TMS podstawy techniczne

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) jest uznanym narzędziem neurofizjologicznym do badania integralności szybko przewodzących szlaków korowo-ruchowych w szerokim zakresie chorób związanych z dysfunkcjami motorycznymi. Obejmuje to, ale nie wyłącznie, pacjentów ze stwardnieniem rozsianym, stwardnieniem zanikowym bocznym, udarem, zaburzeniami ruchowymi, zaburzeniami wpływającymi na rdzeń kręgowy, nerwy twarzowe i inne nerwy czaszkowe. Niniejsze wytyczne obejmują praktyczne aspekty TMS w warunkach klinicznych.

Najpierw omówimy techniczne i fizjologiczne aspekty TMS, które są istotne dla diagnostycznego zastosowania TMS. Następnie przedstawiamy ogólne zasady, które mają zastosowanie do znormalizowanego badania klinicznego szybko przewodzących szlaków korowo-ruchowych za pomocą pojedynczego impulsu TMS. Następnie szczegółowo opisano sposób badania przewodnictwa korowo-ruchowego do mięśni dłoni, nóg, tułowia i twarzy u pacjentów. Dodatkowe sekcje obejmują kwestie bezpieczeństwa, technikę potrójnej stymulacji oraz neuropediatryczne aspekty TMS.

Wprowadzenie do TMS

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) została wprowadzona w 1985 roku przez Barkera i in. jako nieinwazyjną, bezbolesną metodę stymulacji ludzkiej kory mózgowej (Barker i in., 1985). W swoim przełomowym komunikacie Barker i in. wykazali, że pojedynczy impuls TMS zastosowany w pierwotnej korze ruchowej (M1) wywołuje reakcje w tych mięśniach, które otrzymują bodziec kortykomotoryczny ze stymulowanego obszaru kory ruchowej (Barker i in., 1985). Ponieważ te przezczaszkowo wywołane reakcje motoryczne (MEP) można łatwo rejestrować za pomocą elektrod powierzchniowych. TMS szybko stał się rutynową metodą w neurofizjologii klinicznej do oceny funkcjonalnej integralności szlaków motorycznych korowo-rdzeniowych i korowo-opuszkowych w szerokim zakresie zaburzeń neurologicznych (Rossini i Rossi, 2007).

Zasady techniczne TMS

Indukcja elektromagnetyczna jako podstawowa zasada TMS

TMS wykorzystuje indukcję elektromagnetyczną do aktywacji neuronów korowych (Barker i in., 1985). W przypadku TMS urządzenie stymulujące jest rozładowywane, wytwarzając silne, zmienne w czasie pole magnetyczne pod kątem prostym do cewki stymulującej. Indukowane pole magnetyczne osiąga maksymalne wartości 1–3 Tesli i jest bardzo krótkotrwałe (⩽1 ms).

Jeśli cewka stymulacyjna jest umieszczona stycznie na głowie, pole magnetyczne przenika skórę głowy i czaszkę z minimalnym tłumieniem i indukuje wtórny prąd wirowy w przewodzącej tkance wewnątrzczaszkowej. Pole elektryczne w tkance jest zorientowane prostopadle do pola magnetycznego i ma kierunek przeciwny do prądu elektrycznego w cewce stymulacyjnej. W ośrodku o jednorodnym przewodnictwie indukowany prąd elektryczny będzie płynął równolegle do płaszczyzny cewki TMS. Ponieważ ludzki mózg nie jest jednorodny, a indukowane prądy i ich ścieżki w tkance wewnątrzczaszkowej są zniekształcone przez regionalne różnice w przewodnictwie tkankowym, dokładne rozkłady prądu można przewidzieć jedynie poprzez obszerne modelowanie uwzględniające właściwości elektryczne tkanki w pobliżu mózgu. cewka (Yang i in., 2006). Wewnątrzczaszkowe różnice w przewodnictwie elektrycznym są istotne dla zastosowania diagnostycznego TMS. Na przykład rozprzestrzenianie się prądów wirowych indukowanych przez TMS w płynie mózgowo-rdzeniowym po stymulacji korowej lub rdzeniowej można wykorzystać do skutecznego pobudzenia odcinka wewnątrzczaszkowego nerwu twarzowego lub odcinka wewnątrzotworowego nerwów rdzeniowych. Wzbudzenie nerwów jest bardziej prawdopodobne w punkcie wyjścia nerwów do kanału twarzowego lub otworu rdzeniowego. Próg jest w tym miejscu niższy z powodu ogniskowego wzrostu indukowanego pola elektrycznego w otworach.

W jaki sposób TMS pobudza elektrycznie neurony w stymulowanej korze mózgowej?

Aby skutecznie stymulować neurony korowe, przepływ prądu w tkance musi wytworzyć skierowany na zewnątrz prąd przezbłonowy (przepływ jonów) w aksonach korowych, który jest wystarczająco silny, aby zdepolaryzować potencjał błonowy, wyzwalając w ten sposób potencjał czynnościowy. Indukowane pole elektryczne i wynikający z niego przepływ prądu w korze mózgowej są proporcjonalne do szybkości zmian (tj. pochodnej czasowej) indukowanego pola elektromagnetycznego. Ponadto zależność przestrzenna między indukowanym prądem tkankowym a stymulowanymi aksonami (tj. pochodna przestrzenna) określa skuteczność TMS w indukowaniu potencjałów czynnościowych w neuronach korowych. Skuteczna depolaryzacja błony będzie zachodzić preferencyjnie w miejscach, w których pochodne czasowe i przestrzenne indukowanego pola elektrycznego są maksymalne. Wygięcia aksonów zostały podkreślone jako ważna cecha przestrzenna, która określa podatność neuronów korowych na TMS (Maccabee i in., 1993): prąd elektryczny indukowany przez TMS powoduje skierowaną na zewnątrz depolaryzację przezbłonową we wrażliwych aksonach w obrębie pola. Najbardziej prawdopodobne do aktywacji są te, które zmieniają swoją orientację względem indukowanego pola elektrycznego.