Navigasyonlu Transkraniyal Manyetik Uyarı Kullanarak Fonksiyonel Motor Haritalama için Standartlaştırılmış Bir Protokol

Summary

Burada, nTMS ile difüzyon tensör görüntüleme (DTI) tabanlı kortikospinal traktın (CST) rekonstrüksiyonu ile birleştirilen standart bir motor haritalama protokolünü tanımlıyoruz. Protokol, tekrarlanabilir, klinik olarak uygulanabilir ve rutin klinik iş akışlarına kolayca entegre edilebilir; motor yol değerlendirmesi, nöroplastisite araştırmaları ve rehabilitasyon planlaması için sağlam ve değerli bir çerçeve sağlar.

Abstract

Navigasyonlu transkraniyal manyetik stimülasyon (nTMS), bireysel beyin görüntüleme verilerinin entegrasyonuna dayanarak uyarlama bobininin hassas konumunu belirlemeye dayanır ve böylece kortikal hedeflerin anatomik olarak yönlendirildiği uyarılmayı mümkün kılar. Nöronavigasyon sistemlerinin ilgisi, tekrarlayan TMS (rTMS) tedavileri sırasında bobin konumlanmasının optimizasyonunda iyi bilinmektedir. Ayrıca, nTMS, beyin bölgelerinin fonksiyonel haritalanması için giderek daha fazla uygulanmaktadır; örneğin, tümör rezeksiyonundan önce etkileyici motor ve dil alanlarının tanımlanması ve tanımlanması gibi. Nörocerrahi işlemlerin optimize edilmesinde faydasının yanı sıra, nTMS haritalama, kortikal plastisiteyi izlemek ve çeşitli nörolojik hastalıklarda motor sistemin bütünlüğünü nicelendirmek için de bir araç olabilir. Bu metodolojik makale, nTMS kullanılarak motor haritalama için standartlaştırılmış bir protokol sunar ve kortikospinal traktın (CST) difüzyon tensör görüntüleme (DTI) tabanlı rekonstrüksiyonu ile birlikte sunulur. Bu yaklaşım, etkileyici motor kortikal bölgelerin ve bunların subkortikal projeksiyonlarının hassas şekilde tanımlanmasına ve bitişik lezyonlara sahip hastalarda fonksiyonel yeniden yapılanmaların tespit edilmesine olanak tanır. Ameliyat öncesi planlamaya entegre edildiğinde, bu yöntem motor fonksiyonu koruyarak lezyon rezeksiyonunu maksimize etmeye yönelik bireysel cerrahi stratejiler için rehberlik sağlar. Burada sunulan protokol tekrarlanabilir, klinik olarak uygulanabilir ve rutin iş akışlarına entegre edilebilmek için uygundur. Nöroplastisite araştırmaları ve rehabilitasyon planlaması için umut vadeden bir araçtır.

Introduction

Motor-etkili beyin tümörlerinde rezeksiyonun kapsamını maksimize etmek ve ameliyat sonrası motor eksiklikleri en aza indirmek beyin cerrahisinde merkezi bir zorluk olmaya devam etmektedir. Ameliyat içi doğrudan elektriksel uyarım (DES) haritalama, motor^yollar 1,2,3,4,5'in kortikal ve subkortikal temsili hakkında güvenilir anatomo-fonksiyonel bilgi sağlamak için "altın standart" tekniktir. Ancak, ameliyat öncesi planlama, risk sınıflandırması ve optimal hasta danışmanlığı için, ameliyattan önce bireysel fonksiyonel anatominin belirlenmesi çok önemlidir. Kortikal motor alanlarda anatomi ile fonksiyon arasındaki ilişki, geleneksel yapısal beyin manyetik rezonans görüntülemesinden (MR) çıkarılamaz, çünkü beyin tümörleri motor ağların önemli anatomik bozulmalarına veya plastik yeniden düzenlenmesine neden olabilir.

Transkraniyal manyetik stimülasyon (TMS), motor^{korteks 6'yı} incelemek için invaziv olmayan bir yöntem olarak tanıtıldı ve daha sonra, farklı kaslardan motor uyarılan potansiyellerin (MEP) yüzey elektromiografisi ^9,10,11 ile kaydedilmesiyle ameliyat öncesi testler için motor korteks ^7,8'in fonksiyonel haritalanması için uyarlandı. Erken dönem navigasyon yapılmayan TMS protokolleri teknik olarak zorluydu ve anatomik doğruluktan yoksundu. Bireysel MRI verileriyle ve elektrikli alan tabanlı navigasyon ile entegrasyon, uyarma noktalarının hassas yönlendirilmesini mümkün kılmış, anatomi-fonksiyonel doğruluk^12,13,14 ve^{tekrarlanabilirlik 15,16} iyileştirmiştir. Doğrudan MEP'leri çıkararak, navigasyonlu TMS (nTMS), milisaniye ölçeğinde zamansal çözünürlük ve kortikospinal çıktının milisaniye ölçeğinde mekansal lokalizasyonu sağlar ve intraoperatif DES 17,18,19 ile iyi uyum sağlar. Görüntü yönlendirmeli nTMS güvenlidir, iyi tolere^{edilir 20,21} ve Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından motor korteksin ameliyat öncesi fonksiyonel haritalanması için 15 yıldan fazla²² yıl boyunca onaylıdır.

