经颅磁刺激（TMS）简介和应用

1、经颅磁刺激（TMS）简介和应用 TMS原理及应用TMS-发展科研TMS-临床治疗TMS-临床检查TMS-使用参数TMS-背景原理TMS背景 - 定义 Transcranial Magnetic Stimulation（TMS） 经颅磁刺激 TMS是用瞬变磁场穿过颅骨，产生感应电流 无创性刺激大脑神经的一种新技术。 TMS是一种无痛性神经功能调控艺术。 TMS是一种无电极、无接触的诱发电刺激。 TMS是集科研、诊断和治疗一体化的工具。TMS背景- 第四次革命神经科学开创了第四次革命脑科学4大装备：MRI、PET、 MEG、TMSTMS是唯一的科研、诊断、治疗设备，具有高度因果分辩率TMS影响到神

2、经科学中：分子、突触、细胞、网络、脑区、系统、行为的各个层次国内将出版的第一部TMS专业书TMS背景 - 简史 1781,意大利解剖学家Galvani发现生物电1831年，英国物理学家Faraday发现电磁感应TMS背景- 磁刺激器诞生1985年，英国Barker首先用TMS引出运动诱发电位MEP1992年，美国Cadwell 研制出重复经颅磁刺激器1987年，英国MAGSTIM开始生产TMSTMS背景-中国的TMS1988年在同济医院-廖家华制作了中国第一台TMSTMS背景 - 朱康年与TMS1990 朱康年总经理第一次与廖家华合作，在北京四达公司制作出TMS样机，在北京协和医院、卫生部演示

3、。TMS的原理是通过大功率脉动电源向高压储能电容充电，通过刺激线圈放电产生瞬变磁场，无阻碍通过颅骨在颅内产生诱发电流，刺激大脑皮质，产生神经刺激与神经调控作用。TMS设备原理TMS刺激调制大脑功能选择性兴奋局部神经及其神经网络系统。干扰大脑功能、虚拟损伤、功能定位。影响神经递质、激素分泌，基因表达。通过不同的刺激模式，调节神经兴奋性和突触可塑性，影响大脑共振频率。调节脑源性神经营养因子（BDNF）分泌、双向改变脑血流和局部新陈代谢。TMS刺激的网络传导rTMS对血氧的影响TMS对大脑多巴胺的影响Keck等(2002)等发现TMS可增加人类纹状体和和边缘系统多巴胺释放刺激模式和频率对BDNF的影

4、响脑电图EEG由大脑皮层神经的突触后电位组成，其振荡周期与神经回路、不应期、代谢、同步化有关。根据脑电图频率可推算TMS频率及刺激作用大脑基本振荡频率：睡眠时慢波(delta)波，频率为4Hz以下， (alpha)波，频率为813Hz,清醒安静闭目时即出现， (beta)波约1430Hz，睁眼，情绪紧张、焦虑剧增多。神经元兴奋性增高，TMS诱发大脑共振频率 TMS刺激其他效应 研究发现，1Hz低频rTMS作用于左侧眶额叶（OFC）可增强正常人对正性情绪的记忆，假 刺激无效，认为OFC可能是DLPFC的核心脑区，是情绪信息加工的最高级整合中枢。 (Schutter,2006 ;Camille,2

5、004)。 路会生（2007）等发现，正常人听“拉德斯基进行曲”形成愉快状态时脑桥腹侧正中下部激活，且脑电中心频率为32Hz，采用32Hz高频rTMS刺激该脑区，数分钟后可增强愉悦感及其32Hz中心频率脑电功率。二、TMS使用参数1，TMS术语与使用方法2，TMS参数设置：强度、频率、刺激、刺激时间、间歇时间。3，TMS副作用， 安全指南： 1996年美国与2008年意大利制定TMS使用 - 手持式单刺激频率在1Hz以下，作为低频刺激，可诱发长时程抑制。刺激大脑运动皮质M1区，观察对侧手指有无抖动，确定运动阈值。用于刺激外周神经，低频兴奋外周混合神经引起肌肉收缩、抑制脊髓兴奋性。手持低频平刺激

