Mapeo del lenguaje utilizando estimulación magnética transcraneal repetitiva por navegación: un estudio comparativo con la estimulación cortical directa intraoperatoria

Título

Mapeo del lenguaje utilizando estimulación magnética transcraneal repetitiva por navegación: un estudio comparativo con la estimulación cortical directa intraoperatoria

Autor

Josep M. Espadaler
Gerardo Conesa
Cesar Quijada
Gloria Villalba
Alba León
Maja Rögic
Jordi Peña
Rosa M. Manero
Teresa Rognoni
Alessandro Principe
Demian Manzano Lopez
Pablo A. Rubino
Román P. Arévalo
Andreu Gabarrós
Isabel Fernandez-Conejero
Jesús Pujol
Vedran Deletis

Correspondencia

roman_arevalo@hotmail.com

Texto

REV ARGENT NEUROC | VOL. 29, N° 2 : 65-75 | 2015

ARTÍCULO ORIGINAL

Mapeo del lenguaje utilizando estimulación magnética transcraneal repetitiva por navegación: un estudio comparativo con la estimulación cortical directa intraoperatoria

Josep M. Espadaler1, Gerardo Conesa3, Cesar Quijada1, Gloria Villalba3, Alba León1, Maja Rögic4, Jordi Peña5, Rosa M. Manero5, Teresa Rognoni5, Alessandro Principe1, Demian Manzano Lopez3, Pablo A. Rubino2, Román P. Arévalo2,Andreu Gabarrós6, Isabel Fernandez-Conejero6, Jesús Pujol7, Vedran Deletis4

1Clinical Neurophysiology Department.Parc de Salut Mar, Barcelona, Spain. 2 Neurosurgery Department. Hospital El Cruce, Buenos Aires, Argentina. 3Neurosurgery Department.Parc de Salut Mar. Barcelona, Spain. 4Laboratory for human and experimental Neurophysiology. School of Medicine University of Split, Croatia. 5Neuropsycology Department.Parc de Salut Mar. Barcelona, Spain. 6Neurosurgery and Neurophysiology Department.Hospital de Bellvitge. Hospitalet delLlobregat. Barcelona, Spain. 7Neuroradiology CRC Mar Department. Barcelona, Spain

roman_arevalo@hotmail.com

RESUMEN
Introducción: La estimulación cortical directa (DCS) es una metodología corrientemente usada para localizar áreas del lenguaje en intervenciones quirúrgicas que incluyan resecciones.
La estimulación magnética transcraneana repetitiva (rTMS) a demostrado también su capacidad para inducir alteraciones transitorias. Recientemente el desarrollo del Sistema de Navegación de TMS asegura precisa localización del sitio estimulado.
El objetivo del trabajo es estudiar la confiabilidad de la estimulación magnética transcraneal repetitiva navegada (nrTMS) en la localización de los sitios del lenguaje.
Métodos: Once pacientes seleccionados para mapeo del lenguaje por DCS fueron evaluados pre-cirugía con nrTMS. Los mapeos de lenguaje prequirúrgicos mediante nrTMS fueron comparados con DCS.
Resultados: Un total de 25 nrTMS sitios del lenguaje y 38 DCS fueron localizados.
La sensibilidad y la especificidad obtenida fue de 88.4 y 95.6, respectivamente. La distancia media fue evaluada en 4,5mm.
Conclusiones: Los dispositivos de nrTMS permiten la identificación de las áreas corticales del lenguaje. Con un alto grado de concordancia con el mapeo TMS. La nrTMS se muestra como una herramienta de interés en la investigación y aplicación práctica en la función del lenguaje.

Palabras clave: Mapeo Cortical de Lenguaje; Estimulación Magnética Transcraneana Repetitiva Navegada; Detención del Lenguaje; Estimulación Cortical Directa

ABSTRACT
Introduction: Direct cortical stimulation (DCS) is currently used to localise language areas in surgical resections. Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) has also shown its capacity to induce transient language alterations. Newly developed Navigated Brain Systems of TMS ensure precise topographical localisation of the stimulated site. The objective was to study the reliability of navigated repetitive transcranial magnetic stimulation (nrTMS) in language sites localisation.
Methods: Eleven patients selected for DCS language mapping were presurgically evaluated with nrTMS. These presurgicalnrTMS language maps were then compared with DCS.
Results: A total number of 25 nrTMS and 38 DCS language sites were localised. Sensitivity and specificity were calculated as 88.4 and 95.6 respectively. Mean distance was assessed as 4.5 millimetres.
Conclusions: nrTMS devices allow identification of cortical language areas, with a high degree of concordance to TMS mapping. NrTMS shows up as an interesting tool for research and practical application in language function.

