. Нажмите кнопку "Новый" в Dropbox, чтобы выбрать "Skin". Установите диапазон для реконструкции на изображениях MR. Не забудьте включить весь череп с кончика носа и обоих ушей.
        7. Нажмите кнопку "кожу" вычислений в новой структуре. Подождите, пока процесс не будет сделано. После завершения строительства кожи, морфология кожи должна отображаться.
      2. Выберите "Full криволинейные мозга» в разделе «Реконструкция» для реконструкции мозга криволинейной следующие 3.2.1.1. Как и на предыдущем шаге, установите диапазон для реконструкции на изображениях, содержащих МР кончика носа. Нажмите кнопку "криволинейным" вычислений. Полный криволинейной мозг должен отображаться после завершения строительства.
    2. Отметьте Насьон, кончик носа, и оба козелка регистрировать анатомические ориентиры. Этот шаг должен соответствовать анатомической точки между пациентом и реконструированной структуры кожи для конфигурации относительного положения мишени на коре головного мозга (рисунок 6).
      1. Нажмите на значок "Landmark". Чтобы настроить ориентир, отметьте Насьон (точку между носом лба, на стыке носовых костей) на вычисленной структуры кожи. Зарегистрировать его, нажав кнопку "Новый" и сохранить его как "Landmark 1"
      2. Отметьте кончик носа после регистрации Насьон в качестве ориентира 1. Зарегистрировать кончика носа, нажав кнопку "Новый" и сохранить его как "Landmark 2"
      3. Отметьте каждую козелка на структуру кожи. Козелка является небольшой заостренный Возвышение наружного уха, расположенный в передней части ушной раковины. Регистрация каждого козелка после маркировки и нажав "новые" достопримечательности. Для этого протокола, право козелка является регровано как "Landmark 3" и слева зарегистрирован как "Landmark 4".
    3. Положите голову ремешок с субъективной трекером на голове участника. Калибровка трекера катушки с калибровкой блока навигационной системы для сидения на каждой сессии по каждому предмету. Убедитесь, что навигационные детектирует камеры и отображает все слежения системы субъекта, кресла, катушки, и указатель на экране компьютера, прежде чем продолжить.
      1. Калибровка катушки с системой для сидения.
        1. Калибровка трекера катушки перед каждым стимуляции НТМ. В главном меню компьютера, выберите "Окно". Нажмите кнопку "Калибровка катушки TMS" в Dropbox. Нажмите кнопку "новый" калибровку. На второй сессии, выберите название катушки используется в первый раз, и нажмите кнопку "заново откалибровать".
        2. Поместите катушку TMS на стандартной точке задней калибровочного блока. Убедитесь, что катушка помещается горизонтально. Убедитесь, чтоКамера обнаруживает как блок калибровки и катушки трекера (показан зеленым цветом). Затем нажмите кнопку "Начать обратный отсчет калибровки", и 5 сек начнется отсчет времени. Держите катушку еще во время обратного отсчета.

4. Изображение Именование Task

  1. Установите программу изображения именования представить каждый стимул в течение 3000 мс перед автоматическим переходом к следующему изображению.
  2. Попросите участников назвать представленную картину как точно и быстро, насколько это возможно.
  3. Измерение времени реакции (время ожидания от всплывающего окна стимула на экране к первому звуку, сделанному участником) для каждого изображения, обнаруживая звук, издаваемый субъектом через микрофон гарнитуры, используя бесплатную программу голосового анализа.
    1. Сорок фотографий совпадающая в длину имени и сегментов двух до трех из базы данных изображения корейской версии Boston Naming Test (K-BNT) представлены на экранедо и после стимуляции, как и в исследовании Ким и др., (2014).

