Optimering av transkraniell motorisk framkallad potential vid supratentoriella operationer (MEPO)

Bakgrund: Vid supratentoriell hjärnkirurgi finns risk för iatrogen skada som leder till postoperativa motoriska störningar. Intraoperativ neurofysiologisk övervakning (IONM) kan hjälpa kirurger att undvika detta resultat, samtidigt som det utökar bevis för dess prognostiska och förebyggande fördel (1, 2). Det finns dock fortfarande kvarstående frågor, såsom standardisering av optimala metoder för datainsamling och tolkning samt tekniska förbättringar.

Det finns två huvudsakliga IONM-strategier: kartläggning för att lokalisera nervstrukturer och övervakning för att ge realtidsbedömning av funktionell integritet (3). När det gäller övervakning möjliggör muskelmotoriska framkallade potentialer (MEPs) motoriska systembedömningar. De kan framkallas av transkraniell elektrisk stimulering med pulståg (TES) genom hårbottenelektroder placerade på standard 10-20 systemplatser (C1, C2, C3, C4, Cz-1cm, Cz+6cm), eller på neuronavigationsstyrda hårbottenplatser. Stimuleringskretsen består av de användarvalda anod- och katodställena valda från hårbottenelektroderna (4). Stimuleringsparametrarna är användarvald pulslängd, interstimulusintervall (ISI), antal pulser och enkeltågsstimulering kontra dubbeltågs- eller multitågsfacilitering. MEP-tröskeln är den stimuleringsintensitet som krävs för att framkalla ett visst antal ledamöter med en fördefinierad amplitud. Inspelningsmontaget består av användarvald inspelningselektrodorientering och målmuskler. Utövares preferenser för dessa tekniska aspekter varierar kraftigt (5) och kan påverka övervakningens effektivitet.

Under operation indikerar betydande MEP-försämring från en tidigare baslinje en varning baserad på olika kriterier såsom amplitudminskning eller tröskelhöjning (2). Varningar utlöser räddningsmanövrar för att återställa parlamentsledamöter. Med reversibel MEP-försämring (återhämtning till värden över varningsnivån) kan ett postoperativt motoriskt underskott förhindras. Kontinuerlig realtidsövervakning underlättar detta gynnsamma resultat genom att ge tidiga varningar och är därför viktig. Med irreversibel MEP-försämring finns det en ökad risk för ett motoriskt underskott (1), och diskontinuerlig intermittent övervakning kan misslyckas med att förhindra detta negativa resultat.

En stor oro för TES-ledamöter är att stimuli ofta ger rörelse i operationsfältet, vilket medför risk för att patienten skadas av operationsmanövrar om de inte pausas under mätningarna (4). Detta kan fördröja det kirurgiska ingreppet och/eller förhindra realtidsövervakning. Det finns således ett behov av att etablera en optimal TES MEP-metodik som minimerar objektivt utvärderade rörelser.

Syfte: Hypotesen för detta projekt är att MEP-stimulerings- och registreringsparadigm kan optimeras för att minimera rörelsen av det kirurgiska fältet under supratentoriell hjärnkirurgi. Följaktligen är det övergripande målet att identifiera de mest effektiva stimulerings- och inspelningsteknikerna för att maximera TES MEP-prestanda genom att minimera rörelser. De specifika målen är att fastställa:

1. Den bästa stimuleringskretsen för att locka fram ledamöter med lägsta möjliga rörelse;
2. De bästa stimuleringsparametrarna för att få fram parlamentsledamöter med lägsta möjliga rörelse;
3. De bästa inspelningsmontagen för att få parlamentsledamöter med lägsta möjliga stimuleringströskel.

Metoder: Allmänna metoder: Vuxna patienter som genomgår rutinmässig hjärnkirurgi med IONM och ger informerat samtycke kommer att vara berättigade. Muscle MEP-inspelningar kommer att utföras från extremiteterna ipsilateralt till operationssidan. Patienter med preoperativ ipsilateral motorisk funktionsnedsättning kommer att exkluderas. Rörelse och MEP-tröskel kommer att vara de primära endpoints. Rörelse kommer att bedömas genom en accelerometer på pannan (med kvantifiering genom kinetisk energi). För jämförelse (sekundär endpoint) kommer en annan accelerometer på den ipsilaterala axeln till inspelningsplatsen att användas, liksom den subjektiva utvärderingen av kirurgen på en ordinalskala, genom visualisering av operationsfältet. Dessutom föreslår vi att kvantifiera storleken på rörelsen med hjälp av efterbehandling av digitala bilder från det kirurgiska mikroskopet.

