经颅磁刺激的原理方法和应用
tms作用原理
tms作用原理TMS作用原理导语:近年来,随着脑科学研究的深入,经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)被广泛应用于神经科学研究和临床治疗领域。
本文将探讨TMS的作用原理及其在脑科学和神经疾病治疗中的应用。
一、TMS的基本原理TMS是一种非侵入性的脑刺激技术,通过在头皮上放置一根绕线圈,产生时间短暂但强烈的磁场脉冲,作用于大脑皮层。
这种磁场脉冲能够透过头骨和皮层组织,直接作用于神经元,引发神经元的兴奋或抑制。
二、TMS的作用机制1. 神经元兴奋:TMS可以通过对大脑皮层的刺激,引发神经元的兴奋。
当磁场脉冲作用于大脑皮层时,会在皮层中产生磁场感应电流,从而改变神经元的膜电位,使其兴奋。
这种兴奋作用可以持续一段时间,称为短时效应,也可以通过多次刺激累积起来,形成长时效应。
2. 神经元抑制:除了兴奋作用外,TMS还可以通过高频刺激的方式,引发神经元的抑制。
高频刺激可以使神经元放电频率增加,进而引发抑制作用。
这种抑制作用可以持续一段时间,对于一些过度兴奋的神经元活动有一定的调节作用。
三、TMS在脑科学研究中的应用1. 神经可塑性研究:TMS可以通过刺激特定的大脑区域,观察其对其他脑区的影响,从而研究大脑的功能连接和可塑性。
例如,可以刺激运动皮层,观察患者的肌肉运动反应,以研究大脑运动控制的机制。
2. 认知功能研究:TMS可以通过刺激特定的大脑区域,在特定时间点干扰大脑的功能,从而研究不同脑区对认知功能的贡献。
例如,可以在执行工作记忆任务时刺激顶叶皮层,观察被试的记忆表现,以研究工作记忆的神经机制。
3. 神经网络研究:TMS可以通过刺激一个脑区,观察其对整个神经网络的影响,从而研究不同脑区之间的连接和调控关系。
例如,可以刺激前额叶皮层,观察其对大脑默认模式网络的影响,以研究大脑默认模式网络的功能和调控机制。
四、TMS在神经疾病治疗中的应用1. 抑郁障碍治疗:TMS已经被美国食品和药物管理局(FDA)批准用于抑郁障碍的治疗。
经颅磁刺激的基础知识及临床应用
经颅磁刺激的基础知识及临床应用一、内容概述你知道吗我们的大脑是一个神奇的存在,有时我们需要一些特殊的方法来刺激它,让它更好地工作。
今天我们要聊的经颅磁刺激,就是一种非常有趣且实用的技术。
首先经颅磁刺激是什么?简单来说就是通过磁场来刺激我们的大脑,这种刺激方法无痛、非侵入,相对安全并且可以有效地改变大脑的活动。
你可能会想,这听起来好像科幻电影里的情节,但实际上它已经在我们日常生活中得到了广泛应用。
那么经颅磁刺激是怎么工作的呢?我们知道大脑是由许多神经元组成的,这些神经元就像电线的电路一样,负责传递信息。
经颅磁刺激就是通过磁场产生电流,刺激这些神经元,从而改变大脑的功能。
这就像给大脑发送一个“重启”信号让它重新调整工作状态。
现在经颅磁刺激在医疗领域的应用越来越广泛,比如它可以帮助治疗抑郁症、焦虑症等精神类疾病。
通过刺激大脑,可以改善患者的情绪和精神状态。
此外它还在康复医学、神经系统疾病等领域发挥着重要作用。
甚至在一些认知功能提升方面,如记忆力、注意力等,经颅磁刺激也展现出了巨大的潜力。
经颅磁刺激是一种神奇且实用的技术,它让我们更好地了解大脑,并为其提供了一种新的干预方式。
随着科技的进步,相信经颅磁刺激会在更多领域得到应用,为我们的大脑健康提供更多帮助。
1. 经颅磁刺激(TMS)简介你是不是经常听到“经颅磁刺激”这个词感觉它很神秘,很专业?其实TMS并不是那么遥不可及。
简单来说经颅磁刺激是一种非侵入性的治疗方式,它通过产生强大的磁场来刺激我们的大脑。
这种磁场能够穿透头皮和颅骨,直接作用在大脑的神经元上,从而达到调节大脑功能的目的。
就像我们有时候给身体其他部分做理疗一样,TMS是在给大脑做“理疗”。
它不是用药,也没有副作用,是一种安全有效的治疗方法。
那么TMS是如何工作的呢?它的临床应用又是怎样的呢?让我们在接下来的内容中一一揭晓。
XXX的研究背景及意义TMS,也就是经颅磁刺激技术,听起来好像很高大上,但其实它在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
经颅磁刺激的治疗原理
经颅磁刺激的治疗原理
经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation, TMS)是一种非侵入性的脑刺激技术,可以通过磁场产生刺激作用于头皮上的特定脑区,以改变大脑的神经活动。
经颅磁刺激的治疗原理主要有两个方面:
1. 电磁感应原理:经颅磁刺激通过在头皮上施加瞬时的强磁场,产生变化的磁场可穿透头骨和脑组织,从而在目标脑区内诱导电流。
这种诱导电流可以激活或抑制目标脑区的神经元,从而改变该脑区的神经活动。
例如,经颅磁刺激可以增强激活某个脑区的神经元活动,以增加信号传递和功能连接;或者可以抑制某个过度活跃的脑区,以减少异常信号传递和功能连接。
2. 突触可塑性原理:经颅磁刺激可以通过调节脑区之间的突触可塑性来产生治疗效果。
在神经元之间的突触连接中,兴奋性和抑制性传递可被调节,这被称为突触可塑性。
经颅磁刺激可以引起突触可塑性的改变,促进或增强神经元之间的通讯和连接,从而产生治疗效果。
总的来说,经颅磁刺激的治疗原理包括利用电磁感应通过诱导电流改变目标脑区的神经活动,以及通过调节突触可塑性改变神经元之间的连接和通讯。
这些效应共同作用,可以在一定程度上改变脑功能,用于治疗一些神经精神疾病和疼痛相
关疾病。
经颅磁可行性报告
经颅磁可行性报告一、引言经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)是一种非侵入性的神经调控技术,通过应用磁场刺激头皮上的特定区域,可以改变大脑神经元的活动。
该技术在神经科学研究、神经精神疾病治疗等领域具有广泛的应用前景。
本报告旨在评估经颅磁技术的可行性,包括技术原理、安全性、有效性以及潜在的应用领域。
二、技术原理经颅磁刺激技术基于法拉第电磁感应定律,通过在头皮上放置一对线圈产生磁场,磁场穿透头皮和颅骨,作用于大脑特定区域的神经元。
通过改变刺激参数(如频率、强度、持续时间等),可以调节神经元的兴奋性和抑制性,从而影响大脑的功能。
三、安全性评估1. 生物安全性:经颅磁刺激技术属于非侵入性的神经调控技术,不会直接损伤大脑组织。
多项临床研究表明,经颅磁刺激在适当的参数范围内是安全的。
2. 器械安全性:经颅磁刺激器具有一定的电磁辐射,需要符合相关的安全标准,如电磁辐射限值等。
3. 操作安全性:经颅磁刺激需要经过专业培训的操作人员进行,操作人员需熟悉器械的使用方法和安全操作规程,以确保患者的安全。
四、有效性评估1. 神经科学研究:经颅磁刺激技术在神经科学研究中被广泛应用,可用于研究大脑功能的定位、网络连接以及神经可塑性等方面。
2. 神经精神疾病治疗:经颅磁刺激技术已被证明在抑郁症、精神分裂症、帕金森病等神经精神疾病的治疗中具有一定的疗效。
然而,不同疾病的治疗效果存在差异,需要进一步的临床研究来明确其适应症和治疗机制。
五、潜在的应用领域1. 神经康复:经颅磁刺激技术可用于中风、脑损伤等神经康复领域,匡助恢复患者的运动功能、语言能力等。
2. 疼痛治疗:经颅磁刺激技术在慢性疼痛的治疗中显示出一定的效果,可用于缓解疼痛症状和提高生活质量。
