经颅磁刺激技术在儿童康复领域的应用课件

经颅磁刺激技术在儿童康复的应用经颅磁刺激技术在儿童康复的应用一、经颅磁刺激技术概述

何谓经颅磁刺激？

transcranialmagneticstimulation

（TMS）

Baker于1985年首先创立的一种电生理技术利用磁线圈的时变电流产生时变脉冲磁场，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，从而影响神经活动和脑内代谢的磁刺激技术具有非侵入性、无痛、穿透力强、安全可靠、操作简便等优点一、经颅磁刺激技术概述

何谓经颅磁刺激？脑科学研究领域四大技术正电子发射断层扫描（PET）功能核磁共振（fMRI）脑磁图（MEG）经颅磁刺激（TMS）脑科学研究领域四大技术正电子发射断层扫描（PET）TMS的基本原理

TMS是在一组高压大容量的电容上充电，用电子开关向磁场刺激线圈放电，在0.2毫秒内流过数千安培的脉冲电流，瞬时功率达到几十兆瓦，线圈产生的脉冲磁场峰值可达1—4T，强大的瞬变磁场可以毫无损耗地穿过颅骨，根据电磁感应原理，在线圈下的颅内大脑皮质产生反向感应电流，刺激局部大脑神经细胞，引起兴奋和抑制，产生一系列生理生化反应。TMS的基本原理TMS是在一组高压大容量的电容上充TMS的作用机制

可引起多种神经递质的释放（多巴胺、5-羟基氨、谷氨酸等）并调制受体的敏感性；TMS对即早基因（immediateearlygenes）表达的影响,TMS引起皮质较广泛的c-fos、c-jun基因表达增加，转录因子CREB磷酸化、mRNA表达增加；通过改变脑血流、代谢，及内分泌功能而发挥作用；高频rTMS，可使神经元兴奋性增加，低频刺激则有抑制作用。TMS的作用机制

可引起多种神经递质的释放（多巴胺、5-羟基TMS分类

刺激脉冲分类单脉冲经颅磁刺激（single-pulseTMS，sTMS）双脉冲经颅磁刺激（pairedpulseTMS，pTMS）重复性经颅磁刺激（repetitivetranscranialmagneticstimulation，rTMS）刺激频率分类低频（≤5HZ）高频（>5HZ）TMS分类

刺激脉冲分类运动诱发电位

motorevokedpotentials（MEP）

MEP是用磁（或电）刺激运动皮质或其传出通路，在刺激点下方通路及效应器所记录到的电反应。MEP可较为客观地反映运动皮质的兴奋性，定量评估中枢运动传导功能。在皮质神经元至脊髓前角运动神经元通路上任何部位的损害均可导致MEP的异常，表现为阈值、潜伏期及中枢运动传导时间的改变。

运动诱发电位

motorevokedpotentials运动诱发电位主要指标

阈值（motorthreshold）MEP波幅皮质潜伏期（corticallatency，CL）皮质静止期（corticalsilentperiod，CSP）中枢运动传导时间（CMCT）运动诱发电位主要指标

阈值（motorthreshold）二、儿童期神经发育下脑结构的改变

突触的修剪和精化生后第1~2年神经突触过度生成；生后第2年直至青春期中期，过多的突触将被修剪，代之以功能依赖的突触联系的精化。视皮层的突触修剪精化过程较运动皮层早。JohnstonMV.Injuryandplasticityinthedevelopingbrain.ExpNeurol,2003(184):S37–S41.二、儿童期神经发育下脑结构的改变

突触的修剪和精化Johns脑回化随神经发育，脑回外形也将发生改变；脑回化的个体发育主要在新生儿期，脑回发育成熟对TMS-MEP的影响可在生后6周出现。ArmstrongE,SchleicherA,OmranH,CurtisM,ZillesK.Theontogenyofhumangyrification.CerebCortex1995;5:56–63.脑回化ArmstrongE,SchleicherA,白质的髓鞘化皮质脊髓束的髓鞘化主要在生后第2年完成，而皮层下及胼胝体白质的髓鞘化较晚，直至成人期早期尚未完成。脑白质髓鞘化的顺序：从下向上，从后向前，由中央白质向周边白质，最后为皮层下白质。白质的髓鞘化线圈直径头围大小Interestingly,despitethesmallerheadcircumferencesinchildren,brainvolumeinhumansremainsremarkablysimilarfrom6yearsofageonwardswithonlyasmallreductioninvolumeforinfantsandchildrenunder6yearsofage(Bartholomeuszetal.,2002).线圈直径头围大小Interestingly,despite

