नेविगेट किए गए दोहराए जाने वाले ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना भाषण से संबंधित कॉर्टिकल क्षेत्रों के मानचित्रण के लिए एक अत्यधिक कुशल गैर-इनवेसिव उपकरण है। यह मस्तिष्क सर्जरी को डिजाइन करने में मदद करता है और सर्जरी के दौरान आयोजित प्रत्यक्ष कॉर्टिकल उत्तेजना को गति देता है। यह रिपोर्ट बताती है कि प्रीऑपरेटिव मूल्यांकन और अनुसंधान के लिए मज़बूती से भाषण कॉर्टिकल मैपिंग कैसे करें।
मस्तिष्क ट्यूमर या दवा प्रतिरोधी मिर्गी के लिए सर्जरी से पहले मानव भाषण में शामिल कॉर्टिकल क्षेत्रों को मज़बूती से विशेषता दी जानी चाहिए। सर्जिकल निर्णय लेने के लिए भाषा क्षेत्रों का कार्यात्मक मानचित्रण आमतौर पर विद्युत प्रत्यक्ष कॉर्टिकल उत्तेजना (डीसीएस) द्वारा आक्रामक रूप से किया जाता है, जिसका उपयोग प्रत्येक रोगी के भीतर महत्वपूर्ण कॉर्टिकल और सबकॉर्टिकल संरचनाओं के संगठन की पहचान करने के लिए किया जाता है। सटीक प्रीऑपरेटिव नॉन-इनवेसिव मैपिंग सर्जिकल प्लानिंग में सहायता करती है, ऑपरेटिंग रूम में समय, लागत और जोखिम को कम करती है, और उन रोगियों के लिए एक विकल्प प्रदान करती है जो जागृत क्रैनियोटॉमी के लिए उपयुक्त नहीं हैं। एमआरआई, एफएमआरआई, एमईजी और पीईटी जैसे गैर-इनवेसिव इमेजिंग तरीके वर्तमान में प्रीसर्जिकल डिजाइन और योजना में लागू होते हैं। यद्यपि शारीरिक और कार्यात्मक इमेजिंग भाषण में शामिल मस्तिष्क क्षेत्रों की पहचान कर सकते हैं, वे यह निर्धारित नहीं कर सकते हैं कि ये क्षेत्र भाषण के लिए महत्वपूर्ण हैं या नहीं। ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना (टीएमएस) मस्तिष्क में विद्युत क्षेत्र प्रेरण के माध्यम से कॉर्टिकल न्यूरोनल आबादी को गैर-आक्रामक रूप से उत्तेजित करता है। जब भाषण से संबंधित कॉर्टिकल साइट को उत्तेजित करने के लिए अपने दोहराए जाने वाले मोड (आरटीएमएस) में लागू किया जाता है, तो यह इंट्राऑपरेटिव डीसीएस द्वारा प्रेरित लोगों के अनुरूप भाषण से संबंधित त्रुटियां पैदा कर सकता है। न्यूरोनेविगेशन (एनआरटीएमएस) के साथ संयुक्त आरटीएमएस न्यूरोसर्जन ों को प्रीऑपरेटिव रूप से आकलन करने में सक्षम बनाता है कि ये त्रुटियां कहां होती हैं और भाषा समारोह को संरक्षित करने के लिए डीसीएस और ऑपरेशन की योजना बनाते हैं। एनआरटीएमएस का उपयोग करके गैर-इनवेसिव स्पीच कॉर्टिकल मैपिंग (एससीएम) के लिए यहां एक विस्तृत प्रोटोकॉल प्रदान किया गया है। प्रस्तावित प्रोटोकॉल को रोगी और साइट-विशिष्ट मांगों को सर्वोत्तम रूप से फिट करने के लिए संशोधित किया जा सकता है। यह स्वस्थ विषयों में या उन बीमारियों के रोगियों में भाषा कॉर्टिकल नेटवर्क अध्ययन पर भी लागू किया जा सकता है जो सर्जरी के लिए उत्तरदायी नहीं हैं।
