CC BY
15
DOI: 10.24412/2226-0757-2023-13000
Актуальные вопросы неврологии
Транскраниальная магнитная стимуляция в прогнозировании восстановления двигательной функции руки при инсульте
И. С. Бакулин, А. Г. Пойдашева, H.A. Су понев а, М.А. Пирадов
Прогнозирование восстановления двигательной функции руки после инсульта является актуальной задачей на любом этапе нейрореабилитации. Определение прогноза двигательного восстановления имеет значение как для клинической практики (постановка цели и выбор реабилитационных методик), так и для оптимизации планирования клинических исследований. Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) является единственным нейрофизиологическим методом, позволяющим неинвазивно оценивать структурное и функциональное состояние двигательной системы. Несмотря на широкий спектр методик, наибольшее прогностическое значение при инсульте имеет качественная оценка наличия или отсутствия вызванных моторных ответов с мышц паретичной руки. За счет высокой положительной прогностической значимости ТМС позволяет выделять пациентов с тяжелым и выраженным парезом, у которых возможно хорошее восстановление двигательной функции. Использование ТМС в рамках нескольких вариантов алгоритма PREP (PREdicting recovery Potential - прогнозирование потенциала восстановления) позволяет оптимизировать применение инструментальных методов для прогнозирования двигательного восстановления. Многие другие, более сложные методики ТМС в контексте их прогностического значения при инсульте находятся в настоящее время на этапе изучения.
Ключевые слова: транскраниальная магнитная стимуляция, инсульт, двигательное восстановление, прогноз, биомаркеры, алгоритм PREP.
Введение
Инсульт занимает лидирующие позиции в структуре заболеваемости, смертности и инвалидизации населения [1, 2]. Значительное бремя инсульта связано не только с высокими показателями летальности, но и с сохранением у подавляющего большинства пациентов остаточного неврологического дефицита. Восстановление двигательной функции имеет решающее значение для снижения инвалидизации и улучшения качества жизни пациентов с инсультом [3-5].
Имеющийся прогресс в области нейрореабилитации двигательных нарушений во многом связан с улучшением понимания структурно-функциональных основ реорганизации моторной системы после инсульта, что было бы невозможным без применения современных нейровизуа-лизационных и нейрофизиологических методов. Их роль определяется изучением механизмов двигательного вос-
ФГБНУ "Научный центр неврологии", Москва. Илья Сергеевич Бакулин - канд. мед. наук, ст. науч. сотр., рук. группы неинвазивной нейромодуляции Института нейрореабилитации и восстановительных технологий.
Александра Георгиевна Пойдашева - канд. мед. наук, науч. сотр. группы неинвазивной нейромодуляции Института нейрореабилитации и восстановительных технологий.
Наталья Александровна Супонева - докт. мед. наук, чл.-корр. РАН, директор Института нейрореабилитации и восстановительных технологий.
Михаил Александрович Пирадов - докт. мед. наук, акад. РАН, директор Центра.
Контактная информация: Бакулин Илья Сергеевич, [email protected]
становления при использовании современных технологий реабилитации, а также возможностью разработки прогностических маркеров [6-8].
Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) является ведущим нейрофизиологическим методом оценки структурного и функционального состояния двигательной системы при инсульте. В настоящее время доступен достаточно широкий спектр методик ТМС, позволяющих оценивать сохранность кортико-спинальных трактов, баланс возбуждения и торможения в моторной коре, связность различных регионов мозга (прежде всего, межполушарные взаимодействия моторных зон коры), а также реорганизацию корковых представительств мышц [9-11 ]. В рамках настоящего обзора обсуждается роль ТМС в прогнозировании двигательного восстановления после инсульта.