Motor haritalamada, kortikal temsiller, hedeflenen uyarım bölgeleri boyunca MEP amplitudları örneklemesiyle tanımlanarak hastaya özgü motor^{haritalar oluşturulur 23}. Görev tabanlı fonksiyonel MRI (fMRI) ile karşılaştırıldığında, nTMS ameliyat dışı DES 24,25,26 ile daha yakın uzluksal uyum gösterir. Ameliyat dışı kararlar nihayetinde lezyonlar motor bölgelere bitişikleştiğinde veya işgal ettiğinde DES'e dayanırken, ameliyat öncesi nTMS, kortikospinal traktın (CST) difüzyon tensör görüntüleme (DTI) rekonstrüksiyonu için uyarıcı-pozitif siteleri ihraç ederek değerli tamamlayıcı bilgiler sağlar. Bu yaklaşım, özellikle tümörlerin subkortikal beyaz maddedeki motor yolları etkilediği durumlarda kortikospinal bütünlüğü değerlendirmek^{için kullanışlıdır 27,28}. Ayrıca, ameliyat öncesi nTMS motor haritalamada iyi pozitif tahmin^{değeri 29,30} ve yüksek negatif tahmin^değeri 29,30,31 gösterilmiş, cerrahi sonuçlar ise iyileşmiştir ⁽17,18,19,32). Ayrıca yakın zamanda ameliyat sonrası motor fonksiyonu değerlendirmede etkili bir araç^{olarak kanıtlanmış (31,33}). Bu nedenlerle, nTMS motor haritalama hem ameliyat öncesi değerlendirme hem de nörocerrahi sonrası takipte giderek daha fazla kullanılmaktadır. nTMS ile kortikal haritalama için metodolojik öneriler 2017^{yılında yayımlanmıştır 34}. Bu son çalışmalar ve modern görüntüleme tekniklerinin entegrasyonu ışığında, bu metodoloji artık klinik ve araştırma uygulamaları için daha doğru rehberlik sağlamak üzere geliştirilebilir.

Bu makalede, nTMS ile motor haritalama yapmak için standart bir protokol sunuyoruz; farklı teknikleri birleştirerek tümör rezeksiyon planlaması için motor yolların ameliyat öncesi kortikal ve subkortikal temsillerini gerçek hayat klinik koşullarında değerlendiriyoruz.

Protocol

Bu çalışma, insan araştırmaları için ulusal ve uluslararası etik yönergelerine uygun olarak yürütülmüştür. Rutin bakım sırasında toplanan anonimleştirilmiş hasta verilerinin geriye dönük analizi, Fransız düzenlemelerine uygun olarak bakım sırasında alınan bilgilendirilmiş onayla gerçekleştirilmiştir. Makalenin ortak yazarları olan sağlıklı deneklerden alınan gösteri verileri, veri ve görsellerin katılımı ve yayımlanması için yazılı bilgilendirilmiş onayla dahil edilmiştir. Bu, Henri Mondor Hastanesi'nde (Créteil, Fransa) ve Aarhus Üniversitesi Hastanesi'nde (Danimarka) beyin tümörü cerrahisi öncesi planlama için kullanılan mevcut protokoldür.

1. Nöronavigasyon için nörogörüntüleme verilerinin edinilmesi

1. Tıbbi kayıtlar ve hasta mülakatı ile nTMS ve MRI karşıtlığı olmadığını doğrulamak; intrakraniyal ferromanyetik cihaz, kontrolsüz epilepsi, kalp pili, hamilelik veya emzirme gibi tıbbi kayıtlar ve hasta^{görüşmeleri ile kontrol edin 35}.
2. Hem kulakları hem de kafatası köşesini (MRI kulaklıklarından kaynaklanan kıvrım veya deformasyon olmadan) içeren yüksek çözünürlüklü bir anatomik beyin görüntüsü edinin ve böylece nöronavigasyon sistemi tarafından doğru beyin rekonstrüksiyonu yapılmasını mümkün kılar.
   1. MRI dizisi için aşağıdaki öneriyi kullanın:
      3D T1 ağırlıklı (T1w) anatomik gradyan-yankâ
      1 mm izotropik vokseller (veya daha az)
      ≥1.5-Tesla MRI sistemi (3 T tercih edilir).
   2. Alternatif olarak, şu kabul edilebilir dizileri kullanın:
      3D-FLAIR
      Kontrast artırılmış 3D T1w
3. Sonrasında Diffüzyon Tensör Görüntüleme (DTI) tabanlı traktografi için kontrast enjeksiyonundan önce difüzyon ağırlıklı görüntüleme (DWI) alın^.
   1. Aşağıdaki minimum satın alma^{parametrelerini kullanın 37}:
      İzotropik 2-mm vokseller
      Difüzyon kodlama yönleri: ≥ 25
      B-değeri: ≈ 800 s/mm²
      Difüzyon ağırlıklı olmayan görüntüler: ≥ 3 b0 hacim (b = 0 s/mm²)
   2. Aşağıdaki önerilen parametreleri kullanın (daha iyi tensör tahmini ve traktografi için):
      Difüzyon kodlama yönleri: ≥ 64
      B-değeri: 1000 s/mm²
      Daha yüksek mekansal çözünürlük (≤ 2 mm izotropik)