मस्तिष्क रोग (जैसे, मिर्गी या ट्यूमर) के कारण न्यूरोसर्जरी के दौरान, महत्वपूर्ण कार्यों का समर्थन करने वाले मस्तिष्क क्षेत्रों को संरक्षित करने के लिए शोधन की सीमा को अनुकूलित किया जाना चाहिए। रोगी की अखंडता और जीवन की गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण क्षेत्र, जैसे कि भाषा से संबंधित, मस्तिष्क के ऊतकों को हटाने से पहले विशेषता होनी चाहिए। आमतौर पर, उन्हें केवल शारीरिक स्थलों के आधार पर व्यक्तिगत रूप से पहचाना नहीं जा सकताहै। सर्जिकल निर्णय लेने के लिए भाषा क्षेत्रों का कार्यात्मक मानचित्रण आमतौर पर विद्युत प्रत्यक्ष कॉर्टिकल उत्तेजना (डीसीएस) द्वारा आक्रामक रूप से किया जाता है, जो न्यूरोसर्जन को प्रत्येक रोगी के भीतर महत्वपूर्ण कॉर्टिकल और सबकॉर्टिकल संरचनाओंके संगठन को समझने में सक्षम बनाता है। यद्यपि जागृत सर्जरी के दौरान डीसीएस को भाषण कार्यों के लिए कॉर्टिकल मैपिंग का स्वर्ण मानक माना जाता है, यह इसकी आक्रामकता, पद्धतिसंबंधी चुनौतियों और रोगी और सर्जिकल टीम दोनों के लिए प्रेरित उच्च तनाव से सीमित है। यह प्रोटोकॉल नेविगेट किए गए ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय उत्तेजना (नेविगेट किए गए टीएमएस या एनटीएमएस) का उपयोग करके गैर-इनवेसिव स्पीच कॉर्टिकल मैपिंग (एससीएम) का वर्णन करता है। सटीक गैर-इनवेसिव मैपिंग सर्जिकल योजना में सहायता करती है, और ऑपरेशन रूम (ओआर) में समय, लागत और जोखिम को कम करती है। यह उन रोगियों के लिए एक विकल्प भी प्रदान करता है जो जागृत क्रैनियोटॉमी3 के लिए उपयुक्त नहीं हैं।
गैर-इनवेसिव इमेजिंग विधियों ने पहले से ही प्रीसर्जिकल प्लानिंग को बहुत लाभ पहुंचाया है। ट्यूमर और मस्तिष्क के घावों का पता लगाने के लिए शारीरिक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) महत्वपूर्ण है; न्यूरोनेविगेशन4 में और नेविगेट किए गए टीएमएस मैपिंग5 में, यह ऑपरेटर को रुचि के कॉर्टिकल साइटों के लिए मार्गदर्शन करता है। प्रसार-आधारित एमआरआई (डीएमआरआई) ट्रैक्टोग्राफी सफेद पदार्थ फाइबर ट्रैक्ट पर विस्तृत जानकारी प्रदान करती है जो कॉर्टिकल क्षेत्रों को जोड़ती है 5,6. पिछले दशक के दौरान, कार्यात्मक इमेजिंग तकनीकों, विशेष रूप से कार्यात्मक एमआरआई (एफएमआरआई) और मैग्नेटोएन्सेफलोग्राफी (एमईजी), का उपयोग प्रीऑपरेटिव मोटर और स्पीच कॉर्टिकल मैपिंग (एससीएम) 2,8,9 के लिए तेजी से किया गया है। प्रत्येक विधि प्रीऑपरेटिव मैपिंग प्रक्रिया के लिए लाभ लाती है, और उदाहरण के लिए, पारंपरिक भाषा क्षेत्रों (ब्रोका और वर्निक के क्षेत्रों) के बाहर कार्यात्मक रूप से संबंधित क्षेत्रों पर जानकारी प्रदान कर सकती है। एफएमआरआई इसकी उच्च उपलब्धता के कारण सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला तरीका1 रहा है; परिवर्तनीय परिणाम 2,10 के साथ भाषण से संबंधित क्षेत्रों के स्थानीयकरण में इसकी तुलना डीसीएस से की गई है। हालांकि, हालांकि कार्यात्मक इमेजिंग शामिल मस्तिष्क क्षेत्रों की पहचान कर सकती है, यह निर्धारित नहीं कर सकती है कि ये क्षेत्र कार्य को संरक्षित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं या नहीं।
