हम पारंपरिक आयाम माप और थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग के विकल्पों के साथ मानकीकृत एकल- और युग्मित-पल्स ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) रिकॉर्डिंग प्रोटोकॉल का एक सूट प्रस्तुत करते हैं। यह कार्यक्रम तीन अलग-अलग प्रकार के चुंबकीय उत्तेजकों को नियंत्रित कर सकता है और इसे एक ही ऑपरेटर द्वारा आसानी से किए जाने वाले सभी परीक्षणों को सक्षम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
अधिकांश एकल-नाड़ी ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) पैरामीटर (जैसे, मोटर थ्रेशोल्ड, उत्तेजना-प्रतिक्रिया समारोह, कॉर्टिकल साइलेंट अवधि) का उपयोग कॉर्टिकोस्पाइनल उत्तेजना की जांच करने के लिए किया जाता है। युग्मित-नाड़ी टीएमएस प्रतिमान (उदाहरण के लिए, लघु और लंबे अंतराल इंट्राकॉर्टिकल निषेध (SICI / LICI), लघु-अंतराल इंट्राकॉर्टिकल सुविधा (SICF), और लघु और लंबे समय तक विलंबता अभिवाही निषेध (SAI / LAI)) इंट्राकॉर्टिकल निरोधात्मक और सुविधाजनक नेटवर्क के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। यह लंबे समय से निरंतर तीव्रता की उत्तेजनाओं के जवाब में मोटर-उत्तेजित क्षमता (एमईपी) के आकार में परिवर्तन को मापने की पारंपरिक टीएमएस विधि द्वारा किया गया है। एक वैकल्पिक थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग दृष्टिकोण हाल ही में पेश किया गया है जिससे लक्ष्य आयाम के लिए उत्तेजना तीव्रता को ट्रैक किया जाता है। एमियोट्रोफिक लेटरल स्केलेरोसिस (एएलएस) में थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग एसआईसीआई की नैदानिक उपयोगिता को पिछले अध्ययनों में दिखाया गया है। हालांकि, थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग टीएमएस का उपयोग केवल कुछ केंद्रों में किया गया है, आसानी से उपलब्ध सॉफ़्टवेयर की कमी के कारण भाग में, लेकिन शायद पारंपरिक एकल- और युग्मित-पल्स टीएमएस माप के साथ अपने संबंधों पर अनिश्चितता के कारण भी।
थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग टीएमएस तकनीकों के व्यापक उपयोग को सुविधाजनक बनाने और पारंपरिक आयाम माप के साथ सीधी तुलना को सक्षम करने के लिए अर्ध-स्वचालित कार्यक्रमों का एक मेनू-संचालित सूट विकसित किया गया है। इन्हें तीन प्रकार के चुंबकीय उत्तेजकों को नियंत्रित करने और सामान्य एकल- और युग्मित-पल्स टीएमएस प्रोटोकॉल के एक एकल ऑपरेटर द्वारा रिकॉर्डिंग की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
यह पेपर दिखाता है कि स्वस्थ विषयों पर कई एकल- और युग्मित-पल्स टीएमएस प्रोटोकॉल कैसे रिकॉर्ड करें और रिकॉर्डिंग का विश्लेषण करें। ये टीएमएस प्रोटोकॉल तेज और प्रदर्शन करने में आसान हैं और विभिन्न न्यूरोलॉजिकल विकारों, विशेष रूप से एएलएस जैसे न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों में उपयोगी बायोमार्कर प्रदान कर सकते हैं।
