Μαγνητικός ερεθισμός του εγκεφάλου και αγγειακά εγκεφαλικά επεισόδια

Abstract

The present thesis utilized the recently introduced method of transcranial magnetic stimulation in order to investigate patients with stroke. The primary objectives of the study were a) to electrophysiologically investigate plastic changes of the motor system subsequent to stroke occurrence and b) to confirm the value of this method as a prognostic tool of clinical recovery.Patients were admitted to the study if they were aged below 85 years and they were suffering from a stroke with motor impairment occurring less than 24 hours before admission to the study. Exclusion criteria included: 1) history of neurological diseases including preceding TIA b) presence of ischemic lesions on admission computed tomography scan and c) presence of neuropathy aggiitis, dementia, severe aphasia or comatose state making the patients uncooperative, d) drug ingestion with action on central nervous system (i.e. benzodiazepine or neuroleptics) and e) inability to perform the neurophysiological examination in a time period less than 24 hours from symptom occurrence. These strict admission criteria were deemed necessary in order to secure the reliability of our results. Patients were examined clinically and electrophysiologically during admission to the study, that is examination period SI and the examination was repeated one week, one month and six months later, that is on S2-S4. Clinical examination included standard neurological examination as well as application of the MRC, modified Rankin and Barthel scales. Transcranial magnetic stimulation of the brain was performed with a monophasic Magstim 200 stimulator of 2 Tesla maximum power. Upper limb stimulation was performed with a figure of eight coil which was positioned in an optimal position and orientation so as to excite the motor hand area of the motor cortex. Briefly, the mid-point of the central contigeous segment of the coil was placed 5 cm lateral to the vertex on the midaurall line and then was angled 45° to the parasagittal line. Corticomotor threshold was determined according to a statistical method which defines two distinct intensity levels. A) One with zero probability for motor evoked potential production, that is lower threshold (LT) and b) stimulus intensity with 100% probability for eliciting evoked potentials that is upper threshold (UT). The arithmetic mean of the upper and lower threshold was defined as mean threshold (MT). Other electrophysiological parameters included amplitude, latencies of motor evoked potentials, central motor conduction time and silent period duration. 28 patients with a mean age 60±7 years, 20 of them males were followed for at least 6 months and have completed all stages of evaluation. One patient withdrew due to pacemaker insertion two months following admission to the study and 8 patients were lost to follow-up. Patients’ results were compared with normal values of a control group consisting of 47 healthy volunteers. In the affected hemisphere of the patient group, thresholds were significantly higher compared to the unaffected hemisphere where the amplitude of the motor evoked potentials during relaxation as well as during facilitation were smaller despite the use of higher intensity stimulus. This asymmetry was particularly evident during the first examination whereas afterwards a gradual normalization of it occurred. For instance, mean threshold of the affected hemisphere was statistically significantly lower during the S4 examination compared to SI and S2. In the subgroup with ischemic lesions the S4 MT was also lower compared to S3, implying that plastic changes occurred in the time period one and six months following stroke leading to the further normalization of this parameter. Similar changes occurred with regard to the amplitude of the motor evoked potentials and silent period duration. In the unaffected hemisphere of the patients, a statistically significant decrease of threshold occurred compared to the control group. This phenomenon appeared immediately after the occurrence of stroke and continued for six months thereafter. Multifactorial analysis of this phenomenon proved that the major determinant of its occurrence was lesion location. Lesions at or above centrum semiovalle that is lesions affecting the transcallosal fibers, were highly associated with this phenomenon. In contrast lesions occurring below centrum semiovalle, that is lesions that were not expected to affect transcallosal fibers, were not. The underlying pathophysiological mechanism of this phenomenon appears to be diaschisis. Finally, with regard to the correlation between the neurophysiological findings at SI and the final recovery of muscle power in the affected limb it is concluded that absence of the motor evoked potentials after stimulation of the affected hemisphere is associated with a negative outcome. Therefore the present thesis concludes that a) a number of electrophysiological changes including excitatory and inhibitory aspects of transcranial magnetic stimulation occur subsequent to stroke and reflect extensive plastic changes of the central nervous system and b) it is confirmed that transcranial magnetic stimulation is a useful method for prognostication of clinical outcome.

Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη ασθενών με Αγγειακά Εγκεφαλικά Επεισόδια με τη μέθοδο του διακρανιακού μαγνητικού ερεθισμού. Ειδικότερα, καταβάλλεται προσπάθεια να μελετηθούν ηλεκτροφυσιολογικά οι διαταραχές και οι πλαστικές μεταβολές του κινητικού συστήματος που σχετίζονται με τα αγγειακά εγκεφαλικά επεισόδια. Δευτερεύον στόχος είναι να επιβεβαιωθεί η αξία της νέας αυτής μεθόδου σε ότι αφορά την πρόγνωση της κλινικής έκβασης των ασθενών. Υλικό της μελέτης αποτελούν ασθενείς ηλικίας κάτω των 85 ετών που εμφάνισαν αγγειακά εγκεφαλικά επεισόδια με κινητική έκπτωση σε χρονικό διάστημα μικρότερο των 24 ωρών πριν από την είσοδο στη μελέτη. Τα κριτήρια αποκλεισμού ασθενών περιελάμβαναν: 1) Ιστορικό νευρολογικών παθήσεων, συμπεριλαμβανομένου προηγηθέντος αγγειακού εγκεφαλικού επεισοδίου. 2) Παρουσία παλαιών ισχαιμικών βλαβών στην αξονική τομογραφία εισόδου. 3) Παρουσία νευροπάθειας, αγγειίτιδας, άνοιας, βαριάς αφασίας ή κωματώδους κατάστασης που καθιστά αδύνατη τη συνεργασία του ασθενούς. 4) Λήψη φαρμάκων με δράση στο Κ.Ν.Σ (π.χ. βενζοδιαζεπίνες ή νευροληπτικά). 5) Αδυναμία άμεσης διενέργειας της πρώτης εξέτασης κατά την είσοδο του ασθενούς στη μελέτη, ήτοι σε χρονικό διάστημα <24 ωρών από την έναρξη των συμπτωμάτων. Η θέσπιση των αυστηρών αυτών κριτηρίων αποκλεισμού κρίθηκε απαραίτητη για τη διασφάλιση της αξιοπιστίας των αποτελεσμάτων της μελέτης. Οι ασθενείς εξετάζονταν κλινικά και ηλεκτροφυσιολογικά κατά την είσοδο στη μελέτη (Στάδιο S1, <24 ώρες από την έναρξη των συμπτωμάτων) και στη συνέχεια σε μία εβδομάδα , σε ένα μήνα , και σε 6 μήνες (Στάδια S2-S4) . Η κλινική εξέταση περιελάμβανε τυπική νευρολογική εξέταση καθώς και παρακολούθηση με τις κλίμακες MRC, Modified Rankin και Barthel. Για το μαγνητικό ερεθισμό του εγκεφάλου χρησιμοποιήθηκε μονοφασικός μαγνητικός ερεθιστής Magstim 200 ισχύος περί τα 2 Tesla. Για τον ερεθισμό των άνω άκρων χρησιμοποιήθηκε πηνίο σχήματος 8 κατάλληλα τοποθετημένο έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η αποδοτικότερη διέγερση του κινητικού φλοιού. Συνοπτικά , το σημείο μεγίστης έντασης ερεθίσματος του πηνίου τοποθετούνταν 5 cm πλαγίως της κορυφής της κεφαλής επί της μεσοωτιαίας γραμμής και στη συνέχεια περιστρέφονταν κατά 45 0 ως προς το παροβελιαίο επίπεδο. Για τον προσδιορισμό των ουδών ερεθισμού ακολουθήθηκε στατιστική μέθοδος που βασίζεται στον καθορισμό μίας έντασης ερεθίσματος με μηδενική πιθανότητα για τη γένεση κινητικών προκλητών δυναμικών (κατώτερος ουδός, LT) καθώς και μίας έντασης που παράγει κινητικά προκλητά δυναμικά με πιθανότητα 1 (ανώτερος ουδός, UT). Ο αριθμητικός μέσος όρος του ανώτερου και κατώτερου ουδού αντιστοιχεί στον μέσο ουδό (ΜΤ). Παράλληλα, μελετήθηκαν ποικίλες άλλες ηλεκτροφυσιολογικές παράμετροι όπως το ύψος, ο λανθάνων χρόνος εμφάνισης των κινητικών προκλητών δυναμικών, ο χρόνος κεντρικής κινητικής αγωγιμότητας (CMCT) και η διάρκεια της σιωπηλής περιόδου (SP). Συνολικά 28 ασθενείς (ηλικίας 60±7 ετών, 20 άρρενες) παρακολουθήθηκαν για 6 τουλάχιστον μήνες και ολοκλήρωσαν όλα τα στάδια της μελέτης. Ένας ασθενής αποσύρθηκε