ทางเลือกขดลวดที่ส่งผลต่อความแม่นยำในการวินิจฉัย
ในการตรวจวัดความตื่นตัวของคอร์เทกซ์สั่งการด้วยเทคนิค Threshold-Tracking TMS (TT-TMS) โดยเฉพาะการวัดค่า Short-Interval Intracortical Inhibition (SICI) ซึ่งกำลังถูกเสนอให้เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ (biomarker) สำหรับการวินิจฉัยโรคกล้ามเนื้ออ่อนแรง ALS (Amyotrophic Lateral Sclerosis) นั้น มีตัวแปรหนึ่งที่มักถูกมองข้าม นั่นคือรูปทรงของขดลวดกระตุ้น (coil geometry)
งานวิจัยที่ตีพิมพ์โดยทีมวิจัยจาก Aarhus University Hospital ประเทศเดนมาร์ก ร่วมกับ University College London และสถาบันวิจัยนานาชาติอื่น ๆ ได้ทำการเปรียบเทียบโดยตรงระหว่างขดลวดรูปเลข 8 (figure-of-8 coil) และขดลวดวงกลม (circular coil) ในการตรวจ T-SICI เป็นครั้งแรกที่ให้ความสำคัญกับทั้งความสามารถในการทำซ้ำผลการตรวจ (reproducibility) และความรู้สึกเจ็บปวดหรือไม่สบายตัวของผู้เข้ารับการตรวจไปพร้อมกัน
บทความนี้จะสรุปประเด็นสำคัญจากงานวิจัยดังกล่าว เพื่อเป็นข้อมูลประกอบการตัดสินใจเลือกขดลวดสำหรับห้องปฏิบัติการที่ทำการตรวจ TT-TMS
ทำความเข้าใจพื้นฐาน: T-SICI คืออะไร
ก่อนเข้าสู่ผลการทดลอง ควรทำความเข้าใจกลไกพื้นฐานของเทคนิคนี้ก่อน
Threshold-Tracking TMS เป็นการพัฒนาต่อยอดจากเทคนิค paired-pulse TMS แบบดั้งเดิม โดยมีขั้นตอนหลักดังนี้
- วัดค่า Resting Motor Threshold (RMT) — หาความเข้มของพัลส์เดี่ยวที่ทำให้เกิด MEP (Motor-Evoked Potential) ขนาดคงที่ (ในงานวิจัยนี้กำหนดไว้ที่ 200 ไมโครโวลต์)
- ส่งพัลส์คู่ (paired-pulse) — โดยพัลส์ปรับสภาพ (conditioning stimulus) ถูกกำหนดไว้ที่ 70% ของ RMT ส่วนพัลส์ทดสอบ (test stimulus) จะถูกปรับเปลี่ยนความเข้มอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาขนาด MEP ให้คงที่
- บันทึกระดับการยับยั้งหรือกระตุ้น — เป็นเปอร์เซ็นต์ของ RMT ที่เปลี่ยนแปลงไปตามช่วงเวลาระหว่างพัลส์ทั้งสอง (interstimulus interval: ISI)
โดยทั่วไป เมื่อ ISI อยู่ระหว่าง 1-5 มิลลิวินาที จะเกิดการยับยั้ง (SICI) โดยมีจุดสูงสุดที่ประมาณ 1 และ 3 มิลลิวินาที ขณะที่ ISI ระหว่าง 7-20 มิลลิวินาทีจะเกิดการกระตุ้นเสริม (intracortical facilitation) แทน
ข้อดีที่มีการอ้างถึงของ TT-TMS เมื่อเทียบกับวิธีดั้งเดิมคือมีความสามารถในการทำซ้ำผลที่สูงกว่า ใช้เวลาตรวจสั้นกว่า และต้องการขนาดกลุ่มตัวอย่างที่น้อยกว่าสำหรับการศึกษาเชิงทดลอง
ทำไมต้องเปรียบเทียบขดลวดสองแบบนี้