6、：用于治疗偏头痛、癫痫、外周肢体疼痛。用于MEP检测，诊断颅内运动神经功能运动诱发电位的诊断作用功能区定位方法FUNCTION MAPPING重复刺激-常规TMS与模式化TMS常规花样、模式化每次治疗1000-3000脉冲TMS副作用副作用单脉冲TMS成对TMS低频rTMS高频rTMSTBS诱发癫痫短暂狂躁罕见无无报导无罕见罕见可能左额叶可能可能无报导晕厥可能出现的意外，不是刺激大脑的直接作用，偶发现象短暂头痛短时听力改变损坏颅内设备可能，与个体敏感性、刺激量、刺激时间、刺激部位相关可能，与刺激部位、有无保护、刺激量、刺激时间相关可能损坏电子耳蜗、颅内刺激器、起搏器等，与线圈距离相关头皮电极烧

7、伤大脑结构改变组织毒素其他瞬时效应无无无无报导无无无无报导可能有争议有争议无报导可能有争议有争议激素,乳酸变化可能无报导无报导无报导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、功能区面积定位。2，中枢运动传导时（CMCT）在脊髓旁神经根处刺激引出靶肌动作电位，减去头部MEP潜伏时为CMCT。3，运动阈值（MT）是指在靶肌记录到大于50uV MEP时最小头部磁刺激强度。反应中枢运动神经兴奋性。4，成对刺激(PP)和皮质间的抑制和易化。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（SP），靶肌收缩时刺激兴奋后有一段

8、无肌肉收缩的静息期，反映中枢抑制。三、TMS临床检查TMS常用脑功能检测评价皮质脊髓束的传导性 1. CMCT：脑皮质到脊髓前角运动神经元的传导时间 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, 2. MEP波型波幅：反映周围神经功能评价皮质的兴奋性 1. 运动阈值：评价皮质脊髓束的兴奋性 2. 皮质静息期：对评价癫痫、脑卒中、运动异常、 肌萎缩侧索硬化症、偏头痛和破伤风等有意义 3. 皮质内抑制及易化：探明各种神经、精神性疾病 时半球间、不同脑区间的病理联络机制的研究 MEP和CMCT两种计算方法：CMCT=T1-T2CMCT=T1-(F+M-1)/2两种成对刺激

9、与兴奋性 成对刺激的作用a,单个刺激。b, 间隔1ms的成对刺激。c, 间隔15ms的成对刺激。测定 神经细胞的不应期和超常期。单刺激，同侧手在收缩时，出现不应期。表示双侧大脑半球交互抑制。中枢静息期，激活GABA神经SP对侧交互抑制中枢兴奋与抑制TMS与EEG联合使用1，TMS与EEG联合应用是一种发展趋势。2，可以实时测量TMS刺激部位和刺激传导， 了解刺激效果，监测癫痫样波和刺激扩散。3，刺激触发EEG扫描，诱发大脑皮质同步震 荡，如诱发睡眠样慢波。4，注意EEG记录 电极灼伤皮肤， 圆型电极可剪 成破口。TMS-MRI研究脑功能定位时序因果关系锁时性行为独立联系适应fMRI-脑功能成像

10、帮助TMS4，TMS临床治疗用于精神科： 抑郁症、狂躁症、精分症、孤独症用于神经科： 帕金森病、癫痫、肌张力障碍用于康复科： 中风、脊髓损伤、镇痛、功能性磁刺激其他： 妇女、儿童、呼吸、戒毒rTMS治疗抑郁症（近似拇指MEP点前5cm） DLPFCTMS治疗抑郁症方案模式刺激部位刺激量 RMT频率Hz串时间s串间歇s脉冲总数 （个）治疗时间m（分钟）次/周疗程 周1常规左额叶背外侧0.8-1.110-201-58-301000-200020-30 56-82常规右额叶背外侧0.8-1.10.3-1 5-102-51000-2000 20-3056-8花样模式 刺激部位刺激量 AMT丛内频率丛内