2. Konuyu hazırlayın

1. Deneğin anatomik MRI görüntüsünü nöronavigasyon sistemine aktararak 3D beyin rekonstrüksiyonu oluşturun.
2. MR'da nöronavigasyon yazılımında (nasion, sağ kulak, sol kulak) önemli anatomik noktaları işaretleyin.
   1. Daha yüksek hassasiyet için crus helicis kökünü kullanın.
   2. Alternatif olarak, tragus kullanılabilir, ancak daha büyük yüzeyi ortak kayıt uyumsuzluğunu artırabilir.
      NOT: Motor eşlemesini kısaltmak için, bu hazırlık adımları odaya konunun yerleştirilmesinden önce yapılabilir.
3. Konuyu rahat bir koltuk üzerine yerleştirin, sırt gerginliğini azaltmak için hafifçe (20-30°) yatarak^{yerleştirin.} Baş dayama kısmını inionda baş ve boynu destekleyecek şekilde ayarlayın.
4. Baş ve boyun bölgelerinde metalik nesneler (örneğin küpe, saç tokkası, piercing) olup olmadığını kontrol edin ve işlemi başlatmadan önce çıkarın.
5. Alnındaki deriyi baş takip cihazı yerleştirmek için hazırlayın.
   1. Cildi alkol pedleri veya hafif aşındırıcı jel ile temizleyin.
   2. İzleyiciyi yerleştirmeden önce cildin tamamen kuru olduğundan emin olun.
6. Baş takipçisini alnınıza yerleştirin, böylece uyarım seansı boyunca stabil kalsın.
   1. Kaşların üstüne ve saç çizgisinin altına yerleştirin.
   2. Ya ortaya ya da hafifçe yan tarafa yerleştirin.
   3. İzleyiciyi yapışkan yüzeyiyle veya elastik bantla sabitleyin.
7. Hastadaki ana anatomik noktaları, nöronavigasyon yazılımında ithal edilen görüntüyle birlikte kaydedin ( bkz. Şekil 1).
   1. Anatomik işaretleri dijital kalemle işaretleyin.
   2. Kulak memelerinin baş dayamadan arındığından emin olun, böylece kulak işaretleri^{yer değiştirmesi 39}.
   3. MRG'da kulak anatomisi bozulmuş görünüyorsa (örneğin, katlanmış kulak pinnası), dijital hale getirmeden önce görüntüdeki ilgili noktayı yeniden tanımlayın.
8. Tamamlandıktan sonra, uyumsuzluk hatası 3 mm'nin altındaysa, yazılım üç güvenilir noktayı doğrular. Uyumsuzluk hatası çok büyükse, aşağıdaki adımları sırayla deneyin:
   1. Hastanın ana anatomik noktalarını ikinci kez dijitalleştirin.
   2. MR'da sol ve sağ kulak anatomik noktalarını yeniden tanımlayın.
   3. Kulak memesinin sarmalını nazikçe basarak dijitalleştirin, çünkü MRI kulaklıklar kulağı birkaç milimetre yer değiştirmiş olabilir.
9. Kaydı, ek saç derisi noktalarını dijitalleştirerek (saç derisi yüzeyi uyumu) iyileştirin.
10. Ortak kayıt hatasını 3 mm'nin altında (tercihen 2 mm tercih edilir) bir ortak kayıt hatası ile doğrulayın. Uyumsuzluk 3 mm'yi aşarsa, 2.7-2.9 numaralı adımları tekrarlayın.

Şekil 1: Hastanın başının anatomik MR ile birlikte kaydedilmesi. Sol taraf: Simge yapıya dayalı kayıt. Üst paneller: MR'daki anatomik işaretlerin (sol kulak, nasion, sağ kulak) nöronavigasyon yazılımında tanımlanması. Alt paneller: Hastanın üzerindeki işaretlerin dijitalleştirme kalemi kullanılarak dijitalleştirilmesi. Sağ taraf: Ek saç derisi noktalarıyla yüzey eşleştirme rafineti. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

3. Haritalanmış kasların hazırlanması

1. Uyarım sırasında konuya kulak tıkaçları verin ve koruyucu kulaklık takın.
2. Hedef kasın üzerindeki cildi, hafif aşındırıcı jelle alkol pedleri ve/veya pamuk pedlerle nazikçe kazıyarak hazırlayın.
3. Rutin klinik MEP'ler gibi karın-tendon montajında ilgilenilen kasların üzerine yüzey elektrotları yerleştirin. Aynı anda altı farklı kas haritalanabilir.
4. Toprak elektrotunu omuz kütüğü, dorsal el yüzeyi veya medial tibya yüzeyi gibi nötr bir yere yerleştirin.
5. Tüm elektrotları EMG amplifikatoruna bağlayın.
6. Tüm kanalların sürekli EMG'sini göstermek ve kasların dinlenme halinde olup olmadığını doğrulamak için EMG algılamasına başlayın.
7. EMG kanallarının aşırı 50/60 Hz (< 50 μV) gürültüden arındırıldığından emin olun. Elektrik uğultusu aşırıysa, aşağıdaki adımları sırayla deneyin:
   1. Elektrotların deriye sıkıca bağlı olduğundan ve herhangi bir ayrılma olmadan olduğundan emin olun.
   2. Elektrot kablolarını sandalyenin içine yerleştirerek metal parçalarla veya zemine temas etmemek için yeniden konumlandırın.
   3. Elektrot kablolarının distal kısmını nöronavigasyon sisteminden ve AC güç kaynaklarından uzaklaştırın.
   4. Elektrotları değiştirin ve farklı bir kablo yönü ile yeniden uygulayın (bkz. 3.7.2 ve 3.7.3 adımları).
   5. Sandalyeyi güç kaynağından ayırın.
   6. Toprak elektrotunu haritalanan kaslarla aynı uzuva yerleştirin.
   7. Sesler eşik seviyesinin altına düşene kadar adımları sırayla tekrarlayın.
8. 50/60 Hz gürültü en aza indirildikten sonra, EMG kaydını yeniden başlatarak temel çizgiyi sıfırlayın.
9. Bu hazırlık adımları geçtikten sonra, seçilen kasların kaba haritalanmasına devam edin.
   NOT: Standart bir haritalama seansı, üst uzuv segmenti başına en az bir kas ve iki alt uzuv kası içermelidir. Tablo 1, lezyonun konumuna ve hastanın klinik sunumuna göre uyarlanması gereken yaygın haritalanan^{kasları listeler.}

Uzuv	Kas	Alternatif(ler)
El	Birinci Interosseus Dorsal (FDI)	Kaçıran Pollicis Brevis (APB)
	Kaçırıcı Digiti Minimi (ADM)
Ön kol	Fleksör Carpi Radialis (FCR)	Extensör Carpi Radialis (ECR)
Kol / Omuz	Biseps	-
	Deltoid
Ayak	Tibialis Anterior (TA)	Soleus (SOL)
Ayak	Kaçıran halüsis (AH)	Medial Plantar (MP)
Yüz	Orbicularis Oris	Nasalis

Tablo 1: Motor haritalama için önerilen kaslar.