Обоснование использования прогностических биомаркеров двигательного восстановления
У большинства пациентов в первые 3-6 мес после инсульта наблюдается определенное спонтанное восстановление двигательной функции вне зависимости от объема проводимого восстановительного лечения. В 2008 г. Э. РгаЬИакагап е1 а1. сформулировали правило пропорционального восстановления, согласно которому через 3-6 мес после инсульта происходит восстановление двигательной функции руки примерно на 70% от максимально возможного [12]. В дальнейшем пропорциональность восстановления двигательной функции была выявлена в достаточно большом количестве исследований [3, 13]. Данному правилу примерно соответствует восстановление
и при немоторных нарушениях, в частности при афазии и неглекте [14-16]. Кроме того, подобный паттерн восстановления описан у крыс на модели инсульта [17]. Хотя правило пропорционального восстановления довольно активно критикуется в последние годы, не вызывает сомнений, что изначальная тяжесть двигательных нарушений является важнейшим предиктором двигательного восстановления [18-21]. Считается, что пропорциональное восстановление отражает естественные биологические механизмы структурно-функциональной реорганизации головного мозга [3,4,21].
Важнейшим ограничением правила пропорционального восстановления является невозможность прогнозировать исход у пациентов с выраженным или грубым парезом, при котором может наблюдаться как хорошее восстановление через 3-6 мес, так и практически полное отсутствие восстановления [22, 23]. Примерно 20-30% пациентов с инсультом не достигают прогнозируемого уровня восстановления [12, 24]. Фактически, правило пропорционального восстановления может относительно успешно применяться только при легком и умеренном парезе [25]. Например, такой простой клинический подход, как оценка отведения плеча и разгибания пальцев на 2-й день после инсульта по 5-балльной шкале мышечной слабости Совета медицинских исследований Великобритании (Medical Research Council, MRC), при крайне высокой положительной прогностической значимости (95%) обладает низкой отрицательной прогностической значимостью (55%) [24]. Это определяет целесообразность разработки прогностических биомаркеров и моделей двигательного восстановления с применением нейрофизиологических и нейрови-зуализационных методов [3, 5, 26].
Классификация инструментальных биомаркеров двигательного восстановления при инсульте
Прогностические (предиктивные) биомаркеры и построенные на их основе модели или алгоритмы должны прогнозировать исход на основании данных, полученных на первоначальном этапе. В частности, при инсульте применение маркеров должно позволять прогнозировать двигательное восстановление в средне- или долгосрочной перспективе на основании обследования, проведенного в остром периоде [5].
Наиболее изученными инструментальными прогностическими биомаркерами восстановления двигательной функции при инсульте являются [27]:
• качественная оценка наличия/отсутствия вызванных моторных ответов (ВМО) с мышц паретической руки по данным ТМС;
• индекс асимметрии фракционной анизотропии (ФА) кортико-спинальных трактов на уровне заднего бедра внутренней капсулы по данным диффузионно-тензорной магнитно-резонансной томографии (ДТ-МРТ);
• размер и локализация очага по данным магнитно-резонансной томографии (МРТ) в стандартных режимах (Т1-и Т2-взвешенное изображение);
• функциональная коннективность между первичной моторной корой (М1) с двух сторон при движении паретич-ной рукой и функциональная коннективность между сен-сомоторными регионами в покое по данным функциональной МРТ покоя;
• комбинация ТМС и ДТ-МРТ.
Качественная оценка ВМО как основной прогностический биомаркер двигательного восстановления
Несмотря на широкий перечень методик ТМС, до настоящего времени наибольшей прогностической значимостью в контексте двигательного восстановления обладает качественная оценка наличия или отсутствия ВМО с мышц паретичной руки при стимуляции пораженного полушария [3, 4, 28-31]. Следует особо подчеркнуть, что качественная оценка наличия/отсутствия ВМО - технически простой, очень быстрый и широкодоступный подход, применимый при использовании любой модели стимулятора.
Регистрация ВМО с паретичной руки, по сути, отражает возможность проведения возбуждения от моторной коры до мышцы и является, таким образом, маркером целостности кортико-спинального тракта. По данным систематического обзора 14 исследований, суммарно включавших 480 пациентов, наличие ВМО с паретичной руки при стимуляции пораженного полушария обладает высокой (86-93%) положительной прогностической значимостью в отношении хорошего восстановления двигательной функции руки [28].