不同年龄儿童TMS-MEP相关指数的特点特殊疾病的研究CerebralpalsyhemiplegiaADHDRettsyndromeEpilepsyFreidreichataxiaPelizaeus-Merzbacherdiseaseadrenoleukodystrophy三、TMS技术在儿童神经康

复领域的研究

不同年龄儿童TMS-MEP相关指数的特点三、TMS技术在儿发育中儿童运动诱发电位指标的特点阈值<10岁儿童MEP阈值较成人高，到青春期降至成人水平；(Garveyetal.,2003；Molletal.,1999；Nezuetal.,1997)儿童与成人一致，静息阈值较易化后的运动阈值高；(Garveyetal.,2003)<6岁的儿童，静息下即使以最大刺激强度也可能引不出可靠的MEP；(KohandEyre,1988)而在靶肌肉兴奋下，即使是新生儿MEP亦可引出(Eyreetal.,2001)发育中儿童运动诱发电位指标的特点阈值Age-RelatedChangesintheMotorEvokedPotential(MEP)MEPthresholdwasobtainedusingafocalcoilbothwhenthetargetmuscle(firstdorsalinterosseus[FDI])wasatrest(RMT)andwhentherewasbackgroundmuscleactivation(AMT).PercentageofmaximumstimulatorintensityisrepresentedontheYaxis.AgegroupisrepresentedontheXaxis.Group1=6to7yearoldchildren(n=5);Group2=8to9yearoldchildren(n=8);Group3=10to11yearoldchildren(n=10);Group4=12to13yearoldchildren(n=8);Group5=adults(n=9).OpenboxesrepresentRMT,hatchedboxesrepresentAMT.Errorbarsrepresent1standarddeviationfromthemean.Notethatthresholdsgetlowerwithageandthat,forallagegroups,lowerstimulationintensitiesarerequiredtoobtaintheAMT.FromGarveyMA&GilbertDL,TranscranialMagneticStimulationinChildren,EurJPaediatrNeurol2004;8:7–19.Age-RelatedChangesintheMotMEPlatency静息下与易化的CMCT的发育规律不同，3~5岁易化下的CMCT达到成熟；静息下的CMCT则到青春期早期亦未成熟。(Eyreetal.,1991；Fietzeketal.,2000；KohandEyre,1988；Mülleretal.,1994)学龄前儿童的“latencyjump”是成人的4倍；(Abbruzzeseand

Trompetto,2002；Rossinietal.,1994).MEPlatencyCorticalsilentperiodsCSP的个体化发育体现皮质抑制性神经元和胼胝体体部白质髓鞘化的程度；学龄前儿童CSP缺失，直至6~7岁才可始见确定的CSP；(Heinenetal.,1998b)6~7岁阶段与成熟相比较，CSP潜伏期延长而时程缩短，此后几年中潜伏期逐渐缩短，而时程逐渐增加，至青春期早期达到成熟水平。(Garveyetal.,2003)CorticalsilentperiodsThefigureshowsthreeEMGtracingsoftheiSPfroma7yearoldboy(upper),a12yearoldgirl(middle),anda22yearoldman(lower).MaturationoftheIpsilateralSilentPeriodThefigureshowsthreeEMGtraJuliaVry,etal.ExpBrainRes,2008(186):611-618.平均年龄11.92.1岁，GMFCSlevel1:n=3,2:n=2,3:n=6,4:n=4,5:n=0JuliaVry,etal.ExpBrainRes经颅磁刺激技术在儿童康复领域的应用课件English-languagestudiesusingrTMSinpersonsundertheageof18,yielding6publishedreports.BecauserTMSistypicallydeliveredatorabove1Hzforpsychiatricindications,oursearchwasconfinedtothesefrequencies.AlsoincludedarestudiesinvolvingrTMSabove1Hzfornon-psychiatricindications.ArticleswereretrievedfromtheMEDLINEdatabase.Therewere19reportedsubjectsunderage18whohavebeenadministeredrTMSatafrequencyabove1Hz:10formajordepression,5forspasticcerebralpalsyand4forepilepsiapartialiscontinua.WefoundthatmostsubjectsrespondedfavorablytorTMSandnoadverseeventshavebeenreported.Howeverdataareinsufficientfordrawingfirmconclusionsaboutsafetyandefficacy.FurtherstudiesofrTMSasatreatmentforadolescentdepressionarewarranted.rTMSforadolescents:Safetyandefficacyconsiderations.DouglasD’Agati,etal.PsychiatryResearch,2010(177):280-285.English-languagestudiesusing经颅磁刺激技术在儿童康复的应用经颅磁刺激技术在儿童康复的应用一、经颅磁刺激技术概述