नेविगेटरिपिटिटिव टीएमएस (एनआरटीएमएस) आजकल प्रीऑपरेटिव नॉन-इनवेसिव एससीएम11,12 के लिए उपरोक्त तरीकों के विकल्प के रूप में उपयोग किया जाता है। एनआरटीएमएस एससीएम विशेष रूप से अवर फ्रंटल गाइरस (आईएफजी), बेहतर टेम्पोरल गाइरस (एसटीजी), और सुपरमार्जिनल गाइरस (एसएमजी) 11,13 के भीतर भाषण से संबंधित कॉर्टिकल क्षेत्रों की पहचान करने में कुशल है। विधि का एक लाभ यह है कि उत्तेजना द्वारा उत्पन्न त्रुटियों का ऑफ़लाइन विश्लेषण विश्लेषक को उत्तेजना साइट से अनजान होने की अनुमति देता है। इस प्रकार, भाषण नेटवर्क के लिए कॉर्टिकल साइट की प्रासंगिकता की प्राथमिक जानकारी के बिना त्रुटि का न्याय करना संभव है। यह एक वीडियो रिकॉर्डिंग द्वारा सक्षम है, जो विश्लेषक को त्रुटियों में सूक्ष्म अंतर, जैसे कि सिमेंटिक और फोनोलॉजिकल पैराफैसिया, वास्तविक परीक्षा11,12 के दौरान अधिक मज़बूती से अलग करने की अनुमति देता है। एनआरटीएमएस एससीएम दृष्टिकोण वर्तमान में एमईजी या एफएमआरआई स्पीच मैपिंग के प्रदर्शन को अकेले10,14 से अधिक करता है, और एनआरटीएमएस प्रक्रिया को ठीक करने के लिए अतिरिक्त कार्यात्मक या शारीरिक जानकारी का उपयोग किया जा सकता है। एनआरटीएमएस के साथ प्रीऑपरेटिव मैपिंग को ऑपरेशन के समय को कम करने और क्रानियोटॉमी के आवश्यक आकार को कम करने और वाक्पटु कॉर्टेक्स15 को नुकसान पहुंचाने के लिए प्रदर्शित किया गया है। यह अस्पताल में भर्ती होने के समय को कम करता है और ट्यूमर ऊतक के अधिक व्यापक निष्कासन को सक्षम बनाता है, जिससे रोगी की जीवित रहने की दरबढ़ जाती है। एनआरटीएमएस को इंट्राऑपरेटिव डीसीएस मैपिंग के खिलाफ मान्य किया गया है; विशेष रूप से, एससीएम में एनआरटीएमएस की संवेदनशीलता अधिक है, लेकिन इसकी विशिष्टता कम रहती है, डीसीएस13,16 की तुलना में अत्यधिक झूठी सकारात्मकता के साथ।
वर्तमान में, एनआरटीएमएस के साथ प्रीसर्जिकल नॉन-इनवेसिव एससीएम ऑपरेशन के लिए रोगी के चयन में सहायता कर सकता है, सर्जरी को डिजाइन करने में मदद कर सकता है,और सर्जरी के दौरान आयोजित डीसीएस को गति दे सकता है। यहां, विश्वसनीय भाषण-विशिष्ट परिणाम प्राप्त करने के लिए एनआरटीएमएस एससीएम कैसे किया जा सकता है, इसका विस्तृत विवरण प्रदान किया गया है। व्यावहारिक अनुभव प्राप्त करने के बाद, सुझाए गए प्रोटोकॉल को रोगी- और साइट-विशिष्ट मांगों को सर्वोत्तम रूप से फिट करने के लिए तैयार किया जा सकता है। प्रोटोकॉल को कुछ लक्ष्यों तक विस्तारित किया जा सकता है, जैसे कि भाषण उत्पादन (भाषण गिरफ्तारी) 18,19 या दृश्य और संज्ञानात्मक कार्य20।
