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经颅磁刺激技术与应用 武汉依瑞德医疗设备新技术有限公司 2 thinkingcap 3 新世纪神经科学的曙光 经颅磁刺激 TranscranialMagneticStimulation TMS 21世纪是 脑科学的世纪 以三个领域为中心 知脑 守脑 创脑 美 欧 日的脑科学计划 脑科学的核心 神经科学脑科学研究领域的四大技术 TMS PFT fMRI MEG TMS具有 无创 诊断 治疗 三大特征 4 第四届国际物理医学与康复学年会主题发言 脑神经可塑性研究趋势 TMS在脑康复领域的应用新进展 英国Rothwell教授 TMS 讨论的 热点 焦点 年会的 亮点 5 内容提要 一 经颅磁刺激技术 TMS 概述二 TMS技术的应用介绍三 TMS技术的安全性讨论四 YRD系列经颅磁刺激仪介绍五 产品推广若干问题的交流 6 一 经颅磁刺激技术 TMS 概述 什么是经颅磁刺激 TMS 经颅磁刺激 TranscranialMagneticStimulation TMS 技术是一种利用时变磁场作用于大脑皮层产生感应电流来改变皮层神经细胞的动作电位 从而影响脑内代谢和神经活动的磁刺激技术 TMS是一种无疼痛 无创伤 安全可靠的大脑皮层 以及外周神经 刺激方法 生物效应 诱发电位改变大脑局部皮层的兴奋性 7 一 经颅磁刺激技术 TMS 概述 TMS物理原理与结构 8 一 经颅磁刺激技术 TMS 概述 经颅磁刺激仪的基本结构 脉冲电流发生系统刺激线圈 拍 控制操作系统冷却系统 部分产品具有该系统 机体 9 一 经颅磁刺激技术 TMS 概述 TMS治疗作用机理 高频率高强度rTMS 使神经兴奋性增加 低频刺激的作用则相反 TMS通过神经内部的联系 双向调节大脑神经兴奋与抑制功能之间的平衡 产生长效影响 TMS对神经递质和受体作用 使多巴胺 DA 5 羟色氨 5 HT 谷氨酸增加 并调制受体的敏感性 对基因表达的影响 TMS引起皮质较广泛的c fos基因表达增加 转录因子CREB磷酸化 mRNA表达增加 对脑血流 代谢 内分泌的影响 影响脑垂体 肾上腺轴的功能 使大脑应急能力增加 rTMS应用于临床尚属新的技术 对于引起的神经生理改变的机制 特别是诱发的神经化学改变的本质仍不清楚 有必要深入探讨rTMS独特的作用机制 及针对不同疾病的适宜刺激参数 为临床应用提供理论依据 10 一 经颅磁刺激技术 TMS 概述 TMS与电刺激的区别 11 一 经颅磁刺激技术 TMS 概述 TMS共有三种主要的刺激模式 单脉冲刺激 sTMS 主要用来测量皮层可兴奋阈值和运动神经传导等双脉冲刺激 pTMS 皮层兴奋性的研究重复经颅磁刺激 rTMS 的出现大大扩展了TMS的应用范围 因为它可以改变非侵入性的关闭或影响大脑特定皮质区的功能 并对一些神经 精神疾病的病灶的定位和治疗显示出了非常独特的功效 什么是重复经颅磁刺激 rTMS 技术 在某一特定皮质部位给予重复刺激的过程 重复经颅磁刺激技术与经颅磁刺激原理相同 不同的是 rTMS在神经元不应期也可以刺激 12 一 经颅磁刺激技术 TMS 概述 TMS技术的发展历程 1787年 Galvani发现 生物电 1831年 英国的化学家Faraday阐明了电磁感应现象 1874年 美国的Bartholow在脑手术中直接用电刺激大脑运动区引起对侧肢体抽动 13 一 经颅磁刺激技术 TMS 概述 1896年 法国的生物学家Arsonval自制的线圈可以套在头上 然后接上110V的电压 通过30安培的电流 发生了光幻觉现象 现在可以解释为磁场刺激兴奋了视网膜 TMS技术的发展历程 14 一 经颅磁刺激技术 TMS 概述 TMS技术的发展历程 1985年 Barker教授 率领的实验小组 成功地研制出第一台经颅磁场刺激仪 可以在颅外直接刺激运动皮质引发身体对侧手的运动 从此翻开了磁场刺激的历史篇章 15 二 TMS技术应用 经颅磁刺激 TMS 生理效应及其应用 理论基础 1 刺激皮层 导致运动诱发电位的产生是目前研究最为成熟的效应 在神经电生理检查中开辟了新的项目 2 改变大脑局部皮层兴奋性是rTMS独有的效应 可引起暂时的大脑功能的兴奋或抑制 也可引起长时程皮层可塑性的调节 在神经 精神疾病治疗上具有潜力 是研究热点之一 16 二 TMS技术应用 经颅磁刺激的特点与优势1 无损无痛无接触 操作方便 