ขดลวดรูปเลข 8 มีข้อได้เปรียบที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปคือให้การกระตุ้นที่จำเพาะเจาะจงต่อตำแหน่ง (focal) มากกว่า และต้องการความเข้มของการกระตุ้นที่ต่ำกว่า จึงเป็นขดลวดที่ได้รับการแนะนำสำหรับการตรวจ paired-pulse TMS โดยทั่วไป
อย่างไรก็ตาม งานวิจัยส่วนใหญ่ที่เสนอให้ใช้ T-SICI เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพสำหรับการวินิจฉัยและพยากรณ์โรค ALS กลับใช้ขดลวดวงกลมเป็นหลัก ซึ่งสร้างช่องว่างขององค์ความรู้ที่สำคัญ เนื่องจากห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้ขดลวดรูปเลข 8 เป็นมาตรฐาน
ก่อนหน้านี้มีการศึกษาเพียงชิ้นเดียวที่เปรียบเทียบ SICI และ SICF (short-interval intracortical facilitation) ของแขนระหว่างขดลวดทั้งสองแบบ ซึ่งพบว่าขดลวดวงกลมให้ค่า SICI ที่แรงกว่า แต่ขดลวดรูปเลข 8 ให้ค่า SICF ที่แรงกว่า ทว่าการศึกษาดังกล่าวไม่ได้เปรียบเทียบเรื่องความสามารถในการทำซ้ำผลหรือระดับความเจ็บปวด/ไม่สบายตัว ซึ่งเป็นช่องว่างที่งานวิจัยฉบับนี้ตั้งใจอุดให้สมบูรณ์
วิธีการศึกษา
ผู้เข้าร่วมการศึกษาเป็นอาสาสมัครสุขภาพดี 20 คน (อายุเฉลี่ย 45.5 ± 6.7 ปี เพศหญิง 9 คน เพศชาย 11 คน) แต่ละคนเข้ารับการตรวจด้วยขดลวดทั้งสองแบบ 2 ครั้งในวันเดียวกัน คือช่วงเช้าและช่วงบ่าย โดยลำดับการใช้ขดลวดถูกสลับแบบสุ่มระหว่างสองช่วงเวลา เพื่อควบคุมปัจจัยกวนจากลำดับการทดสอบ
การตรวจวัด MEP ทำที่กล้ามเนื้อ Abductor Pollicis Brevis (APB) ของมือข้างขวา โดยใช้ขดลวดรูปเลข 8 และ ขดลวดวงกลม Circular coi เชื่อมต่อกับเครื่องกระตุ้น เครื่อง TMS สองเครื่องในรูปแบบ Bistim การติดตามค่า threshold ใช้ระบบอัตโนมัติ ตรวจที่ ISI ตั้งแต่ 1-7 มิลลิวินาที
หลังการตรวจแต่ละครั้ง ผู้เข้าร่วมจะประเมินระดับความเจ็บปวดหรือไม่สบายตัวด้วย Numerical Rating Scale (NRS) ตั้งแต่ 0 ถึง 10
ผลการศึกษาที่ 1: ค่า Resting Motor Threshold แตกต่างกันอย่างชัดเจน
ค่า RMT เฉลี่ยสำหรับการตอบสนองขนาด 200 ไมโครโวลต์ สูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อใช้ขดลวดวงกลม (เฉลี่ย 64.2 ± 10.90% MSO) เทียบกับขดลวดรูปเลข 8 (เฉลี่ย 59.6 ± 10.86% MSO)
ผลลัพธ์นี้สอดคล้องกับคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของขดลวดรูปเลข 8 ที่ให้สนามแม่เหล็กจำเพาะเจาะจงต่อตำแหน่งมากกว่า จึงต้องใช้พลังงานน้อยกว่าในการกระตุ้นให้ถึงค่า threshold เดียวกัน
|
รายการ |
Figure-of-8 Coil |
Circular Coil |
|
รุ่นขดลวด |
Magstim® D70 Remote Coil |
Magstim® Remote Coil |
|
ค่า RMT เฉลี่ย (% MSO) |
59.6 ± 10.86 |
64.2 ± 10.90 * |
|
คะแนนความเจ็บปวด NRS เฉลี่ย |
1.90 ± 1.28 |
2.83 ± 1.60 ** |
|
ความรู้สึกไม่สบายระดับปานกลาง (จาก 40 ครั้ง) |