5. Mapping Protocol ТМС

  1. Deliver1 стимуляция Гц при интенсивности 90% RMT в течение 10 мин, в общей сложности 600 импульсов TMS.
  2. Держа катушку тангенциально восьмерка к черепу с катушкой ориентированы перпендикулярно к мишени.
  3. ТМС Mapping (рисунок 7)
    1. Определение анатомических нижней лобной извилины (IFG), основанные на поверхности нормализованной мозга, для НТМ.
      1. Зарегистрировать IFG в качестве мишени НТМ.
        1. Нажмите кнопку "Target" и нажмите кнопку "Настройка" цели. Отметьте IFG на окне отображаются криволинейной мозга. Детальная постановка задачи достигается за счет ориентации каждой поперечной и сагиттальной изображений MR. Сохранить точку как "Траектория".
      2. Регистрация ориентиры с головы субъектов.
        1. Нажмите кнопку "Sessions" для отображения. Создайтеновый сеанс, выбрав "Интернет сеанс" в новом Dropbox. Окно "1 Session" создается, в рамках которого значок по умолчанию "Задания". Выберите имя целевой сохраненный на шаге 3.2.2.2. (Выберите "Траектория 1"). Нажмите на кнопку "Добавить", и перейти к следующему шагу.
        2. Нажмите кнопку "Регистрация". Этот шаг должен соответствовать реконструированный криволинейные мозга с предметом. Зарегистрированный ориентир на этапе 3.2.2.1. используется для согласования анатомической точки с реальной анатомической структуры.
        3. Убедитесь, что камера идентифицирует как указатель и предмет отслеживания, отображаемый в зеленом цвете. Укажите на Насьон субъекта с указателем. Нажмите кнопку "Sample% Переход к следующему Landmark". Наведите указатель мыши на кончик носа субъекта и его образец. Повторяйте, пока все четыре ориентиры не совпадают.
    2. Поместите катушку на F3 системы 7 10-20 международный EEG для CTMS.
  4. Посмотрите на экран, чтобы убедиться, что катушка находится на цели и сохраняется в течение всей процедуры НТМ. Экран должен отображать поверхность субъекта мозга, намеченной цели, и катушки, а также диапазон ошибок , как катушка перемещается в сторону от мишени , показанной на глаз быка (рис 8). Ссылаясь на экран, оператор регулирует катушку на цель, как она отодвигается.
    1. Выполните НТМ по зарегистрированной цели
      1. Нажмите кнопку "Выполнить" на экране после регистрации ориентиров объекта, как описано в шаге 5.3.1.1. Чтобы изменить настройки по умолчанию камеры для обнаружения указателя, выберите имя катушки, сохраненные на шаге 3.2.3.1. в нижней части "Driver" Dropbox. Убедитесь, что камера идентифицирует как предмет отслеживания и катушки трекера.
      2. Убедитесь, что на экране отображается относительное расстояние и угол наклона катушки TMS от зарегистрированного мишени (IFG). Если катушка перемещается в сторону от цели,расстояние отмечен красным цветом, в то время как он помечен зеленым цветом, когда катушка находится в пределах предполагаемого целевого диапазона. Попытка получить угол между катушкой и мишенью, как глаза быка, насколько это возможно.
  5. Поверните экран в сторону от оператора для процедуры CTMS слепо доставить TMS. Катушка поддерживается, как это было в начале сессии.

6. Topograhic сбора данных

  1. Запись расположение катушки на стимуляцию вручную нажатием кнопки "запись" на пульте дистанционного управления.
  2. При регистрации каждый стимуляции, приобретает Taliarach координаты в направлении оси х, у, г для обозначенной цели и фактической стимулированной области.
  3. Изображать координаты на одном нормированной мозга с использованием бесплатную программу обработки изображений (MRIcro, http://www.mccauslandcenter.sc.edu/mricro/mricro/index.html).
  4. Приобретите соответствующие анатомические участки мозга, в том числе площадь Brodmann, то гyrus, кулачковые и полусфера область метки к talairach координат, используя бесплатную программу маркировки (Talairachclient, http://www.talairach.org/client.html).

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

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ким и др. Продемонстрировали более превосходный эффект TMS с neuronavigational системой наведения по сравнению с не-переключение между которыми осуществляется обычным способом с помощью меньшей дисперсии стимула и более фокальной стимуляции в правой части M1, 8 , как показано на рисунке 9. Дальнейшие доказательства в поддержку включения neuronavigational система с TMS демонстрируется рандомизированном перекрестном эксперименте , чтобы вызвать виртуаль...