Несмотря на высокую положительную прогностическую значимость, применение ТМС у всех пациентов с инсультом в остром периоде позволяет лишь немного увеличить точность прогнозирования двигательного восстановления по сравнению с клинической оценкой [24]. Во многом это связано с тем, что у пациентов с изначально легким и умеренным парезом хорошее двигательное восстановление, как указывалось выше, может быть спрогнозировано уже на основании клинических данных. Проведение ТМС, таким образом, имеет прогностическое значение в первую очередь у пациентов с выраженным/грубым парезом или пле-гией, у которых клиническая оценка не является достаточно информативной. У данной категории пациентов положительная прогностическая значимость качественной оценки ВМО может достигать 100% [29]. Наличие ВМО позволяет определить пациентов, у которых можно ожидать хорошего восстановления двигательной функции [4].
В то же время отмечено, что отрицательная прогностическая значимость этого показателя является недостаточно высокой (72%, по данным одной из работ) [30]. Иными словами, наличие ВМО с паретичной руки служит надеж-
Рис. 1. Алгоритм PREP для прогнозирования восстановления двигательной функции руки при инсульте (адаптировано из [35], с изменениями). Здесь и на рис. 2: ВМО+ - регистрация ответа с индикаторных мышц, ВМО- - отсутствие ответа с индикаторных
ным предиктором хорошего восстановления двигательной функции, в то время как отсутствие ВМО не позволяет однозначно прогнозировать плохое восстановление.
Обсуждается несколько причин недостаточной отрицательной прогностической значимости качественной оценки ВМО. В частности, при проведении ТМС в 1-ю неделю после инсульта отсутствие ВМО у части пациентов может быть следствием диашиза [22, 32]. По данным M.H.J. Hoonhorst et al., проведение ТМС на 11-й день после инсульта по сравнению с 3-м днем позволяет несколько улучшить прогнозирование восстановления, однако отрицательная прогностическая значимость метода остается довольно низкой [24]. По еще одной гипотезе, ограниченное восстановление двигательной функции у части пациентов с тяжелым поражением кортико-спинального тракта может происходить за счет реорганизации моторной коры с участием других нисходящих путей. Однако при попытках увеличить точность прогнозирования двигательного восстановления путем оценки функциональной реорганизации моторной коры в остром периоде инсульта также были получены отрицательные результаты [22].
Еще один подход основан на применении при отсутствии ВМО ДТ-МРТ с определением индекса асимметрии ФА кортико-спинальных трактов для более точной оценки их структурной целостности [26, 33]. По данным S.H. Jang et al., ДТ-МРТ, уступая в остром периоде ТМС по положительной прогностической значимости, обладает более высокой отрицательной прогностической значимостью [31].
Комбинированная оценка клинических данных, результатов ТМС и ДТ-МРТ реализована в алгоритме прогнозирования восстановления двигательной функции руки при инсульте PREP (PREdicting recovery Potential - прогнозирование потенциала восстановления). Первоначальная версия этого алгоритма была предложена группой исследователей из Оклендского университета (Новая Зеландия)
в 2012 г. [34]. В модифицированной версии, предложенной в 2017 г., прогнозирование восстановления двигательной функции руки по алгоритму PREP основано на [35]:
1) клинических данных (сумма баллов при оценке по 5-балльной шкале мышечной слабости MRC отведения плеча и разгибания пальцев (Shoulder Abduction, Finger Extension, SAFE), максимальная сумма баллов - 10);
2) результатах ТМС (наличие или отсутствие ВМО с лучевого разгибателя запястья или первой тыльной межкостной мышцы при стимуляции пораженного полушария через 7 дней после начала заболевания; пациент считается имеющим ВМО при наличии ответа хотя бы с одной мышцы, втом числе в условиях фасцилитации);
3) результатах ДТ-МРТ, оценивающей индекс асимметрии ФА кортико-спинальных трактов на уровне заднего бедра внутренней капсулы через 10-12 дней после инсульта.