11、脉冲丛间频率串时间S（秒）串间歇 s（秒） 脉冲总数治疗时间m（分）次/周疗程周3cTBS右额叶背外侧0.8 50Hz 35Hz 2060600-9002-3 54-64iTBS左额叶背外侧0.850Hz 35Hz 28 600-9003-554-61，抑郁症多有皮质萎缩器质性病变， 可连续治疗1-2月，以后每月巩固4次。2，治效与治疗天数、强度、脉冲数相关TMS治疗抑郁症的有效性TMS治疗精分症1, 精神分裂症也叫癫狂症，为临床上常见精神疾病，患者有妄想、幻觉、思维障碍、行为紊乱。还有情感、语言障碍，认知缺损、运动障碍等2, 1996年，Puri用TMS检查精分症患者的MEP，发现潜伏时比正

12、常人明显缩短，提示皮质或皮质脊髓抑制功能异常。 3, 70的精分症患者有幻听，药物对此种现象的作用小，副作用大，甚可以造成行为失控，压抑致残。EEG检测左大脑颞顶皮层活跃，刺激大脑这一区域，可以减少幻听。 rTMS治疗精神分裂症rTMS治疗阴性症状：阴性症状与前额叶皮质活动减弱有关,高频刺激可以改善阴性症状如果是阳性症状可试用低频 治疗以上部位 A = 2.5cm and B = 1.5 cm are suggested as standard positioning procedure1 Hz, 1800 pulses, 30 minutes total duration低频TMS治疗幻听T

13、3刺激点：T3上，向后TMS治疗幻听创伤后应激障碍（PTSD）天灾人祸（地震、水灾、火灾、车祸、SARS）不仅带来生命财产损失，也造成心理创伤。Posttraumatic Stress DisorderTMS治疗PTSDPTSD反复出现创伤回忆，情感麻木畏惧，高度警觉、烦躁不安。根据功能影像学和解剖功能相关的是右侧额叶和扣带回功能失调引起的症状，摸索右侧额叶的刺激方法与治疗效果。Hagit Cohen等人治疗24个PTSD病人，用不同频率、伪刺激做双盲对照，刺激右侧DLPFC，强度，刺激时间20分钟，低频1Hz，高频10Hz刺激2/58秒，每周5次，共2周。PTSD严重程度、抑郁、焦虑在治疗前

14、、治疗中、治疗后进行双盲评估。2周后，高频刺激右额叶有显著疗效。4周后跟踪复查治疗效果仍然有显著疗效。rTMS与焦虑障碍广泛性焦虑：研究表明有效刺激模式部位：右侧DLPFC刺激量：110-120%MT刺激频率：1HZ强迫症、PTSD（创伤后应激障碍）治疗有效TMS治疗失眠低频刺激右侧DLPFC。高频刺激左侧DLPFC。5Hz刺激运动皮质。低频刺激Cz后1cm， 诱发同步震荡。TMS治疗儿童孤独症 北京大学第六医院TMS的治疗孤独症费用原价10000元/疗程现市场推广价4000元/20次治疗参数：双侧额叶，高频刺激治疗结果： 改善感觉模式，促进情感的发展 自控力增强，自言自语状况减轻 社会主动交

15、往能力明显提高，建立事宜的沟通方式 对事物的陈述和反映能力明显提高 睡眠质量明显提高，时间延长 改善注意力，学习、接受新事物的能力增强 提高交流意识及交流技巧rTMS治疗诊断癫痫病理论依据：经低频rTMS刺激后, 皮层的兴奋性减低, 皮层的放电阈值明显升高刺激模式部位：发作区的阈上刺激刺激量：110%静息运动阈值刺激频率：2500个脉冲/天，5天，多疗程。TMS提高老年痴呆的图片命名高频TMS，20Hz，90%MT，刺激双侧DLPFC20分钟，与伪刺激对照结果：对动作图片和实物图片命名都有显著提高，右侧刺激效果更好。Transcranial magnetic stimulation impro