Key words: Cortical Language Mapping; Navigated Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation; Speech Arrest; Direct Cortical Stimulation

INTRODUCCIÓN

El déficit del lenguaje luego de una resección de un tumor cerebral es una de las principales complicaciones a la hora de lidiar con lesiones ubicadas en las áreas perisilvianas dominantes, debido al alto impacto en la calidad de vida de los pacientes. Esto ha llevado a investigar y dotarse de información funcional del lenguaje como una estrategia de planificación preoperatoria, utilizándose diferentes métodos.
El Gold Standard para definir lo que se ha dado en llamar “las áreas esenciales del lenguaje”, es o bien la estimulación cortical directa (DCS, por sus siglas en inglés) llevada a cabo durante el acto quirúrgico39,40 o bien la estimulación subdural a través de grillas con electrodos.33,34 El mapeo cortical de las áreas del lenguaje con DCS fue utilizado por primera vez por Penfield y Roberts en las décadas de los 40 y 50,43 y fue luego modificada por Ojemann and Mateer39 y otros.9-14,17,29,30,49,53 Se cree que la corriente eléctrica es capaz de alcanzar una densidad lo suficientemente alta para ocasionar la alteración fisiológica de un número no despreciable de neuronas, causando alteraciones en el lenguaje. El sitio cortical específico donde la estimulación podría ocasionar una alteración en el lenguaje es entendido más bien como un área mosaico. Se sabe que la dispersión de la corriente eléctrica tras la estimulación directa es limitada, debido a que se observó que al alternar el sitio de estimulación sólo unos pocos milímetros, la alteración en el lenguaje ya no se producía. Estas áreas corticales del lenguaje pueden ser entonces entendidas como un mapa de lesiones virtual, de manera tal que la estrategia quirúrgica ha de adaptarse para preservar en la mayor medida posible éstas pareas, tras una resección. Un número importante de artículos demuestran la relación directa entre la proximidad de la resección a las mencionadas áreas, y el déficit posoperatorio del lenguaje,2,3,12,47,51,52 llevando a pensar que la resección de estas regiones cerebrales podrían devenir en trastornos definitivos en el lenguaje.
La resonancia magnética funcional (fMRI) ha sido muy utilizada para estudiar todo lo relativo al lenguaje, tanto en pacientes como en sujetos normal.4,27,38,44 Numerosos estudios han mostrado su elevada sensibilidad y especificidad para esclarecer la dominancia interhemisférica, con una fuerte relación a lo observado tras realizar el test de Wada.20,42 Pero a la hora de comparar los resultados topográficos obtenidos por fMRI con aquellos obtenidos por DCS, surgen discrepancias como ya fue descripto por numerosos autores.21,46,48 La fMRI muestra áreas cerebrales las cuales se presenta un incremento de la oxihemoglobina, demostrando qué áreas participan en una determinada tarea. Del mismo modo, y debido a que la DCS y la fMRI evalúan diferentes aspectos del lenguaje, y a través de diferentes tareas, no sorprende que aparezcan discrepancias. La resección quirúrgica guiada por fRMI no logra dilucidar cuál de las áreas activadas es verdaderamente esencial y por ende cuál debería de ser conservada.
La estimulación magnética transcraneal por navegación (nTMS, por sus siglas en inglés) es un método confiable y preciso para la localización del homúnculo motor, y se correlación en buena forma con los resultados de la DCS, como fuera recientemente demostrado.22,45
En 1991 Pascual Leone et al. introdujeron la estimulación magnetic transcranial repetitive (rTMS, por sus siglas en ingles) para el estudio de la función lingüística, a través de la inducción de alteraciones en el lenguaje en una serie de pacientes epilépticos. Algunos otros estudios han descripto interferencia con las áreas lingüísticas utilizando rTMS.1,5,7,32,28,35 La rTMS es un método similar a la DCS ya que emula sus principios básicos, es decir, la despolarización repetitiva de los axones involucrados en las funciones del lenguaje.18 A través de esto, puede ser utilizada para con el objetivo de definir “lesiones virtuales” en las áreas corticales en las que es aplicada, de alguna manera graficando un verdadero mapa del lenguaje para una determinada tarea, y de forma no invasiva. La estimulación magnética transcraneal repetitiva por navegación (nrTMS) agrega algunas cualidades muy importantes a la rTMS estándar, como ser la visualización lineal de la estimulación cortical con respecto al estímulo aplicado, llevando a una resolución espacial mejorada del mapa del lenguaje de la TMS.19
Aquí nosotros presentamos nuestros datos preliminares en el mapeo cortical del lenguaje, en pacientes portadores de lesiones en la corteza perinsular del hemisferio dominante. También evaluamos su función a través de la comparación de los resultados preoperatorios de la nrTMS y los resultados intraoperatorios de la DCS. Es mandataria la comparación entre ambos métodos si se quiere evaluar los puntos fuertes y débiles de la nrTMS, para así resolver las dificultades técnicas que aún quedan por resolver, así como también para estimular el desarrollo de esta técnica, que tiene las capacidades teóricas de replicar el mapeo del lenguaje por DCS. En caso de ser así, se convertiría en una puerta hacia un estudio preciso, reproducible y no invasivo del mapeo lesional para el lenguaje y tantas otras funciones cognitivas complejas.

MATERIAL Y MÉTODO

Pacientes
Once pacientes del servicio de Neurocirugía del Hospital del Mar y del Hospital del Bellvitge (Barcelona, España), fueron prospectivamente incluidos en este estudio. Se trata de 8 mujeres y 3 hombres, cuyas edades van de 27 a 52 años. Diez de ellos portaban un tumor cerebral y uno de ellos un angioma cavernoso. La localización de las lesiones era la corteza perisilviana dominante en todos los pacientes, llevándose a cabo un protocolo neuropsicológico y de MRI como se describe más adelante. El comité de ética local autorizó la realización del estudio, y el consentimiento legal fue firmado por todos los pacientes (CEIC-IMAS, 2009/3491/I).