多次重复 2 一过性 虚拟损伤 研究大脑神经功能 3 时间 空间分辨率高 达到毫秒 毫米级 4 可以建立和分析大脑活动和行为之间的因果关系 5 与PET fMRI结合 大脑功能区定位的功能影像学 6 与EMG EEG结合 了解大脑神经的传导和联系 7 双向调节大脑神经的兴奋性 和谐大脑功能 8 启动基因表达和内分泌活动 影响神经递质和受体 9 检测和调制大脑神经的可塑性和重建性 10 检查和治疗多种难治性神经 精神疾病 17 二 TMS技术应用 主要应用的领域 临床诊断与神经电生理检查 科研实验 神经内科疾病的治疗 心理 精神疾病的康复治疗 康复科的治疗应用等 18 二 TMS技术应用 TMS用于临床诊断 在神经内科诊断中的应用 肌萎缩侧索硬化症 脑卒中 癔病 膈肌运动障碍 性功能障碍 在神经外科诊断中的应用 语言与视觉功能区定位 在脊柱外科诊断中的应用 脊髓损伤的判定 脊椎病变和椎间盘突出症 中流型脊髓疾病 脊髓损伤的术中监护 在脑外科诊断中的应用 术前定位 术中监测 预后跟踪 19 二 TMS技术应用 利用TMS开展神经电生理检查项目 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 2 中枢运动传导时间 CMCT 在脊髓旁神经根处刺激也可引出靶肌动作 与头部刺激的潜伏期之差为CMCT 3 运动阈值 MT 是指在靶肌记录到大于20uVMEP时最小头部磁刺激强度 反应中枢运动神经兴奋性 连续10次刺激运动皮层 至少5次引起目标肌肉收缩的最小输出强度 或可以诱发出连续5个幅值超过50uV的运动诱发电位的刺激强度 4 成对刺激和皮质间的抑制和易化 ICI ICF 用成对磁场刺激 调节间隔时间分别反应皮质间的抑制和易化 5 中枢静息期检测 CSP TMS诱发出MEP以后 当嘱咐受试者收缩同一目标肌肉时 肌电图显示肌肉活性下降 这段时期称静息期 20 二 TMS技术应用 TMS在科研领域的应用TMS在认知 感知 语言 视觉 心理等研究非常广泛 TMS与失眠 疼痛 戒毒 21 二 TMS技术应用 TMS在神经疾病治疗中的应用 脊髓损伤 PD 癫痫 缺铁性脑卒中等疾病的治疗 TMS在脊髓损伤中应用 运动功能障碍 神经原性膀胱 直肠功能障碍 呼吸功能障碍 肌张力异常等 22 二 TMS技术应用 帕金森病 PD 患者主要表现为休息时兴奋性亢进和抑制性降低 而自主运动过程中躯体感觉兴奋性输入缺损或失调 rTMS作用于相应脑区改变皮层兴奋性 使兴奋性输入得到恢复或提高 以改善患者的运动障碍 是中老年慢性进行性运动障碍性疾病 据流行病学统计 55岁以上的老人中 约有1 的人患有帕金森病 我国有200万以上的人患者 病人步行不稳 呈慌张步态 肌肉僵硬 不自主震颤 脑组织中多巴胺含量减少 乙酰胆碱功能相对亢进有关 常用多巴胺替代治疗 难治性病人在外科采用大脑深部电极埋置治疗 23 二 TMS技术应用 癫痫 Epilepsy 主要病理机制是皮层及皮层下的异常兴奋 低频的rTMS治疗癫痫发作及其它皮层异常兴奋疾病 TMS在部分患者中可诱发癫痫 治疗时 尤应注意 24 二 TMS技术应用 TMS在心理 精神疾病治疗中的应用 精神分裂症抑郁症强迫症创伤后应激障癌 PTSD 燥狂症等低频刺激 1HZ 抑制皮层兴奋 高频刺激提高皮层兴奋 25 二 TMS技术应用 抑郁症过去常用电休克治疗 需要麻醉 还有大脑损伤的风险 TMS作用于大脑皮层 影响大脑中的某个部位 对抑郁症患者不平衡的神经回路进行 重置 平衡大脑活动 达到治疗抑郁症的目的 背外侧前额叶是治疗抑郁症最常用的刺激位点 26 二 TMS技术应用 精神分裂症也叫癫狂症 患者有妄想 幻觉 思想障碍 行为紊乱 还有情感 语言 认知 运动障碍等 TMS可以缓解精神分裂症患者的焦虑症状 延缓患者的运动传导时间 刺激左大脑颞顶皮层 可以有效控制精神分裂症患者的难治性幻听 27 二 TMS技术应用 强制性障碍 OCD 以强迫观念和强迫动作为主要表现的一种神经症 病人产生冲动时及冲动后前额叶出现高灌注和高代谢的状态 rTMS通过降低局部血流量 降低产生强迫冲动的神经元的兴奋 或兴奋其他部位而间接抑制其冲动而改善症状 28 二 TMS技术应用 TMS在康复治疗中的应用 中风后康复脊髓小脑退行性病变的康复颅脑外伤后抑郁症的康复外周神经的康复痉挛治疗脊髓损伤康复治疗催醒等等 大脑两侧半球之间功能协同竞争机制 29 二 TMS技术应用 