3. 认知增强:经颅磁刺激技术在认知增强领域具有潜在的应用,可用于改善学习记忆、注意力等认知功能。
六、结论经颅磁刺激技术是一种安全有效的神经调控技术,具有广泛的应用前景。
经颅磁刺激技术介绍
经颅磁刺激(transcranial magnetci stimulation,TMS) ——非创伤性、安全、无痛,1985年,AnthonyBarker
神经生理学 神经病理学、 神经认知科学 精神病学和心理学
MTS的作用原理
• 电磁感应原理
• 无痛兴奋神经细胞
• 依赖于脑部的电场作用产生神经去极化
• 阳性症状(顽固性幻听)——左右侧颞回区和 左侧颞顶区活动增强
其他应用
• 儿童孤独症——双侧背外侧前额叶
• 癫痫——EEG定位病灶 • 脑外伤后认知功能 • 帕金森氏症
睡 眠
• 非快眼动(NREM)睡眠和快眼动(REM)睡眠 • NREM睡眠分为阶段一(S1)、阶段二(S2)、 阶段三(S3)、阶段四(S4) • 各阶段大致比例:S1:5%、S2:50%、S3和S4各 10%、REM睡眠:25-30% • NREM睡眠——生长发育;REM——学习、记忆、 情绪调节
惊恐障碍(PD)——背外侧前额叶(DLPFC)功能异常, 两侧DLPFC兴奋性不对称(右>左) 创伤后应激障碍(PTSD)——右前额叶皮质氧灌注增 加,左侧前额叶皮质的灌注下降 强迫症(OCD)——前额叶皮质代谢亢进和灌注增加
抑郁症的rMTS治疗
• 最佳位点:背外侧前额叶(DLPFC)
• 方法:高频(>5Hz)刺激左侧DLPFC; 低频 (≤5Hz)刺激右侧DLPFC • 参数对疗效的影响:高强度优于低强度;长时 优于短时
妇产科的心理问题
• 好发时期:青春期、生育期、围绝经期及绝经 后 • 常见疾病:绝经问题、妇科肿瘤及妇产科手术 后、生育问题、月经问题 • 心理因素:产后心理“退化”现象、不孕的心 理问题、pocs,经前期综合征
经颅磁刺激的原理方法和应用
经颅磁刺激的原理方法和应用乔清理王明时田心本文作者乔清理先生天津大学精密仪器与光电子工程学院生物医学工程系博士生工程师王明时先生天津大学生命科学与工程研究院副院长教授博士生导师田心女士天津医科大学生物医学工程系教授关键词: 经颅磁刺激线圈感应电场一引言大脑是人体活动的中枢系统感觉系统输入的信息经过它的处理来支配人的行为大脑是复杂的各个学科从不同角度对它有不同的描述而且积累了大量的资料对损伤大脑的临床研究尸体解剖学比较以及医学成像使我们对大脑的形态有了较为清楚的认识但是到目前为止对大脑如何工作即脑功能的了解还不完全; 大脑工作出现异常也是束手无策80年代末为了更好地利用大脑和保护大脑健康掀起了脑科学研究热潮经颅磁刺激正是在这情况下出现并正走向成熟的一种认识调节和干预大脑的新方法了解脑功能的基本原则是通过外界刺激大脑然后检测大脑对外界刺激的响应为了解这些脑组织的生理功能和治疗相应的疾病传统的直接电刺激在临床试验治疗中被广泛地应用然而直接电刺激(如使用表面电极或针电极)具有创伤性会给受试者造成不适的感觉因而在临床上的应用受到了限制; 而且使用电流刺激中枢神经系统时由于颅骨的存在使刺激电流有较大的衰减深部组织难以得到刺激经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation简称TMS)是使用脉冲磁场影响脑的电活动的方法在 1985年英国Sheffield 研究人员成功地进行了经颅磁刺激并进行首次临床检查结果证明TMS可用于探查运动神经路径: 对健康人刺激运动皮质可以见到手肌肉有大约25ms的抽动; 而对有神经疾患的人刺激运动皮质显示出较慢的传导TMS的另一个重要特点是无创伤性受试者不会有头皮被刺的不舒适感觉这个令人鼓舞的结果促使TMS的商品化一种新的脑刺激方法经颅磁刺激从此受到人们的不断关注二磁刺激的基本原则细胞膜保持一个电位差静态细胞的跨膜电位差是-70mV(细胞内更负)外加电场叠加到细胞膜两侧可以改变细胞膜电位差因此外加电场能够除极化细胞膜激活可兴奋性组织如神经利用电磁感应的原理可以产生适合于神经刺激的电场而且具有非侵入性在TMS 时激活的源泉是时变磁场在组织内的感应电场(如图1所示)根据Faraday 定律时变磁场B(r t)在组织内矢径为r 的任一点处的感应电场E(r t)可以由下式获得 tt r B t r E ∂∂−=×∇),(),(&&&& (1) 若兴奋性组织的电导率为σ那么时变磁场感应的电流密度J 为 J=σE (2) 从理论上根据磁场产生的方法和磁刺激的部位如头部建立组织模型利用式(1)和(2)可以计算出所刺激部位的电场(或电流密度)分布从而寻找最佳刺激方案确定磁刺激点或利用理论分析结果优化磁刺激仪设计使用TMS 的脑刺激是在脑外头皮上产生强磁场脉冲实现的磁场脉冲在脑内感应出电场当感应电流超过神经组织兴奋阈值时磁刺激就像电刺激一样刺激相应部位的组织磁场感应的电场激活皮质神经元需要的磁场强度在1.5~3T TMS 既可以兴奋皮质又可以干扰它的功能已观察到的兴奋效应通常是肌肉抽动或光幻觉(Phosphenes); 而损伤(Lesion)模式TMS 可以瞬间抑制感觉或干扰任务执行三 磁刺激仪的基本原理和现状磁刺激仪有两种类型: 单脉冲磁刺激仪和重复脉冲TMS(rTMS)磁刺激仪后者可以产生1~60Hz 的刺激群目前商品化的磁刺激仪在全球使用的有数千台国内也已经研制出单脉冲磁刺激仪但没有商品化国外主要有三个刺激仪生产厂: Cadwell Laboratories Inc.(Kennewick USA)Magstim Company Ltd.(Whitland UK)和Medtronic Dantec NeuroMuscular(Skovlunde Denmark)其它有日本的Nihon Kohden Company 德国Schwarzer GmbH Ba rmannstr 尽管产生磁场的方法有很多由于磁刺激所要求的磁场强度和刺激对象的要求现有的磁刺激仪产生磁场的方法都一样均采用线圈磁刺激仪由两部分组成(如图2): 产生快速变化电流的电路部分和产生时变磁场的线圈两者通过电缆连接磁刺激皮质时可以手持线圈置于被刺激部位头皮之上 磁刺激仪电路原理如图2所示它由储能电容器组C 线圈和一个控制电容放电的可控硅开关组成R 表示线圈连接部件以及电缆的电阻事实上它是一个R L C 串联二阶电路包含有电感和电容两个储能元件磁刺激前电容C 充电到初始电压V(在2~3kV 范围)磁刺激时选通可控硅使其导通电容快速放电产生一电流脉冲波形通常是一个阻尼正弦脉冲持续时间300µs 浪涌峰值达到5~10kA 电流使线圈产生强大的时变磁场D 是一个续流二极管起着保护电容的作用电阻r 一方面保护二极管D 另一方面控制电流的波形根据克希霍夫定律可以计算流过线圈的电流目前的磁刺激仪电流脉冲特性各个厂家有所不同根据功率和脉冲频率要求电流脉冲波形有三种(1) 单相电流脉冲快速从零升至峰值然后逐渐降至零; 电路工作于过阻尼状态流过线圈的电流I(t)为 I(t)=VC )sinh(1221221t e t ωωωωω − −2e-w1 (3) 其中L R 21=ω LC L R 1222−=ω (2) 双相电流脉冲是一个周期阻尼正弦波脉冲(3) 多相电流脉冲是多周期阻尼正弦波脉冲产生双相或多相电流脉冲时电路工作于欠阻尼状态流过线圈的电流I(t)为I(t)=VC )sin(1222121t e t ωωωωω +−(4)其中1ω=LR 2 2221 −=L R LC ω 