经颅磁刺激技术简介

军事应用
《神经科学未来军事应用机遇 》
美国科学院于2009年发表，报告提出了 未来20年内重点技术研究领域包括： （1）战场神经生物标志物； （2）人机界面头戴式脑电仪；
（13）神经药物学； （14）模式网络系统； （15）头盔式经颅磁刺激等。
结论：左侧额叶与推理认知相关，TMS刺激该部位可缩短解决问题的时间； 可用于军官决策能力的训练中。
检测评估
脑科学研究 军事应用
TMS
运动科学
检测评估
运动阈值（MT）
目测法
TMS-EMG联机检测
运动诱发电位（MEP）
波幅、潜伏期、平均值
中枢传导时间(CMCT)
磁刺激运动皮 质、脊神经根、周围 神经刺激点，在靶肌 记录复合动作电位。 检查运动神经从皮质 到肌肉传递传导通路 的整体同步性和完整 性。
四川省八一康复中心 四川省康复医院
2020/8/14
病例一：脑膜瘤术后偏瘫
➢ 女性，50岁，体检发现镰旁脑膜瘤 ➢ 在某三甲医院开颅术后左侧偏瘫，肌力2级，药
物治疗一周无明显改善 ➢ 一周后来我科行经颅磁刺激 ➢ 5天后下地行走
11.10
11.20
11.30
病例二：高血压脑出血
运动头套
➢ 女，51岁，突发意识障碍2小时入外院，行开颅血肿清除，术后持续昏迷50天
2018.02.04 2018.03.30
2018.02.20 2018.03.22
2018.3.22
2018.3.30
2018.3.20 MMN Fz差异波：2.73 微意识状态恢复期 MMN检测
入院查体 经颅磁刺激治疗
经颅磁刺激治疗
➢ 经颅磁刺激：左侧运动区
右侧运动区
高频
右额外侧区 颈7 胸9
意识状态检测水平分级
MMN波幅（μV） ≤0.5 0.6-0.9 1.0-1.7 1.7-2.0 2.1-2.9 ≥3.0
意识状态水平 永久性植物状态（永久昏迷）
植物状态 微意识状态过渡期
微意识状态 微意识状态恢复期
清醒状态
TMS安全性
目前还没发现TMS对操作者不安全的报道
• 电磁职业环境指南中，对于MRI的工作场，测量到的电磁辐射量在防护 极限值的100倍以下
2020/8/14
昏迷促醒 ---TMS改善脑卒中、脑损伤后意识障碍的研究
四川省八一康复中心 四川省康复医院
5 Hz 90%MT 右前额 30 min 2 次/日 1 个月
2020/8/14
昏迷促醒 ---TMS改善脑卒中、脑损伤后意识障碍的研究
结果发现： ①经颅重复磁刺激通过改变大脑皮质兴奋性改善脑卒中后意识障碍; ②增加脑卒中意识障碍患者α频段的绝对功率; ③α频段相对功率值与Glasgow昏迷评分和JFK昏迷恢复量表评分评分呈正 相关。 结论：TMS作为一种无创、安全有效的治疗技术，可改善脑卒中意 识障碍患者的脑功能活动，对意识障碍患者有促苏醒作用。
成对模式
θ短阵快速脉冲刺激/爆发刺激/花式刺激
间歇性TBS模式(兴奋) 五分钟输出治疗脉冲
丛内频率 50Hz 刺激个数 3个 丛外频率 5Hz
连续性TBS模式(抑制) 40秒输出600个脉冲
rTMS与TBS刺激模式相同脉冲总数对BDNF的效应对比
应用领域
Application fields
临床治疗
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2020/8/14
昏迷促醒 ---TMS改善脑卒中、脑损伤后意识障碍的研究
频率10 Hz 90%MT 部位 右前额 每日1 次 每周5次 连续4周
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2020/8/14
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2020/8/14
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频刺激和高强度刺激
Thank you
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TBS
腰3 骶1
2018.04.05
病例四 脑干出血
➢男性27岁，突发意识障碍1小时 ➢查体：神志中昏迷，GCS评分5分，左侧全瘫
入院时
治疗2周后
治疗4周后
病例五 髋关节置换术后大面积脑梗死
➢71岁女性摔伤致左侧股骨颈骨折 ➢既往患高血压、房颤 ➢髋关节置换术后昏迷
术后第一天 术后第三天
开颅术后第十 三天
➢ 查体：神志浅昏迷，GCS评分E3VTM3=6分,双侧瞳孔3mm，对光反射迟钝，
27天
1.26
2.22
经颅磁刺激治疗
治疗方案：双侧运动区、右额外侧区（高频 ）
颈7、胸9、腰3、骶尾（TBS模式 ）
治疗次数：5+2 治疗结果：45天后GCS评分E4VTM4=8分 ，
肌张力缓解
2.26颅骨修补 2.28颅脑CT
病例三：血管畸形出血术后
➢ 患者男，35岁，开颅术后意识障碍43天 ➢ 43天前突发意识障碍，在外院查头部CT提示左颞叶出血伴硬膜下
血肿，DSA提示血管畸形，行开颅血肿清除+血管畸形切除+去骨 瓣减压术，术后持续昏迷，术后12天转往中医康复医院行针灸、中 医中药等传统促醒方法，治疗一月意识无明显改善 ➢ 入科查体：神志浅昏迷，刺痛睁眼，气管切开，刺痛有回避不能 定位，GCS评分E3VTM4=7分，双上肢肌力3-级，双下肢肌力2级 ➢ 入院诊断：脑出血术后恢复期，肺部感染
ERP在昏迷意识评估及苏醒预测的应用
➢ ERP(事件相关电位)：当人对客观认知加工（如注意、记忆、思维）时，通过平均叠加从头颅表面记 录到的大脑电位，反映认知过程中大脑的神经电生理改变，又被称为“认知电位”
➢ ERP与普通EEG的区别在于前者是接受特意安排的重复刺激叠加而得，后者是脑的自发电位 ➢ 失匹配负波（mismatch negative，MMN）是听觉事件相关电位的重要成分 [1] ，它是一个大脑前
丘脑 其他皮质区 脑干调节系统
Pascual-Leone A,Amedi A, Fregni F, et al. The plastic human brain cortex. Annu Rev Neurosci.2005;28:377-401.