मोटर कॉर्टेक्स का ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) कॉर्टिकल फिजियोलॉजी और न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियों सहित कई न्यूरोलॉजिकल स्थितियों के पैथोफिजियोलॉजी की जांच करने के लिए एक गैर-आक्रामक विधि है। प्राथमिक मोटर प्रांतस्था लक्ष्य मांसपेशी में एक मोटर प्रतिक्रिया का उत्पादन करने के लिए suprathreshold टीएमएस दालों का उपयोग कर उत्तेजित किया जाता है। इस प्रतिक्रिया को मोटर-इवोक्ड पोटेंशियल (एमईपी) कहा जाता है। टीएमएस एक उपयोगी उपकरण के रूप में कार्य करता है जो कॉर्टिकल और संभावित रूप से सबकॉर्टिकल मोटर नेटवर्क 2 से पूछताछ करता है। एकल-पल्स टीएमएस कॉर्टिकल प्रतिक्रियाशीलता, आराम मोटर थ्रेशोल्ड (आरएमटी), एमईपी आयाम, और कॉर्टिकल साइलेंट पीरियड (सीएसपी) 2 का आकलन कर सकता है। कॉर्टिकल निषेध को 2-3 एमएस (एसआईसीआई) या ~ 100 एमएस (एलआईसीआई) 3,4,5 के इंटरस्टिमुलस अंतराल (आईएसआई) पर युग्मित-पल्स टीएमएस का उपयोग करके जांचा जा सकता है।
SICI गामा-aminobutyric एसिड (GABA) A और LICI द्वारा GABAB रिसेप्टर्स द्वारा मध्यस्थता की जाती है जैसा कि उनके फार्माकोलॉजी 4,5 द्वारा इंगित किया गया है। SICF अंतर्निहित circuitry glutametergic N-methyl-D-aspartic एसिड (NMDA) रिसेप्टर्स6,7 द्वारा भाग में मध्यस्थता की है। एमईपी आयाम कम हो जाता है यदि टीएमएस एक परिधीय संवेदी तंत्रिका की विद्युत उत्तेजना से पहले होता है। इस प्रभाव को अभिवाही निषेध कहा जाता है और इसे साई के रूप में जाना जाता है जब आईएसआई ~ 20-25 एमएस और एलएआई 200-1000 एमएस के लंबे समय तक आईएसआई पर परिधीय तंत्रिका की विद्युत उत्तेजना और टीएमएस 8,9,10 की एकल नाड़ी के बीच होता है। साई cholinergic गतिविधि 11 द्वारा modulated है; हालांकि, एलएआई को काफी कम अध्ययन किया गया है, और इस घटना के अंतर्निहित तंत्रिका सर्किट अस्पष्ट 10 हैं।
एमईपी आयाम चर हैं, और पारंपरिक टीएमएस (सीटीएमएस) विधियों में समापन बिंदु अनुमान आमतौर पर एक निश्चित उत्तेजना तीव्रता के साथ उत्पन्न 10 से 20 प्रतिक्रियाओं के अंकगणितीय औसत का उपयोग करते हैं। एक वैकल्पिक दृष्टिकोण थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग टीएमएस है, जिसे पहली बार 20 साल पहले 12,13 से अधिक वर्णित किया गया था। इस मामले में, एक निश्चित लक्ष्य आयाम प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए क्रमिक उत्तेजनाओं की तीव्रता भिन्न होती है। पारंपरिक और थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग दोनों तकनीकों का उपयोग विभिन्न आईएसआई के साथ किया जा सकता है। एसआईसीआई पर लागू इस दृष्टिकोण के पहले संस्करण में, अर्थात् ‘सीरियल’ थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग (टी-एसआईसीआई), तंत्रिका उत्तेजना परीक्षण में नियोजित एक के लिए एक समान ट्रैकिंग विधि का उपयोग किया गया था: ‘थ्रेशोल्ड’ का पहले एक इंटरस्टिमुलस अंतराल (आईएसआई) पर अनुमान लगाया गया था और फिर क्रमिक आईएसआई पर क्रमिक रूप से ट्रैक किया गया था। इस विधि को व्यापक रूप से एक समूह द्वारा उपयोग किया गया है और इसकी उच्च नैदानिक उपयोगिता 14,15,16,17 के कारण एएलएस के लिए एक संभावित बायोमार्कर के रूप में वकालत की गई है। हालांकि, उनके निष्कर्षों की पुष्टि अभी तक किसी अन्य शोध समूह 14,15,16,17 द्वारा की जानी है।