磁刺激仪的关键部件是线圈由于时变磁场是由线圈上各个电流元产生磁场的叠加所以线圈的几何形状决定了所产生场的分布和特点目前商品化的磁刺激仪采用的刺激线圈基本形状有圆形和八字形可以证明八字形线圈较圆形线圈有较好的聚焦性各个厂家也有改进的圆形和八字形线圈Cadwell 的一些线圈有一个矩形边的水滴状但这种形状的线圈的优点在哪里是值得讨论的Magstim 的线圈是两翼成一角度的八字锥形即八字线圈的每一翼是圆锥状而且线圈的两翼为了适合于刺激头成一角度Dantec 公司也有类似的圆环锥形线圈线圈的直径50~150mm 一般使用铜线绕成10~30匝同心线圈线圈的电感在15~ 30µH若流入线圈的电流为I(t)Ids 为线圈中任一电流元则根据Biot-Savart 定律在大脑内部矢径为r 的任一点处由线圈产生的时变磁感应B(r t)为 ∫∑×==20)(4),(ii c n i R R s d t I t r B i &&&&πµB(r t)=S Ci (5)其中n 为线圈的匝数C i 是沿第i 匝线圈的积分路径µ为被磁刺激组织的导磁率R i为场点与电流元点之间的距离四磁刺激仪的应用早期TMS主要在神经科学领域应用主要通过刺激运动皮质神经和记录运动皮质诱发电位(MEPs)检测和诊断中枢神经皮质下行路径的传导和大脑运动皮质的功能影像近几年随着脑科学研究的深入在基础研究方面对TMS的兴趣也迅速增加TMS和rTMS也用于探索皮质兴奋性和皮质内连接研究皮质信息处理方面的机制这包括感觉和认识功能如瞬间抑制某些感觉传入暂停讲话诱导语言记忆错误消弱学习能力由于rTMS能够兴奋和抑制某些皮质区rTMS很可能成为一种潜力巨大的治疗某些精神异常和神经疾病的治疗工具1. 临床应用自从第一次TMS研究出现以来临床应用的焦点一直集中于测量可兴奋性阈值和运动神经缺陷病人的运动神经传导多发性硬化症运动神经疾病和颈椎病患者在临床条件下使用TMS检查时显示出被改变的可兴奋性阈值和响应潜伏期尽管TMS已经提供了许多疾病的重要信息但是至少在目前TMS由于缺乏灵敏性它的诊断价值是有限的TMS可以获得运动神经缺陷的客观证据中风头和脊髓损伤者常有运动神经缺陷常规的检查是由CT和MRI获得解剖证据和累积急症临床证据TMS是一种廉价快速的诊断方法可以获得锥体束损伤严重程度的客观证据这是补充CT和MRI证据还有证据说明TMS响应可以反映早期中风或中风恢复的预后对需要做脑手术的患者TMS可以提供一种功能定位重要皮质区的快速低廉方法同样rTMS可以用舌边音讲话尽管可靠性令人置疑TMS在药物研究中也显示出潜力TMS相关的指标例如皮质反应性兴奋和抑制响应的空间时间变化可以给出药物功能效率的意想不到的证据2. 脑基础研究的应用在认识和行为科学中使用TMS可以非侵入地关闭特定皮质区的功能产生暂时的人工可逆损伤这样可以辨识对参与给定任务非常重要的大脑区如语言记忆区早期这样的研究局限于动物或病理个人也有人用TMS研究大脑如何处理外部输入信息因为TMS可以干扰相关的信号阻碍外部输入信息处理的进行但是TMS也可以干扰不相关和竞争性信号促进处理进行TMS也已经用于一些开创性研究工作中包括研究物体和空间在记忆中的编码视径探索语言发生和胼胝体连接; 研究中风或截肢患者以及正常志愿者皮质解剖的可塑性(Plasticity)使用rTMS发现盲人视觉皮质区也处理功能上相关信息3. 治疗应用许多精神疾病可以归咎于某些大脑区域的异常行为从细胞水平看一些精神疾病的产生是由于一些神经细胞兴奋阈值的改变有些精神疾病是由于神经细胞兴奋阈值降低有些是由于神经细胞兴奋阈值升高所以通过改变细胞兴奋性是成功治疗一些精神疾病的关键另外有些神经疾病也发现是神经细胞兴奋性异常所致正是基于对这些疾病发病机制的深刻认识rTMS显示出它在精神疾病治疗上的潜力治疗应用正在神经科学领域全面展开在精神疾病治疗方面已有报道使用rTMS治疗抑郁症精神分裂症妄想强迫症的研究对于耐药的精神疾病患者rTMS是一种无创治疗方法在神经科学领域由于rTMS可以抑制和加速运动使用rTMS有复位Parkinson病的动作震颤和减少多发性硬化症的痉孪另外据推测1Hz rTMS可能对产生癫痫区的异常兴奋阈值有使其正常化的影响尽管rTMS在治疗上有令人鼓舞的结果它的功效到目前为止在临床上还没有证明因为如何评价它的功效也是一个争论的问题然而rTMS可能是电惊厥疗法(Electro-Convulsive Therapy ECT)的挑战者五结束语TMS是根据在脑外头皮上产生时变强磁场在脑内感应出电场直接调控未损伤大脑的一项无创新技术迅速的应用研究显示出发展前景但它也存在一些缺点如聚焦性不好这样很难确定和控制刺激点进行有选择地刺激; 磁刺激仪功耗大有待于优化; 由于TMS涉及高压大电流它还存在安全性问题根据一般安全要求目前认为单脉冲TMS是安全的然而高频TMS可能有不希望的效果(疾病发作肌肉收缩引起的疼痛叫喊和瞬间偏盲)现在需要有统一的使用TMS和rTMS指南 TMS进一步发展一方面依赖于磁刺激仪技术本身的完善另一方面要深入进行磁刺激原理研究和扩大临床应用(全文完)。
超低频经颅磁技术介绍及临床应用
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抑郁障碍
超低频经颅磁刺激治疗:给予兴奋性递质治疗, 以提高脑内的兴奋性,同时提高脑内递质的功率。
临床实验:超低频经颅磁刺激仪治疗慢性失 眠患者的疗效观察
湖南脑科医院通过对30例慢性失眠患者的 治疗,结果: 超低频经颅磁刺激仪可以明显缩短患者的 入睡时间,减少晚上醒来次数,延长睡眠 时间。
33
失眠(案例1)
王xx,男,21岁,职业保安,因经常值晚 班打乱睡眠节律而导致失眠。表现为入睡困 难,每晚最多只能睡2小时,脾气暴躁,经常 与人吵架。未服用药物治疗。
治疗3月后能单独行走,睡眠 正常。
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案 例3
患儿王某 男 七岁 由 于ABO溶血出生后三天 引起核黄疸。一岁多在 深圳儿童医院诊断为脑 瘫,一直在做康复治疗, 同时也做过针灸,中药 等物理治疗。
智力比同龄儿童低下, 睡眠较差,能够行走, 但姿势怪异。
治疗9个月后,走路姿 势明显改善,睡眠正常。
DA 20min 情绪问题突出者,用NE 20min 每个疗程为两周,一般需2个疗程以上。 ③复合症状者: 分2步进行,先用GABA 30min解决入睡困难问题,再用GABA 10min, DA 20min解决睡眠质量差的问题 以上治疗方案都为每天1次,每周至少5次,特殊情况可考虑每天2次治 疗。
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31
失眠
根据EFG的检测结果, ILF-TMS分别用不同的方法治疗,常用参数: ①入睡困难者,脑内过度兴奋者,给予GABA抑制治疗:
经颅磁刺激(TMS)简介与应用
功能区定位方法
FUNCTION MAPPING
经颅磁刺激(TMS)简介和应用
重复刺激-常规TMS与模式化TMS
常规 每次治疗1000-3000脉冲
花样、模式化
经颅磁刺激(TMS)简介和应用
副作用
诱发癫痫 短暂狂躁
晕厥
短暂头痛 短时听力改变 损坏颅内设备
头皮电极烧伤 大脑结构改变 组织毒素 其他瞬时效应
• TMS是唯一的科研、诊断、治疗设备,具有高度 因果分辩率
• TMS影响到神经科学中:分子、突触、细胞、网 络、脑区、系统、行经颅为磁刺的激(各TMS个)简层介和次应用
