經(jīng)顱磁刺激技術的臨床應用課件

1、經(jīng)顱磁刺激的臨床應用,Elena Allen, UC Berkeley,中國醫(yī)科大學盛京醫(yī)院康復科···張志強,簡 介,1985年Barker首次發(fā)表了TMS的論文報道1992年出現(xiàn)了第一臺重頻磁刺激器定義：磁刺激是利用時變電流流入線圈，產(chǎn)生時變磁場，在組織內(nèi)感應出電流，使某些可興奮組織產(chǎn)生興奮的無創(chuàng)性診斷和治療技術。例如經(jīng)顱磁刺激( transcranial magnetic stimulation,

2、TMS),,設 備,兩個部分組成能量發(fā)生器刺激線圈,原理,,電磁現(xiàn)象：電流通過一個線圈可以產(chǎn)生磁力線，磁力線可使臨近的線圈內(nèi)產(chǎn)生逆向電流。 經(jīng)顱刺激時，脈沖磁場在皮層中間神經(jīng)元產(chǎn)生感應電流 經(jīng)顱磁刺激的電容器內(nèi)的電荷迅速釋放，產(chǎn)生的電流通過刺激線圈，產(chǎn)生磁力線，磁力線以較小的阻力無創(chuàng)傷地穿透顱骨，到達皮層，在皮層內(nèi)產(chǎn)生可傳導的逆向電流，從而改變皮層的興奮性,TMS分類,TMS按刺激脈沖不同分為三種刺激模式

3、單脈沖TMS(sTMS)：sTMS產(chǎn)生的弱電流場引起皮層去極化 雙脈沖TMS(pTMS)： pTMS 中第一個刺激引起神經(jīng)元的活化 后, 可以降低神經(jīng)元對下一個刺激的反應閾 重復性TMS(rTMS) 慢rTMS(≤1Hz ) 慢刺激模式趨向于引起皮層的抑制 快rTMS(≥5Hz) 快刺激模式則引起興奮,,,TMS的參數(shù)設置,運動閾值（MT）:刺激皮質(zhì)運動區(qū)引起對側(cè)手

4、指產(chǎn)生50uV運動誘發(fā)電位時的最小 刺激。手指收縮時的運動閾值為AMT，手指靜止時的運動閾值為RMT，MT代表 皮質(zhì)興奮性，常為刺激量的基本單位，具有個體差異性檢測時常用單刺激，治療 常用重復刺激 rTMS刺激量：以百分比的MT或儀器最大輸出百分比表示刺激頻率(Hz)：每秒鐘刺激的個數(shù)（0.1-100）刺激時間：一個序列、串刺激時間刺激間歇：每串刺激中間的停止時間治療時間：（刺激時間+

5、刺激間歇）x 重復次數(shù)刺激部位：皮質(zhì)功能區(qū)或腦電圖10-20系統(tǒng)療程：一般每周5天，每天刺激1-2次，根據(jù)病情可減量延長治療,,,磁刺激的優(yōu)點,磁刺激沒有電流密度十分集中的區(qū)域，受試者無疼痛感肌肉骨骼等不良導體對脈沖磁場進入人體沒有衰減作 用，磁刺激可達深部組織，刺激深部神經(jīng)磁刺激操作簡單，位置可變磁刺激無痛，無創(chuàng)，安全性好,,,安全性,應用TMS 首先要保證被試的安全,因此應該遵從國際公認 的技術要領。國

6、際經(jīng)顱磁刺激學會( International Society of Transcranial Magnetic Stimulation ,ISTS) 網(wǎng)址上有 關于安全性和技術要領的大量的規(guī)范,,,2009年最新的安全指南,,,禁忌癥：1.佩戴心臟起搏器者 2.嚴重心臟疾病，嚴重軀體疾病 3.體內(nèi)有金屬植入物 4.有顱內(nèi)壓

7、增高者 5.孕婦，兒童 6. 患者腦內(nèi)靠近刺激線圈處有金屬材料 7. 有癲癇發(fā)作風險: 重度顱腦疾病、創(chuàng)傷、特 發(fā)性癲癇、近期服用三環(huán)類等降低癇性發(fā)作閾值,安全性,副作用,rTMS技術是安全的，但仍有潛在 的副作用：高頻rTMS(＞10 Hz)可能誘發(fā)癲 癇，特別對有癲癇家族史者要慎