6 ครั้ง |
14 ครั้ง |
* p < 0.05 ** p < 0.005 (จากการเปรียบเทียบระหว่างขดลวดทั้งสองแบบ)
ผลการศึกษาที่ 2: ความสามารถในการทำซ้ำผลไม่แตกต่างกัน แต่ความแปรปรวนระหว่างบุคคลต่างกัน
การวิเคราะห์ด้วย Bland-Altman plots เปรียบเทียบผลการตรวจช่วงเช้าและบ่ายที่ ISI ต่าง ๆ (1, 2.5, 3, 1-3.5 และ 1-7 มิลลิวินาที) พบว่าขอบเขตของความสอดคล้องกัน (limits of agreement) ไม่แตกต่างกันระหว่างขดลวดทั้งสองแบบในทุก ISI ที่ทดสอบ
อย่างไรก็ตาม ช่วงความกว้างของขอบเขตความสอดคล้องกันนั้นค่อนข้างกว้างในทั้งสองกรณี ตั้งแต่ ± 11.5% (ขดลวดวงกลม ที่ ISI 1-7 มิลลิวินาที) ไปจนถึง ± 21.8% (ขดลวดรูปเลข 8 ที่ ISI 3 มิลลิวินาที) โดยมีค่าเฉลี่ยความกว้างอยู่ที่ ± 15.9% ซึ่งสะท้อนถึงข้อจำกัดของการใช้พารามิเตอร์ SICI เพื่อวัตถุประสงค์ในการวินิจฉัยโรคเดี่ยว ๆ และชี้ให้เห็นว่าการตรวจซ้ำหลายครั้งยังคงมีความจำเป็นเพื่อควบคุมความแปรปรวนตามธรรมชาติของผลการตรวจ
ที่น่าสนใจกว่านั้นคือ ความแปรปรวนระหว่างบุคคล (between-subject variability) ซึ่งวัดเป็นค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน พบว่าน้อยกว่าอย่างชัดเจนเมื่อใช้ขดลวดรูปเลข 8 ในเกือบทุก ISI และมีนัยสำคัญทางสถิติในประมาณครึ่งหนึ่งของ ISI ทั้งหมดที่ทดสอบ (เช่น ที่ ISI เฉลี่ย 1-3.5 มิลลิวินาที ขดลวดวงกลมมี SD 11.2% เทียบกับขดลวดรูปเลข 8 ที่มี SD เพียง 7.2%)
ผลการศึกษาที่ 3: ค่า SICI เฉลี่ยใกล้เคียงกัน ยกเว้นที่ ISI 2 มิลลิวินาที
สำหรับขดลวดทั้งสองแบบ ค่า SICI เฉลี่ยสูงสุดพบที่ ISI ประมาณ 3 มิลลิวินาที ซึ่งสอดคล้องกับงานวิจัยก่อนหน้านี้ และไม่พบความแตกต่างของค่า SICI เฉลี่ยระหว่างขดลวดทั้งสองแบบ ยกเว้นที่ ISI 2 มิลลิวินาทีเท่านั้น ซึ่งขดลวดรูปเลข 8 ให้ค่าการยับยั้งสูงกว่าขดลวดวงกลมอย่างมีนัยสำคัญ (9.46% เทียบกับ 3.69%)
ผู้วิจัยตั้งข้อสังเกตว่าความแตกต่างนี้อาจเกิดจากการที่ขดลวดทั้งสองแบบสร้างสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกัน จึงอาจกำลังตรวจสอบโครงสร้างของวงจรประสาทที่ต่างกันบางส่วน ซึ่งเป็นประเด็นที่ควรมีการศึกษาเพิ่มเติมในอนาคต
ผลลัพธ์นี้ขัดแย้งกับการศึกษาก่อนหน้าของ Van den Bos และคณะ ที่พบว่าขดลวดรูปเลข 8 ให้ค่า SICI ที่ต่ำกว่าขดลวดวงกลมอย่างมีนัยสำคัญที่ ISI 3 มิลลิวินาที และค่าเฉลี่ยตลอดช่วง 1-7 มิลลิวินาที ความแตกต่างของผลการศึกษานี้ยังไม่มีคำอธิบายที่ชัดเจน แต่อาจเกี่ยวข้องกับความละเอียดอ่อนของการวางตำแหน่งขดลวดรูปเลข 8 ที่มากกว่า
ผลการศึกษาที่ 4: จำนวนการตรวจที่ “ไม่พบการยับยั้งเลย” น้อยกว่าอย่างชัดเจนในขดลวดรูปเลข 8