16、ves naming in Alzheimer disease patients at different stages of cognitive declineM. Cotellia, R. Manentib, S. F. Cappab, O. Zanettia and C. Miniussia,c意大利Cotellia的实验TMS治疗帕金森症TMS治疗肌张力障碍 TMS在康复科的应用 磁刺激是康复评定和治疗的新手段。 康复治疗帮助中风患者的大脑再生。研究人员采用TMS测 定中风病人运动皮质面积，双侧对比，治疗评价。 高频刺激患侧、低频刺激健侧运动区，促进偏瘫运动康复 治疗脊髓损伤，防治脊髓

17、损伤的并发症。 镇痛，高频刺激中枢运动神经、低频刺激外周神经均有效 外周肢体用功能性磁刺激，促进神经再生和功能恢复是康复治疗的热点。Burst rTMS 治疗中风 成对联合刺激（PAS）治疗中风根据脉冲时序依赖性，STDP（Spike Timing-Dependent plasticity）神经可塑性原理：在神经反射弧回路中，用正中神经与TMS联合成对刺激法，可提高皮质运动神经的可塑性和重建性。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Transcranial Magn

18、etic Stimulation as a Complementary Treatment for AphasiaSEMINARS IN SPEECH AND LANGUAGE/VOLUME 25, NUMBER 2 2004治疗中风后吞咽障碍法国：E. Verin A. M. LeroiPoststroke Dysphagia Rehabilitation by Repetitive TranscranialMagnetic Stimulation: A Noncontrolled Pilot Study方法：低频，1Hz，TMS治疗吞咽障碍刺激点：健侧大脑半球，下颌舌骨肌肌电记录，先确定颅

19、顶Cz点，前移2-4cm，侧移4-6cm，找出MEP最大刺激点，测量运动阈值MT。刺激量：120%MT刺激时间：20分钟每天1次，共5次治疗用X线透视电视检查吞咽过程，测量液体和粘稠物吞咽时间和残留量，以及吞咽问卷评分，评价治疗效果。结果：吞咽功能明显改善，并能维持 到3周以后。中风后重复外周磁刺激（RPMS）德国：Albrecht Struppler 等人2007年在NeuroImage 36 (2007) T174T186A fronto-parietal network is mediating improvement of motor function related to repet

20、itive peripheral magnetic stimulation: A PET-H2O15 study 70mm圆形线圈 刺激前臂伸肌 强度：诱发运动 频率：20Hz 模式：刺激30个脉冲 间歇：4秒 (1.5/4) 总共刺激：30分钟8个中风病人：静脉给与7.5 mCi H2O15检测：PPMS前后食指运动速度、幅度，及EMG指数并检测PET 的 rCBF（局部脑血流） 运动速度运动幅度屈肌伸肌刺激T9-10胸神经治疗呼吸困难刺激T9/T10胸神经根可使腹肌收缩，帮助呼气，明显提高呼吸量。刺激频率：15-25Hz刺激1-2秒， 停10-28秒每天治疗30分钟每周治疗5天Functi

21、onal Magnetic Stimulation of the Abdominal Muscles in HumansMICHAEL I. POLKEY, YUANMING LUO, RANDEEP GULERIA刺激S2神经根预防搙疮20Hz高频刺激使臀部血流、血红蛋白、血氧含量增加，使臀部肌肉收缩，预防脊髓损伤的搙疮。LIU et al. Ischial pressure and skin blood circulation during sacral nerve stimulation in SCI坐骨压力和皮肤血液循环TMS治疗尿失禁神经源性逼尿肌反射亢进（痴呆、脑血管疾病、帕金森氏病等）； 非神经源性逼尿肌不稳定（也包括膀胱炎症、间质性膀胱炎、梗阻等）TMS刺激骶神经，可以使尿道括约肌收缩，逼尿肌松弛，以