Navigated transcranial magnetic stimulation

SummaryTranscranial magnetic stimulation (TMS) is a unique method for non-invasive brain imaging. The fundamental difference between TMS and other available non-invasive brain imaging techniques is that when a physiological response is evoked by stimulation of a cortical area, that specific cortical area is causally related to the response. With other imaging methods, it is only possible to detect and map a brain area that participates in a given task or reaction. TMS has been shown to be clinically accurate and effective in mapping cortical motor areas and applicable to the functional assessment of motor tracts following stroke, for example. Many hundreds of studies have been published indicating that repetitive TMS (rTMS) may also have multiple therapeutic applications. Techniques and protocols for individually targeting and dosing rTMS urgently need to be developed in order to ascertain the accuracy, repeatability and reproducibility required of TMS in clinical applications. We review the basic concepts behind navigated TMS and evaluate the currently accepted physical and physiological factors contributing to the accuracy and reproducibility of navigated TMS. The advantages of navigated TMS over functional MRI in motor cortex mapping are briefly discussed. Illustrative cases utilizing navigated TMS are shown in presurgical mapping of the motor cortex, in therapy for depression, and in the follow-up of recovery from stroke.

RésuméLa stimulation magnétique transcrânienne (SMT) constitue une méthode unique d’imagerie cérébrale non invasive. La différence fondamentale entre la SMT et les autres méthodes d’imagerie non invasives réside dans le fait que, lorsqu’une réponse physiologique est évoquée par la stimulation d’une région donnée du cortex cérébral, cela signifie que cette région spécifique est « causalement » reliée à la réponse, les autres techniques d’imagerie ne permettant de cartographier que les régions qui « participent » à une tâche ou une réaction. Par exemple, on a démontré l’efficacité et l’utilité clinique de la SMT pour la cartographie des aires corticales motrices et l’évaluation des voies motrices après un accident vasculaire cérébral. Plusieurs centaines d’études publiées démontrent que la SMT répétitive (SMTr) présente également de multiples applications thérapeutiques potentielles. Il est urgent, si l’on veut évaluer l’exactitude, la répétabilité et la reproductibilité de la SMTr, que l’on dispose de techniques et de protocoles de ciblage et de dosage individuel de la SMTr. Dans cet article, nous examinons les concepts de base sous-tendant la SMT assistée par navigation et évaluons les facteurs physiques et physiologiques considérés comme contribuant à la précision et à la reproductibilité de la technique. Nous discutons brièvement des avantages de la SMT assistée par navigation par rapport à l’IRM fonctionnelle en vue de la cartographie du cortex moteur. Nous illustrons cela par des exemples cliniques d’évaluation préchirurgicale du cortex moteur, de traitement de la dépression et du suivi de la récupération d’accidents vasculaires cérébraux.