4. Sıcak noktayı tanımlamak ve Dinlenme Motor Eşiği (RMT) belirlemek için kaba eşleme.

1. Yazılımdaki render edilen beyin hacminesinde, kortikal anatomiyi en iyi şekilde ortaya çıkarmak için 15-25 mm derinliğinde saç derisine vaka bazında soyulma derinliğini ayarlayın. Amaç, precentral ve postcentral gyri, merkezi sulkus ile üst ve alt frontal sulkusları görselleştirmektir.
   NOT: Precentral girusun tanımlanması, denek "omega şeklinde" bir el^{düğmesi 40,41} gösterdiğinde daha kolaydır. Ancak bu simge yapı değişken^42,43. Bu tür durumlarda, presentral^{girus 43,44,45'i} tanımlamak için birkaç yöntem önerilir.
2. Stimulatör ünitesini başlatın.
3. Uyarı (sekiz şekilli) bobinini saç derisine teğen konumlandırın ( bkz. Şekil 2).
   1. Yeniden konumlandırma sırasında saç derisiyle sabit temas sağlamak için bobini bir elinizle sapta, diğer elinizle bobinde stabilize edin.
   2. Her uyarma noktasında doğru bobin konumlanmasını sağlamak için nöronavigasyon yardımını (bobin açısı, bobin-başa mesafe, eğik göstergeler) kullanın.
   3. Bobin eğilmesini önleyerek stabil bir indüklenmiş Elektrik Alanı (EF, V/m) sürdürün.
   4. Rahat bir duruş benimseyin çünkü coil ağır olabilir. Bobini serbestçe hareket ettirmek için kablo tutma kolu kullanın.
4. 100-500 μV (tepeden tepeye)^{genlik aralığı 46} içinde yanıtlar çıkaracak şekilde uyarılmış yoğunlukta uyar.
   NOT: Bu genellikle üst uzuvlar için Maksimum Stimulatör Çıkışının (MSO) %35 ile %45'i arasında, alt uzuvlar için ise MSO'nun %50 ile %80'i arasında gerçekleşir. Ancak, bu değerler aralığı sağlıklı bireyler için geçerlidir ve tümör motor bölgelere sızdığında daha yüksek olabilir.
5. Kaba eşlemenin (ve ince haritalamanın) bobin yöneliminin, haritalanan uzuma bağlı olduğunu unutmayın ( bkz. Şekil 3):
   1. Üst uzuv ve yüz için: spiral yönünü merkezi sulkusa dik tutun (sulkus hizalı), böylece indüklenmiş elektrik akımı arka ve ön^{yönde 47} korun.
      1. Üst uzuv için: el kolunun arka duvarının üst kısmı (omuz) veya orta kısmı (ön kol ve el kasları) üzerinden, üst frontal sulkusa bakarak uyarımaya başlayın.
      2. Yüz için: precentral girusun arka duvarı üzerinde, alt frontal sulkusa bakan kısmında uyarılmaya başlayın. Yanıt gecikmelerini kontrol edin ve bunların kortikobulbar yollardan kaynaklandığından emin olun. Yüz MEP'lerin gecikmesi 7-13 ms iken, nTMS tarafından indüklenen doğrudan kas tepkisi (çene sarsıntısı) yaklaşık 3-4 ms kadar gecikmeye sahiptir.
   2. Alt uzuv için: bobinin sağittal orta hatta dik bir konumu tutun, orta-yan yönde^{indüklenmiş elektrik akımı 34} ile birlikte. Alternatif bobin yönelimleri arasında sagital orta^{çizgi 48,49,50} ile paralel ve/veya parasentral lobul ile presentraalse girus kıvrımlarına dik yer alır.
6. Presentral girus üzerinde uyarımlar yapın.
   1. Mekân uyarımı noktaları görsel olarak veya uyarım ızgarası kullanılarak 2-5 mm aralıklarla yapılır.
   2. Görsel olarak yapılırken, girus boyunca üç paralel çizgi örnekleyin. Bu genellikle yeterlidir.
   3. Her uyarımın en az 1,5 saniyelik aralığını tercihen rastgele bir uyarım aralığı ile ayırın.
7. Yanıt alınamazsa, uyarıcı yoğunluğunu başlangıç değerine göre %10 artırın ve önceki gibi tekrarlayın.
8. Kas başına 20-30 yanıt kaydedildiğinde kaba eşlemeyi durdurun.
9. Tüm milletvekillerini kirlenmiş kayıtları dışlamak için gözden geçirin.
10. Her kas için "sıcak noktayı" belirleyin. "Sıcak nokta" en büyük genliğe sahip MEP'i tetikleyen uyarıcı noktadır. Güvenilir hotspot^{tanımını sağlamak için 51}
    1. Her kasın kayıtlarını normalize edilmiş bir renk skalası kullanarak gösterin.
    2. En yüksek genliğe sahip MEP'lerin bulunduğu alanı bulun.
    3. MEP'leri genliğe göre, en yüksekten en düşüklere doğru sıralayın.
    4. Bu alandaki en yüksek genlikli MEP'i seçin, genellikle ilk 2 MEP'ten anormal yüksek tekli yanıtlardan kaçının.
11. Her kas için, dinlenme motor eşiğini (RMT) belirlemek için hotspot noktasını seçin . Bu, RMT belirleme süreci boyunca bobin konumunu ve yönünü koruyarak güvenilir^{ölçüm 52} sağlar.
12. Her kas için RMT'yi ayrı ayrı belirleyin; ya eşik avlama^{tekniği 53} kullanarak ya da 10 ardışık denemenin 5'inde 50μV ≥ MEP'leri çıkaran en düşük uyaran yoğunluğu (% MSO) belirleyin (Rossini-Rothwell yöntemi)⁵⁴. Her kasın RMT'sini, ince eşleme sırasında uyarı yoğunluğunu ayarlamak için referans olarak kullanın.