国内将出版的第一部TMS专业书
经颅磁刺激(TMS)简介和应用
TMS背景 - 简史
1781,意大利解剖学家Galvani发现生物电
经颅磁刺激(TMS)简介和应用
刺激模式和频率对BDNF的影响
经颅磁刺激(TMS)简介和应用
TMS诱发大脑共振频率
脑电图EEG由大脑皮层神经的突触后电位组成,其振荡周期与神经回路、不应期、 代谢、同步化有关。根据脑电图频率可推算TMS频率及刺激作用 大脑基本振荡频率:睡眠时慢波-δ(delta)波,频率为4Hz以下, α(alpha)波,频率为8-13Hz,清醒安静闭目时即出现, β(beta)波约14-30Hz,睁眼经,颅情磁刺绪激紧(张TM、S)焦简虑介剧和应增用多。神经元兴奋性增高,
经颅磁刺激(TMS)简介和应用
二、TMS使用参数
1,TMS术语与使用方法
2,TMS参数设置:强度、频率、 刺激、刺激时间、间歇时间。
3,TMS副作用, 安全指南: 1996年美国与2008年意大利制定
经颅磁刺激(TMS)简介和应用
TMS使用 - 手持式单刺激
经颅磁刺激(TMS)简介和应用
• 手持低频平刺激:用于治疗偏头痛、癫痫、外 周肢体疼痛。
• 用于MEP检测,诊断颅内运动神经功能
运动诱发电位的诊断作用
功能区定位方法
FUNCTION MAPPING
重复刺激-常规TMS与模式化TMS
常规 每次治疗1000-3000脉冲
3. 皮质内抑制及易化:探明各种神经、精神性疾病 时半球间、不同脑区间的病理联络机制的研究
•
MEP和CMCT
两种计算方法: CMCT=T1-T2 CMCT=T1-(F+M-1)/2
花样、模式化
副作用
诱发癫痫 短暂狂躁
晕厥
短暂头痛 短时听力改变 损坏颅内设备
头皮电极烧伤 大脑结构改变 组织毒素 其他瞬时效应
TMS副作用
单脉冲TMS
成对TMS
低频rTMS
高频rTMS
罕见 无
无报导 无
罕见 罕见
可能 左额叶可能
可能出现的意外,不是刺激大脑的直接作用,偶发现象
可能,与个体敏感性、刺激量、刺激时间、刺激部位相关 可能,与刺激部位、有无保护、刺激量、刺激时间相关 可能损坏电子耳蜗、颅内刺激器、起搏器等,与线圈距离相关
无 无 无 无报导
无 无 无 无报导
可能 有争议 有争议 无报导
可能 有争议 有争议 激素,乳酸变化
TBS 可能 无报导
可能 无报导 无报导 无报导
三、TMS临床检查
1,运动诱发电位(MEP)是刺激运动皮质在靶肌记录到的肌肉
运动复合电位;检查运动神经通路的完整性、功能区面积定位。
2,中枢运动传导时(CMCT)在脊髓旁神经根处刺激引出靶肌动 作电位,减去头部MEP潜伏时为CMCT。
经颅磁 脑反射 物理
经颅磁脑反射物理经颅磁刺激和脑反射是现代神经科学领域的两个重要研究方向。
经颅磁刺激是一种非侵入性的技术,通过在头皮上施加磁场来激活大脑神经元,从而改变神经活动。
脑反射是指人脑对外界刺激做出的自动反应,不需要经过意识的加工和控制。
本文将从物理的角度探讨经颅磁刺激和脑反射的原理及其在临床和科研中的应用。
经颅磁刺激是利用强磁场对头部进行刺激,以在大脑皮层产生电流,从而调控神经元活动。
磁场通过头骨和脑组织的传导路径进入大脑,激活神经元的兴奋性,从而产生神经反应。
经颅磁刺激可以通过改变大脑神经元的兴奋性来治疗一些神经精神疾病,如抑郁症和帕金森病。
同时,经颅磁刺激还可以用于研究大脑的功能和网络连接。
脑反射是人脑对外界刺激的自动反应,不需要经过意识的加工和控制。
脑反射是一种生物的自我保护机制,能够帮助我们迅速做出反应,以应对外界的变化。
例如,当手接触到热物体时,我们会迅速抽回手,这是脑反射的表现。
脑反射是通过神经元之间的电信号传递来实现的,当感觉器官受到刺激时,神经元会产生电信号,然后将信号传递到大脑,大脑再发送指令到相应的肌肉或腺体,完成相应的动作或分泌。
经颅磁刺激和脑反射的研究对于理解大脑的功能和机制具有重要意义。
经颅磁刺激可以帮助科学家们研究大脑的功能区域和连接网络,揭示大脑各部分的功能和相互作用。
脑反射的研究可以帮助我们了解大脑对外界刺激的处理过程,以及与之相关的神经网络和调控机制。
这些研究对于神经科学的发展和临床治疗具有重要意义。
总结起来,经颅磁刺激和脑反射是现代神经科学领域的两个重要研究方向。
经颅磁刺激通过施加磁场来调控大脑神经元的活动,可以用于治疗神经精神疾病和研究大脑功能。
脑反射是人脑对外界刺激的自动反应,可以帮助我们了解大脑的处理过程和机制。
这些研究对于神经科学的发展和临床应用具有重要意义。
经颅磁刺激在认知功能研究中的应用
经颅磁刺激在认知功能研究中的应用随着科技的不断进步,神经科学领域的研究也取得了长足的发展。
在近年来的研究中,经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)作为一种非侵入性的大脑刺激技术,被广泛应用于认知功能的研究中。
本文将探讨经颅磁刺激在认知功能研究中的应用,并阐述其在不同领域的研究成果。
一、经颅磁刺激的原理经颅磁刺激是利用磁场穿透颅骨,通过短暂电流在大脑皮层中产生磁场,从而诱发或抑制神经元的活动。
其原理是在刺激脑区附近的神经元中产生电流,改变神经元的兴奋性。
通过控制刺激的参数,如刺激脉冲的频率、强度和位置等,可以对大脑的特定区域进行刺激。
二、经颅磁刺激在记忆研究中的应用记忆是人类认知功能的重要组成部分,而经颅磁刺激在记忆研究中发挥了重要作用。
一项研究表明,经颅磁刺激可以通过刺激海马区改善记忆能力。
在这项研究中,参与者接受了频率为10Hz的经颅磁刺激,并在记忆任务中表现出更好的成绩。
这一研究结果表明,经颅磁刺激可以增强大脑的记忆功能。
三、经颅磁刺激在学习研究中的应用除了在记忆研究中的应用,经颅磁刺激还被广泛用于学习研究中。
一项研究发现,经颅磁刺激可以改变大脑的可塑性,促进学习的效果。
研究者利用经颅磁刺激对参与者的大脑进行刺激,发现参与者在学习任务中表现出更好的学习效果。
这一研究结果表明,经颅磁刺激可以提高学习效果,为学习研究提供了新的途径。
四、经颅磁刺激在认知康复中的应用随着人口老龄化的加剧,认知功能障碍成为一个严重的社会问题。
而经颅磁刺激在认知康复中的应用具有重要的意义。
一项研究发现,经颅磁刺激可以改善认知功能障碍患者的认知水平。
在这项研究中,患者接受了经颅磁刺激治疗,并在认知任务中表现出明显的改善。
这一研究结果表明,经颅磁刺激可以作为一种有效的认知康复手段。
五、经颅磁刺激在情绪调节研究中的应用情绪调节是人类认知的重要方面,而经颅磁刺激在情绪调节研究中的应用也受到了广泛关注。
经颅磁刺激的基础知识及临床应用
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临床应用
治疗指南
A类推荐 (明确有效) B类推荐 (很可能有 效) 1.神经性疼痛(高频,疼痛对侧M1区) 2.抑郁症(高频,左侧DLPFC) RCT的系统综述 单个的RCT
1.帕金森病抑郁症状(高频,左侧DLPFC) 2.脑卒中慢性期运动功能障碍(低频,对侧M1区) 3.抑郁症(低频,右侧DLPFC) 4.精神分裂症阴性症状(高频,左侧DLPFC) 5.抗抑郁药的辅助治疗(高频,左侧DLPFC)
常用定位方法
国际脑电图10-20系统
2019/4/1 21
Magneuro经颅磁刺激仪
MEP模块(运动诱发电位监测)
为什么要测量运动阈值?