8、 重，必要做時要配備所有搶救設 施。但低頻rTMS(＜1 Hz)則相對 安全，有報道已用于癲癇病人受試者和操作者應戴耳罩以保護 聽力,常見副作用,局部不適和疼痛頭痛，惡心神經(jīng)認知的改變，面部抽搐聽力的副作用，情緒改變一般這些副作用都可以耐受，超過90%的患者沒有任何 不適的反應,磁刺激治療的生理基礎,調(diào)節(jié)神經(jīng)突觸的功能 1. 動物實驗表明, 重復經(jīng)顱磁刺激可提高神經(jīng)傳導興奮

9、性, 降 低突觸傳導閾值,使原來不活躍的突觸變?yōu)榛钴S的突 觸,從 而形成新的傳導通路。低頻TMS 運動皮質(zhì)引起運動誘發(fā)電位（MEP） 抑制,而高頻TMS 則引起MEP 增強,這種改變可能與大腦內(nèi)部突 觸活動發(fā)生了長時程抑制(LTD) 和長時程增強(LTP) 有關。 2. 重復經(jīng)顱磁刺激治療還可引起突觸結(jié)構改變,如突觸后致密 物質(zhì)厚度增加,突觸間隙變窄而使突觸傳遞功能增

10、強 。這表 明,重復經(jīng)顱磁刺激可通過調(diào)節(jié)突觸功能影響神經(jīng)網(wǎng)絡重建,,,,刺激頻率依賴性的可塑性,LTD,LTP,由于早期受TMS的限制：平時1H在以下作為低頻10Hz作為高頻，可能都會產(chǎn)生LTD,磁刺激治療的生理基礎,神經(jīng)突觸再生 重復經(jīng)顱磁刺激可促進卒中后梗死周圍生長相關蛋白43 (growth2associated protein 43 , GAP43) 和突觸素的表達,并可能具有促進突觸重建

11、和完善突觸功能的作用。而突觸素既是突觸發(fā)生的標志,又是突觸傳遞效能的反映,因此重復經(jīng)顱磁刺激對局灶性腦缺血后腦可塑性物質(zhì)產(chǎn)生了影響。,,,磁刺激治療的生理基礎,對腦血流的影響 近年來的研究顯示,重復經(jīng)顱磁刺激可能對皮質(zhì)局部代謝水平和腦血流有調(diào)節(jié)作用,可使局部腦血流和血流速度增加,有利于神經(jīng)細胞生長,形成新的樹突和軸突,,,磁刺激治療的生理基礎,對早期即刻基因表達的影響 磁刺激引起皮質(zhì)較廣泛的C-fos基因表達增加，近中

12、線結(jié)構（紋狀體，丘腦，扣帶回，室旁核等）尤為顯著，在松果體，視網(wǎng)膜及調(diào)節(jié)生物節(jié)律區(qū)，有更敏感的轉(zhuǎn)錄因子CREB磷酸化形式表達增加，重頻磁刺激引起的這種效應更明顯,,,磁刺激臨床應用范圍,臨床：神經(jīng)科：腦部手術前功能區(qū)定位運動誘發(fā)診斷神經(jīng)系統(tǒng)疾病及預后治療癲癇治療帕金森病治療頑固性呃逆神經(jīng)性耳鳴,磁刺激臨床應用范圍,精神科：治療抑郁癥治療精神分裂癥治療強迫癥兒童自閉癥及多動癥治療創(chuàng)傷后應激障礙,,,磁刺激臨床應用范

13、圍,康復科：治療中風后運動功能障礙脊髓損傷后功能障礙失語癥腦癱神經(jīng)源性膀胱認知障礙昏迷促醒,,,磁刺激臨床應用范圍,科研用于研究心理，認知及腦功能,,,TMS在神經(jīng)科臨床診斷中的作用,與肌電圖結(jié)合，TMS可作為一種神經(jīng)電生理技術開展 以下檢查項目： 1. 運動誘發(fā)電位（MEP) 是刺激運動皮質(zhì)在對側(cè)靶肌記錄到的肌肉運動復合電位；檢查運動神經(jīng)從皮質(zhì)到肌肉的傳遞，傳導通路的整體同步性和完整性。

