Optimalisatie van transcraniële motorische mogelijkheden bij supratentoriale operaties (MEPO)

Achtergrond: Tijdens supratentoriële hersenchirurgie bestaat er een risico op iatrogeen letsel resulterend in postoperatieve motorische stoornissen. Intraoperatieve neurofysiologische monitoring (IONM) kan chirurgen helpen deze uitkomst te vermijden, terwijl ook het bewijs van het prognostische en preventieve voordeel ervan wordt uitgebreid (1, 2). Er zijn echter nog steeds hangende kwesties, zoals de standaardisatie van optimale methodologieën voor het verzamelen en interpreteren van gegevens, evenals technische verbeteringen.

Er zijn twee belangrijke IONM-strategieën: mapping om zenuwstructuren te lokaliseren, en monitoring om real-time beoordeling van de functionele integriteit te bieden (3). Met betrekking tot monitoring maken Muscle Motor Evoked Potentials (MEP’s) beoordeling van het motorsysteem mogelijk. Ze kunnen worden opgewekt door transcraniële elektrische stimulatie (TES) met pulstreinen via hoofdhuidelektroden die op standaard 10-20 systeemlocaties zijn geplaatst (C1, C2, C3, C4, Cz-1cm, Cz+6cm), of op door neuronavigatie geleide hoofdhuidlocaties. Het stimulatiecircuit bestaat uit de door de gebruiker geselecteerde anode- en kathodeplaatsen gekozen uit de hoofdhuidelektroden (4). De stimulatieparameters zijn door de gebruiker geselecteerde pulsduur, interstimulusinterval (ISI), aantal pulsen en stimulatie van een enkele trein versus facilitatie van dubbele treinen of meerdere treinen. De MEP-drempel is de stimulatie-intensiteit die nodig is om een ​​bepaald aantal EP-leden met een vooraf gedefinieerde amplitude uit te lokken. De opnamemontage bestaat uit door de gebruiker geselecteerde oriëntatie van de opname-elektroden en doelspieren. De voorkeuren van artsen voor deze technische aspecten lopen sterk uiteen (5) en kunnen de effectiviteit van de monitoring beïnvloeden.

Tijdens de operatie duidt een significante verslechtering van de MEP ten opzichte van een eerdere basislijn op een waarschuwing op basis van verschillende criteria, zoals amplitudereductie of drempelverhoging (2). Waarschuwingen leiden tot reddingsmanoeuvres om leden van het Europees Parlement te bergen. Met omkeerbare MEP-verslechtering (herstel naar waarden boven het waarschuwingsniveau) kan een postoperatief motorisch tekort worden voorkomen. Continue real-time monitoring vergemakkelijkt dit gunstige resultaat door vroegtijdige waarschuwingen te geven, en is daarom belangrijk. Bij onomkeerbare verslechtering van de MEP bestaat er een verhoogd risico op een motorisch tekort (1), en discontinue intermitterende monitoring kan deze nadelige uitkomst mogelijk niet helpen voorkomen.

Een grote zorg bij TES-leden is dat de stimuli vaak beweging van het chirurgische veld veroorzaken, wat het risico met zich meebrengt dat de patiënt schade ondervindt door chirurgische manoeuvres als deze niet worden gepauzeerd tijdens de metingen (4). Dit kan de chirurgische ingreep vertragen en/of real-time monitoring uitsluiten. Er is dus behoefte aan een optimale TES MEP-methodologie die objectief beoordeelde bewegingen minimaliseert.

Doelstelling: De hypothese van dit project is dat MEP-stimulatie- en registratieparadigma's kunnen worden geoptimaliseerd om de beweging van het chirurgische veld tijdens supratentoriële hersenchirurgie te minimaliseren. Het algemene doel is dan ook om de meest effectieve stimulatie- en opnametechnieken te identificeren om de prestaties van TES MEP te maximaliseren door beweging te minimaliseren. De specifieke doelstellingen zijn het bepalen van:

1. Het beste stimulatiecircuit om EP-leden te lokken met de laagst mogelijke beweging;
2. De beste stimulatieparameters om Europarlementariërs met de laagst mogelijke beweging te lokken;
3. De beste opnamemontages om Europarlementariërs te verkrijgen met de laagst mogelijke stimulatiedrempel.

Methoden: Algemene methoden: Volwassen patiënten die een routinematige hersenoperatie met IONM ondergaan en geïnformeerde toestemming geven, komen in aanmerking. Er zullen spieropnames van MEP's worden gemaakt vanaf de ledematen ipsilateraal naar de operatiezijde. Patiënten met preoperatieve ipsilaterale motorische stoornissen worden uitgesloten. Beweging en MEP-drempel zullen de primaire eindpunten zijn. De beweging wordt beoordeeld via één versnellingsmeter op het voorhoofd (met kwantificering door middel van kinetische energie). Ter vergelijking (secundair eindpunt) zal een andere versnellingsmeter op de ipsilaterale schouder naar de opnamelocatie worden gebruikt, evenals de subjectieve evaluatie door de chirurg op ordinale schaal, door middel van visualisatie van het chirurgische veld. Daarnaast stellen we voor om de omvang van de beweging te kwantificeren met behulp van nabewerking van digitale beelden van de chirurgische microscoop.