何谓经颅磁刺激？

transcranialmagneticstimulation

（TMS）

Baker于1985年首先创立的一种电生理技术利用磁线圈的时变电流产生时变脉冲磁场，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，从而影响神经活动和脑内代谢的磁刺激技术具有非侵入性、无痛、穿透力强、安全可靠、操作简便等优点一、经颅磁刺激技术概述

何谓经颅磁刺激？脑科学研究领域四大技术正电子发射断层扫描（PET）功能核磁共振（fMRI）脑磁图（MEG）经颅磁刺激（TMS）脑科学研究领域四大技术正电子发射断层扫描（PET）TMS的基本原理

TMS是在一组高压大容量的电容上充电，用电子开关向磁场刺激线圈放电，在0.2毫秒内流过数千安培的脉冲电流，瞬时功率达到几十兆瓦，线圈产生的脉冲磁场峰值可达1—4T，强大的瞬变磁场可以毫无损耗地穿过颅骨，根据电磁感应原理，在线圈下的颅内大脑皮质产生反向感应电流，刺激局部大脑神经细胞，引起兴奋和抑制，产生一系列生理生化反应。TMS的基本原理TMS是在一组高压大容量的电容上充TMS的作用机制

可引起多种神经递质的释放（多巴胺、5-羟基氨、谷氨酸等）并调制受体的敏感性；TMS对即早基因（immediateearlygenes）表达的影响,TMS引起皮质较广泛的c-fos、c-jun基因表达增加，转录因子CREB磷酸化、mRNA表达增加；通过改变脑血流、代谢，及内分泌功能而发挥作用；高频rTMS，可使神经元兴奋性增加，低频刺激则有抑制作用。TMS的作用机制

可引起多种神经递质的释放（多巴胺、5-羟基TMS分类

刺激脉冲分类单脉冲经颅磁刺激（single-pulseTMS，sTMS）双脉冲经颅磁刺激（pairedpulseTMS，pTMS）重复性经颅磁刺激（repetitivetranscranialmagneticstimulation，rTMS）刺激频率分类低频（≤5HZ）高频（>5HZ）TMS分类

刺激脉冲分类运动诱发电位

motorevokedpotentials（MEP）

MEP是用磁（或电）刺激运动皮质或其传出通路，在刺激点下方通路及效应器所记录到的电反应。MEP可较为客观地反映运动皮质的兴奋性，定量评估中枢运动传导功能。在皮质神经元至脊髓前角运动神经元通路上任何部位的损害均可导致MEP的异常，表现为阈值、潜伏期及中枢运动传导时间的改变。

运动诱发电位

motorevokedpotentials运动诱发电位主要指标

阈值（motorthreshold）MEP波幅皮质潜伏期（corticallatency，CL）皮质静止期（corticalsilentperiod，CSP）中枢运动传导时间（CMCT）运动诱发电位主要指标

阈值（motorthreshold）二、儿童期神经发育下脑结构的改变

突触的修剪和精化生后第1~2年神经突触过度生成；生后第2年直至青春期中期，过多的突触将被修剪，代之以功能依赖的突触联系的精化。视皮层的突触修剪精化过程较运动皮层早。JohnstonMV.Injuryandplasticityinthedevelopingbrain.ExpNeurol,2003(184):S37–S41.二、儿童期神经发育下脑结构的改变