Estudio por Imágenes (MRI)
Se realizaron MRI para la realización de reconstrucciones 3D, tanto para el nrTMS preoperatorio, como así también el Sistema de navegación intraquirúrgico. Para dichas reconstrucciones se contó con un equipo de 1.5 Tesla General Electric Signa® Excite II y un 3 Tesla Philips Achieva magnets. Se utilizaron las siguientes secuencias: fs PGR-IR prep, 3D, axial, SPGR, TE 4.2, TR 11.9, flip angle 15, 256 x 256 matrix, FOV 30 para el GE magnet; and T1W_3D_TFE, axial, 3D, TE: 3,7,TR: 8,2, flip angle: 8, voxel size: 1 x 1 x 1, 240 x 200 matrix, RL phase direction para el Philips magnet. 178 slices fueron utilizadas en ambas secuencias.

Evaluación neurológica y neuropsicológica
Se llevó a cabo una evaluación neurológica y neuropsicológica en cada paciente. El establecimiento de la mano hábil se llevó a cabo según el Edinburgh Inventory (Oldfield, 1971). Para la evaluación de la función lingüística se utilizó el Boston naming test (BNT),31 el Token test,6 y por último un test de fluencia (nombramiento de animales). Lectura, conteo de números y reconocimiento de imágenes fueron llevados a cabo previos a la nrTMS como control.

Mapeo preoperatorio a través de nrTMS
Para el mapeo preoperatorio a través de nrTMS se utilizó un butterfly coil (MC-B70, Medtronic, Alpine, USA), y un equipo de estimulación magnética (Mag Pro-30 with MagOption, Medtronic, Alpine, USA) sincronizado y dirigido por el Sistema de neuronavegación (NBS, Nexstim, Eximia, Finland). Este Sistema genera un modelo en 3D tanto del cerebro como de la posición de la cabeza del paciente, y el software muestra la dirección, posición y extreme del coil, lo cual es grabado durante la estimulación. La información obtenida permite un monitoreo on-line de la posición y dirección del estímulo en relación a la corteza. El reposicionamiento del coil de estimulación, en términos de posicionamiento coordinado, rotación y tilt, son llevados a cabo por una “herramienta de puntería” del Sistema de navegación del TMS. En este modo, si la reposición del coil no encaja con los parámetros previos de posicionamiento, la herramienta no permite generar los estímulos hasta no asegurar la reproducibilidad exacta del estímulo. A su vez, una vez que el mapa de lenguaje del nrTMS ha sido generado, éste permite la colocación de una grilla posicionada en el modelo 3D del cerebro del paciente, graficándose un Sistema superficial coordinado que puede ser fácilmente comparado con las fotografías intraoperatorias y las coordenadas del Sistema de neuronavegación intraquirúrgico.
El mapeo motor y umbrales para el abductor pollicis brevis (APB) y orbicularis oris (ORBOR) fueron obtenidos en todos los pacientes como el primer paso para el mapeo cortical del lenguaje. Las respuestas motoras fueron registradas por electrodos de superficie (Ambu, Neuroline 700), conectadas a un Sistema electromiográfico (EMG) de 4 canales (Key-Point net, Medtronic, USA), y sincronizados en tiempo con el sistema de nTMS. El umbral motor de APB en reposo es definido como la intensidad del estímulo TMS necesaria para obtener más del 50% de respuestas con una amplitud mayor a 50 µV.
Para el mapeo cortical del lenguaje se utilizaron los siguientes parámetros de estimulación: una cadena de estimulación de 2 seg. a 10 Hz, consistiendo en pulsos bifásicos individuales con un total de 20 pulsos para cada estimulación.18,28
Se utilizó una intensidad inicial de 110% por sobre el umbral motor del APB en reposo. Se elevó luego al 130% de manera escalonada en aquellos casos en que no se registraron áreas positivas del lenguaje. No se utilizó un mayor incremento en esta serie. Un EMG continuo del músculo ORBOR fue obtenido con el paciente en reposo para descartar tetanización o disartria durante la nrTMS.
Los mismos equipos de evaluación neuropsicológica y neurológica estuvieron presentes durante el mapeo preoperatorio de la nrTMS. Las tareas del lenguaje desempeñadas fueron: nombrar objetos, lectura, y conteo numérico. Hemos considerado y definido las siguientes alteraciones del lenguaje inducidas en este estudio. Parafasias: a) Parafasia fonológica como un cambio en el aspecto fonético de un segmento de palabras. O b) Parafasias empática como un cambio en el significado del lenguaje. Disartria como una dificultad en la articulación.
Una vez que un sitio estimulador evocó un disturbio en el lenguaje, una cadena de estimulación fue repetida dos veces. Un área del lenguaje fue establecida en caso de que la estimulación fuera positiva una segunda vez. Los pacientes fueron interrogados inmediatamente acerca de su propia percepción de la alteración del lenguaje apreciada. Si referían dolor como el inductor de dicha alteración, el área en cuestión era descartada y reevaluada. Si las contracciones del músculo masetero eran la causa de la alteración, o en caso de que se produjeran en reposo, ese sitio del lenguaje era también descartado.
Cada sesión de mapeo de la corteza perisilviana (nrTMS) incluyeron al menos los siguientes girus: F2, pars opercularis, pars triangularis, corteza motora y sensitive primarias, girus angularis y supramarginalis, T1 y T2.
El mapeo cortical final por rnTMS fue introducido como mosaicos de 5 m en el modelo de MRI 3D del paciente. Un archivo DICOM del mapa cortical del lenguaje fue a su vez utilizado para la localización intraoperatoria de las áreas del lenguaje en la nrTMS, registrándola en el sistema de neuronavegación empleado en el quirófano (Tria, Stealth Station, Medtronic, USA).