Алгоритм PREP имеет иерархичную структуру. Транскраниальная магнитная стимуляция проводится только у пациентов с суммарным баллом по шкале SAFE <8, а ДТ-МРТ - только при отсутствии ВМО по данным ТМС (рис. 1). В итоге использование алгоритма позволяет стратифицировать пациента в одну из 4 групп: отличное (полное или почти полное) восстановление, хорошее восстановление, ограниченное восстановление и отсутствие восстановления через 3 мес после инсульта. В 2 исследованиях показана высокая положительная и отрицательная прогностическая значимость алгоритма PREP с точностью прогнозирования двигательного восстановления через 3 мес после инсульта приблизительно 80%. В первоначальном исследовании положительная и отрицательная прогностическая значимость алгоритма составила 88 и 83% соответственно [34]. В более крупном исследовании показано, что применение алгоритма PREP с информированием врача и пациента о прогнозе восстановления двигательной функ-
Рис. 2. Алгоритм РЯЕР2 для прогнозирования восстановления двигательной функции руки при инсульте (адаптировано из [37], с изменениями).
ции влияет на состав программы реабилитации. Например, пациентам с прогнозируемым отличным восстановлением значительно реже проводилась реабилитация, включавшая выполнение пассивных движений в паретичной руке, при наличии у врача информации о прогнозе (8% случаев против 32% случаев в группе сравнения). Кроме того, внедрение алгоритма PREP приводило к снижению продолжительности госпитализации на 1 нед, хотя и не оказывало статистически значимого влияния на исход. В целом можно отметить, что применение алгоритма PREP позволяет поставить реалистичные цели реабилитации и модифицировать ее содержание. Несомненным преимуществом алгоритма, имеющего структуру в виде дерева решений, является отсутствие необходимости полной реализации протокола для всех пациентов. Проведение ТМС требуется примерно в 60% случаев, а ДТ-МРТ (самого дорогостоящего и малодоступного метода) - только в 20% случаев [35].
Сходный с PREP алгоритм (при использовании порога для асимметрии ФА кортико-спинальных трактов 0,25) может также применяться для прогнозирования потенциала двигательного восстановления у пациентов со сроком после инсульта более 6 мес. Пациенты, у которых регистрируются ВМО с мышц паретичной руки при стимуляции пораженного полушария, обладают потенциалом к улучшению двигательной функции руки в течение не менее 3 лет после инсульта, хотя возможность двигательного восстановления и снижается со временем [36].
Одним из ограничений алгоритма PREP является низкая доступность ДТ-МРТ, а также наличие ряда методологических сложностей при применении этого метода в рутинной клинической практике (например, отсутствие автоматизированных программ для расчета ФА) [26]. Кроме того, в валидационном исследовании алгоритма PREP вследствие небольшого количества пациентов с категориями "ограниченное восстановление" и "отсутствие восстановления" данных о прогностическом значении ДТ-МРТ получено не было [35]. В 2017 г. был предложен алгоритм PREP2, в котором учитываются клинические данные (суммарный балл по
шкале SAFE, возраст, суммарная оценка по шкале инсульта Национальных институтов здоровья США (National Institutes of Health Stroke Scale, NIHHS)) и результаты ТМС (рис. 2). На выборке из 207 пациентов было показано, что предложенный алгоритм позволяет корректно определить двигательное восстановление через 3 мес после инсульта у 75% пациентов. Кроме отсутствия необходимости проведения ДТ-МРТ, использование алгоритма PREP2 позволяет снизить частоту проведения ТМС с 60 до 20% [37]. Фактически, ТМС обеспечивает при использовании данного алгоритма не очень большое повышение точности (с 71 до 75%), однако применение этого метода требуется небольшой доле пациентов с показателем по шкале SAFE <5 баллов, у которых прогноз сложно сделать на основании клинических данных [26].
