Transkranijalna magnetska stimulacija (TMS) Mr. sc. Maja Rogić Laboratorij za Humanu i Eksperimentalnu Neurofiziologiju (LAHEN), Medicinski fakultet Sveučilišta u Splitu (voditelj prof.dr.sc Vedran Deletis)
Transkranijalna magnetska stimulacija (TMS) Registracija: Motorički evocirani potencijali (MEP) Transkranijalna električna stimulacija (TES) Registracija: Motorički evocirani potencijali (MEP) Električna stimulacija živca periferno Registracija: Somatosenzorički evocirani potencijali (SEP) Električna stimulacija dubokih struktura mozga -(Deep brain stimulation (DBS)) odgovor bihevioralni Direktna kortikalna/subkortikalna stimulacija (DCS) senzorička funkcija odgovor bihevioralni - motorička funkcija bihevioralni i/ili registracija MEP - jezične funkcije odgovor bihevioralni Preoperacijska tehnika Intraoperacijske tehnike
Transkranijalna magnetska stimulacija (TMS)
I. DIO Neurofiziološke osnove magnetske stimulacije MOTORIČKI SUSTAV Ispitivanje integriteta kortikospinalnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) Ispitivanje integriteta kortikobulbarnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) SENZORIČKI SUSTAV II. DIO Magnetska stimulacija u istraživanjima kognitivnih funkcija Magnetska stimulacija u motoričkim poremećajima i terapiji
I. DIO Neurofiziološke osnove magnetske stimulacije MOTORIČKI SUSTAV Ispitivanje integriteta kortikospinalnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) Ispitivanje integriteta kortikobulbarnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) SENZORIČKI SUSTAV II. DIO Magnetska stimulacija u istraživanjima kognitivnih funkcija Magnetska stimulacija u motoričkim poremećajima i terapiji
Transkranijalna magnetska stimulacija (TMS) neinvazivna tehnika stimulacija neuralnog tkiva ispitivanje funkcionalnog integriteta kortikospinalnog i kortikobulbarnog puta
Transkranijalna magnetska stimulacija (TMS) Funkcionalna magnetska rezonancija (fmri) Snimanje promjena u protoku krvi (hemodinamski odgovor) Yousry et al. Brain 1997 motorički evocirani potencijal
Kobayashi i Pascual-Leone THE LANCET Neurology 2003
magnetska stimulacija Registracija
Epiduralna registracija vratni dio kralježnice Evocirani potencijal registriran u mišiću šake I1 I2 I3 Di Lazzaro et al. 2004. Clinical Neurophysiology
Di Lazzaro, J Physiol 565.3 (2005)
Navigacijski transkranijalni magnetski stimulator (ntms)
Polaris-Camera 3D-Tracking EMG ekran Magnetski stimulator Navigacijski ekran Tracking Tools Programi za navigaciju i analizu Sjedalica Nexstim EMG
1. 4. 2. 3.
1. MR image loading 2. Guided registration Alignment between MRI s and head MRI s IN 2 min. 3. Targeted stimulation 3D Mapping of the brain RESULT OUT 1 min. 20 min. 5. Diagnosis Areas that should be avoided 4. Result Areas eliciting responses
I. DIO Neurofiziološke osnove magnetske stimulacije MOTORIČKI SUSTAV Ispitivanje integriteta kortikospinalnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) Ispitivanje integriteta kortikobulbarnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) SENZORIČKI SUSTAV II. DIO Magnetska stimulacija u istraživanjima kognitivnih funkcija Magnetska stimulacija u motoričkim poremećajima i terapiji
Ispitivanje integriteta kortikospinalnog puta! Primarna motorička kora za gornje i donje ekstremitete kortikospinalni put jezgre u ventralnim rogovima kralježničke moždine živac mišić
Mapa primarne motoričke regije? Mapiranje primarne motoričke regije?
Primarna motorička regija BA 4 Centralni sulkus
Somatotopička organizacija primarne motoričke regije M1 Foerster (1936) Penfield (1950)
Kontrakcije muskulature Penfield (1950) Motorički evocirani potencijali Stimulacija + registracije evociranih potencijala iz mišića Parametri registracije: Latencija Amplituda
Stimulacija Registracija Motorički evocirani potencijali mišića
Cilj neurokirurških operacija tumora unutar ili u blizini elokventnih motoričkih područja kore mozga (precentralni girus i kortikospinalni put)? 1. Maksimalna resekcija patološkog tkiva 2. Očuvanje funkcije kako bi se osigurala kvaliteta života 3. Poboljšavanje ishoda preživljavanja Preoperacijska neurofiziološka metodologija ntms- mapiranje primarne motoričke regije i planiranje operacije Intraoperacijska neurofiziološka metodologija električna stimulacije korteksa i subkortikalnih struktura
Kobayashi i Pascual-Leone THE LANCET Neurology 2003
Bashir i sur. Brain Topogr 2010
Prikaz slučaja ntms mapiranja primarne motoričke regije za šaku kod bolesnika Laboratorij za Humanu i Eksperimentalnu Neurofiziologiju (LAHEN), Medicinski fakultet (voditelj prof.dr.sc. Vedran Deletis) Operacija u KBD Dubrava, Zagreb DIREKTNA KORTIKALNA STIMULACIJA
1973., ljevak AVM reg. frontalis lat. dex lokalizacija AVM neposredno uz područje precentralnog girusa koje kontrolira motoriku lijeve šake fmri + paradigma sa stiskanjem prstiju lijeve šake radi određivanja odnosa AVM i primarne motoričke regije za kontrolu lijeve šake
vlakna desnog kortikospinalnog puta smještena blizu uz rubove krvožilne malformacije uz medioposteriorni rub AVM
Intraoperacijski
Zaključak KORELACIJA ntms rezultata preoperacijskog mapiranja i intraoperacijskog s direktnog kortikalnom stimulacijom!!