Mapeo intraoperatorio
El mismo protocolo estándar de mapeo por DCS fue utilizado en todas instituciones participantes de este estudio. Una craneotomía con el paciente despierto, que incluía la misma topografía cortical que la explorada por nrTMS, fue llevada a cabo en cada DCS. Un mapeo motor sistemático se llevó a cabo en todos los pacientes. Las respuestas motoras en los músculos ORBOR, bíceps brachialis, APB y tibialis anterior fueron registradas en todos los casos (fig. 1).
Se realizó una exploración sistematizada de DCS de la corteza peri-dinsular íntegra. Una probeta bipolar se utilizó para proveer la corriente eléctrica a la corteza cerebral expuesta. Para el mapeo del lenguaje, se administraron cadenas de pulsos bifásicos de 3 segundos de duración, a 50-60 Hz, con una duración de cada pulso de 0,2 segundos. Las intensidades de estimulación se extendían de 1 mA a 16 mA. El nombramiento de un objeto, comenzando con la frase “esto es…” se utilizó en todos los pacientes de esta serie, como fuera descripto por Ojemann y Mateer.39,40 En caso de que el paciente fuera poliglota, este ejercicio se reitió en todos los idiomas que manejara. Cuando un área estimulada evocara una alteración en el lenguaje (“switching”), el paradigma de estimulación se repetía una segunda vez.2,16,17,36,47,54


Figura 1: Presurgical NrTMS map: White points are positive sites NrTMS that induce speech arrest. Grey color points are negative NrTMS sites to produce speech arrest.
Comparative with intraoperative DCS map. Speech arrest points are marked with Spanish flags. Numbers in blue are sensory points. Red numbers are motor points. Yellow numers are dysartria points.


Figura 2: Compilation map of all the speech arrest points collected from the individual presurgical nTMS map of the 6 patients with left hemisphere lesion, and the intraoperative DCS points. Blue circles are nTMS points, red squares are DCS points, blue triangles are nTMS points not confirmed intraoperatively by DCS, red diamonds are DCS points located out of the nTMS map, that is they have not being explored by TMS.

nrTMS y DCS: comparación del mapeo del lenguaje
La superficie cortical estimulada por el sistema de TMS se estimó en 10 mm2.25 Por otra parte, y de acuerdo con el trabajo de Ojeman et al.40 en una serie de 117 pacientes epilépticos quirúrgicos, cuando la resección se acercaba a menos de 20 mm de un área del lenguaje, un déficit en el lenguaje en el Wepmann battery test, podía ser apreciado. De ese modo, una medida de mosaicos de 10 mm y una medición de distancia en el rango de 20 mm, fueron registrados para la comparación de la nrTMS con la DCS.
El sistema de nrTMS permite colocar una grilla sobre el modelo cortical 3D obtenido por MRI. Un espaciamiento cuadrangular de 5 mm de las celdas de la grilla fue utilizado para comparar ambos mapas del lenguaje (nrTMS y DCS). Un área del lenguaje durante la nrTMS fue asignada a las cuatro celdas (del modelo 3D por MRI) más cercanas al sitio de estimulación. Los sitios del lenguaje de la DCS registrados por el sistema de neuronavegación intraoperatorio y las fotos intraquirúrgicas, fueron utilizados para asignar las 4 celdas más cercanas en el mismo mapa 3D por MRI en grilla, y para medir la distancia entre ellas (fig. 2).
Haciendo coincidir los mosaicos de la nrTMS y DCS, se definió como un 25% de coincidencia cuando solo una de 4 celdas que definían un sitio por nrTMS coincidía con las 4 celdas del área establecida por DCS; 50% cuando dos celdas eran coincidentes; y 100% cuando las 4 encajaban. Cuando un mosaico de 4 celdas de nrTMS circunscribía un mosaico de DCS, el solapamiento entre ambos se consideraba de un 0%, pero positivo en términos de acuerdo entre ambos métodos.
De acuerdo a todas las consideraciones previas, y teniendo en cuenta el sistema de grillas, el sistema intraoperatorio de neuronavegación y las fotografías intraquirúrgicas, cuando un área por nrTMS estaba en un rango de 0 a 20 mm de un área de DCS, se interpretó como positiva, y fue tenida en cuenta para la precisión de la comparación.