Одним из спорных и нерешенных вопросов при качественной оценке ВМО для прогнозирования двигательного восстановления является выбор мышцы-мишени. В алгоритме PREP в первоначальном варианте предлагалось оценивать ВМО только с лучевого разгибателя запястья, в модифицированном варианте - также с первой тыльной межкостной мышцы, при этом предложено считать пациента имеющим ВМО при наличии ответа хотя бы с одной мышцы [34, 35]. В систематическом обзоре показано, что при сравнении пациентов с наличием и отсутствием ВМО разница в выраженности двигательных нарушений была выше при регистрации ответа с мышц предплечья, чем при регистрации с мышц кисти [38]. Еще в одном исследовании показано, что у пациентов с инсультом ВМО могут дифференцированно определяться в коротком разгибателе большого пальца и общем разгибателе пальцев [39]. Таким образом, наиболее вероятно результаты качественной оценки ВМО зависят от количества и выбора конкретных мышц. Однако до настоящего времени систематического сравнения прогностического значения ВМО при регистрации с разных мышц не проводилось. Следует также отметить, что в алгоритме PREP оценка наличия/отсутствия ВМО осуществляется на основании записи электромиографии с
помощью накожных электродов по стандартной методике. Прогностическое значение качественной визуальной оценки наличия/отсутствия ВМО нуждается в уточнении.
Другие ТМС-маркеры двигательного восстановления
Для исследования реорганизации моторной системы и разработки прогностических биомаркеров изучаются многие другие показатели ТМС (пассивный моторный порог, контра- и ипсилатеральный период молчания, внутрикор-ковое торможение при стимуляции парными стимулами, корковые репрезентации мышц по данным картирования, показатели ТМС-электроэнцефалографии и др.) [9, 10, 40-42]. Хотя многие из этих показателей коррелируют с тяжестью двигательных нарушений, до настоящего времени не получено данных о более высоком прогностическом значении описанных маркеров по сравнению с качественной оценкой ВМО. Для большинства показателей ТМС ограничениями являются отсутствие референсных значений, высокая межиндивидуальная вариабельность и недостаточная воспроизводимость, что сильно затрудняет их внедрение в клиническую практику. Следует также отметить выраженную гетерогенность проведенных исследований с точки зрения методологии. Кроме того, хотя ТМС теоретически позволяет достаточно тонко оценивать различные аспекты функционирования двигательной системы, при инсульте возможности этого метода ограничены лишь пациентами с наличием ВМО, что неизбежно приводит к смещению результатов исследований из-за включения преимущественно пациентов с легким/умеренным парезом.
Заключение
Таким образом, до настоящего времени основным ТМС-маркером двигательного восстановления при инсульте остается наличие/отсутствие ВМО с паретичной руки. Этот показатель входит в состав нескольких модификаций алгоритма PREP, который является единственным валиди-рованным и наиболее хорошо изученным инструментом прогнозирования двигательного восстановления. Качественная оценка ВМО может быть в настоящее время рекомендована к применению у пациентов с выраженным и грубым парезом для выявления лиц с потенциалом хорошего восстановления двигательной функции. Многие другие показатели ТМС в настоящее время находятся на этапе изучения и имеют преимущественно исследовательское значение.
Список литературы
1. Saini V, Guada L, Yavagal DR. Global epidemiology of stroke and access to acute ischemic stroke interventions. Neurology 2021 Nov;97(20 Suppl 2):S6-16.