सीरियल दृष्टिकोण कुशल है जब संदर्भ थ्रेसहोल्ड स्थिर होते हैं, जैसा कि परिधीय नसों में होता है। हालांकि, जब थ्रेसहोल्ड व्यापक रूप से उतार-चढ़ाव करते हैं, जैसा कि कॉर्टिकोस्पाइनल उत्तेजना के मामले में होता है, तो सीरियल ट्रैकिंग को एसआईसीआई 18 की आईएसआई-निर्भरता को गंभीरता से विकृत करने का नुकसान पाया गया है। इसलिए, एक वैकल्पिक ‘समानांतर’ थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग प्रतिमान SICI (T-SICIp) 18,19 और अन्य युग्मित-पल्स प्रोटोकॉल के लिए अधिक उपयुक्त हो सकता है, जिसमें थ्रेसहोल्ड का अनुमान स्वतंत्र रूप से लगाया जाता है, समानांतर में, विभिन्न आईएसआई के लिए।
उनके वादे के बावजूद, मौजूदा टीएमएस विधियों को अभी तक क्लीनिकों में विश्वसनीय नैदानिक परीक्षणों या नैदानिक परीक्षणों में बायोमार्कर के रूप में स्वीकार नहीं किया गया है। यह मौजूदा टीएमएस विधियों की कई सीमाओं के कारण हो सकता है, जैसे कि समय की खपत, मैनुअल ऑपरेशन की मांग, और खराब पुनरुत्पादन। इन सीमाओं को दूर करने में मदद करने के लिए, यह पेपर हाल ही में विकसित स्वचालित, तेज, एकल और युग्मित-पल्स टीएमएस प्रोटोकॉल के एक सूट का वर्णन करता है, जिसे एकल-हाथ के संचालन के लिए डिज़ाइन किया गया है और पारंपरिक और धारावाहिक और समानांतर थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग दृष्टिकोणों के बीच तुलना को सक्षम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
यहां उपयोग किए जाने वाले उपकरणों में एक टीएमएस मशीन, एक अलग रैखिक द्विध्रुवी निरंतर-वर्तमान उत्तेजक, 50-60 हर्ट्ज विद्युत हस्तक्षेप को हटाने के लिए एक शोर एलिमिनेटर, एक इलेक्ट्रोमायोग्राफी एम्पलीफायर और एक डेटा अधिग्रहण प्रणाली शामिल है। सॉफ़्टवेयर अन्य एम्पलीफायरों, उत्तेजकों और रिकॉर्डिंग स्थितियों के साथ काम करने के लिए पर्याप्त बहुमुखी है।
टीएमएस माप, जैसा कि रिकॉर्डिंग सॉफ़्टवेयर में प्रोग्राम किया गया है, एक अत्यधिक स्वचालित प्रक्रिया है। हालांकि, विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए विशेष ध्यान देने की आवश्यकता है। रिकॉर्डिंग चरण में, हॉटस्पॉट पर एक सुसंगत एमईपी प्रतिक्रिया सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है और फिर पूरी रिकॉर्डिंग में विषय की खोपड़ी के सापेक्ष कुंडल को उसी स्थिति में रखें। चूंकि सतर्कता का कॉर्टिकल उत्तेजना 20 पर एक प्रमुख प्रभाव है, इसलिए विषय को आराम से लेकिन सतर्क रखने के लिए विशेष देखभाल की आवश्यकता होती है।