大脑皮质兴奋性的个体差异性
安全
运动阈值能间接反映相关大脑 皮质的兴奋性
有效
确定刺激的强度和剂量
Frye RE, Rotenberg A, Ousley M, Pascual-Leone A. Transcranial magnetic stimulation in child neurology: 2019/4/1 current and future directions. J Child Neurol. 2008; 23:79-96.
1988
华中科技大学成功研制出中国第一台经颅磁刺激仪。 美国Cadwell实验室首次试验成功重复经颅磁场刺激器 (rTME),并于1992年推出了第一台重复经颅磁刺激 器(rTMS),使磁场刺激的作用更深、更强、更持久。 华中依杰与同济医学院合作研制出中国第一台rTMS,并 逐渐应用于临床。
2005
2019/4/1
10
TMS技术简介
刺激模式
单脉冲刺激(sTMS): 由手动控制无节律脉冲输出,也可以激发多个刺激, 但是刺激间隔较长(例如10 秒) ,多用于常规电生理检查、运动阈值(MT )、运动诱发电位(MEP)等; 成对脉冲刺激(pTMS):以极短的间隔在同一个刺激部位连续给予两个不 同程度的刺激,或者在两个不同部位应用两个刺激仪(又称作double-coil TMS,dTMS),多用于研究神经的易化和抑制作用,起到长时程增强效应( LTP)/长时程抑制效应(LTD)的治疗作用; 重复脉冲刺激(rTMS):改变大脑局部神经兴奋度,实现皮质功能重建, 在神经、精神疾病的治疗方面具有很大潜力。 常规重复脉冲刺激:高频(≥5Hz)/低频(≤1Hz)
经颅磁刺激(TMS)在失眠治疗中的应用
经颅磁刺激(TMS)在失眠治疗中的应用经颅磁刺激(TMS)基本原理经颅磁刺激(TMS)就是利用时变磁场在大脑皮层产生感应电流,进而改变神经细胞的动作电位来影响脑内代谢和神经电活动。
以固定频率和强度连续作用某一脑区的经颅磁刺激,称之为rTMS。
磁刺激与失眠相关的基础研究1. 增加诱导入睡和睡眠深度有研究者将自行研制的模拟脑电的低频脉冲磁场发生装置耦合入猫的脑内诱导其入眠,结果表明:这种诱导磁刺激有显著的促进入眠作用。
新近的研究表明:rTMS能够增加健康人睡眠慢波的波幅,从而增加睡眠深度,有助于机体恢复,同时对增加记忆有所帮助。
说明磁刺激作用于人类和实验动物皆可促进入眠,且机制可能相似。
2. 磁刺激影响免疫系统有研究报告睡眠和人类免疫系统之间关系密切。
在不引起发热和神经内分泌明显改变的前提下小剂量注射内毒素诱导产生炎性反应的细胞因子,可以增加飞快眼睡眠(REM)质量;如果剂量至引起发热和明显的神经内分泌改变则会严重影响睡眠的连续性。
说明细胞因子有可能在急性免疫反应和生理状态下均参与了睡眠的调节。
而研究表明磁场可以促进荷瘤小鼠IL-1、IL-2的产生,抑制IL-8产生及肿瘤细胞的增殖。
细胞因子是由免疫系统产生的具有免疫调节功能的物质,磁场通过促进或抑制它产生发挥调节免疫细胞活性的作用。
3. 磁刺激影响褪黑素的分泌褪黑激素(MT)可广泛调节神经系统钙离子活动、神经元兴奋性和神经递质的代谢,同时对维持内分泌和免疫系统正常生理功能具有重要的调节作用。
MT参与调节睡眠—觉醒周期,可以改善睡眠质量,因其起效快、毒副作用小等优点已应用于临床。
尽管不推荐作为催眠药物来使用,但可以应用于改善时差症状和催眠时相延迟综合征(DSPS)。
研究发现磁场暴露亦能影响人体PG的MT合成和分泌,同时调节五羟色胺(5-HT)、去甲肾上腺素(NA)和乙酰胆碱(ACh)的浓度,对机体正常睡眠觉醒周期和生理功能具有极为重要的调节作用。
TMS改善睡眠质量的作用机理之一就是通过磁刺激调节MT的合成和分泌,从而调节人体生物钟的功能。
通过经颅磁刺激理解大脑语言功能
通过经颅磁刺激理解大脑语言功能经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)作为一种非侵入性的刺激技术,近年来在神经科学领域引起了广泛关注。
它通过在头皮上放置一个电磁线圈,产生强磁场脉冲,刺激人体大脑区域,从而探索和干预大脑语言功能。
本文将介绍经颅磁刺激在理解大脑语言功能方面的应用以及相关研究进展。
一、经颅磁刺激(TMS)的原理与方法经颅磁刺激是一种通过磁场作用于大脑区域的技术,它可以改变大脑区域的兴奋性和抑制性。
在TMS过程中,通过放置一个线圈在头皮上,线圈中通电产生磁场脉冲,刺激大脑区域。
这种刺激可以是单脉冲刺激,也可以是高频或低频重复脉冲刺激。
二、经颅磁刺激在理解大脑语言功能中的应用1. 语音理解经颅磁刺激可用于研究语音理解的神经基础。
通过刺激听觉皮层,可以了解听觉信息的加工过程。
研究发现,经颅磁刺激可以干扰人们对语音的感知和理解,从而揭示大脑语音加工的机制。
2. 语义理解经颅磁刺激还可以用于研究语义理解的神经机制。
通过刺激大脑的语义区域,可以观察到语义加工的变化和相关大脑区域的激活情况。
研究结果表明,经颅磁刺激可以干扰人们对词义和句子意义的理解,进一步揭示了语义加工的神经基础。
三、经颅磁刺激在理解大脑语言功能研究中的挑战与前景1. 挑战虽然经颅磁刺激在理解大脑语言功能方面取得了一定的突破,但仍面临一些挑战。
首先,由于大脑功能的复杂性,目前对于大脑语言功能的解析还不够全面。
其次,经颅磁刺激技术在特定脑区的刺激效果不够精确,存在误刺激的可能性。
2. 前景尽管存在挑战,经颅磁刺激在理解大脑语言功能方面仍有巨大的发展潜力。
随着技术的不断改进和研究的深入,我们可以进一步探索大脑语言功能的神经机制,从而为相关疾病的干预和治疗提供新的思路和方法。
四、结论通过经颅磁刺激技术,我们能够更好地理解大脑语言功能的神经机制。
这一技术为研究语音理解和语义理解的神经过程提供了有力的工具。
经颅磁刺激的基础知识及临床应用
2p0r2a1c/t3ic/e20and research. Clinical Neurophysiology, 2009.