RESULTADOS

TMS testing
El umbral motor del APB en reposo se estableció en todos los pacientes. El mismo oscilaba entre el 27 al 50% del output de estimulación máxima del estimulador magnético (media 40%). Para el mapeo del lenguaje, se utilizó el 110% de intensidad por encima del umbral motor APB en un paciente, 120% en 8 pacientes, y 130% en dos pacientes. No se observaron convulsiones u otros efectos secundarios en nuestra serie durante estos exámenes.
En tres de los 11 pacientes, el mapeo de lenguaje por nrTMS no se pudo completar. En un paciente (LA), el deterioro del lenguaje agudo después de la adquisición de la reconstrucción 3D por MRI hizo imposible definir un mapa de nrTMS debido al alto número de alteraciones lingüísticas espontáneas. En un segundo paciente (GI), no se suscitó ningún nrTMS concluyente para áreas del lenguaje, incluso en un 130% por encima de la intensidad de estimulación del umbral motor del músculo APB. Dificultades en la colaboración fue observada en un tercer paciente (RE), y por lo tanto el mapeo por nrTMS era difícil de interpretar y por ende de dudosa conclusión. Estos pacientes fueron, por lo tanto, excluidos de la nrTMS.
Se obtuvieron veinticinco sitios del lenguaje por nrTMS en esta serie, que van de 1 a 6 por paciente (media 3,1, en los ocho pacientes con un estudio por nrTMS válido). Las localizaciones obtenidas fueron las siguientes: 8 en pars opercularis, 4 en pars triangularis, 5 en T1, 1 en T2, 4 en girus angularis, 2 en girus supramarginalis, 1 en F2.
Un fenómeno de arresto lingüístico se observó en todos los pacientes durante el conteo numérico y / o durante una lectura. Además, dos pacientes experimentaron parafasias fonológicas, y en uno de ellos, bilingüe en catalán y español, se observó un fenómeno de switching al estimular la pars opercularis durante una lectura.
Un número de áreas perisilvianas no se incluyeron debido a dolor excesivo, contracción muscular, falta de colaboración, dificultad en seguir las órdenes del examinador, o dificultades con el posicionamiento del coil en relación con el sistema intraoperatorio de seguimiento.

Resultados de la DCS
De los 11 pacientes, los resultados obtenidos en 4 de ellos no fueron considerados válidos por numerosas razones: el paciente “LA” tuvo que ser operado bajo anestesia general debido al deterioro del lenguaje; problemas técnicos en el dispositivo de la DCS que se suscitaron en el paciente LI; en el paciente GI no hubo respuestas utilizando la intensidad del estímulo ya descripta; y en el caso del paciente RE, hubo una falta de cooperación intraoperatoria.
Un total de 38 áreas de lenguaje se registraron en 7 pacientes, encontrándose de 2 a 12 sitios por paciente (media 5,4 sitios por paciente). La localización de los mismos fue: 10 en op, 11 en tr, 5 en ang, 1 en sm, 7 en 1t, 2t en 2, y 2 en medio basal posterior circunvolución frontal (f2).

Comparación entre los resultados obtenidos por nrTMS y DCS
Tres pacientes (LA, GI, y RE) fueron excluidos del análisis comparativo, debido a la imposibilidad de adquirir una calidad de lenguaje adecuada durante el estudio por nrTMS, como se ha descripto previamente. También fueron excluidos de la DCS debido a razones similares, demostrando las limitaciones generales de ambos métodos. Por lo tanto, y teniendo en cuenta el número total de áreas del lenguaje obtenidas por los dos métodos (25 sitios para TMS y 38 por DCS), la sensibilidad de la nrTMS puede estimarse en un 65,7%.
Se obtuvieron mapeos satisfactorios para el análisis comparativo en 7 casos, tanto por DCS y nrTMS, ya que en el paciente LI, los datos de dos áreas estimadas por nrTMS se perdieron para la comparación debido a problemas técnicos con el dispositivo de estimulación intraoperatoria. Por lo tanto, de un total de 25 sitios evaluados por nrTMS obtenidos, 23 eran para fines de comparación con respecto a las 38 áreas dilucidadas por DCS, en los mencionados 7 pacientes.
Toda el área estimulada durante la nrTMS, incluyendo todos los sitios de estimulación positiva y negativa, fueron registradas por el software empleado en la nrTMS. Esta información se utilizó para comparar los dos métodos principales para excluir áreas de lenguaje por DCS situadas en una topografía que no pudo ser explorada por nrTMS, debido a las limitaciones del método. Como resultado, 12 (31,5%) áreas de DCS se perdieron para realizar un análisis comparativo de exactitud anatómica. Por el contrario, 2 áreas de lenguaje obtenidas por nrTMS en el paciente LI, fueron excluidas para la comparación debido a problemas técnicos a la hora de realizar la nDCS. Así, finalmente, 23 áreas por nrTMS se compararon con 26 sitios en DCS. Teniendo en cuenta los sitios ubicados sólo en aquellas áreas del cerebro estimuladas por ambos métodos, la sensibilidad previamente estimada se eleva a un 88,4% (23 áreas por nrTMS vs 26 por DCS).
De un total de 23 áreas obtenidas por nrTMS, 20 de ellas fueron considerados como una coincidencia con las halladas durante la realización de la DCS. La especificidad calculada del mapeo por nrTMS fue del 86,9%. La superficie de superposición de estos sitios fue de 100% en 5 sitios, 50% en 6, 25% en 6, y el 0% en otros 3.
Dos sitios adicionales estaban dentro de un rango de 20 mm a partir de un sitio obtenido por DCS. Cuando se incluyeron estos dos puntos, la especificidad alcanzó un 95,6%. En este caso, la distancia media calculada de los 20 sitios, la precisión del mapeo por nTMS en comparación con los mapas intraoperatorios registrados por DCS, fue de 4,5 mm.
Catorce áreas obtenidas por nrTMS mostraron solapamiento con sitios hallados por DCS en cinco pacientes (IC, TI, RO, FO, NA y RF). En dos casos, tres sitios de la nrTMS no se superpusieron, pero aún se encontraban ubicados en el rango de 20 mm con respecto a un sitio de DCS. Así, un total de 17 de los 20 sitios de la nrTMS comparables, coincidían con el mapeo intraquirúrgico de la DCS. En dos pacientes, mediante nrTMS, se registraron 3 áreas (It: op y T1; y Na: ang) que produjeron la detención del habla y, además, no se hallaron a la hora de efectuar el mapeo por DCS.