विषय को सतर्क रखने के लिए, छोटे प्रश्नों को नियमित रूप से प्रस्तुत किया जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त, परीक्षक को मांसपेशियों के संकुचन पर नजर रखनी चाहिए ताकि यह पता लगाया जा सके कि लक्ष्य मांसपेशी को उत्तेजित किया जा रहा है या नहीं। इसके अलावा, परीक्षक को यह देखने के लिए स्क्रीन की निगरानी करनी चाहिए कि एमईपी आयाम या थ्रेशोल्ड परिवर्तन तैराकी टोपी पर रूपरेखा की जांच करने के अलावा, किसी भी कुंडल विस्थापन का संकेत दे रहे हैं या नहीं। यदि कॉइल को विस्थापित कर दिया गया है, तो उपयोगकर्ता को ड्राइंग का उपयोग करके इसे स्थिति में बदलने का प्रयास करना चाहिए। यदि यह विफल रहता है, तो रिकॉर्डिंग पुनरारंभ किया जाना चाहिए। कुंडल विस्थापन के प्रभाव को आईएसआई के स्यूडोरैंडम क्रम द्वारा इन प्रोटोकॉल में कम से कम किया जाता है और तीन युग्मित उत्तेजनाओं के प्रत्येक सेट के बाद एक परीक्षण-अकेले उत्तेजना देकर। वास्तविक समय में ट्रैक किए जाने वाले टीएमएस कॉइल की स्थिति को सक्षम करने का एक और तरीका एक न्यूरोनेविगेशन सिस्टम द्वारा है। ऐसी प्रणालियां व्यावसायिक रूप से उपलब्ध और प्रभावी हैं; हालांकि, उच्च लागत उनके उपयोग को सीमित करती है। कृपया ध्यान दें कि एएलएस या अन्य न्यूरोडीजेनेरेटिव विकारों वाले रोगियों पर यहां कोई डेटा प्रदान नहीं किया गया है। इन रोगियों में अतिरिक्त चुनौतियां उत्पन्न हो सकती हैं जैसे कि परिधीय मोटर न्यूरॉन हानि, सहज गतिविधि और उत्तेजना के कारण कम आयाम।
इस अध्ययन में सभी प्रोटोकॉल (एकल- और युग्मित-नाड़ी) को एक आकृति-आठ कुंडल (Magstim, D70 रिमोट कॉइल) के साथ किया गया था जो एक Bistim2 मॉड्यूल से जुड़ा हुआ था। यह प्रोटोकॉल के बीच चुंबकीय क्षेत्र की एक तुलनीय ताकत को बनाए रखने के लिए किया गया था क्योंकि बिस्तम मॉड्यूल से गुजरने पर उत्तेजना क्षीण हो जाती है। सिस्टम को स्वतंत्र बिस्तम ट्रिगरिंग मोड पर सेट किया गया था जो दो मैग्स्टिम 2002 इकाइयों के व्यक्तिगत बाहरी ट्रिगरिंग की अनुमति देता है। एकल-पल्स प्रोटोकॉल के लिए, इकाइयों में से एक की तीव्रता को 0% एमएसओ पर सेट किया गया था। रिकॉर्डिंग एक रिकॉर्डिंग प्रोटोकॉल का उपयोग करके बनाई जाती है, जो एक सॉफ्टवेयर प्रोग्राम का एक हिस्सा है। अन्य प्रकार के चुंबकीय उत्तेजकों के लिए, केवल एक इकाई की आवश्यकता होती है।
टीएमएस विधि की एक सीमा परिवर्तनशीलता है। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि अंतर-व्यक्तिगत परिवर्तनशीलता एक ही विषय पर इंट्रा-डे या इंटर-डे परिवर्तनशीलता से अधिक है19,21। विधि के मानकीकरण पर ध्यान दिया जाना चाहिए और विश्वसनीयता को प्रभावित करने वाली संभावित तकनीकी गलतियों को खत्म करने के लिए। टीएमएस का उपयोग कुछ स्थितियों में नहीं किया जा सकता है जैसे पेसमेकर या मिर्गी वाले रोगी। सुरक्षा के लिए अंतर्राष्ट्रीय नियमों का पालन किया जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त, मामूली असुविधा की उम्मीद की जा सकती है, खासकर यदि एक परिपत्र कॉइल 23 का उपयोग किया जाता है। हालांकि, असुविधा अक्सर कम से कम होती है और परीक्षा को बंद करने की आवश्यकता नहीं होती है।
