[研究]导航经颅磁刺激的研究进展 | 方筱静 朱莎 路长宇 赵元立 刘献增

导航经颅磁刺激的研究进展

中国微侵袭神经外科杂志,2018(05):238-240.;作者:北京大学国际医院(方筱静、朱莎、刘献、路长宇);首都医科大学附属天坛医院(赵元立);北京大学人民医院(刘献增);神外前沿转载自医脉通网站,转载已获授权

1.简介 

经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）既可用于诊断，也可用于治疗。1985年，BARKER等首次成功应用磁场线圈刺激大脑皮质运动区，在受试者对侧手部记录到运动诱发电位（motor evoked potential，MEP），从此揭开TMS应用的新篇章。随着TMS空间分辨率提高，TMS逐渐应用于运动、感觉、视觉功能区测定，以及语言、学习、记忆等脑功能研究。

无框架立体定向导航系统与TMS线圈结合，使精确实时导航TMS成为可能，并能够量化刺激强度。导航经颅磁刺激（navigated transcranial magnetic stimulation，nTMS）是一项能够对大脑皮质功能进行定位的无创检查技术，通过颅外线圈产生的磁脉冲刺激大脑皮质，引起皮质内产生局部电场，致使运动皮质神经元去极化。nTMS测定运动和语言功能的准确性高，可使神经外科功能区的手术病人获益。

1998年，ETTINGER等应用nTMS实时观察刺激位点，对皮质功能实现精准定位。与传统TMS相比，nTMS定位功能区的解剖位置更准确，目前已有较多研究探索nTMS在神经外科手术计划制定，神经解剖功能区探索与神经系统疾病治疗的应用价值。

2.nTMS基本概念、操作流程与安全性 

2.1基本概念与操作流程 

刺激前准备，首先应用头颅MRI薄层（1mm）T1序列图像构建头颅模型，并对头颅模型的鼻尖、左右耳与病人相应体表部位进行匹配。在测定运动与语言功能区前，需先测定运动热点区的运动阈值。运动阈值是指在连续刺激过程中，至少50%刺激在靶肌肉记录到MEP＞50μV的最小刺激强度，根据靶肌肉是否收缩，分为静息运动阈值（resting motor threshold，RMT）和活动运动阈值（active motor threshold，AMT）。运动功能测定采用单脉冲经颅磁刺激（single pulseTMS，spTMS），刺激部位为中央前回、中央前回前、后各1个脑回和肿瘤组织周边，刺激强度常采用105%RMT。

目前监测MEP的上肢肌肉包括拇短展肌、桡侧腕屈肌、桡侧腕伸肌与肱二头肌；下肢肌肉包括胫骨前肌、跖趾屈肌与拇展肌；面部肌肉包括颏肌与口轮匝肌。nTMS测定运动功能区所需平均时间70min，平均刺激次数490次。语言测定采用重复经颅磁刺激9repetitive TMS,rTMS),常用刺激频率为5Hz或10Hz。刺激部位为外侧裂周围及Broca区，刺激强度常采用100%RMT~120%RMT。分析受试者基线语言反应与刺激过程中语言反应的差异，从而判断语言功能区。语言功能区测定平均时间87min，刺激串中位数416个。

2.2安全性 

TMS在正常受试者与颅内病变者，均具有较好安全性。一项包括733例病人的队列研究显示：运动功能测定采用spTMS，刺激时间短，刺激区域主要为手和足运动区，线圈位置高于颞线，磁场对颞肌、眼轮匝肌影响较小，不会造成相应肌肉运动，病人对其耐受性非常好，仅6%病人感到不适；语言功能测定采用rTMS，93%病人感到不适，70%病人感到疼痛。rTMS不适感主要由颞肌、眼轮匝肌收缩与直接刺激三叉神经感觉支引起。

nTMS不良反应主要为头痛和头部不适，但常较轻微，且持续时间短暂，能自行缓解。rTMS最严重安全性风险是诱发癫疒间，这是需要注意与认真对待的小概率事件，但癫疒间并非nTMS检查的禁忌证。曾有研究证实，继发性癫疒间病人中，nTMS安全性同样可以保证。nTMS惟一绝对禁忌证是靠近线圈刺激部位有金属或电子仪器，例如：电子耳蜗、脉冲发生器、医疗泵等体内置入体，这些设备有被破坏的风险。

3.TMS与直接皮质电刺激定位的比较 

直接皮质电刺激（directcortical stimulation，DCS）是运动与语言功能定位的金标准。FORSTER等在运动功能区肿瘤病人中，同时应用nTMS与DCS测定手运动热点区，二者测定结果的差别为10.5mm。PAIVA等在一组低级别胶质瘤病人中进行测定，二者差别为4mm。既往研究显示：nTMS与DCS测定运动热点区结果差别为3~11mm，这可能与病灶大小以及病灶周围水肿程度不同相关，但结果均证实nTMS与DCS对运动功能区测定具有较好一致性。