Şekil 2: Deneysel nTMS kurulumu. Konu, hedef kasların üzerine EMG elektrotları yerleştirilerek hafif bir yaslanma ve kol desteğiyle oturur. Operatör, sekiz şekilli bobini tutar ve onu sabitleyerek teğet saç derisi temasını sürdürür; aynı zamanda indüklenen elektrik alanını (oklar: yön, daire: yoğunluk) ve indüklenen MEP'leri izler. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Haritalama sırasında nöronavigasyon arayüzü. Bobin konumu (mavi ve kırmızı okların birleşimi), bobin eğimi, elektrik alan yönü (mavi-kırmızıya ok) ve alan yoğunluğu (çevre rengi halka) üzerinde gerçek zamanlı geri bildirim, her kortikal bölgede doğru uyarımı sağlar. Üst panel: Üst uzuvun kaba haritalanması, spiral merkezi sulkusa dik konumlandırılmıştır. Alt panel: Tibialis Anterior'un ince haritalanması, bobinin sagital orta hatta dik konumlanmasıyla oluşturulmuştur. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

5. İnce haritalama

1. Konu tamamen gevşek olduğundan ve istemsiz kas kasılması olmadan emin olun.
2. Her kas için, uyarıyı RMT'nin %105-110'u oranında gerçekleştirin.
   1. Kaba haritalama sırasında olduğu gibi bobin yönelimini kullanın (bkz. 4.5 ve 4.6. adımlar).
   2. Uyarım noktaları arasındaki mesafeyi azaltın (girus başına 4-6 paralel çizgi).
   3. Tercihen rastgele olarak 1,5 saniye≥ bir uyarım aralığı kalın.
3. Fonksiyonel motor haritalarını kortikal alanlar olarak ayırın; burada nTMS 50 μV (tepeden tepeye) MEP'ler ≥ üretir.
   NOT: Alt uzuv haritalamasında alternatif olarak üst uzuv RMT'sinin %110'ünden başlamak ve EF'yi 10 V/m± adımlarla ayarlamak, tutarlı MEP^{elde edilene kadar 34} elde edile.
4. Uyarım, motor haritalar MEP'leri ortaya çıkaramayan bir veya iki ardışık negatif sitelerle sınırlanana kadar uygulanır.
   1. Eğer net bir negatif sınır elde edilmezse, aynı aralık tutarak, yanıtlar güvenilir şekilde ortadan kalkana kadar örnekleme uzatılır.
   2. Pozitif yanıtlar alışılmadık bölgelerde genişlediyse, bobin açısı, EF ve RMT'yi kontrol edin ve uyarlayın.
      NOT: Kas başına puan sayısı, kas kortikal temsili ve tümörden kaynaklanan beyin kaymasının derecesine göre değişebilir (30 ila 100 darbe).
5. Anormal MEP konumları veya genlikleri oluşturan bobin yönelimlerinden kaçının. Özellikle, orta hatta 45° yönelim (orta hatta göre) üst uzuv MEP'leri çok öne çıkabilir ve doğru motor kortikal^{temsili temsil etmeyebilir 47}.
6. Motor haritalarının eliptik olduğundan ve içinde birkaç negatif noktanın olduğundan emin olun. Motor haritadaki negatif uyarım noktaları için, motor korteks uyarıcılığında geçici değişiklikleri kontrol etmek amacıyla değerlendirme sırasında farklı anlarda ek uyarılar yapın.
7. Eğer eşleme sırasında çok sayıda olumsuz yanıt (<50 μV) gerçekleşirse, aşağıdaki adımları sırayla deneyin:
   1. Konuya uyanık kalmasını söyle, çünkü bu genellikle uyanık halinin azalmasını yansıtır.
   2. Uyarım yoğunluğunun azalmadığını kontrol edin.
   3. RMT'yi tekrarlamayı düşünün, çünkü başlangıç değeri geçici bir hiperuyarılabilirlik durumundan etkilenmiş olabilir.
8. Eğer birçok anormal yüksek genlikli MEP (1000 μV >) ortaya çıkarsa ve harita aşırı şekilde genişlerse, aşağıdaki adımları sırayla deneyin:
   1. Deneğe uzuvu gevşetmesini iste, gerekirse devam eden kas aktivitesi göstererek (sinyal geri bildirimi).
   2. Kas aktivitesi devam ederse, deneğe uzuvu sallamasını veya daha rahat bir pozisyona sokmasını söyle. Gerekirse, test edilen kas üzerine konsantrik pasif bir hareket uygulayın (örneğin, el kasları ve abduktör halüsis için bir nesne ile veya ön tibialis için ayak desteğiyle).
   3. RMT'yi tekrarlamayı düşünün, çünkü başlangıç değeri motor korteks hipoeksitabilitesinin geçici bir durumundan etkilenmiş olabilir.

6. MEP verilerinin ve ihracatın işlem sonrası analizi

1. Her kas için MEP'leri gözden geçirin ve ayarlayın.
   1. Nöronavigasyon yazılımında MEP inceleme panelini veya sinyal görüntüleyicisini açın.
   2. Her kaydedilen MEP'i inceleyin, genlik ve gecikmeyi düzeltin ve gerekirse işaretleyicileri ayarlayın.
2. Artefaktik veya anormal uyarılma noktalarını hariç tutun.
   1. Yazılımda uyarım listesini veya haritalama çalışma alanını açın.
   2. Nesneler veya yanlış bobin pozisyonları içeren uyarım denemelerini kaldırın ( bkz. Şekil 4).
3. Her kas için motor haritasını ikili formatta (pozitif/negatif; 50 μV'nin üzerinde/altında) gösterin.
4. Pozitif uyarım noktalarını 15, 20 ve 25 mm derinlikte ikili DICOM formatında dışa aktarın. Bu dosyaları, negatif uyarım noktalarını traktografi için tohum olarak kullanarak CST'yi yeniden oluşturmak için fiber takip için kullanın.
5. Diğer kortikal harita parametrelerini (ağırlık merkezi, harita yoğunluğu, motor harita boyutu) ölçmek için, verileri uyarım soyma derinliğinde veya 20 mm (standart soyulma derinliği) olarak dışa ^aktarın.