यहां, एनआरटीएमएस एससीएम के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया गया है, जो भाषण और भाषा नेटवर्क के सबसे महत्वपूर्ण हब के व्यावहारिक रूप से पूर्ण कॉर्टिकल नॉनइनवेसिव मैपिंग को सक्षम बनाता है। इसका मुख्य लाभ यह है कि यह जागृत क्रैनियोटॉमी30 या एक्स्ट्राऑपरेटिव रूप से29 के दौरान डीसीएस मैपिंग को गैर-आक्रामक रूप से अनुकरण कर सकता है ( चित्रा 2 देखें)। इसके अलावा, यह स्वस्थ आबादी31 में भाषा कॉर्टिकल नेटवर्क अध्ययन और उन बीमारियों वाले रोगियों में लागू किया जा सकता है जो सर्जरीके लिए उत्तरदायी नहीं हैं। एससीएम के लिए एनआरटीएमएस को न्यूरोरिहैबिलिटेशन रणनीतियों जैसे लक्ष्य चयन (जैसे, स्ट्रोक के बाद) को विकसित करने के लिए भी लागू किया जा सकता है। सर्जरी से पहले डीसीएस द्वारा भाषण से संबंधित कॉर्टिकल अभ्यावेदन में प्लास्टिसिटी के प्रेरणका अध्ययन किया गया है ताकि शोधनकी सीमा को बढ़ाया जा सके। ऐसे अध्ययनों में एनआरटीएमएस एससीएम की संभावनाओं की जांच की जानी चाहिए।
वर्तमान परिणामों में, शास्त्रीय भाषण से संबंधित क्षेत्रों और पूर्व-एसएमए सहित एक अपेक्षाकृत बड़े क्षेत्र को बार-बार तीन अलग-अलग पीटीआई में उत्तेजित किया गया था। प्रत्येक पीटीआई ने त्रुटियों के लिए अलग-अलग संवेदनशीलता और विशिष्टता दिखाई, लेकिन गैर-इनवेसिव मस्तिष्क उत्तेजनाओं में प्रसिद्ध प्रतिक्रिया परिवर्तनशीलता का भीप्रदर्शन किया। अधिकांश त्रुटियां आईएफजी, एसटीजी, प्री-एसएमए और फ्रंटल एस्लेंट ट्रैक्ट36 की उत्तेजना से प्रेरित थीं। यह एनआरटीएमएस एससीएम की शक्ति पर प्रकाश डालता है; विशेष रूप से, डीसीएस की तुलना में, उत्तेजना को कई क्षेत्रों में काफी लचीले ढंग से लक्षित किया जा सकता है। हमने देखा है कि पीटीआई को बदलने और कई सत्रों को रिकॉर्ड करने से प्रतिक्रिया समय26,29 स्पष्ट रूप से तेज नहीं होता है, जो सीखने के प्रभाव से जुड़ा होगा।
प्रोटोकॉल विभिन्न मापदंडों पर प्रकाश डालता है जो एनआरटीएमएस एससीएम की सटीकता को प्रभावित कर सकते हैं। परिणाम टीएमएस ऑपरेटर द्वारा किए गए विकल्पों के प्रति संवेदनशील हो सकते हैं; वर्तमान पेपर का उद्देश्य अच्छी तरह से परीक्षण किए गए उत्तेजना मापदंडों के साथ एक मानक दिशानिर्देश प्रदान करना है। उच्च विशिष्टता आईएसआई, पीटीआई, कॉइल स्थान और आरटीएमएस आवृत्ति सहित कई अलग-अलग मापदंडों के उपयुक्त विकल्प से उत्पन्न होती है। ये पैरामीटर प्रेरित त्रुटियों की विशिष्टता को प्रभावित करते हैं, जो अंतर्निहित कॉर्टिकल क्षेत्रों में कार्यों को दर्शाते हैं; पैरामीटर चयन भाषा के न्यूरोबायोलॉजी पर वर्तमान ज्ञान पर आधारित होना चाहिए।
