Preoperative Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) and Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)

G, Hartwigsen; HR, Siebner; C, Stippich

Abstract:

Abstract: Neurosurgical resection of brain lesions aims to maximize excision while minimizing the risk of permanent injury to the surrounding intact brain tissue and resulting neurological deficits. While direct electrical cortical stimulation at the time of surgery allows the precise identification of essential cortex, it cannot provide information preoperatively for surgical planning. Brain imaging techniques such as functional magnetic resonance imaging (fMRI), magnetoencephalography (MEG) and transcranial magnetic stimulation (TMS) are increasingly being used to localize functionally critical cortical areas before brain surgery. The use of multimodal preoperative information improves the accuracy of preoperative planning and facilitates decision-making regarding the extent and exact location of surgical resections. This manuscript reviews how fMRI and TMS can be used in presurgical settings to map motor as well as higher cognitive functions (i.e. language). Pre-operative fMRI can be used to identify the brain regions that are activated during specific sensorimotor or language tasks. TMS is able to disrupt neuronal processing in the targeted brain area which in turn may affect task performance, if the stimulated cortex makes a critical contribution to the brain functions subserving the task. While the relationship between task and functional activation as revealed by fMRI is correlative in nature, the neurodisruptive effect of TMS reflects a causal effect on brain activity. The use of preoperative fMRI is well established although the number of studies on presurgical language fMRI is still limited. In contrast, the reliability and accuracy of preoperative TMS remains to be determined.

Patologie/Applicazioni:

• Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS)
• navigatoreTMS

Anno:

2010

Tipo di pubblicazione:

Articolo

Parola chiave:

stimolazione magnetica transcranica; fMRI; sistema motorio; pre-operatorio; navigatore TMS

Testata scientifica:

Current Medical Imaging Reviews

Nota:

L'uso di informazioni pre-operatorie multimodali migliora l'accuratezza della pianificazione pre-operatoria e facilita il processo decisionale riguardante l'estensione e la posizione esatta delle resezioni chirurgiche. In questo studio viene utilizzato il navigatore TMS-Navigator dell'azienda Localite che rappresenta il metodo d'elezione per la stereotassia frameless (mappatura con impiego di immagini) consentendo l'esatto posizionamento e monitoraggio della bobina durante tutto il trattamento TMS con una precisione spaziale del raggio di pochi millimetri. Le mappe di attivazione fMRI possono essere sovrapposte alla struttura delle immagini rilevate. I punti di riferimento anatomici predefiniti sono contrassegnati sulla risonanza magnetica strutturale propria del paziente tramite un software speciale di neuronavigazione. In conclusione si afferma che l'uso preoperatorio di fMRI è ben consolidato ma poiché l'fMRI non consente un rilevamento affidabile dell'estensione della rappresentazione motoria nel cervello, la mappatura TMS con neuronavigatore può aggiungere una nuova prospettiva alla pianificazione pre-operatoria. La navigazione TMS può fornire mappe funzionali accurate della rappresentazione motoria corticale anche in pazienti con anomalie cerebrali locali, è facilmente applicabile, non soffre di artefatti da movimento e non si basa su elaborati metodi di post-elaborazione. Si sostiene che l'integrazione di diversi metodi di imaging non invasivi come fMRI e TMS o EEG / MEG e TMS sono i più utili nel contesto della pianificazione pre-operatoria. La combinazione di fMRI e TMS dà accesso alla misurazione non invasiva degli effetti della stimolazione cerebrale con un alto livello spaziale (fMRI: risoluzione spaziale dell'intervallo di millimetri) e temporale (risoluzione navigatore TMS: risoluzione temporale dell'ordine dei millisecondi).