经颅磁刺激技术的临床应用课件

经颅磁刺激的临床应用 Elena Allen, UC Berkeley 中国医科大学盛京医院康复科张志强 简 介 1985年Barker首次发表了TMS的论文报道 1992年出现了第一台重频磁刺激器 定义：磁刺激是利用时变电流流入线圈，产生时 变磁场，在组织内感应出电流，使某些可兴奋组织产 生兴奋的无创性诊断和治疗技术。例如经颅磁刺激( transcranial magnetic stimulation,TMS) Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 4 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 设 备 两个部分组成 能量发生器 刺激线圈 原理原理 电磁现象：电流通过一个线圈可以产 生磁力线，磁力线可使临近的线圈内产 生逆向电流。 经颅刺激时，脉冲磁场在皮层中间神 经元产生感应电流 经颅磁刺激的电容器内的电荷迅速释 放，产生的电流通过刺激线圈，产生磁 力线，磁力线以较小的阻力无创伤地穿 透颅骨，到达皮层，在皮层内产生可传 导的逆向电流，从而改变皮层的兴奋性 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 7 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 TMS分类 TMS按刺激脉冲不同分为三种刺激模式 u单脉冲TMS(sTMS)：sTMS产生的弱电流场引起皮层去极化 u双脉冲TMS(pTMS)： pTMS 中第一个刺激引起神经元的活 化 后, 可以降低神经元对下一个刺激的反应阈 u重复性TMS(rTMS) 慢rTMS(1Hz ) 慢刺激模式趋向于引起皮层的抑制 快rTMS(5Hz) 快刺激模式则引起兴奋 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 8 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 TMS的参数设置 u 运动阈值（MT）:刺激皮质运动区引起对侧手指产生50uV运动诱发电位时的最小 刺激。手指收缩时的运动阈值为AMT，手指静止时的运动阈值为RMT，MT代表 皮质兴奋性，常为刺激量的基本单位，具有个体差异性检测时常用单刺激，治疗 常用重复刺激 rTMS u 刺激量：以百分比的MT或仪器最大输出百分比表示 u 刺激频率(Hz)：每秒钟刺激的个数（0.1-100） u 刺激时间：一个序列、串刺激时间 u 刺激间歇：每串刺激中间的停止时间 u 治疗时间：（刺激时间+刺激间歇）x 重复次数 u 刺激部位：皮质功能区或脑电图10-20系统 u 疗程：一般每周5天，每天刺激1-2次，根据病情可减量延长治疗 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 9 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 磁刺激的优点 u磁刺激没有电流密度十分集中的区域，受试者无疼痛感 u肌肉骨骼等不良导体对脉冲磁场进入人体没有衰减作 u 用，磁刺激可达深部组织，刺激深部神经 u磁刺激操作简单，位置可变 u磁刺激无痛，无创，安全性好 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 10 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 安全性 u应用TMS 首先要保证被试的安全,因此应该遵从国际公 认 的技术要领。国际经颅磁刺激学会( International Society of Transcranial Magnetic Stimulation ,ISTS) 网址上有 关于安全性和技术要领的大量的规范 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 11 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 2009年最新的安全指南 禁忌症：1.佩戴心脏起搏器者 2.严重心脏疾病，严重躯体疾病 3.体内有金属植入物 4.有颅内压增高者 5.孕妇，儿童 6. 患者脑内靠近刺激线圈处有金属材料 7. 有癫痫发作风险: 重度颅脑疾病、创伤、特 发性癫痫、近期服用三环类等降低痫性发作阈 值 安全性 副作用 rTMS技术是安全的，但仍有潜 在 的副作用： 高频rTMS(10 Hz)可能诱发癫 痫，特别对有癫痫家族史者要 慎 重，必要做时要配备所有抢救 设 施。但低频rTMS(1 Hz)则相 对 安全，有报道已用于癫痫病人 受试者和操作者应戴耳罩以保 护 听力 常见副作用 局部不适和疼痛 头痛，恶心 神经认知的改变，面部抽搐 听力的副作用，情绪改变 一般这些副作用都可以耐受，超过90%的患者没有任何 不适的反应 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 15 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 磁刺激治疗的生理基础 u 调节神经突触的功能 1. 动物实验表明, 重复经颅磁刺激可提高神经传导兴奋性, 降 低突触传导阈值,使原来不活跃的突触变为活跃的突 触,从 而形成新的传导通路。低频TMS 运动皮质引起运动诱发 电位（MEP） 抑制,而高频TMS 则引起MEP 增强,这种改变 可能与大脑内部突 触活动发生了长时程抑制(LTD) 和长时程 增强(LTP) 有关。 2. 重复经颅磁刺激治疗还可引起突触结构改变,如突触后致密 物质厚度增加,突触间隙变窄而使突触传递功能增强 。