नामकरण कार्य के लिए छवियों का चयन किया जाना चाहिए ताकि वे स्वयं द्वारा गलत नामकरण को प्रेरित न करें (पूरक चित्र 1)। यहां, छवियों को एक मानकीकृत छवि बैंक से चुना गया था और विभिन्न नामकरण मापदंडों25,37 के लिए नियंत्रित किया गया था। उदाहरण के लिए, छवियों का पूल रोजमर्रा के उपयोग में समान जटिलता और आवृत्ति के साथ-साथ उच्च नाम समझौते वाले आइटम तक सीमित था। छवियों की पसंद प्रत्येक शल्य चिकित्सा केंद्र38 की जरूरतों के आधार पर भिन्न हो सकती है, जांच के तहत आबादी39, परीक्षण किए गए विषय की मूल भाषा40,41 और उपयोग किए गए कार्य 42। जैसा कि प्रोटोकॉल में प्रस्तुत किया गया है, बेसलाइन छवि चयन अंततः प्रत्येक विषय के लिए व्यक्तिगत है, क्योंकि ऑन-स्पॉट नामकरण व्यक्तिपरक है।
उत्तेजना आवृत्ति को व्यक्तिगत रूप से परिभाषित करने की आवश्यकता है, क्योंकि यह नेविगेट किए गए ट्रांसक्रैनियल चुंबकीय मस्तिष्क उत्तेजना43 के दौरान त्रुटियों के वितरण को निर्धारित कर सकता है। प्रस्तुत विकल्प, 4-8 हर्ट्ज, एपस्टीन एट अल .44 द्वारा आरटीएमएस काम पर आधारित है। प्रारंभिक उत्तेजना आवृत्ति 5 हर्ट्ज पर सेट है। यदि कोई त्रुटि नहीं पाई जाती है, तो उत्तेजना आवृत्ति 7 हर्ट्ज तक बढ़ जाती है। उच्च आवृत्तियों से एनआरटीएमएस-प्रेरित दर्द कम हो सकता है औरनामकरण त्रुटियों की विशिष्टता बढ़ सकती है। उच्च आवृत्तियों में दालों को एक छोटे और अधिक विशिष्ट समय अंतराल तक सीमित करने का लाभ भी होता है। हालांकि, वे उदाहरण के लिए, भाषण मोटर निष्पादन44,46 से संबंधित कार्यों को प्रभावित कर सकते हैं, जो वर्तमान प्रोटोकॉल का मुख्य लक्ष्य नहीं हैं।
पीटीआई को 150-400 एमएस के बीच बदलने की सिफारिश की जाती है। यह ऑब्जेक्ट नामकरण कार्य28,47 के दौरान शब्द पुनर्प्राप्ति के लिए एक महत्वपूर्ण समय विंडो है। प्रोटोकॉल का उद्देश्य बुनियादी दृश्य प्रसंस्करण के हस्तक्षेप से बचकर भाषण विशिष्टता है, जो छवि प्रस्तुति के बाद पहले 150 एमएस के दौरान होता है और वस्तु नामकरण को प्रभावित कर सकता है लेकिन भाषण उत्पादन से असंबंधित है। पीटीआई के लिए अनुशंसित ऊपरी सीमा एक ही विषय28,48 में चित्र नामकरण में विशिष्ट प्रतिक्रिया विलंब पर आधारित है, और विषयों के बीच इष्टतम मूल्यों में व्यक्तिगत भिन्नता की उम्मीद की जा सकती है (चित्रा 1 देखें)। पीटीआई का चयन आदर्श रूप से व्यक्तिगत उपायों पर आधारित होना चाहिए, हालांकि यह नैदानिक सेटिंग में तार्किक रूप से मांग हो सकती है। हेलसिंकी यूनिवर्सिटी अस्पताल प्रोटोकॉल आमतौर पर 300 एमएस पीटीआई से शुरू होता है। उत्तेजित क्षेत्र12,13,49 के आधार पर पीटीआई को बदलना भी उपयोगी हो सकता है, जैसा कि कई भाषा अध्ययनों 28,47,50 द्वारा इंगित किया गया है। फिर भी, उपर्युक्त विंडो के बाहर पीटीआई नामकरण त्रुटियों को भी प्रेरित कर सकते हैं जो प्रीसर्जिकल मूल्यांकन के लिए उपयोगी हैं (तुलनात्मक अध्ययन के लिए, 0-300 एमएस के पीटीआई का उपयोग करके क्रेग एट अल .49 देखें)।