2. Roth GA, Mensah GA, Johnson CO, Addolorato G, Ammirati E, Baddour LM, Barengo NC, Beaton AZ, Benjamin EJ, Benziger CP, Bonny A, Brauer M, Brodmann M, Cahill TJ, Carapetis J, Cata-pano AL, Chugh SS, Cooper LT, Coresh J, Criqui M, DeCleene N, Eagle KA, Emmons-Bell S, Feigin VL, Fernández-Solá J, Fowkes G, Gakidou E, Grundy SM, He FJ, Howard G, Hu F, Inker L, Karthikey-
an G, Kassebaum N, Koroshetz W, Lavie C, Lloyd-Jones D, Lu HS, Mirijello A, Temesgen AM, Mokdad A, Moran AE, Muntner P, Naru-la J, Neal B, Ntsekhe M, Moraes de Oliveira G, Otto C, Owolabi M, Pratt M, Rajagopalan S, Reitsma M, Ribeiro ALP, Rigotti N, Rodgers A, Sable C, Shakil S, Sliwa-Hahnle K, Stark B, Sundstrom J, Timpel P, Tleyjeh IM, Valgimigli M, Vos T, Whelton PK, Yacoub M, Zuhlke L, Murray C, Fuster V; GBD-NHLBI-JACC Global Burden of Cardiovascular Diseases Writing Group. Global burden of cardiovascular diseases and risk factors, 1990-2019: update from the GBD 2019 study. Journal of the American College of Cardiology 2020 Dec;76(25):2982-3021.
3. Stinear CM, Smith MC, Byblow WD. Prediction tools for stroke rehabilitation. Stroke 2019 Nov;50(11):3314-22.
4. Stinear CM. Prediction of motor recovery after stroke: advances in biomarkers. The Lancet. Neurology 2017 Oct;16(10):826-36.
5. Connell LA, Smith MC, Byblow WD, Stinear CM. Implementing biomarkers to predict motor recovery after stroke. NeuroRehabilita-tion 2018;43(1):41-50.
6. Пирадов M.A., Черникова Л.А., Супонева H.A. Пластичность мозга и современные технологии нейрореабилитации. Вестник Российской академии наук 2018;88(4):299-312.
7. Maier М, Ballester BR, Verschure PFMJ. Principles of neuroreha-bilitation after stroke based on motor learning and brain plasticity mechanisms. Frontiers in Systems Neuroscience 2019 Dec;13:74.
8. Micera S, Caleo M, Chisari C, Hummel FC, Pedrocchi A. Advanced neurotechnologies for the restoration of motor function. Neuron 2020 Feb;105(4):604-20.
9. Назарова M.A., Новиков П.А., Никулин В.В., Иванова Г.Е. Диагностические возможности транскраниальной магнитной стимуляции для прогнозирования двигательного восстановления после инсульта. Нервно-мышечные болезни 2020; 10(1 ):64-74.
10. Ludemann-Podubecka J, NowakDA. Mapping cortical hand motor representation using TMS: a method to assess brain plasticity and a surrogate marker for recovery of function after stroke? Neuroscience & Biobehavioral Reviews 2016 Oct;69:239-51.
11. Karatzetzou S, Tsiptsios D, Terzoudi A, Aggeloussis N, Vadikolias K. Transcranial magnetic stimulation implementation on stroke prognosis. Neurological Sciences 2022 Feb;43(2):873-88.
12. Prabhakaran S, Zarahn E, Riley C, Speizer A, Chong JY, Lazar RM, Marshall RS, Krakauer JW. Inter-individual variability in the capacity for motor recovery after ischemic stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair 2008 Jan-Feb;22( 1 ):64-71.
13. Winters C, van Wegen EE, Daffertshofer A, Kwakkel G. Generaliza-bility of the proportional recovery model for the upper extremity after an ischemic stroke. Neurorehabilitation and Neural Repair 2015 Aug;29(7):614-22.
14. Winters C, van Wegen EE, Daffertshofer A, Kwakkel G. Generaliza-bility of the maximum proportional recovery rule to visuospatial neglect early poststroke. Neurorehabilitation and Neural Repair 2017 Apr;31(4):334-42.
15. Lazar RM, Minzer B, Antoniello D, Festa JR, Krakauer JW, Marshall RS. Improvement in aphasia scores after stroke is well predicted by initial severity. Stroke 2010 Jul;41(7):1485-8.