在语言功能测定方面，nTMS同样具有良好准确性，PICHT等将术中唤醒语言区DCS作为金标准，评估nTMS的敏感性为90.2%，特异性为23.8%，阳性预测值为35.6%，阴性预测值为83.9%。与DCS相比，术前应用nTMS进行语言功能定位有助于减小手术切口，提高术中皮质电刺激准确率，对手术计划制定具有重要意义。与DCS严格的入选标准不同，nTMS使用范围更广，可应用于不适合术中唤醒的病人。另外，nTMS可对Broca区以外区域的语言功能进行探索。

最新研究证实，在左外侧裂周皮质广泛区域给予nTMS刺激，可引起各种命名性错误，并已在唤醒手术得到证实。

4.nTMS与影像学技术对比 

术前运动与语言功能定位最常用的影像学技术为功能磁共振（functional MRI，fMRI）。与fMRI相比，nTMS成像具有更好时间分辨率，无需病人配合，不需复杂后处理分析即可获得即时结果，应用限制较少，并且可应用于因幽闭恐惧症不能完成MRI检查的病人。在正常人群语言与运动功能测定中，fMRI相对准确。在肿瘤病人中，因肿瘤组织影响组织供血从而造成组织周围血氧化水平依赖性（blood oxygenated level dependant，BOLD）信号改变，致使fMRI准确性降低，此时，nTMS准确性更高，是确定皮质脊髓束的更好选择。在某些研究机构，nTMS已取代fMRI用于语言功能区测定。

5.nTMS临床应用与研究前景 

5.1手术计划制定 

经nTMS术前定位的病人手术切口小，残留肿瘤组织少，术后运动功能缺损减少，生存期延长。该方法在高级别胶质瘤与浸润生长低级别胶质瘤病人均得到证实。除脑肿瘤病人外，nTMS在功能区海绵状血管瘤与转移瘤手术计划制定中，同样具有重要作用。手运动区并非都在初级运动皮质（M1区），还分布于中央前回前一个脑回或额中回。术前应用nTMS能够对前运动功能区与辅助运动区进行定位，从而减少运动功能缺损，因此，术前nTMS功能定位非常必要。

缺血或肿瘤等颅内病变会造成运动与语言功能区移位和重塑，nTMS能够准确判断移位的功能区，从而对手术计划提供帮助。RAFFA等联合应用nTMS与弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI），对一组低级别胶质瘤病人手术计划进行修订，发现应用nTMS可明确75%病人的重要功能区，对56%手术计划进行修订。在优势半球脑肿瘤病人中，应用nTMS刺激对侧半球，语言错误概率较正常人群高，说明存在语言功能区移位。

应用nTMS对脑肿瘤病人两侧半球进行语言区测定，通过错误率计算出两侧半球的语言主导指数（hemispheric dominantrate，HDR），能够对病人术后语言功能缺损的危险程度进行判断。

5.2预测术后肢体瘫痪的功能恢复 

nTMS同样可预测术后肢体瘫痪病人运动功能恢复情况。日本一项研究证实：术前、术后1周与术后3周分别进行nTMS检查，术后1周nTMS能够引出MEP的病人比不能引出MEP的病人，肢体康复良好。

5.3研究前景 

rTMS对神经与精神系统疾病均具有潜在治疗价值，但面临的挑战为刺激部位与刺激剂量的准确性无法保证。尽管大量研究证实，rTMS可治疗抑郁症，但刺激部位不当无法产生治疗效果。nTMS将解剖结构数据与已知刺激结合，为进一步探索刺激部位与电场强度，以及疗效研究提供基础。nTMS与影像学融合同样具有非常好的应用前景。通过nTMS测定的运动皮质，可作为DTI描绘的起点，为手术计划提供非常有价值的神经纤维束结构。nTMS对认知功能，包括视空间、计算、书写与注意力等高级皮质功能区定位，亦具有潜在研究价值。

6.结论 

nTMS是大脑皮质功能定位的最新技术，在手术计划制定、病人咨询与风险评估中均具有重要作用。nTMS对运动与语言功能定位的准确性与DCS相近，高于fMRI，且操作简便。肿瘤病人术前应用nTMS定位可降低术后运动与语言功能缺损的风险。因而，在功能区占位病人中，推荐常规应用nTMS进行功能区定位。在神经与精神疾病治疗方面，nTMS可能同样具有较好应用前景。

中国神经学科新媒体；收稿邮箱[e-mail]