Vergelijkende analyses van bewegings- en MEP-drempels zullen worden uitgevoerd door achtereenvolgens een van de variabelen te variëren en de andere op de Inselspital-standaard te houden. Voor alle voorgestelde experimentele opstellingen zullen video's van het chirurgische veld worden opgenomen met de microscoop, om de beelden te herstellen voor de kwantificering van de beweging.

Het onderzoek zal in vier verschillende delen worden verdeeld, elk met verschillende stappen (hieronder beschreven). Bijgevolg neemt elke patiënt deel aan een specifiek onderdeel en stap. Deze onderverdeling is noodzakelijk vanwege tijdgebrek in de operatiekamer, omdat het niet haalbaar zou zijn om alle verschillende combinaties bij elke patiënt uit te voeren.

Patiënten die al in het onderzoek zijn opgenomen en een heroperatie nodig hebben, komen ook in aanmerking voor opname in een ander deel of een andere stap van het onderzoek.

De drempelstroom wordt gedefinieerd als de minimale stroom die nodig is om MEP-reacties uit te lokken met een amplitude hoger dan 20 µV in ten minste 5 opeenvolgende tests. De procedure zal zijn om de stroom te verhogen totdat de leden van het Europees Parlement verschijnen, vervolgens de stroom te verlagen totdat ze verdwijnen, en vervolgens de stroom nauwkeurig af te stellen tot het minimum voor een consistente respons.

Deel 1: bepaling van het beste stimulatiecircuit. Stap 1 - vergelijking van 10-20 systeemstimulatiecircuits: Evaluatie van 12 patiënten. Circuits van C1/C2, C3/C4 en C3 of C4/Cz-1cm voor EP-leden van de bovenste ledematen, en C1/C2, C3/C4 en Cz-1cm/Cz+6cm voor EP-leden van de onderste ledematen. Acquisitie van 12 EP-leden per ledemaat bij elk circuit.

Stap 2 - vergelijking van het beste Stap 1-circuit met het neuronavigatiegeleide stimulatiecircuit: Evaluatie van 16 patiënten. Acquisitie van 22 EP-leden van de bovenste ledematen per circuit.

Deel 2: bepaling van de beste stimulatieparameters. Stap 1 - vergelijking van verschillende pulsduur: evaluatie van 21 patiënten. Pulsduur van 100, 200, 350, 500, 650, 800 en 1000 µs. Acquisitie van 21 EP-leden van de bovenste ledematen bij elke pulsduur.

Stap 2 - vergelijking van verschillende ISI's: Evaluatie van 30 patiënten (15 per ledemaat). ISI van 1, 2, 3, 4 en 5 ms. Acquisitie van 20 EP-leden van de bovenste en onderste ledematen bij elke ISI.

Stap 3 - vergelijking van verschillende aantallen pulsen: Evaluatie van 15 patiënten. Aantal pulsen van 3, 4, 5, 7 en 9. Acquisitie van 20 EP-leden van de bovenste ledematen met elk aantal pulsen.

Stap 4 - vergelijking van facilitatie van enkele treinen met dubbele treinen op verschillende inter-treinintervallen (ITI's): Evaluatie van 21 patiënten. Enkele trein, dubbele trein (2/7 en 4/4 pulsen). ITI van 20, 85 en 150 ms. Acquisitie van 21 EP-leden van de bovenste ledematen voor elk paradigma.

Stap 5 - vergelijking van facilitering van één trein met meerdere treinen met verschillende snelheden: Evaluatie van 21 patiënten. Enkele trein met een snelheid van 0,5 Hz. Facilitering van meerdere treinen met snelheden van 1, 2, 3, 4, 5 en 6 Hz. Acquisitie van 21 EP-leden van de bovenste ledematen voor elk paradigma.

Deel 3: bepaling van de beste opnamemontages. Stap 1 - vergelijking van de oriëntaties van de opname-elektroden: Evaluatie van 12 patiënten. Opnames van extensor digitorum communis (EDC) en tibialis anterior (TA). Drie opnameoriëntaties: 1) bipolair loodrecht op spiervezels, 2) bipolair parallel aan spiervezels, en 3) verwijzend naar de distale spierpees. Bepaling van de drempel* per oriëntatie binnen elke spier.

Stap 2 - bepaling van de voorkeursspieren in de distale bovenste ledematen: Evaluatie van 21 patiënten. Opnames van abductor pollicis brevis (APB), abductor digiti minimi (ADM), eerste dorsale interosseus, EDC, flexor carpi radialis (FCR), APB/ADM en EDC/FCR. Bepaling van de drempel* voor alle spieren.

Stap 3 - bepaling van de voorkeursspieren in de distale onderste ledematen: evaluatie van 18 patiënten. Opnames van abductor hallucis (AH), extensor digitorum brevis (EDB), TA, soleus, AH/EDB en TA/soleus. Bepaling van de drempel* voor alle spieren.

Deel 4: Evaluatie van 16 patiënten. Vergelijking van de beste stimulatie- en registratiemethodologie uit de resultaten van deel 1 tot en met 3 met de huidige standaard op onze afdeling. Verwerving van 22 leden van het Europees Parlement per ledemaat per paradigma.