13
第二部分 Magneuro经颅
PART TWO 磁刺激仪
刺激线圈 冷却技术 MEP模块 操作系统
2021/3/20
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Magneuro经颅磁刺激仪
2021/3/20
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2021/3/20
25
第三部分
临床应用
PART THREE 治疗指南
康复应用
禁忌症
不良反应
注意事项
2021/3/20
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临床应用
治疗指南
2014IFCN(国际临床电生理协会) 《基于循证医学的rTMS治疗指南》
Lefaucheur Jean-Pascal,André-Obadia Nathalie,Antal Andrea et al. Evidence-based
大脑皮质兴奋性的个体差异性
运动阈值能间接反映相关大脑 皮质的兴奋性 确定刺激的强度和剂量
Frye RE, Rotenberg A, Ousley M, Pascual-Leone A. Transcranial magnetic stimulation in child neurology:
2c0u2r1re/3n/t2a0nd future directions. J Child Neurol. 2008; 23:79-96.
1tms技术简介原理介绍磁刺激不仅是刺激单个神经元而且是刺激神经元群体和与之相连的神经网络根据电磁感应原理由储能电容向刺激线圈快速放电经刺激线圈产生的脉冲磁场能够穿透衣物骨骼和其他组织在刺激部位产生感应电流引起神经细胞的兴奋抑制活动进而产生一系列的生理生化反应
经颅磁可行性报告
经颅磁可行性报告一、背景介绍经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)是一种非侵入性的神经调控技术,通过在头皮上施加磁场脉冲,刺激大脑皮层神经元的活动,被广泛应用于神经科学研究、神经精神疾病治疗等领域。
本报告旨在评估经颅磁技术的可行性,包括技术原理、安全性、治疗效果和应用范围等方面的内容。
二、技术原理经颅磁刺激主要基于法拉第电磁感应定律,通过在头皮上放置线圈,施加短暂的高强度磁场脉冲,产生电流在大脑中诱导出暂时的神经元兴奋或者抑制。
具体而言,经颅磁刺激可以通过单脉冲刺激、重复脉冲刺激和连续脉冲刺激等方式对大脑进行刺激。
三、安全性评估1. 生物安全性:经颅磁刺激是一种非侵入性技术,不需要手术或者药物介入。
研究表明,经颅磁刺激对人体组织和器官无明显损伤,对皮肤、骨骼和内脏等组织结构无不良影响。
2. 不良反应评估:经颅磁刺激过程中可能浮现的不良反应包括头痛、头晕、面部肌肉收缩、眼睑抽动等,但这些不良反应普通是短暂的,且在刺激结束后会自行消失。
极少数个体可能会浮现癫痫发作等严重不良反应,但这种情况非常罕见。
3. 安全操作指南:为确保经颅磁刺激的安全性,操作人员应接受专业培训,严格遵守操作规程,确保设备的正常运行和使用。
四、治疗效果评估1. 抑郁症治疗:经颅磁刺激已被证实在抑郁症治疗中具有一定的疗效。
研究表明,经颅磁刺激可以显著改善抑郁症患者的症状,包括抑郁程度、焦虑程度和睡眠质量等。
2. 精神分裂症治疗:经颅磁刺激在精神分裂症治疗中也显示出一定的潜力。
研究表明,经颅磁刺激可以减轻精神分裂症患者的阳性症状和阴性症状,改善患者的认知功能。
3. 疼痛管理:经颅磁刺激在慢性疼痛管理中具有一定的效果。
研究表明,经颅磁刺激可以减轻慢性疼痛患者的疼痛程度和疼痛持续时间,提高患者的生活质量。
五、应用范围评估1. 神经科学研究:经颅磁刺激可以用于研究大脑的结构和功能,揭示神经系统的工作原理和疾病机制。
经颅磁可行性报告
经颅磁可行性报告引言概述:经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)是一种非侵入性的神经调控技术,通过在头皮上施加磁场来激活大脑神经元,从而对神经系统进行干预。
本文旨在探讨经颅磁的可行性,包括其原理、应用领域、优势和局限性。
正文内容:1. 经颅磁原理1.1 磁场的产生:经颅磁刺激通过在磁体中通电产生强磁场,磁场穿透头皮和颅骨,达到大脑皮层。
1.2 神经元的激活:磁场刺激导致神经元内外电流的改变,进而影响神经元的兴奋性和抑制性,达到调控神经系统的目的。
2. 经颅磁应用领域2.1 精神疾病治疗:经颅磁刺激已被用于抑郁症、焦虑症等精神疾病的治疗,通过调节患者大脑活动来改善症状。
2.2 疼痛管理:经颅磁刺激可用于慢性疼痛的治疗,通过干扰神经痛信号的传递来减轻疼痛感。
2.3 运动恢复:经颅磁刺激可以促进运动功能的恢复,对中风、帕金森病等运动障碍的康复有积极作用。
3. 经颅磁优势3.1 非侵入性:经颅磁刺激无需手术,不会对大脑结构造成直接损伤。
3.2 安全性高:经颅磁刺激在适当的参数下是安全的,副作用较少且可逆。
3.3 精准性:经颅磁刺激可以选择性地激活特定的脑区域,具有较高的精确性。
4. 经颅磁局限性4.1 深层脑区难以刺激:由于磁场的衰减,经颅磁刺激对于深层脑区的刺激效果较差。
4.2 个体差异:不同个体对经颅磁刺激的反应存在差异,需要个体化的参数调节。
4.3 疗效持续性:经颅磁刺激的疗效持续时间较短,需要进行多次刺激以保持效果。
5. 经颅磁总结5.1 适用范围广:经颅磁刺激在精神疾病治疗、疼痛管理和运动恢复等领域有广泛应用前景。
5.2 安全性高:经颅磁刺激是一种安全、无创的神经调控技术,副作用较少。
5.3 发展前景广阔:随着对经颅磁的研究不断深入,其在神经科学和临床治疗中的应用前景将更加广阔。
总结:经颅磁刺激作为一种非侵入性的神经调控技术,具有广泛的应用前景。
经颅磁刺激技术介绍
进而刺激大脑神经元的技术。
它通过在头部放置一个强大的磁场,使局部脑 组织产生感应电流,从而激活神经元,引发相 应的生理反应。
TMS具有非侵入性、无痛、无创伤等特点,被 广泛应用于神经科学研究、神经康复等领域。
发展历程与现状
TMS技术自20世纪80年代问世 以来,经历了从基础研究到临床
应用的转变。
目前,TMS技术已经广泛应用 于神经科学研究,如认知科学、
经颅磁刺激技术在许多临床试 验中显示出显著的疗效,能够 改善患者的症状和生活质量。
局限性
成本高
经颅磁刺激技术设备成本较高,可能 限制了其在某些地区或医疗机构的普 及。
需要专业操作
可能不适用于所有人群
经颅磁刺激技术可能不适用于某些特 定人群,如体内植入金属物体、癫痫 患者等。
经颅磁刺激技术需要专业人员进行操 作,以确保安全和有效性。
THANKS
感谢观看
神经心理学等领域。
在神经康复领域,TMS技术也 被用于治疗各种神经系统疾病, 如抑郁症、癫痫、帕金森病等。
临床应用领域
01
02
03
04
TMS技术在临床上的应用主 要包括神经心理障碍、精神疾 病、神经系统疾病等领域。
对于神经心理障碍,TMS技 术可用于治疗注意缺陷多动障
碍、创伤后应激障碍等。
