Re-Test-Reliabilität von TMS-Parametern bei gesunden Probanden

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a useful non-invasive technique for the experimental and clinical study of the human brain’s function and dysfunction. Due to the rising popularity of TMS, a closer examination of the reliability is necessary. In this study, the re-test-reliability of the individual TMS parameters was determined for a large number of healthy subjects. Here, additional factors, such as the examiner, an exercise effect, gender and the length of the re-test interval were considered separately. For evaluation of the CSP, a manual and automated analysis method were compared to each other. The data of the present study were collected as part of a larger project, in which the influence of a polymorphism in the gene SCN1A (IVS5N + 5 G -> A; dbSNP: rs3812718) was examined on cortical excitability. The subjects with homozygous genotype were included in the study. The two accomplished baseline measurements were evaluated. Four different examiners measured the 93 subjects. By means of single and double pulse TMS paradigms, the various TMS parameters, such as teststimulus (TS), motor resting threshold (RMT), intracortical inhibition (SICI) and facilitation (ICF) as well as the cortical silent period (CSP), were determined. For statistical analysis, outliers were filtered out. In order to determine the investigated correlation, parameters from session one were compared to the respective parameters of session 2 and correlation was calculated using Pearson's product moment correlations coefficient. Although the underlying concept of CSP is widely accepted, different definitions for the beginning and the end are used. Since the manual analysis method is a subjective process, an additional automated method (CSPDuration, C. Bauer, Schopp, Germany) was used based on the method published bv Garvey et al. (2001). The correlations of the individual TMS parameters show that RMT (r=0.851, p<0.001) had the strongest retest reliabilities. The CSP had average correlations. However, there was a difference with an even better correlation using the automated CSP analysis compared with manual method (r=0.550, p<0.001). For SICI (r=0.383, p<0.001) and ICF (r=0.034, p=0.756) the correlation between session 1 and 2 was weak to non-existent. As already shown in previous studies, it was confirmed that the reproducibility of the cortical inhibition and facilitation is problematic. While the correlations were poor, a stronger connection between the two sessions for SICI could be found. This coincides with the results of previous studies. If one compares the different investigators, differences can be found. The TR had, regardless of the investigator, consistently strong correlations (all r≥0.9). The RMT reached a correlation of r>0.8 with three out of four investigators. Only one investigator had a slightly lower value of r=0.768. These results show that there is no examiner dependence, neither the change of the examiner between the two sessions nor the investigator himself nor his experience led to changes in the correlations. The results of both CSP (manual as well as automated), however, were conspicuous. The correlations ranged from strong (examiner 3, r=0.861) to very low (examiner 2, r=0.397). The comparison of the two methods of evaluation for the CSP suggests that the automated CSP analysis with r=0.697 seems to be slightly superior to the manual method with r=0.55. Overall, the investigator seems to have the greatest effect on the examined parameters. He shows a greater impact on the re-test-reliability than the evaluation method to determine the CSP period. Therefore, results based on these data support the conclusion that a better re-test reliability can be achieved if repeated tests are performed by the same examiner. The use of an automated CSP analysis provides more subordinated a way to facilitate comparison of different studies. With regard to that, the general use of the automated CSP analysis should be given a thought.Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist eine nützliche nicht invasive Technik zur experimentellen und klinischen Untersuchung der Funktion und Dysfunktion des menschlichen Gehirns. Die steigende Popularität von TMS macht eine genauere Betrachtung der Reliabilität notwendig. In dieser Studie wurde die Re-Test-Reliabilität der einzelnen TMS Parameter bei einer großen Anzahl gesunder Probanden bestimmt. Dabei wurden zusätzliche Einflussfaktoren wie der Untersucher, ein Übungseffekt, das Geschlecht und die Länge des Re-Test-Intervalls separat betrachtet. Für die Auswertung der CSP wurden eine manuelle und automatisierte Auswertungsmethode miteinander verglichen. Die Daten der vorliegenden Studie wurden im Rahmen eines größeren Projektes erhoben, in dem der Einfluss eines Polymo rphismus im SCN1A Gen (IVS5N+5 G --> A;dbSNP: rs3812718) auf die kortikale Erregbarkeit untersucht wurde. Die Probanden mit homozygotem Genotyp wurden in die Studie eingeschlossen und es wurden zwei Baselinemessungen durchgeführt, die im Anschluss ausgewertet wurden. Die insgesamt 93 Probanden wurden durch vier verschiedene Untersucher gemessen. Mithilfe von Einzel- und Doppelimpulsparadigmen der TMS wurden die verschiedenen TMS-Parameter Testreiz (TR), motorische Ruheschwelle (RMT), intrakortikale Inhibition (SICI) und Fazilitierung (ICF) sowie die Cortical Silent Period (CSP) bestimmt. Zur statistischen Auswertung erfolgte eine Filterung von Ausreißern. Zur Bestimmung der zu untersuchten Korrelationen wurde jeder Messparameter von Session 1 mit dem jeweiligen Wert von Session 2 verglichen und eine Korrelationsberechnung nach Pearson vorgenommen. Obwohl das der CSP zugrundeliegende Konzept weitgehend akzeptiert wird, werden verschiedene Definitionen für den Beginn und Ende verwendet. Da die häufig verwendete manuelle Auswertemethode ein subjektives Verfahren darstellt, wurde zusätzlich eine automatisierte Methode ( CSPDuration, C. Bauer, Schopp, Deutschland) verwendet, die auf der von Garvey et al. (2001) publizierten Methode basiert. Die Korrelationen der einzelnen TMS Parameter verdeutlichen, dass sich für die RMT (r=0.851, p <0 .001 ) die stärksten Re Test Reliabilitäten ergaben. Die CSP wies mittlere Korrelationen auf, wobei sich ein Unterschied mit einer besseren Korrelation für die automatisiert bestimmte Methode (r=0.697, p<0.001) im Vergleich zu manuellen Methode (r=0.550, p<0.001) ergab. Für SICI (r=0.383, p <0 .001 ) und ICF (r=0.034, p=0.756) ergaben sich schwache bis keine Zusammenhänge zwischen beiden Sessions. Wie bereits in vorangegangenen Studien gezeigt, wurde auch in diesem Fall deutlich, dass die Reproduzierbarkeit der kortikalen Inhibition und Fazilitierung problematisch ist. Bei schlechten Korrelationen ergab sich ein stärkerer Zusammenhang zwischen beiden Sessions für SICI. Dies deckt sich mit den Ergebnissen früherer Studien. Zwischen den verschiedenen Untersuchern zeigten sich einige Unterschiede. Der TR wies über alle Untersucher hinweg gleichbleibend starke Korrelationen auf (alle r ≥0 .9). Die RMT erreichte bei drei von vier Untersuchern eine Korrelation von r>0.8, nur ein Untersucher wies im Vergleich dazu einen leicht reduzierten Wert mit r=0.768 auf. Anhand dieser Ergebnisse lässt sich daher keine Untersucherabhängigkeit feststellen, weder der Wechsel des Untersuchers zwischen beiden Sess ions, noch der Untersucher selbst oder dessen Erfahrung führten zu Veränderungen der Korrelationen. Auffällig waren dagegen die Ergebnisse für die beiden CSPs (manuell und automatisiert bestimmt). Ihre Korrelationen schwankten zwischen stark (Untersucher 3 , r=0.861) bis sehr schwach (Untersucher 2, r=0.397). Der Vergleich der beiden Auswertemethoden für die CSP deuten darauf hin, dass die automatisierte Methode mit r=0.697 der manuellen Methode mit r=0.55 leicht überlegen zu sein scheint. Insgesamt scheint allerdings der Untersucher den größten Effekt der hier untersuchten Parameter darzustellen. Er zeigt einen größeren Einfluss auf die Re-Test-Reliabilität als die Auswertungsmethode zur Bestimmung der CSP Dauer zu haben. Daher ergibt sich aufgrund dieser Daten die Schlussfolgerung, dass eine bessere Re-Test-Reliabilität erzielt werden kann, wenn wiederholte Untersuchungen durch den gleichen Untersucher durchgeführt werden. Die Verwendung einer automatisierten Auswertung der CSP bietet eher nachrangig eine Möglichkeit zur besseren Vergleichbarkeit verschiedener Studien. Diesbezüglich sollte daher über den generellen Einsatz einer automatisierten Auswertemethode der CSP nachgedacht werden