DISCUSIÓN

El mapeo del lenguaje establecido por DCS ha mostrado una fuerte evidencia acerca de la descripción exacta de las áreas corticales del lenguaje, y en la actualidad es considerada el Gold Standard para la adaptación de las resecciones corticales para la cirugía de epilepsia, tumores y otras lesiones.2,9-15,17,24,29,30,33,34,37,39,40,47,49,53,51,52
Cuando una corriente eléctrica se traslada a la corteza y altera una función determinada del lenguaje, este lugar lleva el nombre de un sitio esencial del lenguaje.2,40,54
En el setting normal de la DCS, pequeñas áreas corticales pueden alterar el desempeño lingüístico, mientras que la corteza que las rodea no lo hacen, siendo ésta una de las razones por las que también se las conoce como mosaicos del lenguaje.40 Un requisito fundamental para la aceptación de que la DCS tiene un efecto local es la ausencia de descargas en la corteza circundante luego de efectuada la corticografía. Los pocos estudios sobre la extensión de la zona cortical estimulada por DCS, estiman que sea de alrededor de 1 cm2.2,23,36,54,55
Varios reportes subrayan el hecho de que la realización de una resección cortical cerca de estos sitios establecidos por DCS aumenta el déficit del lenguaje postoperatorio.12,46
En consecuencia, estos sitios pueden ser considerados como lesiones cerebrales virtuales y deben ser utilizados para diseñar una estrategia quirúrgica, ya que parecen pronosticar lo que sucedería con la función del lenguaje si fueran resecadas.
La TMS ha demostrado ser capaz de producir la detención del habla después de la estimulación cortical. En los últimos años, el diseño de la bobina, la recarga rápida de los condensadores, y la introducción de sistemas de navegación han mejorado de manera constante la nrTMS en términos de su resolución espacial, la precisión y la frecuencia de repetición de la estimulación.25,26,50
El campo magnético de la nrTMS tiene una distribución volumétrica en forma de cono. Mediante la modulación de la intensidad de los estímulos magnéticos, el vértice del cono se puede ajustar con el fin de llegar a la corteza en zonas muy pequeñas. Esto permite una pequeña y precisa estimulación de áreas corticales, lo que lleva a un mejor conocimiento de los "puntos calientes" corticales para la localización específica del músculo en el mapeo motor.22,45 A la hora de realizar el mapeo del lenguaje, series de estímulos de alta frecuencia proporcionan la posibilidad de inducir la detención del habla. En este estudio, el uso de sistemas de navegación suministró información precisa sobre la localización de los estímulos entregados a la corteza, para así proporcionar mapas precisos del lenguaje.
La reproducción (repetición) exacta del estímulo ahora es posible, y permite un nuevo análisis de los fenómenos observados, un factor que es esencial para el lenguaje y otras funciones cognitivos, con el fin de asegurar la reproducibilidad de la prueba. Estudios de nrTMS realizados en condiciones de laboratorio permitieron un examen más completo de las funciones cognitivas complejas. Hasta ahora, un mapa de lesiones virtuales sólo podría llevarse a cabo bajo condiciones invasivas, tales como la craneotomía en paciente despierto o la colocación de electrodos subdurales. Esto limita la realización de estos procedimientos solo en candidatos quirúrgicos, y los restringe a ambos al estudio de pacientes y para el momento de la craneotomía o colocación del electrodo. Con una tecnología no invasiva, la investigación del lenguaje con el mapeo de lesiones virtuales puede ampliarse a poblaciones de individuos sanos y con patologías no necesariamente neuroquirúrgicas. También se puede aplicar de manera longitudinal para estudiar cambios en la plasticidad en el mismo tema.
Una de las diferencias más importantes entre la estimulación eléctrica y la TMS, es que los estímulos eléctricos tiene una difusión global en su efecto de despolarización, mientras que el campo magnético tiene cierta selectividad, produciendo más efecto de despolarización en los axones perpendiculares a la bobina, mientras que los axones paralelos no son despolarizados. En el caso de la zona M1, la mayoría de los axones son perpendiculares a la corteza. Pero en la corteza lenguaje muchos más axones pueden ser comisurales o bien encontrarse en una posición paralela. Esta puede ser una de las razones por las cuales se observa una eficacia reducida de la TMS en la detención del habla. Sin embargo, la mayor parte de nuestra interferencia lingüística con la TMS es la detención del habla (speech arrest). Esto podría sugerir la interrupción transitoria de las fibras motoras finales involucrados en la producción del habla, que probablemente tendrían una orientación más perpendicular en la corteza cerebral.
Una restricción importante del mapeo del lenguaje por nrTMS en esta serie es que algunas de las áreas perisilvianas no eran completamente estimuladas. Uno de los obstáculos de la utilización de la nrTMS en el mapeo de lenguaje es el dolor facial y trigeminal, así como la tetanización de los músculos temporal, masetero, y los músculos de la cara. Estos problemas se producen con mayor facilidad cuando se utiliza la bobina en las regiones temporales, en contraste con las regiones frontal y parietal. Además, el aparato de seguimiento del sistema de navegación dificulta el posicionamiento correcto de la bobina a fin de llegar a las áreas deseadas. Estos inconvenientes pueden ser corregidos mediante el uso de un sistema de seguimiento diferente y anestesia local en estudios posteriores.
La intensidad, frecuencia y duración de las salvas de estimulación durante la nrTMS son un tema de debate. Todavía hay una limitación de la duración de dichas salvas de estimulación debido a la bobina de calentamiento. Los estímulos de10 Hz, de 2 segundos de duración y con 120% de intensidad por encima del umbral motor de reposo, tal como se utilizó en nuestra serie, parecen ser suficientes para producir la detención del habla y otras alteraciones del lenguaje. Para estudios posteriores que han de llegar, cambios en la frecuencia de las cadenas de estimulación y las intensidades supra-umbrales, deben ser probados para establecer los parámetros óptimos para el protocolo de mapeo por nrTMS.