Şekil 4: MEP verilerinin işlem sonrası analizi. MEP izleri, genlik ve gecikme belirteçlerini düzeltmek ve artefaktik denemeleri dışlamak için incelenir (sağ panel: devam eden EMG aktivitesiyle kontamine olmuş bir deneme örneği). İki uyarım (kırmızı daireler), negatif bölgede meydana gelen "anormal tepkileri" gösterir; muhtemelen bobin yönelim etkileriyle bağlantılıdır. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

7. Motor haritalamanın işlem sonrası analizi

1. Motor haritaların DICOM'unu, beyin tümörünün kaldırılması için nörocerrahi nöronavigasyona uygun bir görüntü analiz yazılımına aktarın.
2. Anatomik görüntüyü (T1w) motor haritalar, DICOM'lar ve DWI ile kaydedin. Gerekirse ek görüntüleri içe aktarın ve kaydedin (örneğin, FLAIRw, SWI, T1w-gadolinum güçlendirilmiş bir şekilde).
3. Motor harita DICOM'lardan nesneler üretin ve duyarlılığı artırmak için 2-3 mm^{büyütmek 59}.
4. Motor haritalarını kırparak kulakları ve burunları çıkararak anormal lif rekonstrüksiyonunu önleyin.
5. Alt pontin seviyede, haritalanmış yarımküreye ipsilateral olarak manuel olarak bir son ROI çizin.
6. Fiber takibi, motor harita ROI'larını tohum olarak ve pontin ROI'yi uç nokta olarak kullanarak gerçekleştirin. Yaygın kullanılan traktografi algoritmaları arasında, klinik soruya ve lif takip sonuçlarına bağlı olarak deterministik akışkan takip veya olasılıksal traktografi bulunur.
   NOT: Açık kaynak difüzyon yazılımı kullanıldığında, traktografi öncesi birkaç ön işleme adımı gereklidir (ses çıkarma, Gibbs artefakt düzeltmesi, hareket ve bozulma düzeltmesi, B1 önyargı alanı düzeltmesi, tensör uyumu ve FA harita oluşturma).
7. Fiber izleme parametrelerini vaka bazında ayarlayın. Önerilen parametreler minimum 110-120 mm uzunluk, maksimum 30° aralık ve FA Eşiği'nin %75'i (FAT, ilk CST liflerinin görünür hale geldiği FA'ya karşılık gelir)^60,61 olarak belirlenmiştir.
8. Beyin tümörünü diğer görüntülere (örneğin FLAIR, gadolinium T1w) ayırın ve karşılık gelen bir nesne oluşturun.
9. CST'yi ya her uzvun parçası (farklı renklerde) ya da tüm motor eşlemesi için gösterin.
10. Tüm verileri (kortikal tohumlar, CST, beyin tümörü nesnesi) beyin cerrahisi için ameliyathane navigasyon yazılımına entegre edin.

Results

Farklı sağlıklı bireylerde ve klinik ortamda motor haritalama geçiren hastalarda nöronavigasyonlu TMS sistemimizi kullanarak temsil eden adımları ve motor haritalama sonuçlarını sunuyoruz. CST rekonstrüksiyonu, çok modlu görüntü kaydı ve DTI tabanlı traktografi yapabilen, beyinşirüri planlamasına uygun, görüntüleme-işleme yazılımı kullanılarak gerçekleştirildi. Nöronürasyon sistemi, navigasyonlu sekiz şekilli bobin, stereotaksik kamera, EMG amplifikatoru entegre eder ve bireysel çok küre kafa modeli kullanılarak 3D beyin rekonstrüksiyonunda indüklenen Elektrik Alanının gerçek zamanlı görselleştirilmesini sağlar.

Şekil 5 , kaba haritalamadan belirlenen sıcak noktadaki RMT belirlemesini gösterir. Bobin pozisyonu ve yönelimi, nöronavigasyon hedefinin yardımıyla işlem boyunca tam olarak aynı yerde tutulur. Şekil6 , sağlıklı bir deneğin motor haritalamasını gösterir. Sol alt uzuv (uyluk, bacak, ayak), üst uzuv (omuz, ön kol, el) ve yüz haritalandı. Pozitif uyarılma bölgeleri (MEP genliğiyle renk kodlanmış) ve negatif bölgeler (gri) motor kortikal temsilini belirler. Şekil7 , premotor bölgeyi kapsayan ve üst uzuv motor eksikliğiyle ortaya çıkan akciğer kanseri metastazı olan bir hastada motor haritalama ve CST rekonstrüksiyonunu göstermektedir.

