Transkranielle Magnetstimulation – motorisch evozierte Potenziale (MEP)

Das Prinzip der transkraniellen Magnetstimulation beruht auf den Induktionsgesetzen für elektromagnetische Felder. Ein stromdurchflossener elektrischer Leiter ist von einem konstanten Magnetfeld umgeben. Ändert sich nun die Stromstärke, so ändert sich das magnetische Feld B, und diese Änderung führt in einem parallel angeordneten zweiten elektrischen Leiter zu einem elektrischen Strom, der in zeitlichem Verlauf und Betrag exakt dem induzierenden Strom entspricht und genau entgegengesetzt verläuft (Lenz-Regel). In der praktischen Ausführung wird das Magnetfeld eines Magnetstimulators durch die rasche Entladung eines großen Kondensators über eine Spule erzeugt. Je nach Spulengeometrie ist das Magnetfeld mehr oder weniger stark gebündelt – es werden kurzfristig Feldstärken von 2 Tesla und mehr erreicht – und führt somit im erregten elektrischen Leiter, in diesem Falle dem nervalen Gewebe, zu einer mehr oder weniger umschriebenen Induktion eines elektrischen Stroms, der die Nervenfasern erregen kann. Mehrere Spulentypen stehen zur Verfügung: Die große Rundspule (meist um 9 cm Durchmesser) und die große Doppelspule (in Form einer 8; Abb. 1) haben die häufigste klinische Anwendung. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf Messungen mit der großen Rundspule, soweit nicht anders angegeben.

Erfahrungen zur Untersuchung von Schwangeren liegen nicht vor, daher ist auch eine Schwangerschaft als absolute Kontraindikation zu sehen. Als relative Kontraindikationen gelten Kalottendefekte, schwere Herzrhythmusstörungen und, je nach Autor, zerebrale Krampfanfälle, wobei in einer Studie mit dem Ziel einer Anfallsinduktion bei Epilepsiepatienten mit Einzelreizen kein Erfolg zu verzeichnen gewesen ist und in der eigenen Erfahrung mit vielen Epilepsiepatienten keine Anfallsereignisse durch TMS provoziert worden sind. In der Literatur liegen vereinzelte Fallberichte von nach Magnetstimulation mit Einzelreizen aufgetretenen isolierten Anfällen bei Patienten mit frischem Schlaganfall vor. Ein mehr als zufälliger Zusammenhang mit der TMS ist jedoch bei der Häufigkeit von zerebralen Krampfanfällen nach Schlaganfall eher nicht anzunehmen.

Für die kortikale Reizung wird die Spule flach auf die Schädeldecke mit dem Zentrum über dem Vertex aufgelegt, um das Hand-Arm-Areal zu stimulieren. Je nach Gerätetyp werden beide Hemisphären (bipolarer Reiz) oder eine Hemisphäre bevorzugt (monopolarer Reiz) gereizt. Hierbei ist die optimale Reizung bei einer Spulenstromrichtung senkrecht zum Sulcus centralis von vorne nach hinten gegeben. Die Ableitung des evozierten Muskelantwortpotenzials ist prinzipiell von jedem Zielmuskel möglich, die meisten Arbeitsgruppen konzentrieren sich für die Routinediagnostik auf distale Handmuskeln (z. B. M. interosseus dorsalis I oder M. abductor digiti minimi) sowie distale Beinmuskeln (M. tibialis anterior oder M. abductor hallucis). Das Phänomen der Fazilitierung ist zu beachten, da bei Vorinnervation des Zielmuskels oder des kontralateralen homologen Muskels eine deutliche Latenzverkürzung (etwa 2 ms) eintritt. Dies erklärt sich dadurch, dass die kortikale Stimulation der absteigenden motorischen Bahnen eine Serie von Impulswellen auslöst (sog. D-Welle und I-Wellen), die erst in der zeitlichen und räumlichen Summation zu einer Stimulation des Vorderhornzellpools und damit einem evozierten Muskelaktionspotenzial (EMAP) führen. Bei Vorinnervation des Muskels genügt ein geringerer von kortikal ankommender Reizzug, um die Entladung der Vorderhornzellen auszulösen. Dies äußert sich in einer messbar kürzeren kortikal-motorischen Latenz (KML), einer geringeren erforderlichen Reizintensität oder einer bei derselben Reizintensität größeren EMAP-Amplitude. Zur Standardisierung ist eine Bestimmung der motorischen Reizschwelle erforderlich, damit für vergleichbare Messergebnisse mit einer definierten, reproduzierbaren Reizstärke gearbeitet wird.

Die Messung der peripher-motorischen Latenz (PML) kann auf zwei Arten erfolgen: die Reizung der Wurzel mittels Magnetimpuls über der Wirbelsäule oder die indirekte Bestimmung über die F-Wellen-Latenz. Bei der magnetischen Stimulation über der Wirbelsäule werden die Spinalnerven im Bereich der Foramina intervertebralia stimuliert, da dort aufgrund physikalischer Eigenschaften das Magnetfeld seine maximale Dichte erhält. Es ist wichtig, die Reizstärke nicht exzessiv zu erhöhen, da dann der Stimulationspunkt nach distal wandern kann. Die PML nach elektrischer F-Wellen-Stimulation wird mit folgender Formel berechnet:DML ist die distal motorische Latenz, 1 ms wird abgezogen als sog. „turn-around-time“ für die Impulsumkehr der F-Welle am Axonhügel der motorischen Vorderhornzelle.

Diese PML ist wenige Millisekunden länger als die magnetische PML. Die zentralmotorische Leitzeit (ZML) wird dann durch Subtraktionberechnet und stellt eine abgeleitete Größe dar, die neben der Leitung im zentralen Nervensystem je nach Zielmuskel eine kleinere oder etwas längere Strecke der peripheren Leitung im Axon der Nervenwurzel mit einschließt. Die Amplituden sind bei kortikaler Reizung relativ variabel, da die Impulswelle mehrere synaptische Übertragungen durchläuft, jedoch sind auch bei peripherer Stimulation die Amplituden nicht der direkten elektrischen Wurzelstimulation 100 %ig gleichzusetzen. So gehen in der klinischen Routine nur erhebliche Amplitudenerniedrigungen oder -seitendifferenzen in die Beurteilung der Potenziale ein. Tab. 1 zeigt die Normwerte für ausgewählte Zielmuskeln. Abb. 2 zeigt einen Normalbefund der MEP der oberen Extremität neben einem pathologischen Befund bei demyelinisierender ZNS-Erkrankung. Tab. 2 gibt einen Überblick über pathologische Befunde bei unterschiedlichen neurologischen Erkrankungen (z. B. Meyer 1992; Wöhrle et al. 1995, 2004).

Die repetitive hochfrequente TMS kann auch therapeutisch eingesetzt werden. Positive Effekte wurden bei akinetischen Bewegungsstörungen (z. B. idiopathisches Parkinson-Syndrom) und schweren depressiven Episoden beschrieben (Übersicht z. B. Weber und Eisen 2002; Siebner und Zieman 2007; Perera et al. 2016).