这 表 明,重复经颅磁刺激可通过调节突触功能影响神经网络重建 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 16 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 17 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 刺激频率依赖性的可塑性 LTD LTP 由于早期受TMS的限制： 平时1H在以下作为低频 10Hz作为高频，可能都 会产生LTD Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 18 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 磁刺激治疗的生理基础 u神经突触再生 重复经颅磁刺激可促进卒中后梗死周围生长相关蛋白43 (growth2associated protein 43 , GAP43) 和突触素的表达 ,并可能具有促进突触重建和完善突触功能的作用。而突触 素既是突触发生的标志,又是突触传递效能的反映,因此重 复经颅磁刺激对局灶性脑缺血后脑可塑性物质产生了影响 。 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 19 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 磁刺激治疗的生理基础 u对脑血流的影响 近年来的研究显示,重复经颅磁刺激可能对皮质局部代谢 水平和脑血流有调节作用,可使局部脑血流和血流速度增 加,有利于神经细胞生长,形成新的树突和轴突 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 20 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 磁刺激治疗的生理基础 u对早期即刻基因表达的影响 磁刺激引起皮质较广泛的C-fos基因表达增加，近中线结构 （纹状体，丘脑，扣带回，室旁核等）尤为显著，在松果 体，视网膜及调节生物节律区，有更敏感的转录因子 CREB磷酸化形式表达增加，重频磁刺激引起的这种效应 更明显 磁刺激临床应用范围 临床： 神经科： l脑部手术前功能区定位 l运动诱发诊断神经系统疾病及预后 l治疗癫痫 l治疗帕金森病 l治疗顽固性呃逆 l神经性耳鸣 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 22 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 磁刺激临床应用范围 精神科： l治疗抑郁症 l治疗精神分裂症 l治疗强迫症 l儿童自闭症及多动症 l治疗创伤后应激障碍 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 23 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 磁刺激临床应用范围 康复科： l治疗中风后运动功能障碍 l脊髓损伤后功能障碍 l失语症 l脑瘫 l神经源性膀胱 l认知障碍 l昏迷促醒 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 24 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 磁刺激临床应用范围 科研 l用于研究心理，认知及脑功能 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 25 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 TMS在神经科临床诊断中的作用 u与肌电图结合，TMS可作为一种神经电生理技术开展 以下检查项目： 1. 运动诱发电位（MEP) 是刺激运动皮质在对侧靶肌记录到的肌肉运动复合电位；检 查运动神经从皮质到肌肉的传递，传导通路的整体同步性和 完整性。MEP的潜伏期是从刺激开始到出现运动反应的时间 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 26 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 2.中枢运动传导时间（CMCT） 刺激脊髓旁神经根处也可引出靶肌动作，EMP的潜伏期 减去周围神经传导时间即得到中枢运动传导时间。 CMCT是指从脑皮质到脊髓前角运动神经元的传导时 间，主要反映上运动神经元和脊髓前角细胞的功能。周 围神经传导时间也可由电刺激测量F波的潜伏期得到。 皮质脊髓束的脱髓鞘、退行性、缺血性变化及脊髓病等 将导致CMCT 延长，且通常早于临床症状出现 TMS在神经科临床诊断中的作用 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 27 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 MEP和CMCT 两种计算方法： CMCT=T1-T2 CMCT=T1-(F+M-1)/2 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 28 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 TMS在偏瘫康复中的应用 机理 l大脑两侧半球之间的功能存在协同竞争的机制。中风后， 导致了一侧皮质的失能，会导致对健侧皮层的抑制作用的 失去。