Şekil 5: Sağlıklı bir denekte hotspot (First Interosseus Dorsalis) üzerinde kaba haritalama ve RMT belirleme, nöronavigasyonlu TMS kullanılarak. Sıcak nokta, kaba haritalama (sol alt sol panel) kullanılarak tanımlanır ve RMT belirlemesi için hedef olarak seçilir. Bobin pozisyonu ve yönelimi, nöronavigasyon hedefinin (sağ alt panel) yardımıyla tüm işlem boyunca tam olarak aynı yerde tutulur. Motor-uyarılan potansiyeller (MEP) sürekli EMG izleri ve epoch yanıtlarıyla elde edilir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 6: Alt uzuv, üst uzuv ve yüz kaslarının motor korteks haritalanması, nöronavigasyonlu TMS kullanılarak. Alt uzuvlarda kaydedilen kaslar: quadriceps femoris (yeşil), tibialis anterior (turuncu), abductor hallucis (sarı). Üst uzuvlarda kaydedilen kaslar: abductor digiti minimi (yeşil), fleksör carpi radialis (turuncu), deltoid (sarı). Yüzte kaydedilen kaslar: Nasalis (mavi), Triangularis (mor). Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 7: Nörocerrahi planlama için motor kortikal haritalama ve CST rekonstrüksiyonu. Akciğer kanserinden kaynaklanan beyin metastazı (beyaz) olan bir hastada nTMS-motor haritalama (sol panel) ve nTMS rehberli kortikospinal traktların (sağ panel) rekonstrüksiyonu. Kaydedilen kaslar: abductor hallucis (mor), tibialis anterior (mavi), deltoid (sarı), fleksör carpi radialis (kırmızı), first interosseus dorsalis (yeşil), orbicularis (siyani). Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Discussion

Bu makalede, nTMS ile fonksiyonel motor kortikal haritalama için doğrudan ameliyat öncesi cerrahi planlamaya uygulanabilir standart ve tekrarlanabilir bir protokol sunuyoruz. Nöronavigasyonu deneğin anatomik beyin rekonstrüksiyonu ile birleştirerek, bu standart protokol, incelenen kas sayısına bağlı olarak 90 dakikadan kısa süren bir muayenede motor-eloquent kortikal bölgelerin tanımlanmasını ve ayırılmasını mümkün kılar. Bu yaklaşım özellikle motor-eloquent tümörlü hastalarda önemlidir; burada CST'nin anatomik rekonstrüksiyonu genellikle iki faktörle sınırlandırılır: (i) kütle etkisi ve/veya ödem nedeniyle anatomik yer değiştirme ve (ii) motor temsillerin fonksiyonel yeniden düzenlenmesi. Bu nedenle, sabit anatomik işaretlere dayalı anatomik tohumlama traktografisi, kortikal kökenin lokalileştirilişinde ve lif izleme boyunca hataların yayılmasında yanıltıcı olabilir. Fonksiyonel motor kortikal haritalama, nTMS-pozitif bölgeleri kortikal tohum olarak kullanarak bu sorunu çözür; böylece traktografi hastanın kortikospinal çıktısını sağlayan mevcut motor haritasına sabitlenir. İşlem sonrası analiz sırasında, motor haritalardan elde edilen kortikal yatırım oranı 2-3 mm büyütülmelidir; böylece füzyon ilişkili uyumsuzluk azaltılır ve ROI hacmi standartlaştırılır (0,9 ± 0,1^{cm 3}), böylece operatör ve konular arası değişkenlik azaltılır ve CST traktografi karşılaştırılabilirliği^{artırılır 59}. Landmark tabanlı traktografiye kıyasla, nTMS tohumlu traktografi daha makul ve somatotopik olarak tutarlı CST rekonstrüksiyonları sağlar; daha az anormal akış çizgileri ve daha düşük dereceleyiciler arası değişkenlik^içerir 27,61,62. fMRI tabanlı tohumlama ile karşılaştırıldığında, nTMS tabanlı traktografi, CST^25'e bitişik tümörleri olan hastalarda daha makul rekonstrüksiyonlar ve daha yüksek interrater tutarlılığı sağlar. Ayrıca, nTMS-motor haritalamadan ve nTMS tohumlu CST'den çeşitli metriklerin çıkarılmasına olanak tanır ve bu da ameliyat sonrası motor sonuçları öngörücü bir faktör olarak hizmet edebilir. Kortikal düzeyde, tümör içinde nTMS'ye yanıtlı bölgelerin varlığı, motor defisit riskinin artmasıyla ilişkilendirilmiştir ve olumlu öngörü değeri %50-90 arasında değişmektedir30,63,64,65. Buna karşılık, nTMS-negatif bölgelerin rezeksiyonu güvenli kabul edilir ve yüksek negatif tahmin değeri %90-100 ^{arasında değişir30,31,65}. Subkortikal düzeyde, tümör presentral girusa girmediği sürece, ameliyat sonrası açısızlık riskinin arttığı kritik bir eşik olarak <8-12 mm olarak tanımlanmıştır 66,67,68,69,70,71. Ayrıca, nTMS tohumlu CST'nin mikrostruktural değişiklikleri (azalan Fraksiyonel Anizotropi ve artan Ortalama Difüzivite) ameliyat sonrası defartı⁷⁰ için ek risk faktörleri olarak önerilmiştir. Son olarak, nTMS tabanlı traktografinin kullanımı, motor fonksiyonu koruyarak daha fazla rezeksiyon ve uzun hayatta kalma ile ilişkilendirilmiştir; bu da ameliyat öncesi planlamaya entegrasyonunu^{desteklemiştir 72}.

Motor haritalama sırasında, MEP'lerin mekânsal dağılımını ve motor haritaların yorumlanabilirliğini güçlü şekilde etkileyen önemli bir parametre uyarılma yoğunluğudur (SI). Daha yüksek SI yanıt olasılığını ve mekansal yayılmayı artırır (yanlış pozitif yanıtlar riski yaradır), yetersiz SI ise yanlış negatif yanıt riskini artırır. Bu önyargıyı en aza indirmek için SI, RMT'ye göre ölçeklendirilmeli ve mümkün olduğunda sabit hedef EF kalacak şekilde ayarlanmalıdır. Pratikte, eşiğe yakın SI, hassasiyet ve özgüllük arasında bir denge sağlar ve doğrudan elektriksel uyarım haritalamasına yakın muhafazakar haritalar sağlar. Öte yandan, klinik güvenliğin harita kenarlarında hassasiyeti önceliklendirdiği ve daha yüksek SI'nın motor^{haritayı sistematik olarak genişlettiğini} kabul ederek eşik üstü SI (örneğin %120 RMT) seçmek haklı olabilir. Birden fazla kas haritalanması bağlamında, tek bir SI kullanımı, eşlemeyi en düşük eşikli kas tarafına yönlendirebilir, çünkü bitişik kasların farklı uyarılma profilleri olabilir. Buna göre, RMT her kas^{için 74} olarak tahmin edilmelidir. Öte yandan, kortikal uyarılmada önemli değişiklikler, MEP genliklerindeki beklenmedik değişikliklerle yansıtılırken, motor haritalama seansı sırasında meydana gelebilir ve RMT'nin yeniden değerlendirilmesini ve SI'nın ayarlanmasını gerektirir.