16. Marchi NA, PtakR, Di Pietro M, SchniderA, Guggisberg AG. Principles of proportional recovery after stroke generalize to neglect and aphasia. European Journal of Neurology 2017 Aug;24(8): 1084-7.
17. Jeffers MS, Karthikeyan S, Corbett D. Does stroke rehabilitation really matter? Part A: proportional stroke recovery in the rat. Neurorehabilitation and Neural Repair 2018 Jan;32(1):3-6.
18. Hope TMH, Friston K, Price CJ, Left AP, Rotshtein P, Bowman H. Recovery after stroke: not so proportional after all? Brain 2019 Jan;142(1):15-22.
19. Hawe RL, Scott SH, Dukelow SP. Taking proportional out of stroke recovery. Stroke 2019 Jan;50(1):204-11.
20. Kundert R, Goldsmith J, Veerbeek JM, Krakauer JW, Luft AR. What the proportional recovery rule is (and is not): methodological and statistical considerations. Neurorehabilitation and Neural Repair 2019 Nov;33(11):876-87.
21. Goldsmith J, Kitago T, Garcia de la Garza A, Kundert R, Luft A, Stin-earC, ByblowWD, Kwakkel G, Krakauer JW. Arguments for the biological and predictive relevance of the proportional recovery rule. eLife 2022 0ct;11:e80458.
22. Zarahn E, Alon L, Ryan SL, Lazar RM, Vry MS, Weiller C, Marshall RS, Krakauer JW. Prediction of motor recovery using initial impairment and fMRI 48 h poststroke. Cerebral Cortex 2011 Dec;21 (12):2712-21.
23. Buch ER, Rizk S, Nicolo P, Cohen LG, Schnider A, Guggisberg AG. Predicting motor improvement after stroke with clinical assessment and diffusion tensor imaging. Neurology 2016 May;86(20): 1924-5.
24. Hoonhorst MHJ, Nijland RHM, van den Berg PJS, Emmelot CH, Kol-len BJ, Kwakkel G. Does transcranial magnetic stimulation have an added value to clinical assessment in predicting upper-limb function very early after severe stroke? Neurorehabilitation and Neural Repair 2018 Aug;32(8):682-90.
25. Byblow WD, Stinear CM, Barber PA, Petoe MA, Ackerley SJ. Proportional recovery after stroke depends on corticomotor integrity. Annals of Neurology 2015 Dec;78(6):848-59.
26. Rosso C, Lamy JC. Prediction of motor recovery after stroke: being pragmatic or innovative? Current Opinion in Neurology 2020 Aug;33(4):482-7.
27. Kim B, Winstein C. Can neurological biomarkers of brain impairment be used to predict poststroke motor recovery? A systematic review. Neurorehabilitation and Neural Repair 2017 Jan;31 (1 ):3-24.
28. Bembenek JP, Kurczych K, Karli Nski M, Czlonkowska A. The prognostic value of motor-evoked potentials in motor recovery and functional outcome after stroke - a systematic review of the literature. Functional Neurology 2012 Apr-Jun;27(2):79-84.
29. Escudero JV, Sancho J, Bautista D, Escudero M, Lopez-Trigo J. Prognostic value of motor evoked potential obtained by transcranial magnetic brain stimulation in motor function recovery in patients with acute ischemic stroke. Stroke 1998 Sep;29(9): 1854-9.
30. Pizzi A, Carrai R, Falsini C, Martini M, Verdesca S, Grippo A. Prognostic value of motor evoked potentials in motor function recovery of upper limb after stroke. Journal of Rehabilitation Medicine 2009 Jul;41(8):654-60.
31. Jang SH, Ahn SH, Sakong J, Byun WM, Choi BY, Chang CH, Bai D, Son SM. Comparison of TMS and DTT for predicting motor out-
come in intracerebral hemorrhage. Journal of the Neurological Sciences 2010 Mar;290( 1 -2): 107-11.
