經(jīng)顱磁刺激（TMS）簡介和應用

1、經(jīng)顱磁刺激（TMS）簡介和應用 TMS原理及應用TMS-發(fā)展科研TMS-臨床治療TMS-臨床檢查TMS-使用參數(shù)TMS-背景原理TMS背景 - 定義 Transcranial Magnetic Stimulation（TMS） 經(jīng)顱磁刺激 TMS是用瞬變磁場穿過顱骨，產(chǎn)生感應電流 無創(chuàng)性刺激大腦神經(jīng)的一種新技術(shù)。 TMS是一種無痛性神經(jīng)功能調(diào)控藝術(shù)。 TMS是一種無電極、無接觸的誘發(fā)電刺激。 TMS是集科研、診斷和治療一體化的工具。TMS背景- 第四次革命神經(jīng)科學開創(chuàng)了第四次革命腦科學4大裝備：MRI、PET、 MEG、TMSTMS是唯一的科研、診斷、治療設備，具有高度因果分辯率TMS影響到神

2、經(jīng)科學中：分子、突觸、細胞、網(wǎng)絡、腦區(qū)、系統(tǒng)、行為的各個層次國內(nèi)將出版的第一部TMS專業(yè)書TMS背景 - 簡史 1781,意大利解剖學家Galvani發(fā)現(xiàn)生物電1831年，英國物理學家Faraday發(fā)現(xiàn)電磁感應TMS背景- 磁刺激器誕生1985年，英國Barker首先用TMS引出運動誘發(fā)電位MEP1992年，美國Cadwell 研制出重復經(jīng)顱磁刺激器1987年，英國MAGSTIM開始生產(chǎn)TMSTMS背景-中國的TMS1988年在同濟醫(yī)院-廖家華制作了中國第一臺TMSTMS背景 - 朱康年與TMS1990 朱康年總經(jīng)理第一次與廖家華合作，在北京四達公司制作出TMS樣機，在北京協(xié)和醫(yī)院、衛(wèi)生部演示

3、。TMS的原理是通過大功率脈動電源向高壓儲能電容充電，通過刺激線圈放電產(chǎn)生瞬變磁場，無阻礙通過顱骨在顱內(nèi)產(chǎn)生誘發(fā)電流，刺激大腦皮質(zhì)，產(chǎn)生神經(jīng)刺激與神經(jīng)調(diào)控作用。TMS設備原理TMS刺激調(diào)制大腦功能選擇性興奮局部神經(jīng)及其神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)。干擾大腦功能、虛擬損傷、功能定位。影響神經(jīng)遞質(zhì)、激素分泌，基因表達。通過不同的刺激模式，調(diào)節(jié)神經(jīng)興奮性和突觸可塑性，影響大腦共振頻率。調(diào)節(jié)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）分泌、雙向改變腦血流和局部新陳代謝。TMS刺激的網(wǎng)絡傳導rTMS對血氧的影響TMS對大腦多巴胺的影響Keck等(2002)等發(fā)現(xiàn)TMS可增加人類紋狀體和和邊緣系統(tǒng)多巴胺釋放刺激模式和頻率對BDNF的影

4、響腦電圖EEG由大腦皮層神經(jīng)的突觸后電位組成，其振蕩周期與神經(jīng)回路、不應期、代謝、同步化有關(guān)。根據(jù)腦電圖頻率可推算TMS頻率及刺激作用大腦基本振蕩頻率：睡眠時慢波(delta)波，頻率為4Hz以下， (alpha)波，頻率為813Hz,清醒安靜閉目時即出現(xiàn)， (beta)波約1430Hz，睜眼，情緒緊張、焦慮劇增多。神經(jīng)元興奮性增高，TMS誘發(fā)大腦共振頻率 TMS刺激其他效應 研究發(fā)現(xiàn)，1Hz低頻rTMS作用于左側(cè)眶額葉（OFC）可增強正常人對正性情緒的記憶，假 刺激無效，認為OFC可能是DLPFC的核心腦區(qū)，是情緒信息加工的最高級整合中樞。 (Schutter,2006 ;Camille,2