นี่คือหนึ่งในผลลัพธ์ที่มีนัยสำคัญทางคลินิกมากที่สุดของการศึกษานี้ เมื่อนับจำนวนการตรวจที่ไม่พบการยับยั้งเลย (กล่าวคือ threshold ≤ RMT ซึ่งหมายถึงไม่มี SICI เกิดขึ้น) พบว่า
- ขดลวดรูปเลข 8 มีจำนวนการตรวจที่ไม่พบการยับยั้งน้อยกว่าขดลวดวงกลมในทุก ISI ตั้งแต่ 1 ถึง 3.5 มิลลิวินาที
- เฉพาะขดลวดรูปเลข 8 เท่านั้นที่มีสัดส่วนการตรวจไม่พบการยับยั้งต่ำกว่า 5% ในหลาย ISI
- ที่ ISI 3, 3.5 และค่าเฉลี่ย 1-3.5 มิลลิวินาที ไม่พบการตรวจที่ปราศจากการยับยั้งเลยแม้แต่ครั้งเดียวเมื่อใช้ขดลวดรูปเลข 8 ขณะที่ขดลวดวงกลมพบรวม 13 ครั้ง (10.8%) ที่ ISI ดังกล่าว
ความหมายเชิงคลินิกของผลลัพธ์นี้สำคัญมาก เพราะหากขดลวดทำให้กลุ่มควบคุมที่มีสุขภาพดีมีค่าใกล้เคียงกันมากขึ้น (ความแปรปรวนระหว่างบุคคลต่ำลง) และมีโอกาสพบ “ไม่มีการยับยั้ง” ในคนปกติน้อยลง ก็ยิ่งเพิ่มโอกาสที่จะตรวจพบความผิดปกติได้อย่างชัดเจนเมื่อนำไปเปรียบเทียบกับผู้ป่วยจริง
ตารางสรุปค่า SICI ที่ ISI สำคัญ (ดัดแปลงจาก Table 1 ของงานวิจัยต้นฉบับ)
|
ISI (ms) |
Mean SICI Circ (%RMT) |
Mean SICI F8 (%RMT) |
SD ระหว่างบุคคล Circ |
SD ระหว่างบุคคล F8 |
ไม่พบการยับยั้ง (Circ / F8) |
|
1 |
6.42 |
4.54 |
9.75 |
5.12 ** |
9 / 7 |
|
2 |
3.69 |
9.46 ** |
9.15 |
9.92 |
11 / 1* |
|
3 |
14.18 |
14.62 |
15.83 |
9.27 * |
4 / 0* |
|
3.5 |
13.79 |
13.15 |
13.44 |
9.77 |
3 / 0* |
|
1–3.5 |
8.77 |
10.3 |
11.15 |
7.19 * |
6 / 0* |
* สัดส่วนการไม่พบการยับยั้งต่ำกว่า 5% ** p < 0.01 หมายเหตุ: คอลัมน์ “ไม่พบการยับยั้ง” แสดงจำนวนครั้งจากทั้งหมด 40 ครั้งของการตรวจ
ผลการศึกษาที่ 5: ขดลวดรูปเลข 8 ทำให้รู้สึกเจ็บน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ
ผู้เข้าร่วมส่วนใหญ่รายงานความเจ็บปวดหรือไม่สบายตัวในระดับเล็กน้อยกับขดลวดทั้งสองแบบ แต่คะแนน NRS เฉลี่ยต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อใช้ขดลวดรูปเลข 8 (1.90 ± 1.28) เทียบกับขดลวดวงกลม (2.83 ± 1.60)
เมื่อพิจารณาความถี่ของความรู้สึกไม่สบายตัวระดับปานกลาง (NRS 4-6) พบว่าเกิดขึ้น 6 ครั้งจาก 40 ครั้งของการตรวจด้วยขดลวดรูปเลข 8 เทียบกับ 14 ครั้งสำหรับขดลวดวงกลม ทั้งนี้ไม่มีผู้เข้าร่วมรายใดรายงานความเจ็บปวดระดับรุนแรง (NRS ≥ 7) กับขดลวดทั้งสองแบบเลย
สรุปใจความสำคัญ
จากผลการศึกษาทั้งหมด สามารถสรุปประเด็นสำคัญได้ดังนี้
- ค่า RMT ต่ำกว่าเมื่อใช้ขดลวดรูปเลข 8 — สอดคล้องกับคุณสมบัติการกระตุ้นที่จำเพาะเจาะจงต่อตำแหน่งมากกว่า
- ความสามารถในการทำซ้ำผลไม่แตกต่างกัน — แต่ขอบเขตความสอดคล้องกันยังค่อนข้างกว้างในทั้งสองขดลวด ชี้ให้เห็นข้อจำกัดร่วมของเทคนิคนี้