32. Kwakkel G, Kollen B, Lindeman E. Understanding the pattern of functional recovery after stroke: facts and theories. Restorative Neurology and Neuroscience 2004;22:281-99.
33. Jin JF, Guo ZT, Zhang YP, Chen YY. Prediction of motor recovery after ischemic stroke using diffusion tensor imaging: a meta-analy-sis. World Journal of Emergency Medicine 2017;8(2):99-105.
34. Stinear CM, Barber PA, Petoe M, Anwar S, Byblow WD. The PREP algorithm predicts potential for upper limb recovery after stroke. Brain 2012Aug;135(Pt8):2527-35.
35. Stinear CM, ByblowWD, Ackerley SJ, Barber PA, Smith MC. Predicting recovery potential for individual stroke patients increases rehabilitation efficiency. Stroke 2017 Apr;48(4): 1011-9.
36. Stinear CM, Barber PA, Smale PR, Coxon JP, Fleming MK, ByblowWD. Functional potential in chronic stroke patients depends on corticospinal tract integrity. Brain 2007 Jan; 130(Pt 1): 170-80.
37. Stinear CM, ByblowWD, Ackerley SJ, Smith MC, BorgesVM, Barber PA. PREP2: a biomarker-based algorithm for predicting upper limb function after stroke. Annals of Clinical and Translational Neurology 2017 Oct;4(11):811-20.
38. Hayward KS, Schmidt J, Lohse KR, Peters S, Bernhardt J, Lan-nin NA, Boyd LA. Are we armed with the right data? Pooled individual data review of biomarkers in people with severe upper limb impairment after stroke. Neuroimage: Clinical 2016Sep;13:310-9. Erratum in: Neuroimage: Clinical 2017 Apr;15:53-5.
39. Nazarova M, Kulikova S, Piradov MA, Limonova AS, Dobrynina LA, KonovalovRN, NovikovPA, SehmB, Villringer A, Saltykova A, Niku-lin W. Multimodal assessment of the motor system in patients with chronic ischemic stroke. Stroke 2021 Jan;52(1):241-9.
40. McDonnell MN, Stinear CM. TMS measures of motor cortex function after stroke: a meta-analysis. Brain Stimulation 2017 Jul-Aug;10(4):721-34.
41. Jo JY, Lee A, Kim MS, Park E, Chang WH, Shin Yl, Kim YH. Prediction of motor recovery using quantitative parameters of motor evoked potential in patients with stroke. Annals of Rehabilitation Medicine 2016 0ct;40(5):806-15.
42. Rosso C, Lamy JC. Does resting motor threshold predict motor hand recovery after stroke? Frontiers in Neurology 2018 Nov;9:1020. J
Transcranial Magnetic Stimulation in the Prognosis of Recovery for Hand Motor Function after Stroke
I.S. Bakulin, A.G. Poidasheva, N.A. Suponeva, and M.A. Piradov
The prognosis of hand motor recovery after stroke is an urgent task for any stage of neurorehabilitation. Determination of prognosis for motor recovery is important both for clinical practice (goal setting and choice of rehabilitation methods) and optimization of planning clinical trials. Transcranial magnetic stimulation (TMS) is the only neurophysiological method allowing for noninvasive assessment of structural and functional states of motor system. Despite the wide range of methods, qualitative assessment of the presence or absence of motor evoked potentials in affected hand has the highest prognostic value in stroke. Due to its high positive prognostic value, TMS allows identifying the patients with severe and prominent paresis with good potential for motor recovery. The application of TMS in several variants of PREP (PREdicting recovery Potential) algorithm provides the optimization of implementing the instrumental methods for prognosis of motor recovery. The prognostic value of many other more complicated TMS methods in stroke is currently investigated.
Keywords: transcranial magnetic stimulation, stroke, motor recovery, prognosis, biomarkers, PREP algorithm.
