重复经颅磁刺激

介绍［|］

经颅磁刺激(TMS)是一种局灶性、非侵入性的脑磁刺激[1]。

确切的作用机制尚不清楚，目前的证据表明，它的作用是引起大脑某些区域的神经元的长期抑制和兴奋。

有足够的证据可以接受:

• A级(明确疗效):

1. 高频rTMS对疼痛对侧初级运动皮质(M1)的镇痛效果
2. 高频rTMS对左背外侧前额叶皮质(DLPFC)抑郁症的治疗效果^[2]。
3. rTMS治疗左侧DLPFC的HF rTMS和右侧DLPFC的LF rTMS治疗单极抑郁症的疗效。

• B级推荐(可能疗效)

1. 右侧DLPFC低频(LF) rTMS的抗抑郁作用;
2. 左侧DLPFC的精神分裂症HF-rTMS阴性症状
3. 慢性运动脑卒中的LF-rTMS^[2]。

• 左颞顶皮层LF - rTMS治疗耳鸣和幻听的疗效C级(可能有效)^[2]

历史背景［|］

纵观历史，颅磁刺激等脑刺激技术已被证明是研究神经生理学以及绘制和调节神经回路的有力工具[1]。在20世纪初首次作为一种潜在的非侵入性神经刺激工具出现^［４］在美国，重复性经颅磁刺激(rTMS)经历了多个发展阶段。

1985年，安东尼·巴克发明了第一个现代经颅磁刺激装置，作为研究电生理学的一种方式^[5]。巴克最初的研究是基于单脉冲经颅磁刺激，将单一刺激传递到特定的大脑区域。最简单的[6]在一项开放标签研究中，使用rTMS瞄准被认为与重度抑郁症的病因学或病理生理学有关的特定前额叶脑区域。虽然大多数研究都支持rTMS的抗抑郁特性，但临床益处的程度是可变的，在某些情况下是微不足道的。然而，随着刺激技术(如剂量、线圈放置和疗程)和研究质量(如更好的假刺激和更大的样本量)的提高，一个明显的趋势是朝着更强大的效果发展。rTMS已成为一种公认的、接受的、临床可用的治疗干预手段。事实上，自从这些最初的研究以来，rTMS已经被探索作为神经精神疾病的治疗干预手段，如难治性抑郁症。许多rTMS用于治疗抑郁症(和其他精神疾病)的临床试验已经进行^{［7］[8][9]}。

2008年10月，一种rTMS装置被美国食品和药物管理局(FDA)批准用于目前对至少一种抗抑郁药物无效的重度抑郁症患者。

在过去的几十年里，随着更先进的结构和功能神经成像技术的出现，人们对这个网络的细节已经有了更好的了解^[10]

功能［|］

该设备由一个大电流脉冲发生器组成，它能够产生几千安培的放电电流，流经一个刺激线圈，产生一个磁场强度高达几个特斯拉的简短磁脉冲。根据电磁学原理，这种磁脉冲产生与线圈产生的磁场方向相反的二次电场[11]^{[12][13]［14］}。如果将线圈置于受试者的头部，那么由此产生的磁场在脑外组织(头皮、颅骨、脑膜和脑脊液层)中几乎没有衰减，并且能够产生一个足以使浅表轴突去极化并激活皮层神经网络的电场。

产生进入大脑的电流密度的作用程度取决于许多物理和生物参数，例如线圈的类型和方向，线圈与大脑之间的距离，磁脉冲波形，刺激的强度，频率和模式，以及电流线和可兴奋的神经元件各自进入大脑的方向。

最简单和最容易量化的肌肉收缩测量是运动阈值，即对被测肌肉产生最小可重复激活的刺激强度。降低的运动阈值被认为代表一种更大的皮层兴奋性状态，而更高的阈值代表一种更低的兴奋性状态

经颅磁刺激类型［|］

1. 单脉冲经颅磁刺激可以用来简单地刺激一个给定的区域，同时记录输出，通常用于研究一个区域，如运动皮层被刺激，运动反应可以通过肌电图从身体的肌肉记录[13]^［14］。
2. Paired-pulse经颅磁刺激可用于评估前一个刺激对次级刺激的影响。虽然这项技术也主要用于研究，但它允许对大脑的一个区域进行评估。例如，在向大脑一个半球的运动皮层传递TMS脉冲10毫秒之前，向另一个半球的运动皮层传递TMS脉冲，会导致对手臂运动输出的抑制作用，显示出允许对上肢进行单手控制的放电模式^[15][16][17]。
3. 重复性经颅磁刺激该技术包括将大量连续的经颅磁刺激脉冲快速连续地串在一起。这种方法被用于研究和临床，因为它可以产生皮层活动的变化，持续时间超过TMS方案的持续时间。一些报告显示兴奋性变化持续数小时。脉冲传递的速率似乎决定了rTMS方案的效果，而那些以>5Hz的速率传递脉冲的(高频rTMS)倾向于产生兴奋作用，而那些以< 1Hz的速率传递的(低频rTMS)倾向于在大脑中产生抑制作用。在加拿大，这些rTMS技术已被批准作为治疗无反应性重度抑郁症(MDD)的一种方式。虽然rTMS尚未被批准用于临床治疗运动障碍，如[18]^[19][20][21]。