इस पांडुलिपि में वर्णित विधियों को मौजूदा तरीकों की तुलना में रिकॉर्डिंग और विश्लेषण दोनों के लिए स्वचालित किया गया है। यह रिकॉर्डिंग को एक ही ऑपरेटर द्वारा निष्पादित करने की अनुमति देता है, और ऑपरेटर को कुंडल को एक ही स्थान पर रखने के अलावा किसी अन्य चीज़ में हस्तक्षेप करने की आवश्यकता नहीं है। प्रत्येक प्रोटोकॉल को ~ 10 मिनट लेने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो एक घंटे में कई प्रोटोकॉल चलाने के लिए संभव बनाता है, वह समय जो शायद मौजूदा मैनुअल विधियों के साथ एक प्रोटोकॉल के लिए लेगा। चुंबकीय उत्तेजनाओं को इस अध्ययन में हर 4 सेकंड में वितरित किया जाता है; हालांकि, अन्य चुंबकीय उपकरण तेजी से उत्तेजना की अनुमति देते हैं, जिससे प्रत्येक प्रोटोकॉल के लिए रिकॉर्डिंग अवधि को 5 मिनट से कम करने की अनुमति मिलती है। यहां वर्णित सॉफ़्टवेयर भी विभिन्न आईएसआई के चयन, प्रत्येक आईएसआई के लिए उत्तेजनाओं की संख्या, और कंडीशनिंग उत्तेजना स्तर की अनुमति देता है। यहां वर्णित विधि का एक प्रमुख अग्रिम एक गेटिंग फ़ंक्शन है, जो विषय के आराम से नहीं होने पर स्वचालित रूप से निशान को हटा देता है।
अंत में, यहां वर्णित तरीके कई मस्तिष्क विकारों के अंतर्निहित तंत्र को समझने के लिए अमूल्य जानकारी प्रदान कर सकते हैं, विशेष रूप से न्यूरोडीजेनेरेटिव विकार, जैसे कि एएलएस, और नैदानिक मूल्य हो सकता है। पारंपरिक और थ्रेशोल्ड-ट्रैकिंग टीएमएस उपायों के नैदानिक मूल्य को निर्धारित करने के लिए विभिन्न रोगी आबादी और बड़े समूहों के लिए आगे के अध्ययन आवश्यक हैं, और क्या इन उपायों का उपयोग वास्तव में न्यूरोडीजेनेरेटिव विकारों के लिए बायोमार्कर के रूप में किया जा सकता है। विभिन्न मांसपेशियों और ऊपरी और निचले दोनों छोरों में टीएमएस रिकॉर्ड करने वाले अध्ययनों को भी वारंट किया जाता है।
The authors have nothing to disclose.
इस अध्ययन को मुख्य रूप से लुंडबेक फाउंडेशन (अनुदान संख्या R290-2018-751) और स्वतंत्र अनुसंधान कोष डेनमार्क (अनुदान संख्या: 9039-00272B) से दो अनुदानों द्वारा वित्तीय रूप से समर्थित किया गया था।
50 Hz Noise Eliminator | Digitimer Ltd | Humbug | |
Analogue-to-Digital Converter | National Instruments | NI-6221 | |
Recording program | Digitimer Ltd (copyright University College London) | QtracS.EXE | |
TMS recording protocol | Digitimer Ltd (copyright QTMS Science) | QTMSG-12 recording protocol | |
Disposable surface recording electrodes | AMBU | Ambu® BlueSensor NF | |
Figure-of-8 coil | Magstim Co. Ltd, Whiteland, Wales, UK | Magstim® D70 Remote Coil | |
Isolated EMG amplifier | Digitimer Ltd | D440 | |
Isolated linear bipolar constant-current stimulator | Digitimer Ltd | DS5 | |
TMS device | Magstim Co. Ltd, Whiteland, Wales, UK | Magstim® 2002 stimulators (2 MagStim units are required ) | |
Analysis and plotting program | Digitimer Ltd (copyright University College London) | QtracP.EXE |