Transcranial and direct cortical stimulation for motor evoked potential monitoring in intracerebral aneurysm surgery

• Published in: Neurophysiologie clinique Vol. 37; no. 6; pp. 391 - 398
• Main Authors: Szelényi, A., Langer, D., Beck, J., Raabe, A., Flamm, E.S., Seifert, V., Deletis, V.
• Format: Journal Article Conference Proceeding
• Language: English
• Published: Paris Elsevier SAS 01.12.2007; Elsevier
• Subjects: Adult; Aged; Anesthesia; Anévrisme intracérébral; Biological and medical sciences; Brain - physiology; Cerebral aneurysm; Cerebral Cortex - physiology; Databases, Factual; Direct cortical stimulation; Electric Stimulation; Electrodes, Implanted; Electrodiagnosis. Electric activity recording; Evoked Potentials, Motor - physiology; Evoked Potentials, Somatosensory - physiology; Female; Humans; Intracerebral aneurysm; Intracranial Aneurysm - surgery; Intraoperative monitoring; Investigative techniques, diagnostic techniques (general aspects); Male; Medical sciences; Middle Aged; Monitorage peropératoire; Monitoring, Intraoperative - methods; Motor Cortex - physiology; Motor evoked potentials; Movement Disorders - diagnosis; Movement Disorders - physiopathology; Nervous system; Neurology; Neurosurgical Procedures; Postoperative Complications - diagnosis; Postoperative Complications - physiopathology; Postoperative motor deficit; Potentiels évoqués moteurs; Pronostic moteur; Prospective Studies; Retrospective Studies; Stimulation corticale directe; Stimulation électrique transcrânienne; Transcranial electric stimulation; Treatment Outcome; Vascular diseases and vascular malformations of the nervous system; Cerebral aneurysm; Monitorage peropératoire; Motor evoked potentials; Pronostic moteur; Intracerebral aneurysm; Potentiels évoqués moteurs; Stimulation électrique transcrânienne; Transcranial electric stimulation; Direct cortical stimulation; Postoperative motor deficit; Stimulation corticale directe; Anévrisme intracérébral; Intraoperative monitoring; Nervous system diseases; Prognosis; Central nervous system; Aneurysm; Electrophysiology; Cardiovascular disease; Intraoperative; Intracerebral; Transcranial electrical stimulation; Encephalon; Vascular disease; Surgery; Motor evoked potential; Monitoring
• ISSN: 0987-7053; 1769-7131
• DOI: 10.1016/j.neucli.2007.09.006

To analyse the parallel use of transcranial electrical stimulation (TES) and direct cortical stimulation (DCS) for eliciting muscle motor evoked potentials (MMEPs) in intracranial aneurysm surgery; to correlate permanent or transient TES- and/or DCS-MMEP changes with surgical maneuvers and clinical motor outcome. TES and DCS were intraoperatively performed in 108 patients (51.5 ± 14.7 years); MMEPs were obtained in muscles belonging to the vascular territory of interest. Monopolar, anodal stimulation was achieved with a train of five stimuli consisting of an individual pulse width of 0.5 ms, an interstimulus interval of 4 ms, a train repetition rate of 0.5–2 Hz, and maximum stimulation intensities up to 200 mA (TES) versus 25 mA (DCS). In 95/108 (88%) patients, no changes in MMEPs occurred and none of these patients suffered a permanent severe motor deficit. In 14/108 (12%) patients, we observed nine (64%) temporary changes, four (29%) permanent deteriorations and one (7%) permanent MMEP loss. Out of 14 MMEP changes, nine (64%) occurred with TES, compared to 13 (93%) with DCS (Fishers’ p = 0.165). Parallel changes in TES- and DCS-MMEPs occurred in 8/14 patients (57%), in which case a permanent loss was always followed by a permanent severe motor deficit. Sixty-seven percent of all permanent changes occurred with DCS-MMEPs, compared to 33% with TES-MMEPs ( p = 0.567, NS). In aneurysm surgery, provided that close-to-motor-threshold stimulation and the most focal stimulating electrode montage are used, TES- and DCS-MMEPs do not differ in their capacity to detect an impending lesion of the motor cortex or its efferent pathways. TES stimulation can cause significant muscular contraction during surgery, potentially disrupting the operating surgeon. DCS maintains the singular advantage of stimulating a very focal and superficial motor cortex stimulation that does not result in patient movement. Analyser l’utilisation simultanée de la stimulation électrique transcrânienne (SET) et corticale directe (SCD) pour l’obtention de potentiels évoqués moteurs (PEM). Ont été étudiées en particulier les modifications des PEM obtenues par SET ou SCD et leur corrélation avec les manipulations chirurgicales et le pronostic clinique des fonctions motrices. Cent huit patients (âge : 51,5 ± 14,7 ans) ont bénéficié d’un monitorage peropératoire utilisant la SET ou la SCD avec enregistrement des PEM correspondant au territoire vasculaire en question. La stimulation a été appliquée au moyen d’une électrode monopolaire (anode), sous forme de trains de cinq stimuli identiques (durée du stimulus 0,5 ms, intervalle interstimulus 4 ms) ; les trains ont été répétés avec une fréquence comprise entre 0,5 et 2 Hz. L’intensité maximale a été de 200 mA (SET) et de 25 mA (SCD), respectivement. Chez 95/108 patients (88 %), aucune modification des PEM n’a été constatée et aucun de ces patients n’a présenté un déficit moteur sévère permanent. Chez 14/108 patients (12 %), des modifications temporaires ( n = 9 ; 64 %) ou permanentes ( n = 4 ; 29 %) ont été constatées. Chez un patient les PEM ont disparu de façon permanente. Les PEM obtenus par SET ont été révélateurs de modifications chez 9/14 patients (64 %), tandis que les PEM par SCD ont montré des modifications chez 13/14 patients (93 %) ( p = 0,165 d’après Fisher). Des modifications simultanées ont été observées chez 8/14 patients (57 %) qui ont bénéficié d’un monitorage utilisant à la fois la SET et la SCD : l’abolition permanente des PEM a alors toujours été suivie d’un déficit moteur sévère. Un pourcentage plus élevé de modifications permanentes a été observé en réponse à la SCD par rapport à la SET (67 % versus 33 %), mais la différence n’était pas significative ( p = 0,567). Lors des interventions sur des anévrismes supratentoriels, les PEM obtenus par SET ou SCD sont équivalents pour détecter une lésion imminente des voies motrices, à condition d’utiliser des électrodes permettant une stimulation aussi focalisée que possible et une intensité proche du seuil moteur. L’avantage de la SCD est de permettre une stimulation très focalisée et superficielle du cortex moteur qui n’entraîne pas de mouvements du patient.