刺激模式
单脉冲模式
重复模式
刺激模式
TBS模式
Theta burst Stimulation
适应症
A级推荐：明确有效 B级推荐：很可能有效 C级推荐：可能有效
其他病种应用情况
精神科
抑郁症 广泛性焦虑 精神分裂症
双相障碍 强迫症
神经内科
阿尔兹海默症 癫痫
帕金森病 偏头痛 顽固性失眠 意识障碍
康复科
脑卒中 脊髓损伤 儿童孤独症 小儿脑瘫
戒毒中心
物质依赖
体育运动
1、运动训练与大脑皮层兴奋性及可塑性的关系； 2、TMS与运动心理学
额以及中央分布的负波成分，将标准刺激和偏差刺激的 ERP 分别叠加平均，将偏差刺激的 ERP 减去 标准刺激的 ERP，得到的差异波，在刺激差异后的 100–250 ms 的负向偏转就是MMN [2] ，所以 MMN 其实是一个差异波 ➢ 即使在受试者的注意力不在听觉上，甚至昏迷状态，都可以有 MMN 反应
计算方法： CMCT=T1-T2
脑科学研究
RTPL-右颞顶交界区 1Hz 25min
场景1
场景2
右脑颞顶交界处——参与思考判断他人做某事 时的心理状态，影响是非判断，所以有人称它 是“道德罗盘”。
临床治疗 基于循证医学的rTMS临床治疗指南（2014年）
欧洲的专家团队根据2014年3月以前发表的rTMS治疗各类疾病的临床研究证据而编写的临 床治疗指南，为rTMS的临床应用提供了循证基础。
• TMS的脉冲磁场强度与MRI的静态磁场强度类似 • TMS磁场辐射真正工作时间极短，而且磁场线圈不大，脉冲磁场作用随
着距离的增加而迅速衰减
TMS禁忌及慎用人群
禁忌症
• 头颅内置有金属异物者禁用 • 带有心脏起搏器者禁用 • 有耳蜗植入者禁用 • 携带医疗泵者禁用
慎用人群
• 对孕妇、婴幼儿和不能表达自己感觉的人慎用 • 严重头痛、头部损伤、其他神经损伤的病人慎用 • 有强烈自杀倾向或行为者慎用 • 有癫痫发作风险、病史及癫痫病家族史者禁止使用高
改变脑血流量和葡萄糖代谢率
影响脑组织神经递质的分泌（比如谷氨酸 、γ-氨基丁酸、5-羟色胺、多巴胺）
刺激神经营养因子的分泌
干扰大脑功能、诱发神经网络振荡；
神经可塑性
神经系统的可塑性最基本、最重要、最活跃的还是突触的可塑性，是人类 学习记忆、疾病、衰老，神经生长、发育、修复的基础。
神经损伤可塑性
Synaptic regeneration
《 中 国 神 经 再生研 究（英 文版） 》
《中国神经再生研究（英文版）》
rTMS改 善 脑 卒 中 患 者的意 识障碍 ：定量 脑电功 率谱分 析
rTMS改善脑卒中患者的意识障碍：定量脑电功率谱分析
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2020/8/14
百度文库
昏迷促醒 ---TMS改善脑卒中、脑损伤后意识障碍的研究
1985年，英国谢菲尔德 大学的Barker和全球第 一台经颅磁刺激器
脑损伤、脊髓损伤？
昏迷促醒 ---TMS改善脑卒中、脑损伤后意识障碍的研究
小样本研究 首都医科大学 北京电力医院/北京友谊医院（谢瑛）/康复研 究中心
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2020/8/14
昏迷促醒 ---TMS改善脑卒中、脑损伤后意识障碍的研究
functional reorganization
突触可塑性的分子生物学机理
高频刺激＞1Hz 低频刺激≤1Hz
Ca2+大量增加，产生LTP Ca2+少量增加，产生LTD
突触可塑性的分子生物学机理
DNA的基因表达
脑源性神经营养因子 长出新的树突和突触
大脑皮层的广泛网络联系
皮质约有5亿个皮质柱， 直径200～500um之间， 6层细胞构筑而成。 内部神经元相互联系， 包括传入神经纤维、 中间神经元和传出神经纤维， 组成局部息处理的基本网络。 自身能产生节律震荡。
经颅磁刺激技术简介
经颅磁刺激技术（TMS）
电容向刺激线圈放电 0.01s-数kV 1-6tesla
穿透颅骨作用于大脑皮 层
改变脑内代谢和神经 活动
TMS的生理效应
高频刺激 （＞1Hz） 兴奋作用
低频刺激 （≤1Hz） 抑制作用
调节大脑皮层的兴奋性
促进突触与突触之间的连接，修复未完全 受损的神经细胞
1. Steven J. Luck．事件相关电位基础：华东师范大学出版社，2009 2. Näätänen R, Pakarinen S, Rinne T, et al. The mismatch negativity (MMN): towards the optimal paradigm.[J]. Clinical Neurophysiology, 2004, 115(1):140-144.