健侧的竞争优势，使得患侧的皮层残存的一些神经 活动也不能正常的表达 l中风患者未受损侧的皮层兴奋性增强 ,假设未受损侧功能 受到抑制 ,则脑半球间的抑制效应减低 ,受损侧的兴奋性增 加 ,使患者运动功能改善 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 29 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 TMS治疗中风后运动障碍的参考文献和方案 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 30 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 TMS与肌张力障碍 l肌张力障碍患者表现出了运动皮层的过度兴奋。由于对皮层 缺少抑制，导致了皮质脊髓的运动信号输出过量 lTMS通过抑制皮质脊髓的过度活动来减少肌张力障碍的症状 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 31 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 TMS与肌张力障碍 l阈下强度低频r-TMS刺激运动前皮层，可减少初级运动皮 层兴奋性，但其效果在很大程度上依赖于刺激的频率和强 度 l低频r-TMS刺激运动前皮层也可以引起局部皮层脑血流的 变化。这种血流变化，在原发性局部肌张力障碍病人中较 正常人更为显著 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 32 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 TMS与肌张力障碍 参考方案： l刺激部位：前运动皮层 l刺激频率：低频（1HZ) l刺激强度：90%MT（运动阈值） l脉冲数：1200脉冲 l疗程：3-4周一个疗程 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 33 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 u当脑损害后，功能恢复是基于脑的可塑性。左侧大脑半 球语言区病灶虽然持续存在，但大多数失语患者可表现 出语言功能的部分恢复。目前对健侧大脑半球在语言恢 复中的作用，有以下观点： 1.右侧大脑半球功能自发重新分布 2.其他代偿皮质（如直接邻近损害的区域）激活 治疗中风后失语症 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 34 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 治疗中风后失语症 用1Hz低频刺激右侧语言运动中枢对称区， 刺激量：90% 刺激时间：20分钟/次 每周5次，共2周，治疗10次 结果：Boston BDAE 命名检测有显著提高 Paula I.Martin, B.S.,1Margaret A.Naeser Transcranial Magnetic Stimulation as a Complementary Treatment for Aphasia SEMINARS IN SPEECH AND LANGUAGE/VOLUME 25, NUMBER 2 2004 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 35 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 治疗中风后吞咽障碍 l吞咽是一种很重要的感觉运动活动，表现了皮层组织的 性质，是研究刺激引起的神经可塑性的兴奋模型 l有研究表明对咽部进行短期刺激后，投射到吞咽肌系统 的皮质延髓束的兴奋性增加 Company Confidential Copyright 2005 Eli Lilly and Company 36 IC-SOHO 24 month data Prepared by SW 02/2005 治疗中风后吞咽障碍 磁刺激对脊髓损伤运动障碍的作用 磁刺激可通过多种作用机制改善脊髓损伤后的运动功能： u兴奋脊髓损伤患者的运动皮层： 脊髓损伤患者皮层功能受到抑制，而运动功能恢复过程中皮层 的抑制作用下调，因此刺激皮层增加对残存皮质脊髓束驱动能 力，可能有助于运动功能恢复； 有研究表明，经过磁刺激后脊髓损伤患者皮层抑制指数下降， 运动阈值下降； u促进脊髓残余神经组织的可塑性变化： 磁刺激T10-T11脊髓损伤小鼠，其下肢功能明显改善，损 伤脊髓尾端5-羟色胺能神经纤维增多，提示磁刺激可能通过 促进脊髓的可塑性变化发挥作用 对临床上已诊断为完全性脊髓损伤患者，磁刺激虽然不能 引发运 动诱发电位，但部分患者可引出屈肌反射，提示一 些完全性脊髓损伤患者，皮质脊髓束仍部分存在连续，但由 于轴突脱髓鞘或残留轴突数量不足，使中枢下行的冲动在前 角运动神经元总和后不足以引发运动诱发电位 磁刺激对脊髓损伤运动障碍的作用 参考方案： l刺激部位：患侧大脑运动皮质区（通过脑电图10-20系 统或 MRI+无框架红外定位系统定位） l刺激频率：高频（10-15HZ) l刺激强度：75%-90%MT（运动阈值） l脉冲数：500-800脉冲 l疗程：3-4周一个疗程 磁刺激对脊髓损伤运动障碍的作用 脊髓损伤神经源性膀胱临床表现： u逼尿肌反射亢进（痉挛性膀胱） 主要表现为不 自主的排尿,造成尿失禁(冲动性尿失禁) u逼尿肌无反射（迟缓性膀胱） 主要表现为尿潴 留和充盈性尿失禁 磁刺激对神经源性膀胱的作用 痉挛性膀胱治疗方法： l抗胆碱药物 l采用间歇导尿 l男性患者可采用经尿道括约肌切断术 l骶神经电刺激 迟缓性膀胱治疗方法： l拟胆碱能药物 l膀胱挤压 l间歇