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

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ТМС широко используется как в клинической практике и фундаментальных исследований. 10 Ценные терапевтические эффекты предлагают физиологическом влиянии МТР, в том числе тормозное neuromodulatory эффект на корковой возбудимости с низкой МТР частоты для лечения афазии. 11 Переходный нарушение нейронной обработки или виртуального lesioning индуцируется мТМС могут изменить поведенческие характеристики. 12 Тем не менее, желаемый эффект МРВ может быть разбавлена ​​или даже не произойти с катуш...

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

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Все авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Это исследование было поддержано грантом (A101901) из Кореи Healthcare Technology R & D проекта, Министерство здравоохранения и социального обеспечения, Республики Корея. Мы благодарим доктора Джи-Янг Ли за предоставление технической помощи в течение всей процедуры.

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

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Medtronic MagPro X100MagVenture9016E0711
MCF-B65 Катушка бабочкиMagVenture9016E042
Brainsight TMS NavigationRogue Research
KITBSF1003 

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Barker, A. T., Jalinous, R., Freeston, I. L. Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex. Lancet. 11 (1), 1106-1107 (1985).
  2. Pape, T. L., Rosenow, J., Lewis, G. Transcranial magnetic stimulation: a possible treatment for TBI. J Head Trauma Rehabil. 21 (5), 437-451 (2006).
  3. Ruohonen, J., Karhu, J. Navigated transcranial magnetic stimulation. Neurophysiol Clin. 40 (1), 7-17 (2010).
  4. Dell'Osso, B., et al. Augmentative repetitive navigated transcranial magnetic stimulation (rTMS) in drug-resistant bipolar depression. Bipolar Disord. 11 (1), 76-81 (2009).
  5. Herbsman, T., et al. More lateral and anterior prefrontal coil location is associated with better repetitive transcranial magnetic stimulation antidepressant response. Biol Psychiatry. 66 (5), 509-515 (2009).
  6. Schuhmann, T., Schiller, N. O., Goebel, R., Sack, A. T. The temporal characteristics of functional activation in Broca's area during overt picture naming. Cortex. 45 (9), 1111-1116 (2009).
  7. Danner, N., Julkunen, P., Kononen, M., Saisanen, L., Nurkkala, J., Karhu, J. Navigated transcranial magnetic stimulation and computed electric field strength reduce stimulator-dependent differences in the motor threshold. J Neurosci Methods. 174 (1), 116-122 (2008).
  8. Bashir, S., Edwards, D., Pascual-Leone, A. Neuronavigation increases the physiologic and behavioral effects of low-frequency rTMS of primary motor cortex in healthy subjects. Brain Topogr. 24 (1), 54-64 (2011).
  9. Kim, W. J., Min, Y. S., Yang, E. J., Paik, N. J. Neuronavigated vs. conventional repetitive transcranial magnetic stimulation method for virtual lesioning on the Broca's area. Neuromodulation. 17 (1), 16-21 (2014).
  10. Lioumis, P., et al. A novel approach for documenting naming errors induced by navigated transcranial magnetic stimulation. J Neurosci Methods. 204 (2), 349-354 (2012).
  11. Hamilton, R. H., Chrysikou, E. G., Coslett, B. Mechanisms of aphasia recovery after stroke and the role of noninvasive brain stimulation. Brain Lang. 118 (1-2), 40-50 (2011).
  12. Pascual-Leone, A., Walsh, V., Rothwell, J. Transcranial magnetic stimulation in cognitive neuroscience--virtual lesion, chronometry, and functional connectivity. Curr Opin Neurobiol. 10 (2), 232-237 (2000).
  13. Julkunen, P., et al. Comparison of navigated and non-navigated transcranial magnetic stimulation for motor cortex mapping, motor threshold and motor evoked potentials. Neuroimage. 44 (3), 790-795 (2009).
  14. Chrysikou, E. G., Hamilton, R. H. Noninvasive brain stimulation in the treatment of aphasia: exploring interhemispheric relationships and their implications for neurorehabilitation. Restor Neurol Neurosci. 29 (6), 375-394 (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

44 4510 201

Похожие статьи