频率［|］

• 运动诱发电位的变化表明rTMS以频率依赖的方式改变皮质兴奋性[12]。从基于健康受试者MEP测量的不同研究结果来看，某种形式的共识似乎是将低频(LF)刺激(≤1Hz)视为“抑制性”，而将高频(HF)刺激(≥5Hz)视为“兴奋性”。这些神经适应发生的机制尚不清楚，但一些人推测rTMS诱导了一种类似于长期增强(LTP)或长期抑郁(LTD)的Hebbian可塑性。
• 高频rTMS实际上可能是γ -氨基丁酸(GABA)介导的皮质内抑制(因此抑制抑制)减少的结果，而不是运动皮质兴奋性的直接增强。对于高频TMS，需要一个冷却系统来防止电磁铁在反复刺激下过热。
• LF rTMS可以增强净抑制性皮质脊髓控制，可能通过GABA-B传递。
• 最流行的方案之一是“θ波脉冲刺激”，以连续(cTBS)或间歇(iTBS)训练的形式传递，前者是“抑制性”，后者是“兴奋性”。^[22]。
• 然而，这种二分法并不完全清楚，并且已经显示HF和LF rTMS可能具有混合的兴奋和抑制作用^[23]。即使对运动皮层的影响是特定的，例如，将刺激的持续时间延长一倍，也可以将结果从抑制逆转为兴奋，反之亦然^[24]。

线圈［|］

自从TMS首次被引入以来，研究人员和工程师们已经提出了各种各样的线圈配置，所有这些都是为了在大脑内最佳地集中感应电流。使用更大的线圈刺激更大、更深的大脑底层。然而，如果目标可以精确定位，这可能是一个缺点。最近的一项研究[25]报告说，这些不同设计的最终输出可以减少到两种基本安排:圆形线圈和双(图8)线圈。

• 圆形线圈确实有一些优点，包括结构简单，散热直接，头部接触稳定，以及相对较好的穿透头皮表面。然而，几乎不可能将线圈对准单个大脑区域，这限制了它们在大多数应用中的实用性^[1]。
  

  经颅磁刺激线圈系统。^[26]
• 双线圈由并排放置的两个圆形线圈组成，形成各种形状，称为数字8，这在一定程度上提高了效率和穿透性。^[27]
• 颅磁刺激的最新技术进步是h型线圈，它比传统的8型线圈刺激更深。最近的研究已经解决了这些线圈在少数双相抑郁症患者中的安全性。^[28]

强度［|］

刺激强度通常以静止运动阈值(RMT)的百分比表示，RMT是引起至少50 μV的肌电(EMG)反应(运动诱发电位[MEP])所需的最小强度，在静止的手部肌肉中概率为50%[29]。RMT也可以通过观察临床运动反应(手指运动)来确定，而不是记录MEP。

禁忌症［|］

TMS的唯一绝对禁忌症是铁磁性材料或植入装置与线圈密切接触(小于2厘米)，因为有移位或故障的风险。

rtms需要具体证明或适应症的相关禁忌症有:

• 人工耳蜗或其他颅内植入的硬件，
• 植入的皮质刺激或DBS系统存在，
• 皮质经颅磁刺激可考虑在心脏起搏器或经颅磁刺激治疗抑郁症［|］

  一些最常见的脑区包括背外侧前额叶皮质(DLPFC)、内侧前额叶皮质、眶额皮质、扣带回(包括背侧前区、后区、亚区和后区)、岛叶皮质、内侧颞叶区域(海马、副海马和杏仁核)、顶叶皮质、丘脑、中脑结构(包括背侧和腹侧纹状体、下丘脑)和脑干区域。这些不同区域的异常已经在抑郁症患者和健康对照中被发现。发现脑代谢活动与经颅磁刺激效果之间存在相关性。经颅磁刺激治疗在额叶皮层表现出灌注不足的无反应者的结果证实了这一点。

  左侧DLPFC的高频刺激可以缓解抑郁症状，而右侧DLPFC的低频皮层刺激则有助于缓解抑郁和焦虑症状。事实上，这一结果与抑郁症中观察到的突触强度下降有关，并且可能归因于快速rTMS (> 10 Hz)导致神经元兴奋，而缓慢rTMS (< 1 Hz)具有相反的效果。[30]

  研究表明，每天在DLPFC上进行经颅磁刺激会增加皮层活动，减少远端区域的活动。神经生理学对经颅磁刺激的反应是至关重要的，因为重复刺激增加了突触的可塑性，使其在刺激停止后持续更长时间。许多随机临床试验表明，每天对左前额皮质进行经颅磁刺激对治疗抑郁情绪症状有效^[31][32]

  一些研究表明经颅磁刺激后药物治疗或在6个月的随访中不使用药物治疗有长期的益处。^[33][34]经颅磁刺激在12个月的随访中也显示出具有统计学和临床意义的急性获益持久性。然而，所有这些结果都是在继续服用抗抑郁药物和接受经颅磁刺激再治疗症状复发的实用方案下观察到的。^[35]

  颅磁刺激治疗神经系统疾病［|］

  最新的经颅磁刺激指南[2]

  • 尽管发表了大量的研究成果，但迄今为止，文献中的数据仍然过于有限，无法支持有关rTMS治疗应用的任何建议:
  1. 小脑性共济失调,
  2. 肌阵挛,
  3. 亨廷顿氏舞蹈症,
  4. 肌萎缩侧索硬化症;
  5. 多发性硬化症,
  6. 阿尔茨海默病
  7. 对于耳鸣，单次颞下颌颞叶刺激疗法或重复的颞叶刺激疗法，当对耳鸣侧的听觉皮层进行治疗时，推荐为C级。^[36]
  8. 焦虑性障碍
  • 相比之下，有更令人信服的数据关于:
  1. 帕金森病;更多信息请参见