कॉर्टिकल भाषण नेटवर्क व्यापक है और व्यक्तियों के बीच भिन्न होता है, विशेष रूप से ट्यूमर और मिर्गी 29,30,39 वाले रोगियों में। एनआरटीएमएस व्यक्तियों में महान परिवर्तनशीलता के साथ भाषा की गड़बड़ी को प्रेरित करता है, जो जागृत क्रैनियोटॉमी उत्तेजना27,51 के दौरान देखे गए लोगों के अनुरूप है। एफएमआरआई 50, डीटीआई 52,53,54 और एमईजी 55 से प्राप्त जानकारी एनटीएमएस उपयोगकर्ता को निर्देशित कर सकती है और इसके परिणामस्वरूप एक प्रक्रिया हो सकती है जो प्रत्येक व्यक्ति के लिए तैयार की जाती है और इस प्रकार, अधिक विशिष्ट और सटीक होती है। एनआरटीएमएस एससीएम में उद्देश्य विशिष्टता को बढ़ाना, गैर-उत्तरदाताओं की संख्या को कम करना, डीसीएस को मज़बूती से मार्गदर्शन करना, या इसे बदलना है जब संसाधन और स्थितियां अत्यधिक विशिष्ट विशेषज्ञों की टीम को इसे करने की अनुमति नहीं देती हैं। भविष्य में, मल्टीलोकस टीएमएस (एमटीएमएस) को उत्तेजना कॉइल56 को शारीरिक रूप से स्थानांतरित किए बिना कॉर्टेक्स के विभिन्न हिस्सों को उत्तेजित करने की प्रक्रिया में लागू किया जा सकता है।
वर्तमान प्रोटोकॉल को कई प्रकार के नामकरण कार्यों42,57 या अन्य संज्ञानात्मक कार्यों (गणना, निर्णय लेने, आदि) के साथ किया जा सकता है। 58. वीडियो रिकॉर्डिंग कार्य प्रदर्शन की महत्वपूर्ण विशेषताओं का खुलासा कर सकती है (उदाहरण के लिए, विषय द्वारा मुस्कुराहट यह दर्शाता है कि कोई मोटर भाषण गिरफ्तारी प्रेरित नहीं है) जो उत्तेजना के दौरान अनदेखा हो सकती है। सेटअप संयुक्त रूप से वीडियो रिकॉर्डिंग को देखकर एनआरटीएमएस-प्रेरित अनुभवों और संवेदनाओं के बारे में विषय पूछने की भी अनुमति देता है। यह एनआरटीएमएस के वास्तविक प्रभावों से दर्द-प्रेरित त्रुटियों को अलग करने में मदद कर सकता है। अंत में, प्रोटोकॉल को आसानी से विभिन्न विषय समूहों (जैसे, द्विभाषी व्यक्ति31) में संशोधित किया जा सकता है और प्रत्येक शल्य चिकित्सा या अनुसंधान टीम की जरूरतों को पूरा करने के लिए।
The authors have nothing to disclose.
पेंटेलिस लियोमिस को एचयूएस वीटीआर अनुदान (टीवाईएच 2022224), पैविक्की और सकारी सोहलबर्ग फाउंडेशन द्वारा सल्ला औट्टी और पाउलो फाउंडेशन और फिनलैंड की अकादमी (अनुदान 321460) द्वारा हन्ना रेनवाल द्वारा समर्थित किया गया है।
Neurology surface electrodes | Ambu A/S | Ambu Neuroline Ground | |
Neurology surface electrodes | Ambu A/S | Ambu Neuroline 720 | |
Off-line speech error analyzer | Nexstim Ltd | NexSpeech 2.1.0 | |
Single patient surface electrode | Ambu A/S | Ambu Neuroline 700 | |
Stimulator | Nexstim Ltd | NBS 4.3 |