14、MEP的潛伏期是從刺激開始到出現(xiàn)運動反應的時間,,,2.中樞運動傳導時間（CMCT） 刺激脊髓旁神經(jīng)根處也可引出靶肌動作，EMP的潛伏期減去周圍神經(jīng)傳導時間即得到中樞運動傳導時間。 CMCT是指從腦皮質(zhì)到脊髓α前角運動神經(jīng)元的傳導時間，主要反映上運動神經(jīng)元和脊髓前角細胞的功能。周圍神經(jīng)傳導時間也可由電刺激測量F波的潛伏期得到。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，且通常早于臨床癥狀出現(xiàn)

15、,TMS在神經(jīng)科臨床診斷中的作用,,,,MEP和CMCT,兩種計算方法：CMCT=T1-T2CMCT=T1-(F+M-1)/2,,,TMS在偏癱康復中的應用,機理大腦兩側(cè)半球之間的功能存在協(xié)同競爭的機制。中風后，導致了一側(cè)皮質(zhì)的失能，會導致對健側(cè)皮層的抑制作用的失去。健側(cè)的競爭優(yōu)勢，使得患側(cè)的皮層殘存的一些神經(jīng)活動也不能正常的表達中風患者未受損側(cè)的皮層興奮性增強 ,假設未受損側(cè)功能受到抑制 ,則腦半球間的抑制效應減低 ,受損側(cè)的

16、興奮性增加 ,使患者運動功能改善,,,TMS治療中風后運動障礙的參考文獻和方案,,,,TMS與肌張力障礙,肌張力障礙患者表現(xiàn)出了運動皮層的過度興奮。由于對皮層 缺少抑制，導致了皮質(zhì)脊髓的運動信號輸出過量TMS通過抑制皮質(zhì)脊髓的過度活動來減少肌張力障礙的癥狀,,,TMS與肌張力障礙,閾下強度低頻r-TMS刺激運動前皮層，可減少初級運動皮層興奮性，但其效果在很大程度上依賴于刺激的頻率和強度低頻r-TMS刺激運動前皮層也可以引

17、起局部皮層腦血流的變化。這種血流變化，在原發(fā)性局部肌張力障礙病人中較正常人更為顯著,,,TMS與肌張力障礙,參考方案：刺激部位：前運動皮層刺激頻率：低頻（1HZ)刺激強度：90%MT（運動閾值）脈沖數(shù)：1200脈沖療程：3-4周一個療程,,,當腦損害后，功能恢復是基于腦的可塑性。左側(cè)大腦半球語言區(qū)病灶雖然持續(xù)存在，但大多數(shù)失語患者可表現(xiàn)出語言功能的部分恢復。目前對健側(cè)大腦半球在語言恢復中的作用，有以下觀點： 1.右側(cè)大

18、腦半球功能自發(fā)重新分布 2.其他代償皮質(zhì)（如直接鄰近損害的區(qū)域）激活,治療中風后失語癥,,,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,Paula I.Martin, B.S.,1Margaret A.NaeserTranscranial Magnetic Stimulation as a C

19、omplementary Treatment for AphasiaSEMINARS IN SPEECH AND LANGUAGE/VOLUME 25, NUMBER 2 2004,,,治療中風后吞咽障礙,吞咽是一種很重要的感覺運動活動，表現(xiàn)了皮層組織的性質(zhì)，是研究刺激引起的神經(jīng)可塑性的興奮模型有研究表明對咽部進行短期刺激后，投射到吞咽肌系統(tǒng)的皮質(zhì)延髓束的興奮性增加,,,治療中風后吞咽障礙,,,磁刺激對脊髓損傷運動障礙的作用,磁刺激

20、可通過多種作用機制改善脊髓損傷后的運動功能：興奮脊髓損傷患者的運動皮層： 脊髓損傷患者皮層功能受到抑制，而運動功能恢復過程中皮層 的抑制作用下調(diào)，因此刺激皮層增加對殘存皮質(zhì)脊髓束驅(qū)動能 力，可能有助于運動功能恢復； 有研究表明，經(jīng)過磁刺激后脊髓損傷患者皮層抑制指數(shù)下降， 運動閾值下降；,促進脊髓殘余神經(jīng)組織的可塑性變化： 磁刺激T10-T11脊髓損傷小鼠，其下