5、004)。 路會生（2007）等發(fā)現(xiàn)，正常人聽“拉德斯基進行曲”形成愉快狀態(tài)時腦橋腹側(cè)正中下部激活，且腦電中心頻率為32Hz，采用32Hz高頻rTMS刺激該腦區(qū)，數(shù)分鐘后可增強愉悅感及其32Hz中心頻率腦電功率。二、TMS使用參數(shù)1，TMS術(shù)語與使用方法2，TMS參數(shù)設置：強度、頻率、刺激、刺激時間、間歇時間。3，TMS副作用， 安全指南： 1996年美國與2008年意大利制定TMS使用 - 手持式單刺激頻率在1Hz以下，作為低頻刺激，可誘發(fā)長時程抑制。刺激大腦運動皮質(zhì)M1區(qū)，觀察對側(cè)手指有無抖動，確定運動閾值。用于刺激外周神經(jīng)，低頻興奮外周混合神經(jīng)引起肌肉收縮、抑制脊髓興奮性。手持低頻平刺激

6、：用于治療偏頭痛、癲癇、外周肢體疼痛。用于MEP檢測，診斷顱內(nèi)運動神經(jīng)功能運動誘發(fā)電位的診斷作用功能區(qū)定位方法FUNCTION MAPPING重復刺激-常規(guī)TMS與模式化TMS常規(guī)花樣、模式化每次治療1000-3000脈沖TMS副作用副作用單脈沖TMS成對TMS低頻rTMS高頻rTMSTBS誘發(fā)癲癇短暫狂躁罕見無無報導無罕見罕見可能左額葉可能可能無報導暈厥可能出現(xiàn)的意外，不是刺激大腦的直接作用，偶發(fā)現(xiàn)象短暫頭痛短時聽力改變損壞顱內(nèi)設備可能，與個體敏感性、刺激量、刺激時間、刺激部位相關(guān)可能，與刺激部位、有無保護、刺激量、刺激時間相關(guān)可能損壞電子耳蝸、顱內(nèi)刺激器、起搏器等，與線圈距離相關(guān)頭皮電極燒

7、傷大腦結(jié)構(gòu)改變組織毒素其他瞬時效應無無無無報導無無無無報導可能有爭議有爭議無報導可能有爭議有爭議激素,乳酸變化可能無報導無報導無報導1，運動誘發(fā)電位（MEP）是刺激運動皮質(zhì)在靶肌記錄到的肌肉運動復合電位；檢查運動神經(jīng)通路的完整性、功能區(qū)面積定位。2，中樞運動傳導時（CMCT）在脊髓旁神經(jīng)根處刺激引出靶肌動作電位，減去頭部MEP潛伏時為CMCT。3，運動閾值（MT）是指在靶肌記錄到大于50uV MEP時最小頭部磁刺激強度。反應中樞運動神經(jīng)興奮性。4，成對刺激(PP)和皮質(zhì)間的抑制和易化。用成對磁場刺激，調(diào)節(jié)間隔時間分別反應皮質(zhì)間的抑制和易化。5，中樞靜息期檢測（SP），靶肌收縮時刺激興奮后有一段