应用趋势 从科研实验逐步向临床应用发展 从诊断检查逐步向康复治疗发展 从使用低频刺激逐步向使用低中高频刺激 从大脑皮层刺激逐步扩展到外周神经刺激 从粗放式的面刺激逐步向深部 精确刺激发展 30 TMS技术将推动康复学进入新的发展旅程 31 三 TMS技术的安全性 1 TMS的本质是一种不用电极 非接触性磁场经颅感应的电刺激 TMS强大的磁场是随距离的增加呈指数衰减 只在大脑局部产生约十万分之一的感应电流 一般小于50毫安 作用时间小于0 5毫秒 能量小于0 25毫焦耳 只有电休克治疗量的百万分之一 大脑基础代谢能量的千分之一 对人体来说 几乎是没有任何感觉的 2 高频率 超强度刺激容易有副作用 如癫痫 头痛 恶心等 低频rTMS则相对安全 有报道已用于癫痫患者 3 国际重复经颅磁刺激安全协会的应用指南 32 三 TMS技术的安全性 rTMS的禁忌症颅内置有金属异物 带心脏起搏器者 有耳蜗植入物者 有颅内压增高者不能接受rTMS治疗 有癫痫病史及癫痫病家族史的患者禁止使用高频强刺激 对孕妇 婴幼儿和不能表达自己感觉的人禁止接受rTMS治疗 33 四 YRD系列经颅磁刺激仪介绍 国际上经颅磁刺激仪的发展现状目前 全世界范围内拥有磁场刺激仪生产技术和产品的厂家并不多 主要集中在欧美主要几个国家 如英国的Magstim 丹麦的Dantec 美国的Cadwell 芬兰的Nexstim等等 通过行业整合 英国的Magstim 丹麦的Dantec时目前主要两大品牌 34 四 YRD系列经颅磁刺激仪介绍 中国磁刺激技术的研究情况中国先后开发出的三代TMS样机1988年2005年2008年清华大学 上海交大 西安交大 天津大学也在对TMS进行研究 35 四 YRD系列经颅磁刺激仪介绍 TMS技术从科研走向临床普及中凸现的 问题 三大 问题 问题一 刺激线圈的连续稳定工作 问题二 脉冲磁场的定量检测 问题三 脉冲磁场的 聚焦 及深部刺激 36 四 YRD系列经颅磁刺激仪介绍 连续式可计量磁场刺激仪 YRD系列磁刺激仪YRDCCY 型YRDCCY 型YRDCCY 型YRDCCY 型肌电仪0 100HZ0 30HZ0 5HZ0 100HZ4通道惰性内冷系统可升级无冷却系统惰性内冷系统sTMS rTMSsTMS rTMSsTMS rTMSsTMS rTMS pTMS 37 YRD磁刺激仪的各型号特点 YRDCCY 型刺激频率0 100Hz连续可调 兼顾低 中 高频刺激 单脉冲刺激 重复刺激自由选择惰性液态冷却系统刺激强度0 3特斯拉连续可调刺激间歇时间1 100s连续可调强大的兼容能力模块化软硬件结构设计 便于技术升级 维护维修一体化移动式整机设计 结构紧凑 使用方便 38 YRDCCY 型刺激频率30Hz 中频刺激外观与 型机相似 只是外观图案和操纵面板的设计有所不同通过软件升级和增加配置后 完全可以具备 型机的性能 YRDCCY 刺激频率10Hz 能实现单刺激和重复刺激外观台式 39 YRDCCY 目前世界上功能最全 配置最高的机型 除具备 型所有性能外 还增加了成对脉冲刺激 pc机系统 外置式肌电诱发电位仪 直流电刺激 核磁共振图像实时监控系统等功能和配置 40 四 YRD系列经颅磁刺激仪介绍 YRD系列磁刺激仪技术特点与优势 高性能 开放式的技术平台一体式 模块化的软 硬件结构医 工 产相结合的科研模式高 中 低频兼备 0 100HZ可调世界首创的惰性液态内冷系统 24小时连续不间断工作 sTMS rTMS pTMS刺激序列模式可自由选择 脉冲磁场强度定量检测 基本性能全面达到 或者超过国际先进水平 41 YRD系列磁场刺激仪与进口产品主要性能之比较 42 43 44 携手并进 共创未来 蔡胜安办公室 027 87171982手机谢 45 TMS技术的最新研究成果 主要课题的研究 1 惰性液态内冷却系统的研究2 大功率开关电源及环保型PFC电源的研究3 脉冲强磁场的检测方法的研究4 深部刺激技术的探索 46 TMS技术的最新研究成果 1 惰性液态内冷却系统的研究专利号 200820065592 5目的 解决刺激线圈安全连续工作材料与方法 循环内冷技术惰性液态冷却介质三重安全结构 47 TMS技术的最新研究成果 1 惰性液态内冷却系统老化试验 结论 惰性液态内冷却系统彻底解决线圈发热而导致不能连续工作的问题 且安全可靠 专利号 200820065592 5 48 TMS技术的最新研究成果 2 大功率开关电源及环保