TMS vs DCS 10 bolesnika s tumorima u području Rolandove regije preoperativno funkcionalno mapiranje primarne motoričke kore mozga s ntms (sustav sa senzoričkom elektromagnetskom navigacijom) i intraoperativno mapiranje istih područja s direktnom kortikalnom stimulacijom. Pich i sur. Neurosurgery 2009.
POKAZANA KORELACIJA TMS vs DCS Pich i sur. Neurosurgery 2009.
Neurosurgery 2011.
Pich i sur. Neurosurgery 2011.
ntms vs DCS! Pich i sur. Neurosurgery 2011.
Gornji ekstremiteti: Zeleno APB Žuto ADM Rozo FDI Donji ekstremiteti: Plavo Tibial Sivo bez odgovora Pich i sur. Neurosurgery 2011.
I. DIO Neurofiziološke osnove magnetske stimulacije MOTORIČKI SUSTAV Ispitivanje integriteta kortikospinalnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) Ispitivanje integriteta kortikobulbarnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) SENZORIČKI SUSTAV II. DIO Magnetska stimulacija u istraživanjima kognitivnih funkcija Magnetska stimulacija u motoričkim poremećajima i terapiji
Ispitivanje integriteta kortikobulbarnog puta! Primarna motorička kora za mišiće grkljana kortikobulbarni put vagalne jezgre moždanog debla vagalni živac mišić (krikotiroidni)
Krikotiroidni mišić Kortikobulbarni put
Maja Rogić iz prihvaćene doktorske disertacije, neobjavljeno
APB KRIKOTIROIDNI
Kortikalna udaljenost primarne motoričke regije za APB I KRIKOTIROIDNI APB = 25.19 ± 6.52 mm KRIKOTIROIDNI
I. DIO Neurofiziološke osnove magnetske stimulacije MOTORIČKI SUSTAV Ispitivanje integriteta kortikospinalnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) Ispitivanje integriteta kortikobulbarnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) SENZORIČKI SUSTAV II. DIO Magnetska stimulacija u istraživanjima kognitivnih funkcija Magnetska stimulacija u terapiji
Brodal 2010
Blokiranje osjeta stimulacijom primarne somatosenzoričke kore (S1) Ovisno o kutu rotacije zavojnice iznad S1 za šaku Blokiranje osjeta, bez motoričkih odgovora Hannula H. et al. Human Brain Mapping, 2005
I. DIO Neurofiziološke osnove magnetske stimulacije MOTORIČKI SUSTAV Ispitivanje integriteta kortikospinalnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) Ispitivanje integriteta kortikobulbarnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) SENZORIČKI SUSTAV II. DIO Magnetska stimulacija u istraživanjima kognitivnih funkcija Magnetska stimulacija u motoričkim poremećajima i terapiji
U istraživanjima kognitivnih procesa kao što su pamćenje, govor, ili vizualna percepcija koristi se tzv. paradigma lezije (eng. lesion paradigm) ili virtualne lezije (eng. virtual lesion) kod zdravih ispitanika s ciljem interferencije neuralne aktivnosti u kognitivnim procesima, čiji je učinak kratkotrajan svega desetke milisekundi.
Stimulacija vizualnog korteksa i izazivanje fosfena
Kammer i sur. Exp Brain Res 2005
Mehanizmi ljudskog mozga u razumijevanju i produkciji govora?
VIDEO- Figure 9.23: Wernicke-Geschwind model of speech production
Broca M1 Wernicke
Motorička područja kore mozga za govor Broca M1 Wernicke
Brocina regija Operkularni (Op) Triangularni (Tr) Orbitalni (Or)
2 1 3 4 5 GRKLJAN Sataloff i sur. 2006.
Stimulacija motoričkih područja kore mozga za govor s ntms i izazivanje: prekid govor (speech arrest), jezične pogrešake pseudo (lažni prekid govora)
Navigacijska transkranijalna magnetska stimulacija (ntms) op BROCA (operkularni dio Brocine regije) M1 za mišiće grkljana (primarno motoričko područje za mišiće grkljana) prekid govora 2 Ponekad primjetne kontrakcije mišića lica jezične pogreške pseudo-prekid govora 10 3
I. DIO Neurofiziološke osnove magnetske stimulacije MOTORIČKI SUSTAV Ispitivanje integriteta kortikospinalnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) Ispitivanje integriteta kortikobulbarnog puta (kratki repetitorij anatomskih osnova, klinički primjeri i istraživanja) SENZORIČKI SUSTAV II. DIO Magnetska stimulacija u istraživanjima kognitivnih funkcija Magnetska stimulacija u motoričkim poremećajima i terapiji
MOTORIČKI POREMEĆAJI Distonija Parkinsonova bolest Huntingtonova bolest Tourett sindrom TERAPIJA moždani udar depresija anksiozni poremećaji bipolarni poremećaj Esencijalni tremor
magnetska stimulacija Registracija
A: arm score of Motricity Index; B: upper limb score of Fugl-Meyer assessment; C: grip strength; D: Box and Block test; E: leg score of Motricity Index; F: lower limb score of Fugl-Meyer assessment; G: Functional Ambulatory Category; H: Modified Barthel index. *p < 0.05