8、無肌肉收縮的靜息期，反映中樞抑制。三、TMS臨床檢查TMS常用腦功能檢測評價皮質(zhì)脊髓束的傳導性 1. CMCT：腦皮質(zhì)到脊髓前角運動神經(jīng)元的傳導時間 皮質(zhì)脊髓束的脫髓鞘、退行性、缺血性變化及脊 髓病等將導致CMCT 延長, 2. MEP波型波幅：反映周圍神經(jīng)功能評價皮質(zhì)的興奮性 1. 運動閾值：評價皮質(zhì)脊髓束的興奮性 2. 皮質(zhì)靜息期：對評價癲癇、腦卒中、運動異常、 肌萎縮側(cè)索硬化癥、偏頭痛和破傷風等有意義 3. 皮質(zhì)內(nèi)抑制及易化：探明各種神經(jīng)、精神性疾病 時半球間、不同腦區(qū)間的病理聯(lián)絡機制的研究 MEP和CMCT兩種計算方法：CMCT=T1-T2CMCT=T1-(F+M-1)/2兩種成對刺激

9、與興奮性 成對刺激的作用a,單個刺激。b, 間隔1ms的成對刺激。c, 間隔15ms的成對刺激。測定 神經(jīng)細胞的不應期和超常期。單刺激，同側(cè)手在收縮時，出現(xiàn)不應期。表示雙側(cè)大腦半球交互抑制。中樞靜息期，激活GABA神經(jīng)SP對側(cè)交互抑制中樞興奮與抑制TMS與EEG聯(lián)合使用1，TMS與EEG聯(lián)合應用是一種發(fā)展趨勢。2，可以實時測量TMS刺激部位和刺激傳導， 了解刺激效果，監(jiān)測癲癇樣波和刺激擴散。3，刺激觸發(fā)EEG掃描，誘發(fā)大腦皮質(zhì)同步震 蕩，如誘發(fā)睡眠樣慢波。4，注意EEG記錄 電極灼傷皮膚， 圓型電極可剪 成破口。TMS-MRI研究腦功能定位時序因果關(guān)系鎖時性行為獨立聯(lián)系適應fMRI-腦功能成像

10、幫助TMS4，TMS臨床治療用于精神科： 抑郁癥、狂躁癥、精分癥、孤獨癥用于神經(jīng)科： 帕金森病、癲癇、肌張力障礙用于康復科： 中風、脊髓損傷、鎮(zhèn)痛、功能性磁刺激其他： 婦女、兒童、呼吸、戒毒rTMS治療抑郁癥（近似拇指MEP點前5cm） DLPFCTMS治療抑郁癥方案模式刺激部位刺激量 RMT頻率Hz串時間s串間歇s脈沖總數(shù) （個）治療時間m（分鐘）次/周療程 周1常規(guī)左額葉背外側(cè)0.8-1.110-201-58-301000-200020-30 56-82常規(guī)右額葉背外側(cè)0.8-1.10.3-1 5-102-51000-2000 20-3056-8花樣模式 刺激部位刺激量 AMT叢內(nèi)頻率叢內(nèi)

11、脈沖叢間頻率串時間S（秒）串間歇 s（秒） 脈沖總數(shù)治療時間m（分）次/周療程周3cTBS右額葉背外側(cè)0.8 50Hz 35Hz 2060600-9002-3 54-64iTBS左額葉背外側(cè)0.850Hz 35Hz 28 600-9003-554-61，抑郁癥多有皮質(zhì)萎縮器質(zhì)性病變， 可連續(xù)治療1-2月，以后每月鞏固4次。2，治效與治療天數(shù)、強度、脈沖數(shù)相關(guān)TMS治療抑郁癥的有效性TMS治療精分癥1, 精神分裂癥也叫癲狂癥，為臨床上常見精神疾病，患者有妄想、幻覺、思維障礙、行為紊亂。還有情感、語言障礙，認知缺損、運動障礙等2, 1996年，Puri用TMS檢查精分癥患者的MEP，發(fā)現(xiàn)潛伏時比正