λόγω τοποθέτησης βηματοδότη δύο μήνες μετά την είσοδο στη μελέτη και οκτώ ασθενείς αρνήθηκαν να επανέλθουν για την ολοκλήρωση όλων των σταδίων της μελέτης (lost to follow-up) . Τα αποτελέσματα των ασθενών συγκρίθηκαν με τις φυσιολογικές τιμές ομάδας ελέγχου που αποτελείται από 47 υγιείς εθελοντές. Στο πάσχον ημισφαίριο των ασθενών, οι ουδοί διέγερσης ήταν υψηλότεροι συγκριτικά με το “υγιές” ημισφαίριο ενώ το ύψος των κινητικών προκλητών δυναμικών, τόσο σε ηρεμία όσο και κατά τη διάρκεια της ευόδωσης ήταν μικρότερο, παρά τη χρησιμοποίηση ερεθισμάτων υψηλότερης έντασης. Η ασυμμετρία αυτή ήταν ιδιαίτερα εμφανής κατά την πρώτη εξέταση των ασθενών (S1), ενώ στη συνέχεια παρατηρήθηκε μια σταδιακή μείωσή της. Ως παράδειγμα αναφέρεται ότι ο μέσος ουδός του προσβληθέντος ημισφαιρίου ήταν χαμηλότερος, σε στατιστικά σημαντικό βαθμό, στη φάση S4 συγκριτικά με τις τιμές κατά την πρώτη (S1) και δεύτερη (S2) εξέταση. Στη δε υποομάδα ασθενών με ισχαιμικές βλάβες, ο ουδός στην φάση S4 ήταν χαμηλότερος σε σύγκριση και με τη φάση S3 υποδηλώνοντας την παρουσία πλαστικών μεταβολών που οδηγούν στην περαιτέρω ομαλοποίηση αυτής της παραμέτρου στο χρονικό διάστημα μεταξύ ενός και έξι μηνών από την εγκατάσταση του αγγειακού εγκεφαλικού επεισοδίου. Παρόμοιες μεταβολές παρατηρήθηκαν και σε ότι αφορά το ύψος των κινητικών προκλητών δυναμικών και τη διάρκεια της σιωπηλής περιόδου. Σε ότι αφορά το “υγιές” ημισφαίριο των ασθενών, παρατηρήθηκε μια μικρή αλλά στατιστικώς σημαντική ελάττωση του ουδού διέγερσης συγκριτικά με την ομάδα ελέγχου. Το φαινόμενο αυτό εμφανίζεται άμεσα με την εγκατάσταση του αγγειακού εγκεφαλικού επεισοδίου και συνεχίζει να υφίσταται κατά τη διάρκεια των πρώτων έξι μηνών μετά το επεισόδιο. Από την πολυπαραγοντική ανάλυση του φαινομένου προκύπτει ότι ο καθοριστικός παράγοντας εμφάνισής του είναι η θέση της βλάβης. Βλάβες άνωθεν του ημιωειδούς κέντρου, ήτοι βλάβες οι οποίες επηρέαζαν την οδό των διαμεσολοβιακών ινών (transcallosal fibers), σχετίζονταν σε υψηλό βαθμό με την παρουσία του φαινομένου σε αντίθεση με βλάβες που εντοπίζονταν κάτωθεν του ημιωειδές κέντρου και οι οποίες συνεπώς δεν αναμένεται να επηρεάζουν την εν λόγω οδό (transcallosal fibers). Σε ότι αφορά τον υποκείμενο παθοφυσιολογικό μηχανισμό, η παρατήρηση αυτή θεωρείται μία περαιτέρω ηλεκτροφυσιολογική έκφραση του φαινομένου της διάσχισης. Τέλος, σε ότι αφορά τη συσχέτιση των νευροφυσιολογικών ευρημάτων κατά την αρχική εξέταση και της αποκατάστασης της μυϊκής ισχύος του πάσχοντος άκρου, συμπεραίνεται ότι η απουσία απαντήσεων μετά από ερεθισμό του πάσχοντος ημισφαιρίου σχετίζεται, σε επίπεδο ομάδας, με αρνητική έκβαση. Τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής: α) αναδεικνύουν μία σειρά από ηλεκτροφυσιολογικές διαταραχές διεγερτικών και ανασταλτικών παραμέτρων του μαγνητικού ερεθισμού που αντανακλούν πλαστικές μεταβολές του Κ.Ν.Σ. μετά από αγγειακό εγκεφαλικό επεισόδιο και β) επιβεβαιώνουν την κρατούσα άποψη ότι ο διακρανιακός μαγνητικός ερεθισμός είναι μία χρήσιμη μέθοδος για την πρόγνωση της κλινικής έκβασης ασθενών με αγγειακά εγκεφαλικά επεισόδια.