21、肢功能明顯改善，損傷脊髓尾端5-羥色胺能神經(jīng)纖維增多，提示磁刺激可能通過促進脊髓的可塑性變化發(fā)揮作用 對臨床上已診斷為完全性脊髓損傷患者，磁刺激雖然不能引發(fā)運 動誘發(fā)電位，但部分患者可引出屈肌反射，提示一些完全性脊髓損傷患者，皮質(zhì)脊髓束仍部分存在連續(xù)，但由于軸突脫髓鞘或殘留軸突數(shù)量不足，使中樞下行的沖動在前角運動神經(jīng)元總和后不足以引發(fā)運動誘發(fā)電位,磁刺激對脊髓損傷運動障礙的作用,參考方案：刺激部位：患側(cè)大腦運動皮質(zhì)區(qū)（通

22、過腦電圖10-20系統(tǒng)或 MRI+無框架紅外定位系統(tǒng)定位）刺激頻率：高頻（10-15HZ)刺激強度：75%-90%MT（運動閾值）脈沖數(shù)：500-800脈沖療程：3-4周一個療程,磁刺激對脊髓損傷運動障礙的作用,脊髓損傷神經(jīng)源性膀胱臨床表現(xiàn)：逼尿肌反射亢進（痙攣性膀胱）　主要表現(xiàn)為不自主的排尿,造成尿失禁(沖動性尿失禁)逼尿肌無反射（遲緩性膀胱）　主要表現(xiàn)為尿潴留和充盈性尿失禁,磁刺激對神經(jīng)源性膀胱的作用,痙攣性

23、膀胱治療方法：抗膽堿藥物采用間歇導尿男性患者可采用經(jīng)尿道括約肌切斷術骶神經(jīng)電刺激遲緩性膀胱治療方法：擬膽堿能藥物膀胱擠壓間歇導尿骶神經(jīng)電刺激,傳統(tǒng)神經(jīng)源性膀胱治療方法,骶神經(jīng)電刺激作為排尿功能障礙的一種治療手段，獲得了美國FDA批準，其通過興奮或抑制S2-S4神經(jīng)根而達到糾正排尿功能障礙的目的。但該方法需手術植入電極，各種手術并發(fā)癥（如感染，腦脊液漏，神經(jīng)根損傷，疼痛等）以及昂貴的治療費用，不同程度的限制了其在臨床廣泛

24、推廣應用,磁刺激對神經(jīng)源性膀胱的作用,而骶神經(jīng)磁刺激是一種新型非創(chuàng)傷性的刺激神經(jīng)系統(tǒng)的方法，磁刺激具有安全、無創(chuàng)、無副作用等優(yōu)點，不產(chǎn)生疼痛又無需在肛門或陰道放置電極，能直接刺激骶神經(jīng)，被認為比傳統(tǒng)的骶神經(jīng)電刺激方法更有效和安全,磁刺激對神經(jīng)源性膀胱的作用,Yamanishi等對磁刺激和電刺激抑制逼尿肌過度活躍的治療效果進行比較，發(fā)現(xiàn)所有患者初尿 意和最大充盈時膀胱容量均增加，但磁刺激組最大 充盈的膀胱容量增加的程度大于電刺激組，其中3

25、 個患者逼尿肌過度活躍消失，而電刺激組沒有這種反應．看來在抑制逼尿肌過度活躍方面，磁刺激可能比電刺激更有效,磁刺激對神經(jīng)源性膀胱的作用,Bycroft等對 T6—12脊髓完全性損傷患者骶 2—4神經(jīng)根進行磁刺激，刺激過程中利用尿流動力學觀察發(fā)現(xiàn)，單個或間斷刺激都未增加膀胱內(nèi)壓．部分逼尿肌亢進的患者在停止刺激后出現(xiàn)膀胱收縮．提示磁刺激可抑制逼尿肌收縮,磁刺激對神經(jīng)源性膀胱的作用,但國內(nèi)外應用骶神經(jīng)磁刺激治療脊髓損傷后神經(jīng)源性膀