12、常人明顯縮短，提示皮質(zhì)或皮質(zhì)脊髓抑制功能異常。 3, 70的精分癥患者有幻聽，藥物對此種現(xiàn)象的作用小，副作用大，甚可以造成行為失控，壓抑致殘。EEG檢測左大腦顳頂皮層活躍，刺激大腦這一區(qū)域，可以減少幻聽。 rTMS治療精神分裂癥rTMS治療陰性癥狀：陰性癥狀與前額葉皮質(zhì)活動減弱有關(guān),高頻刺激可以改善陰性癥狀如果是陽性癥狀可試用低頻 治療以上部位 A = 2.5cm and B = 1.5 cm are suggested as standard positioning procedure1 Hz, 1800 pulses, 30 minutes total duration低頻TMS治療幻聽T

13、3刺激點：T3上，向后TMS治療幻聽創(chuàng)傷后應激障礙（PTSD）天災人禍（地震、水災、火災、車禍、SARS）不僅帶來生命財產(chǎn)損失，也造成心理創(chuàng)傷。Posttraumatic Stress DisorderTMS治療PTSDPTSD反復出現(xiàn)創(chuàng)傷回憶，情感麻木畏懼，高度警覺、煩躁不安。根據(jù)功能影像學和解剖功能相關(guān)的是右側(cè)額葉和扣帶回功能失調(diào)引起的癥狀，摸索右側(cè)額葉的刺激方法與治療效果。Hagit Cohen等人治療24個PTSD病人，用不同頻率、偽刺激做雙盲對照，刺激右側(cè)DLPFC，強度，刺激時間20分鐘，低頻1Hz，高頻10Hz刺激2/58秒，每周5次，共2周。PTSD嚴重程度、抑郁、焦慮在治療前

14、、治療中、治療后進行雙盲評估。2周后，高頻刺激右額葉有顯著療效。4周后跟蹤復查治療效果仍然有顯著療效。rTMS與焦慮障礙廣泛性焦慮：研究表明有效刺激模式部位：右側(cè)DLPFC刺激量：110-120%MT刺激頻率：1HZ強迫癥、PTSD（創(chuàng)傷后應激障礙）治療有效TMS治療失眠低頻刺激右側(cè)DLPFC。高頻刺激左側(cè)DLPFC。5Hz刺激運動皮質(zhì)。低頻刺激Cz后1cm， 誘發(fā)同步震蕩。TMS治療兒童孤獨癥 北京大學第六醫(yī)院TMS的治療孤獨癥費用原價10000元/療程現(xiàn)市場推廣價4000元/20次治療參數(shù)：雙側(cè)額葉，高頻刺激治療結(jié)果： 改善感覺模式，促進情感的發(fā)展 自控力增強，自言自語狀況減輕 社會主動交

15、往能力明顯提高，建立事宜的溝通方式 對事物的陳述和反映能力明顯提高 睡眠質(zhì)量明顯提高，時間延長 改善注意力，學習、接受新事物的能力增強 提高交流意識及交流技巧rTMS治療診斷癲癇病理論依據(jù)：經(jīng)低頻rTMS刺激后, 皮層的興奮性減低, 皮層的放電閾值明顯升高刺激模式部位：發(fā)作區(qū)的閾上刺激刺激量：110%靜息運動閾值刺激頻率：2500個脈沖/天，5天，多療程。TMS提高老年癡呆的圖片命名高頻TMS，20Hz，90%MT，刺激雙側(cè)DLPFC20分鐘，與偽刺激對照結(jié)果：對動作圖片和實物圖片命名都有顯著提高，右側(cè)刺激效果更好。Transcranial magnetic stimulation impro

16、ves naming in Alzheimer disease patients at different stages of cognitive declineM. Cotellia, R. Manentib, S. F. Cappab, O. Zanettia and C. Miniussia,c意大利Cotellia的實驗TMS治療帕金森癥TMS治療肌張力障礙 TMS在康復科的應用 磁刺激是康復評定和治療的新手段。 康復治療幫助中風患者的大腦再生。研究人員采用TMS測 定中風病人運動皮質(zhì)面積，雙側(cè)對比，治療評價。 高頻刺激患側(cè)、低頻刺激健側(cè)運動區(qū)，促進偏癱運動康復 治療脊髓損傷，防治脊髓