Jämförande analyser av rörelse- och MEP-trösklar kommer att utföras genom att successivt variera en av variablerna och hålla de andra på Inselspital-standard. Videor av det kirurgiska fältet kommer att spelas in med mikroskopet för alla föreslagna experimentella uppställningar, för att återställa bilderna för kvantifiering av rörelsen.

Studien kommer att delas upp i fyra olika delar, var och en med olika steg (se nedan). Följaktligen deltar varje patient i en specifik del och steg. Denna indelning är nödvändig på grund av tidsbrist i operationssalen, eftersom det inte skulle vara möjligt att utföra alla olika kombinationer på varje patient.

Patienter som redan har inkluderats i studien och behöver göra om operation kommer också att vara berättigade att inkluderas i en annan del eller steg av studien.

Tröskelström kommer att definieras som den lägsta strömmen för att framkalla MEP-svar med en amplitud högre än 20 µV i minst 5 på varandra följande försök. Proceduren kommer att vara att öka strömmen tills ledamöter i Europaparlamentet dyker upp, sedan minska strömmen tills de försvinner, och sedan finjustera strömmen till ett minimum för ett konsekvent svar.

Del 1: bestämning av den bästa stimuleringskretsen. Steg 1 - jämförelse av 10-20 systemstimuleringskretsar: Utvärdering av 12 patienter. Kretsar av C1/C2, C3/C4 och C3 eller C4/Cz-1cm för ledamöter i övre extremiteterna, och C1/C2, C3/C4 och Cz-1cm/Cz+6cm för ledamöter i nedre extremiteterna. Förvärv av 12 ledamöter per lem med varje krets.

Steg 2 - jämförelse av den bästa steg 1-kretsen med den neuronavigationsstyrda stimuleringskretsen: Utvärdering av 16 patienter. Förvärv av 22 ledamöter i övre extremiteterna med varje krets.

Del 2: bestämning av de bästa stimuleringsparametrarna. Steg 1 - jämförelse av olika pulslängder: Utvärdering av 21 patienter. Pulslängd på 100, 200, 350, 500, 650, 800 och 1000 µs. Förvärv av 21 ledamöter i övre extremiteterna med varje pulslängd.

Steg 2 - jämförelse av olika ISI:er: Utvärdering av 30 patienter (15 per extremitet). ISI på 1, 2, 3, 4 och 5 ms. Förvärv av 20 ledamöter i övre och nedre extremiteterna med varje ISI.

Steg 3 - jämförelse av olika antal pulser: Utvärdering av 15 patienter. Antal pulser på 3, 4, 5, 7 och 9. Förvärv av 20 ledamöter i övre extremiteterna med varje antal pulser.

Steg 4 - jämförelse av enkeltåg till dubbeltågsfacilitering vid olika tågintervall (ITI): Utvärdering av 21 patienter. Enkeltåg, dubbeltåg (2/7 och 4/4 pulser). ITI på 20, 85 och 150 ms. Förvärv av 21 ledamöter i övre extremiteterna med varje paradigm.

Steg 5 - jämförelse av enkeltåg till multitågsfacilitering i olika takt: Utvärdering av 21 patienter. Enkeltåg med hastigheten 0,5 Hz. Flertågsfacilitet med hastigheter på 1, 2, 3, 4, 5 och 6 Hz. Förvärv av 21 ledamöter i övre extremiteterna med varje paradigm.

Del 3: bestämning av de bästa inspelningsmontagen. Steg 1 - jämförelse av inspelningselektrodorientering: Utvärdering av 12 patienter. Inspelningar från extensor digitorum communis (EDC) och tibialis anterior (TA). Tre registreringsorienteringar: 1) bipolär vinkelrät mot muskelfibrer, 2) bipolär parallell med muskelfibrer och 3) referens till den distala muskelsenan. Bestämning av tröskel* per orientering inom varje muskel.

Steg 2 - bestämning av valda muskler i distala övre extremiteter: Utvärdering av 21 patienter. Inspelningar från abductor pollicis brevis (APB), abductor digiti minimi (ADM), first dorsal interosseous, EDC, flexor carpi radialis (FCR), APB/ADM och EDC/FCR. Bestämning av tröskel* för alla muskler.

Steg 3 - bestämning av valda muskler i distala nedre extremiteter: Utvärdering av 18 patienter. Inspelningar från abductor hallucis (AH), extensor digitorum brevis (EDB), TA, soleus, AH/EDB och TA/soleus. Bestämning av tröskel* för alla muskler.

Del 4: Utvärdering av 16 patienter. Jämförelse av bästa stimulerings- och inspelningsmetodik från resultaten av del 1 till 3 med den nuvarande standarden på vår avdelning. Förvärv av 22 ledamöter per lem per paradigm.