El paradigma de estimulación NrTMS utilizado en nuestro estudio es apropiado para producir la detención del habla, y a su vez para evitar el dolor muscular sin provocar convulsiones en la mayoría de los pacientes. Pero nosotros no hemos sido capaces de inducir la detención del habla en tres pacientes. La colaboración del paciente y el deterioro del idioma mínimo son esenciales para el mapeo del lenguaje por DCS y eran los factores responsables de las dificultades en ambos tipos de mapeo en los pacientes LA y RE. En un paciente muy cooperativo (GI), con buen desempeño del lenguaje, no hemos podido obtener un mapa adecuado por nrTMS, incluso con el uso de la mayor intensidad de estimulación. Los mismos resultados negativos se obtuvieron con DCS a intensidades por debajo del nivel post-descarga.
Existe una discrepancia entre las tareas del lenguaje utilizados en nrTMS y el mapeo por DCS en nuestro estudio. Una tarea continua, como la lectura, que se utiliza en todos los pacientes, así como la tarea de conteo numérico, fueron muy útiles para el mapeo por nrTMS. Algunas de las diferencias entre la nrTMS y las áreas del lenguaje estimadas por DCS se pueden atribuir a la diferencia en las tareas de lenguaje realizadas por el paciente cuando se examina por uno u otro método. Sin embargo, la rTMS y DCS han demostrado establecer una localización similar de sitios que producen fenómenos de arresto discursivo. La tarea de nombrar un objeto con una lectura previa del tipo "esto es..." tal como lo describe Ojemann et al.40 se utilizó para el mapeo de lenguaje intraoperatorio por DCS. En nuestro medio, la detención del habla u otros trastornos del lenguaje, rara vez se muestran con esta tarea para el mapeo por nrTMS. La razón de esto pudo haber sido un problema de sincronización entre la presentación del estímulo y la menor duración (2 segundos) de los trenes de estimulación por nrTMS, en comparación con los trenes de DCS (3 segundos). Se requiere un intervalo de tiempo bloqueado entre la presentación de la imagen y la entrega estímulos para dilucidar aún más las mejorías del protocolo de estudio de mapeo en la nrTMS con el fin de minimizar los sesgos de comparación entre nrTMS y DCS, y para mejorar la sensibilidad del mapeo por nrTMS.
Hemos observado, y ya descripto, que la nrTMS induce tetanización y dolor, que lleva a los movimientos de la cabeza y articulares. Esto significaba que la disartria ha de ser descartada, sobre todo cuando se procede a estimular las áreas operculares. Para diferenciar estos fenómenos, es necesario un monitoreo continuo por EMG, con evaluación de los músculos orofaciolinguales y cricotiroideos. La monitorización por vídeo, interrogando al paciente después de la estimulación, o repitiendo la estimulación sin llevar a cabo las tareas y, a continuación en busca de respuestas musculares visuales, también mostró ser útil en la diferenciación de tales fenómenos.
A pesar de todas las limitaciones mencionadas anteriormente, la nrTMS demostró contar con una especificidad del 88,4% para detector áreas del lenguaje establecidas por DCS, sobre todo cuando se considera la superposición, y del 95,6% para los sitios distancia de menos de 2 cm. En algunos casos, áreas por nrTMS han sido obtenidas aun cuando no fue posible detectar sitios por DCS durante la intervención neuroquirúrgica. Es muy posible que en algunos casos la sensibilidad de nrTMS fuese superior a la de la DCS en la detección de "sitios lingüísticas esenciales". Si estos sitios adicionales no fueran esenciales para el lenguaje, entonces la tasa de falsos positivos podría aumentar hasta el 8,6% (2 de 23 sitios). Dado que no se realizó la resección de estos sitios, no es posible verificar esta última hipótesis.
La precisión de la nrTMS para la localización áreas del lenguaje es un inconveniente importante. Las áreas mapeadas por NrTMS eran plenamente coincidentes con los resultados obtenidos en la DCS en 5 de los 7 pacientes. Cuando la superposición de la nrTMS y DCS estuvo presente (17 sitios), la distancia media entre ellas fue de 4,5 mm, lo que es notable, teniendo en cuenta el cambio cerebral intraoperatorio y la curva de aprendizaje del operador de la nrTMS.
Todo lo anterior nos hace sostener que la nrTMS es una herramienta potencialmente valiosa para la planificación quirúrgica y la asignación del lenguaje cuando las lesiones están presentes en las regiones perisilvianas dominantes. Sin embargo, por una razón no del todo dilucidada, un número de áreas del mapeo por DCS no se detectaron por nrTMS. Uno de las razones responsables este hallazgo, podría ser la utilización de un área más pequeña de estimulación en la nrTMS. La limitación del área estimulada por nrTMS es básicamente la región del músculo temporal, ya que la tetanización músculo temporal y el dolor son los dos principales factores para limitar la aplicación de estímulos.
Como hemos observado, la fMRI ha demostrado su utilidad en la localización de las áreas del lenguaje en varias condiciones de tareas lingüísticas. Todavía no hay ninguna comparación entre nrTMS y fMRI en la localización del área del habla, pero sí se ha estudiado para el área motriz,22 lo que sugiere una mayor precisión utilizando nrTMS. De lo contrario, la respuesta TMS puede dar información cualitativa acerca de los problemas del habla inducidos, ya que apreciamos una detención del habla o disatria, mientras que la fMRI da la información global del lenguaje y el aspecto motor de producción del habla durante la activación de dicha área motriz del habla.
El objetivo de este trabajo no es sustituir la DCS por la NrTMS. La comparación entre las dos técnicas tiene la finalidad de comprobar la fiabilidad de la nrTMS en la producción de la detención del habla y para establecer su exactitud en la localización de dichas áreas. Cuando se trata de una resección de un tumor cerebral o un foco epileptógeno, las conexiones y la función subcortical han de tenerse muy en cuenta, y la nrTMS no es en este momento una buena medida de esas características del cerebro. La posibilidad de combinar la nrTMS con la tractografía podría conducir a ideas interesantes sobre estos temas. La no invasividad de esta técnica permite la repetición de la prueba. El advenimiento de la NrTMS abre la posibilidad de que otros estudios de idiomas, así como la investigación de la cognición, sean ideales para el estudio longitudinal de la plasticidad del cerebro. Se necesita más investigación para definir parámetros mejorados para estimular la corteza, lo suficientemente altos como para inducir una alteración del lenguaje, pero la reducción de la estimulación de dolor inducido y explorar mejor las áreas parietales y temporales inferior siguen siendo una deuda que debe ser saldada. Estos son los dos problemas más importantes que resolver con el fin de aumentar la sensibilidad del mapeo por nrTMS y generar una mejor comparación con los parámetros de estimulación del lenguaje de una DCS ya bien establecida.