在精神疾病方面,TMS技术 可用于治疗抑郁症、双相情感
02
研究表明,经颅磁刺激在脑卒中、脑外伤等神经康复治疗中具
有积极作用,有助于改善患者运动、语言等功能。
适用人群
03
适用于神经康复期的患者,如脑卒中、脑外伤等神经系统疾病
患者。
其他应用领域
1 2
注意缺陷多动障碍(ADHD) 经颅磁刺激被研究用于治疗ADHD,通过调节大 脑前额叶皮质兴奋性改善症状。
便携式经颅磁的物理学原理
便携式经颅磁的物理学原理
便携式经颅磁刺激技术(TMS)的物理学原理基于电磁感应与电磁转换原理。
首先,利用刺激发生器内的高压电容产生高压电流,这个电流作用于刺激线圈。
在很短的时间内,刺激线圈就会通过数千安培的电流。
基于法拉第电磁感应定律,在线圈周围会产生一个1-5T的脉冲磁场。
这个磁场能够无衰减
地穿透颅骨,刺激大脑皮质及外周神经。
当磁场作用于大脑皮质时,会在大脑皮质中产生反向感应电流。
这个反向感应电流会改变神经细胞的膜电位。
当感应电流的强度超过神经组织的兴奋阈值时,就会引起局部的大脑神经细胞产生去极化,从而引发兴奋性的动作电位。
这种动作电位是神经元兴奋和活动的标志,可以影响脑内递质代谢和神经电活动,引发一系列生理生化反应。
以上信息仅供参考,如需了解更多信息,建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
经颅磁刺激疗法
经颅磁刺激疗法文件编码(008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256)关于经颅磁刺激疗法1、什么是重复经颅磁刺激疗法(Repetitive Transcranial Magnetic Stimulat ion, rTMS)经颅磁刺激是一种非系统性(不经过全身血液循环的)、非侵入性的神经调节疗法,通过把相当于核磁共振强度的磁脉冲高度聚焦于大脑有关部位刺激神经细胞来达到治疗疾病的作用。
该技术自问世以来,已在全世界范围内有广泛的应用。
英国、德国、美国、丹麦、日本、以色列、中国等很多国家和地区应用该技术在更广泛的范围内进行诊断、治疗和科研项目。
2、经颅磁刺激疗法的机制是什么重复经颅磁刺激技术是建立在生物电磁学理论基础上发展起来的一门新医疗技术。
它是根据法拉第电磁感应原理,通过强电流在线圈上产生磁场,然后磁场无创伤地穿透颅骨进入大脑皮层,并在相应的皮层引起局部微小感应电流,改变大脑皮层的膜电位促使大脑皮层产生相关的生理效应,比如激发神经介质的释放(如五羟色胺、去甲肾上腺素、多巴胺),使神经介质功能正常化,从而起到治疗作用。
3、经颅磁刺激能治疗哪类疾病经颅磁刺激主要用于难治性脑功能疾病的治疗,涵盖精神科、神经科、康复科。
目前,经颅磁刺激用于抑郁症的疗效已得到了医学界的广泛认可,并通过了FDA认证。
同时,每年都有上万篇TMS项目的文章发表,内容涉及TMS应用在精神领域对抑郁、幻听、神经性耳鸣、焦虑、睡眠障碍、强迫症等适应症的治疗;在神经领域的神经损伤后的康复、帕金森病、癫痫病的治疗等;在康复领域涵盖了各类精神、神经损伤后的功能恢复、康复后生活质量的改变等。
4、经颅磁刺激真的有效吗经颅磁刺激已有30年的发展历史,无数的科研及临床试验证明了其有效性。
20 08年美国FDA批准经颅磁刺激治疗药物难治性抑郁症,并得到了全球神经科、精神科、康复科医生的广大认可。
它目前是美国FDA批准的唯一的非系统性非侵入性治疗抑郁症的疗法,尤其适用于曾经用过抗抑郁药物而疗效不佳的成人患者。
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µ 为被磁刺激组织
的导磁率
Ri 为场点与电流元点之间的距离
四
磁刺激仪的应用
主要通过刺激运动皮质神经和记录运 动皮质诱发电位(MEPs)检测和诊断中枢神经皮质下行路径的传导和大脑运动皮 质的功能影像 近几年 随着脑科学研究的深入 在基础研究方面 对 TMS 的 兴趣也迅速增加 TMS 和 rTMS 也用于探索皮质兴奋性和皮质内连接 研究皮质 信息处理方面的机制 这包括感觉和认识功能 如瞬间抑制某些感觉传入 暂停 讲话 诱导语言记忆错误 消弱学习能力 由于 rTMS 能够兴奋和抑制某些皮质 区 rTMS 很可能成为一种潜力巨大的治疗某些精神异常和神经疾病的治疗工具
般安全要求 目前认为单脉冲 TMS 是安全的 然而 高频 TMS 可能有不希望的 效果(疾病发作 肌肉收缩引起的疼痛 叫喊和瞬间偏盲) 现在需要有统一的使 用 TMS 和 rTMS 指南 TMS 进一步发展一方面依赖于磁刺激仪技术本身的完善 另一方面 要深入进行磁刺激原理研究和扩大临床应用
五
结束语
TMS 是根据在脑外头皮上产生时变强磁场 在脑内感应出电场直接调控未损 伤大脑的一项无创新技术 迅速的应用研究显示出发展前景 但它也存在一些缺 点 如聚焦性不好 这样很难确定和控制刺激点 进行有选择地刺激; 磁刺激仪 功耗大 有待于优化; 由于 TMS 涉及高压大电流 它还存在安全性问题 根据一
2. 脑基础研究的应用
在认识和行为科学中 使用 TMS 可以非侵入地关闭特定皮质区的功能
产
生暂时的人工可逆损伤 这样可以辨识对参与给定任务非常重要的大脑区 如语 言 记忆区 早期 这样的研究局限于动物或病理个人 也有人用 TMS 研究大 脑如何处理外部输入信息 因为 TMS 可以干扰相关的信号 阻碍外部输入信息 处理的进行 但是 TMS 也可以干扰不相关和竞争性信号 促进处理进行 TMS 也已经用于一些开创性研究工作中 包括研究物体和空间在记忆中的编 码 视径探索 语言发生和胼胝体连接; 研究中风或截肢患者以及正常志愿者皮 质解剖的可塑性(Plasticity) 使用 rTMS 发现盲人视觉皮质区也处理功能上相关 信息
ω2 =
1 R − LC 2 L
2
磁刺激仪的关键部件是线圈 由于时变磁场是由线圈上各个电流元产生磁场 的叠加 所以 线圈的几何形状决定了所产生场的分布和特点 目前商品化的磁 刺激仪采用的刺激线圈基本形状有圆形和八字形 可以证明 八字形线圈较圆形 线圈有较好的聚焦性 各个厂家也有改进的圆形和八字形线圈 Cadwell 的一些 线圈有一个矩形边的水滴状 但这种形状的线圈的优点在哪里是值得讨论的 Magstim 的线圈是两翼成一角度的八字锥形 即八字线圈的每一翼是圆锥状 而 且线圈的两翼为了适合于刺激头成一角度 Dantec 公司也有类似的圆环锥形线圈 线圈的直径 50~150mm 一般使用铜线绕成 10~30 匝同心线圈 线圈的电感在 15~ 30 µ H 若流入线圈的电流为 I(t) Ids 为线圈中任一电流元 则根据 Biot-Savart 定律 在大脑内部矢径为 r 的任一点处由线圈产生的时变磁感应 B(r t)为 & & n & & I (t )ds × Ri µ B(r , t ) = ∑ ∫ ci B(r t)=S Ci (5) Ri2 i = 0 4π 其中 n 为线圈的匝数 Ci 是沿第 i 匝线圈的积分路径