- ความแปรปรวนระหว่างบุคคลต่ำกว่าด้วยขดลวดรูปเลข 8 — ทำให้กลุ่มควบคุมมีความสม่ำเสมอมากขึ้น ซึ่งอาจเพิ่มความไวในการตรวจพบความผิดปกติในผู้ป่วย
- ค่า SICI เฉลี่ยใกล้เคียงกัน ยกเว้นที่ ISI 2 มิลลิวินาที — โดยเฉพาะที่ ISI 3 มิลลิวินาทีซึ่งมีการเสนอว่าเป็นค่าที่ลดลงในผู้ป่วย ALS ไม่พบความแตกต่างระหว่างขดลวดทั้งสองแบบ
- จำนวนการตรวจที่ไม่พบการยับยั้งน้อยกว่าอย่างชัดเจนในขดลวดรูปเลข 8 — มีนัยสำคัญทางคลินิกต่อการนำไปใช้วินิจฉัยในผู้ป่วยจริง
- ขดลวดรูปเลข 8 ทำให้รู้สึกเจ็บน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ — แม้ความแตกต่างจะค่อนข้างน้อยและทั้งสองขดลวดไม่ก่อให้เกิดความเจ็บปวดรุนแรง
ความหมายต่อวงการคลินิกและการวิจัย
งานวิจัยฉบับนี้มีความสำคัญในเชิงปฏิบัติ เนื่องจากการศึกษาส่วนใหญ่ก่อนหน้านี้ที่เสนอให้ใช้ T-SICI เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพสำหรับวินิจฉัยโรค ALS ล้วนใช้ขดลวดวงกลมเป็นหลัก ขณะที่ห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่ในทางปฏิบัติกลับใช้ขดลวดรูปเลข 8 เป็นมาตรฐาน ผลการศึกษานี้จึงมีความเกี่ยวข้องทางคลินิกโดยตรง เพราะแสดงให้เห็นว่าขดลวดรูปเลข 8 มีความเหมาะสมไม่น้อยไปกว่า หรืออาจเหมาะสมกว่าด้วยซ้ำสำหรับการตรวจ T-SICI โดยเฉพาะในแง่
- ความสะดวกสบายของผู้ป่วย — ผู้ป่วย ALS ต้องเข้ารับการตรวจที่ไม่สบายตัวหลายอย่างระหว่างกระบวนการวินิจฉัย การใช้ขดลวดที่ลดความเจ็บปวดได้แม้เพียงเล็กน้อยก็มีคุณค่าทางคลินิก
- ความไวในการตรวจจับความผิดปกติ — ความแปรปรวนระหว่างบุคคลที่ต่ำกว่าในกลุ่มควบคุมสุขภาพดี อาจช่วยเพิ่มความสามารถในการแยกแยะผู้ป่วยออกจากคนปกติได้ชัดเจนยิ่งขึ้น
- ความสอดคล้องกับแนวทางปฏิบัติที่มีอยู่ — เนื่องจากขดลวดรูปเลข 8 เป็นที่นิยมใช้อยู่แล้วในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่สำหรับการตรวจ paired-pulse TMS ทั่วไป
อย่างไรก็ตาม ผู้วิจัยระบุข้อจำกัดของการศึกษานี้ไว้อย่างตรงไปตรงมา ได้แก่ จำนวนกลุ่มตัวอย่างที่ค่อนข้างจำกัด ช่วงอายุของอาสาสมัครที่ค่อนข้างน้อยกว่าผู้ป่วย ALS ทั่วไป และยังไม่ได้เปรียบเทียบกับเทคนิค SICI แบบวัดความสูงคลื่น (conventional amplitude SICI) ซึ่งเป็นประเด็นที่ควรมีการศึกษาต่อยอดในอนาคต
แหล่งอ้างอิง
Ørskov S, Bostock H, Howells J, Pugdahl K, Fuglsang-Frederiksen A, Nielsen CSZ, Cengiz B, Samusyte G, Koltzenburg M, Tankisi H. Comparison of figure-of-8 and circular coils for threshold tracking transcranial magnetic stimulation measurements. (Accepted manuscript)