CONCLUSIONES

El mapeo del lenguaje por nrTMS puede emular el ya consagrado mapeo por DCS mediante la definición de una topografía precisa en las que las alteraciones del lenguaje son provocados por medio de la utilización de paradigmas similares. Las áreas relacionadas con este mapeo por nrTMS suelen distribuirse en un mosaico como un patrón similar al mapeo por DCS. Se estima que la sensibilidad global del método es 65,7%, aumentando hasta el 88,4% si se excluyen las áreas del cerebro estimula das sólo por DCS. Cuando se utiliza una superposición de mosaico de DCS y nrTMS sitios del lenguaje, la especificidad del método es el 86,9%. Cuando las mediciones hacen referencia a una distancia entre mosaicos de DCS y nrTMS de menos de 20 mm, llega a una coincidencia del de 95,6%.
Estas cifras nos traen a la nrTMS como una herramienta prometedora para el estudio del lenguaje y de las funciones cerebrales cognitivas y la investigación. La evolución de la situación, incluyendo sondas más pequeñas, la innovación en los sistemas de refrigeración, nuevos métodos de seguimiento que mejorarían el registro, y mejoras en el software, se perfilan como herramientas para superar algunos de los inconvenientes que se generan. Este estudio constituye una investigación preliminar en el actual marco tecnológico, teniendo en cuenta su integración en la planificación de una estrategia preoperatoria de resección neuroquirúrgica.
Si la investigación futura confirma una la alta correlación entre DCS y el mapeo por nrTMS, una investigación considerable en la plasticidad cortical, tanto en el lenguaje como en otras funciones cognitivas, se podrán realizar con esta novedosa herramienta no invasiva.

AGRADECIMIENTOS

Nuestro agradecimiento a Juncal Iglesias, Jaume Capellades, Lluis Serra y JariKarhu.

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COMENTARIO

Destacado trabajo realizado en los Hospitales del Mar y Bellvitge de Barcelona, España por un grupo de trabajo multidisciplinario, entre otros, el emérito Neurofisiólogo Josep Ma. Espadaler Gamissans y Gerard Conesa jefe del Scio. de neurocirugía del Hospital del Mar, donde exponen los resultados obtenidos mediante nrTMS prequirúrgica comparándola con la técnica de DCS hoy ampliamente utilizada y considerada Gold estándar para el mapeo cortical intraoperatorio del lenguaje y así evitar lesiones irreparables en cirugías intra axiales en zonas de tan alta elocuencia. Más allá de que en nuestro medio la novedosa técnica no es posible en la actualidad, el artículo merece la debida atención dado que en tiempos dónde la calidad de vida post operatoria debe ser premisa insoslayable y para lograrla estamos en camino de ofrecer ”cirugías personalizadas” a los pacientes; hoy las diferentes técnicas de monitoreos electrofisiológicos, neuronavegación y craneotomías con pacientes vigiles nos brindan nuevas herramientas para evitar lesiones irreversibles. Excelente trabajo, extensa revisión bibliográfica y un importante grupo de autores que incluye a neurocirujanos Argentinos.

Jaime J. Rimoldi

 

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