从理论上 根据磁场产生的方法和磁刺激的部位 如头部建立组织模型 利 用式(1)和(2)可以计算出所刺激部位的电场(或电流密度)分布 从而寻找最佳刺激 方案 确定磁刺激点或利用理论分析结果优化磁刺激仪设计 使用 TMS 的脑刺激是在脑外头皮上产生强磁场脉冲实现的 磁场脉冲在脑 内感应出电场 当感应电流超过神经组织兴奋阈值时 磁刺激就像电刺激一样刺 激相应部位的组织 磁场感应的电场激活皮质神经元 需要的磁场强度在 1.5~3T TMS 既可以兴奋皮质又可以干扰它的功能 已观察到的兴奋效应通常是肌肉抽动 或光幻觉(Phosphenes); 而 损伤 (Lesion)模式 TMS 可以瞬间抑制感觉或干扰 任务执行
经颅磁刺激的原理
方法和应用
乔清理
王明时
田心
本文作者乔清理先生 天津大学精密仪器与光电子工程学院生物医学工程系博士 生 工程师 王明时先生 天津大学生命科学与工程研究院副院长 教授 博士 生导师 田心女士 天津医科大学生物医学工程系教授
关键词: 经颅磁刺激
线中枢系统 感觉系统输入的信息经过它的处理来支配人的 行为 大脑是复杂的 各个学科从不同角度对它有不同的描述 而且积累了大量 的资料 对损伤大脑的临床研究 尸体解剖学比较以及医学成像使我们对大脑的 形态有了较为清楚的认识 但是 到目前为止 对大脑如何工作 即脑功能的了 解还不完全; 大脑工作出现异常 也是束手无策 80 年代末 为了更好地利用大 脑和保护大脑健康 掀起了脑科学研究热潮 经颅磁刺激正是在这情况下出现并 正走向成熟的一种认识 调节和干预大脑的新方法 了解脑功能的基本原则是通过外界刺激大脑 然后检测大脑对外界刺激的响 应 为了解这些脑组织的生理功能和治疗相应的疾病 传统的直接电刺激在临床 试验 治疗中被广泛地应用 然而 直接电刺激(如使用表面电极或针电极)具有 创伤性 会给受试者造成不适的感觉 因而 在临床上的应用受到了限制; 而且 使用电流刺激中枢神经系统时 由于颅骨的存在使刺激电流有较大的衰减 深部 组织难以得到刺激 经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation 简称 TMS)是使用脉冲磁场影 响脑的电活动的方法 在 1985 年 英国 Sheffield 研究人员成功地进行了经颅 磁刺激 并进行首次临床检查 结果证明 TMS 可用于探查运动神经路径: 对健 康人 刺激运动皮质 可以见到手肌肉有大约 25ms 的抽动; 而对有神经疾患的人 刺激运动皮质显示出较慢的传导 TMS 的另一个重要特点是无创伤性 受试者不 会有头皮被刺的不舒适感觉 这个令人鼓舞的结果促使 TMS 的商品化 一种新 的脑刺激方法 经颅磁刺激从此受到人们的不断关注
磁刺激仪电路原理如图 2 所示 它由储能电容器组 C 线圈和一个控制电容 放电的可控硅开关组成 R 表示线圈 连接部件以及电缆的电阻 事实上 它是
一个 R L C 串联二阶电路 包含有电感和电容两个储能元件 磁刺激前电容 C 充电到初始电压 V(在 2~3kV 范围) 磁刺激时 选通可控硅使其导通 电容快速 放电 产生一电流脉冲 波形通常是一个阻尼正弦脉冲 持续时间 300 µ s 浪涌 峰值达到 5~10kA 电流使线圈产生强大的时变磁场 D 是一个续流二极管 起着 保护电容的作用 电阻 r 一方面保护二极管 D 另一方面控制电流的波形 根据 克希霍夫定律可以计算流过线圈的电流 目前的磁刺激仪电流脉冲特性各个厂家 有所不同 根据功率和脉冲频率要求 电流脉冲波形有三种 (1) 单相 电流脉冲快速从零升至峰值 然后逐渐降至零; 电路工作于过阻尼 状态 流过线圈的电流 I(t)为 2 −ω1t ω 1 I(t)=VC ω 2 e − 1 sinh(ω 2 t ) 2e-w1 (3) ω2 2 R R 1 ω1 = ω2 = − 其中 2L LC 2L (2) 双相 电流脉冲是一个周期阻尼正弦波脉冲 (3) 多相 电流脉冲是多周期阻尼正弦波脉冲 产生双相或多相电流脉冲时 电路工作于欠阻尼状态 流过线圈的电流 I(t)为 2 −ω1t ω 1 I(t)=VC ω 2 e + 1 sin(ω 2 t ) (4) ω2 其中 R ω1 = 2L
二
磁刺激的基本原则
细胞膜保持一个电位差 静态细胞的跨膜电位差是-70mV(细胞内更负) 外加 电场叠加到细胞膜两侧可以改变细胞膜电位差 因此 外加电场能够除极化细胞 膜 激活可兴奋性组织 如神经 利用电磁感应的原理可以产生适合于神经刺激 的电场 而且 具有非侵入性 在 TMS 时 激活的源泉是时变磁场在组织内的 感应电场(如图 1 所示) 根据 Faraday 定律 时变磁场 B(r t)在组织内矢径为 r 的任一点处的感应电场 E(r t)可以由下式获得 & & & & ∂B(r , t ) ∇ × E (r , t ) = − (1) ∂t 若兴奋性组织的电导率为 σ 那么 时变磁场感应的电流密度 J 为 J= σ E (2)
早期 TMS 主要在神经科学领域应用
1. 临床应用
自从第一次 TMS 研究出现以来 临床应用的焦点一直集中于测量可兴奋性 阈值和运动神经缺陷病人的运动神经传导 多发性硬化症 运动神经疾病和颈椎 病患者在临床条件下使用 TMS 检查时显示出被改变的可兴奋性阈值和响应潜伏 期 尽管 TMS 已经提供了许多疾病的重要信息 但是 至少在目前 TMS 由于 缺乏灵敏性 它的诊断价值是有限的 TMS 可以获得运动神经缺陷的客观证据 中风 头和脊髓损伤者常有运动神 经缺陷 常规的检查是由 CT 和 MRI 获得解剖证据和累积急症临床证据 TMS 是一种廉价 快速的诊断方法 可以获得锥体束损伤严重程度的客观证据 这是 补充 CT 和 MRI 证据 还有证据说明 TMS 响应可以反映早期中风或中风恢复的 预后 对需要做脑手术的患者 TMS 可以提供一种功能定位重要皮质区的快速 低 廉方法 同样 rTMS 可以用舌边音讲话 尽管可靠性令人置疑 TMS 在药物研 究中也显示出潜力 TMS 相关的指标 例如皮质反应性 兴奋和抑制响应的空间 时间变化 可以给出药物功能效率的意想不到的证据
3. 治疗应用
许多精神疾病可以归咎于某些大脑区域的异常行为 从细胞水平看 一些精神疾病的产生是由于一些神经细胞兴奋阈值的改变 有些精神疾病是由于神经细胞兴奋阈值降低 有些是由于神经细胞兴奋阈值升高 所以 通过改变细胞兴奋性是成功治疗一些精神疾病的关键 另外 有些神经疾 病也发现是神经细胞兴奋性异常所致 正是基于对这些疾病发病机制的深刻认识 rTMS 显示出它在精神疾病治疗 上的潜力 治疗应用正在神经科学领域全面展开 在精神疾病治疗方面 已有报道使用 rTMS 治疗抑郁症 精神分裂症 妄想 强迫症的研究 对于耐药的精神疾病患者 rTMS 是一种无创治疗方法 在神经 科学领域 由于 rTMS 可以抑制和加速运动 使用 rTMS 有复位 Parkinson 病的动 作震颤和减少多发性硬化症的痉孪 另外 据推测 1Hz rTMS 可能对产生癫痫区 的异常兴奋阈值有使其正常化的影响 尽管 rTMS 在治疗上有令人鼓舞的结果 它的功效到目前为止在临床上还没 有证明 因为如何评价它的功效也是一个争论的问题 然而 rTMS 可能是电惊 厥疗法(Electro-Convulsive Therapy ECT)的挑战者