Motor haritalama sırasında uyarıcı ızgaraların kullanılması, aralıkları standartlaştırmaya yardımcı olur ve harita niceliğini kolaylaştırır (yani aktif karelerin sayılmasıyla). Ancak, ızgara boyutu sonuçları doğrudan şekillendirir: büyük kareler harita boyutunu fazla tahmin ederken, küçük kareler düşük örnekleme riskini artırır. Son kanıtlar, nTMS haritalamanın ızgaralar olmadan da yapılabileceğini, anatomik işaret noktaları ve harita kenarlarına yakın daha yoğun uyaranlar bulunan anatomi rehberli bir^{yaklaşımla yapılabileceğini göstermektedir 75}.

Motor haritalamadan birkaç nicel parametre türetilebilir; örneğin ağırlık merkezi (CoG), motor harita alanı ve hacm. CoG, koordinatlarda motor^{temsilinin 58} merkezini temsil eden genlik ağırlıklı konum olarak tanımlanır. Seri incelemeler, beyin tümörü hastalarında CoG'de değişimler (^76,77,78) göstermiş ve motor kortekste zamanla fonksiyonel yeniden yapılanma belirtilerini yakalamıştır. Motor harita alanı ve hacm, motor temsilinin mekânsal kapsamını temsil eder. Alan genellikle ya uyarıcı ızgaradaki aktif karelerin sayılması ile ya da izgâsız uyarmada spline interpolasyonu kullanılarak elde edilir; bu da pozitif uyarım noktalarını düzgün polinom eğrileriyle bağlayarak sürekli yüzey veya^{hacim 56} oluşturur. Bu metrikler boylamasına izlenebilir (takip çalışması veya müdahalenin değerlendirilmesi) veya kontralezyon yarımküre ile karşılaştırılarak kortikal motor plastisitesi 79,80,81,82 olarak incelenebilir. Kantitatif motor haritalama metrikleri, nöro-onkolojinin ötesine kadar genişletilme potansiyeline sahiptir ve nörolojik hastalıklarda motor sistem bütünlüğü ve hastalıkla ilişkili plastisitenin biyobelirteçlerini^{sağlar 55,83}.

nTMS artık ameliyat öncesi motor haritalama için iyi bir şekilde köklü olsa da, bazı sınırlamalar kabul edilmelidir. Birincisi, birlikte kayıt ve kortikal eşlemenin doğruluğu kısmen operatöre bağlıdır. Tekniğin güvenilirliğini ve tekrarlanabilirliğini sağlamak için bobin kullanımı, kafa takip cihazı stabilitesi ve uyarının hızlı ayarlanması konusunda doğru eğitim gereklidir; ancak önceki çalışmalar, nTMS'nin uzman ve acemi muayeneciler arasında iyi bir operatörler arası anlaşma ile güvenilir motor topografisi^{sağladığını göstermiştir 84}. İkinci bir sınırlama ise, perilezyon ödem ve kütle etkisinin traktografi üzerindeki etkisiyle ilgilidir. Aşırı perilezyon ödem, özellikle lezyona bitişik voksellerde nTMS tabanlı CST rekonstrüksiyonunun doğruluğunu^azaltabilir. Benzer şekilde, ameliyat öncesi veri setleri ile gerçek ameliyat dışı anatomi arasındaki tutarsızlıklar intraoperatif beyin kayması^{nedeniyle oluşabilir 86,87}. Beyin kayması tamamen önlenemediğinden - özellikle önemli kütle etkisine sahip tümörlerde - nTMS'den kaynaklanan motor bölgelerin (hem kortikal hem de subkortikal) doğruluğu rezeksiyonun sonraki aşamalarında azalabilir. Bu yanlışlıkları azaltabilecek birkaç strateji vardır; gereksiz kortikal maruziyetin sınırlandırılması, yüzeysel anatomik işaretlerin defalarca kontrol^{edilmesi 88} ve MR, ultrason veya BT gibi ameliyat içi görüntüleme ile beyin deformasyon düzeltmesi 89,90,91,92. Son olarak, güvenlik açısından, tümör ilişkili epilepsi hastalarında nTMS olumlu bir güvenlik profili göstermiştir. Büyük serilerde, uyarımla tetiklenen nöbetler ameliyat öncesi^{haritalama sırasında nadir} veya yoktur; bu da uygun önlemler alındığında bu tekniğin güvenliğini destekler.

Genel olarak, nTMS cerrahi planlamaya klinik olarak faydalı fonksiyonel bilgiler sağlar ve çeşitli nörolojik veya psikiyatrik hastalıklarda motor sistem plastisitesinin uzunlamasına çalışmalarına yol açar.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Elements yazılımı	BrainLAB AG, Münih, Almanya		Görüntü işleme yazılımı ve OR nöronavigasyon yazılımı
Nöronavigasyon TMS sistemi	Nexstim, Helsinki, Finlandiya	NBS 5.1 sistemi	Sekiz şekilli bobin ve EMG amplifikatorlu navigasyonlu TMS sistemi
EMG kaydı için yüzey elektrotları	Natus, Middleton, WI, ABD	9013L0453	EMG kaydı için