17、損傷的并發(fā)癥。 鎮(zhèn)痛，高頻刺激中樞運動神經(jīng)、低頻刺激外周神經(jīng)均有效 外周肢體用功能性磁刺激，促進神經(jīng)再生和功能恢復是康復治療的熱點。Burst rTMS 治療中風 成對聯(lián)合刺激（PAS）治療中風根據(jù)脈沖時序依賴性，STDP（Spike Timing-Dependent plasticity）神經(jīng)可塑性原理：在神經(jīng)反射弧回路中，用正中神經(jīng)與TMS聯(lián)合成對刺激法，可提高皮質(zhì)運動神經(jīng)的可塑性和重建性。治療中風后失語癥用1Hz低頻刺激右側(cè)語言運動中樞對稱區(qū)，刺激量：90%刺激時間：20分鐘/次每周5次，共2周，治療10次結(jié)果：Boston BDAE 命名檢測有顯著提高Transcranial Magn

18、etic Stimulation as a Complementary Treatment for AphasiaSEMINARS IN SPEECH AND LANGUAGE/VOLUME 25, NUMBER 2 2004治療中風后吞咽障礙法國：E. Verin A. M. LeroiPoststroke Dysphagia Rehabilitation by Repetitive TranscranialMagnetic Stimulation: A Noncontrolled Pilot Study方法：低頻，1Hz，TMS治療吞咽障礙刺激點：健側(cè)大腦半球，下頜舌骨肌肌電記錄，先確定顱

19、頂Cz點，前移2-4cm，側(cè)移4-6cm，找出MEP最大刺激點，測量運動閾值MT。刺激量：120%MT刺激時間：20分鐘每天1次，共5次治療用X線透視電視檢查吞咽過程，測量液體和粘稠物吞咽時間和殘留量，以及吞咽問卷評分，評價治療效果。結(jié)果：吞咽功能明顯改善，并能維持 到3周以后。中風后重復外周磁刺激（RPMS）德國：Albrecht Struppler 等人2007年在NeuroImage 36 (2007) T174T186A fronto-parietal network is mediating improvement of motor function related to repet

20、itive peripheral magnetic stimulation: A PET-H2O15 study 70mm圓形線圈 刺激前臂伸肌 強度：誘發(fā)運動 頻率：20Hz 模式：刺激30個脈沖 間歇：4秒 (1.5/4) 總共刺激：30分鐘8個中風病人：靜脈給與7.5 mCi H2O15檢測：PPMS前后食指運動速度、幅度，及EMG指數(shù)并檢測PET 的 rCBF（局部腦血流） 運動速度運動幅度屈肌伸肌刺激T9-10胸神經(jīng)治療呼吸困難刺激T9/T10胸神經(jīng)根可使腹肌收縮，幫助呼氣，明顯提高呼吸量。刺激頻率：15-25Hz刺激1-2秒， 停10-28秒每天治療30分鐘每周治療5天Functi

21、onal Magnetic Stimulation of the Abdominal Muscles in HumansMICHAEL I. POLKEY, YUANMING LUO, RANDEEP GULERIA刺激S2神經(jīng)根預防搙瘡20Hz高頻刺激使臀部血流、血紅蛋白、血氧含量增加，使臀部肌肉收縮，預防脊髓損傷的搙瘡。LIU et al. Ischial pressure and skin blood circulation during sacral nerve stimulation in SCI坐骨壓力和皮膚血液循環(huán)TMS治療尿失禁神經(jīng)源性逼尿肌反射亢進（癡呆、腦血管疾病、帕金森氏病等）； 非神經(jīng)源性逼尿肌不穩(wěn)定（也包括膀胱炎癥、間質(zhì)性膀胱炎、梗阻等）TMS刺激骶神經(jīng)，可以使尿道括約肌收縮，逼尿肌松弛，以