突触的修剪和精化Johns脑回化随神经发育，脑回外形也将发生改变；脑回化的个体发育主要在新生儿期，脑回发育成熟对TMS-MEP的影响可在生后6周出现。ArmstrongE,SchleicherA,OmranH,CurtisM,ZillesK.Theontogenyofhumangyrification.CerebCortex1995;5:56–63.脑回化ArmstrongE,SchleicherA,白质的髓鞘化皮质脊髓束的髓鞘化主要在生后第2年完成，而皮层下及胼胝体白质的髓鞘化较晚，直至成人期早期尚未完成。脑白质髓鞘化的顺序：从下向上，从后向前，由中央白质向周边白质，最后为皮层下白质。白质的髓鞘化线圈直径头围大小Interestingly,despitethesmallerheadcircumferencesinchildren,brainvolumeinhumansremainsremarkablysimilarfrom6yearsofageonwardswithonlyasmallreductioninvolumeforinfantsandchildrenunder6yearsofage(Bartholomeuszetal.,2002).线圈直径头围大小Interestingly,despite

不同年龄儿童TMS-MEP相关指数的特点特殊疾病的研究CerebralpalsyhemiplegiaADHDRettsyndromeEpilepsyFreidreichataxiaPelizaeus-Merzbacherdiseaseadrenoleukodystrophy三、TMS技术在儿童神经康

复领域的研究

不同年龄儿童TMS-MEP相关指数的特点三、TMS技术在儿发育中儿童运动诱发电位指标的特点阈值<10岁儿童MEP阈值较成人高，到青春期降至成人水平；(Garveyetal.,2003；Molletal.,1999；Nezuetal.,1997)儿童与成人一致，静息阈值较易化后的运动阈值高；(Garveyetal.,2003)<6岁的儿童，静息下即使以最大刺激强度也可能引不出可靠的MEP；(KohandEyre,1988)而在靶肌肉兴奋下，即使是新生儿MEP亦可引出(Eyreetal.,2001)发育中儿童运动诱发电位指标的特点阈值Age-RelatedChangesintheMotorEvokedPotential(MEP)MEPthresholdwasobtainedusingafocalcoilbothwhenthetargetmuscle(firstdorsalinterosseus[FDI])wasatrest(RMT)andwhentherewasbackgroundmuscleactivation(AMT).PercentageofmaximumstimulatorintensityisrepresentedontheYaxis.AgegroupisrepresentedontheXaxis.Group1=6to7yearoldchildren(n=5);Group2=8to9yearoldchildren(n=8);Group3=10to11yearoldchildren(n=10);Group4=12to13yearoldchildren(n=8);Group5=adults(n=9).OpenboxesrepresentRMT,hatchedboxesrepresentAMT.Errorbarsrepresent1standarddeviationfromthemean.Notethatthresholdsgetlowerwithageandthat,forallagegroups,lowerstimulationintensitiesarerequiredtoobtaintheAMT.FromGarveyMA&GilbertDL,TranscranialMagneticStimulationinChildren,EurJPaediatrNeurol2004;8:7–19.Age-RelatedChangesintheMotMEPlatency静息下与易化的CMCT的发育规律不同，3~5岁易化下的CMCT达到成熟；静息下的CMCT则到青春期早期亦未成熟。(Eyreetal.,1991；Fietzeketal.,2000；KohandEyre,1988；Mülleretal.,1994)学龄前儿童的“latencyjump”是成人的4倍；(Abbruzzeseand

Trompetto,2002；Rossinietal.,1994).MEPlatencyCorticalsilentperiodsCSP的个体化发育体现皮质抑制性神经元和胼胝体体部白质髓鞘化的程度；学龄前儿童CSP缺失，直至6~7岁才可始见确定的CSP；(Heinenetal.,1998b)6~7岁阶段与成熟相比较，CSP潜伏期延长而时程缩短，此后几年中潜伏期逐渐缩短，而时程逐渐增加，至青春期早期达到成熟水平。(Garveyetal.,2003)CorticalsilentperiodsThefigureshowsthreeEMGtracingsoftheiSPfroma7yearoldboy(upper),a12yearoldgirl(middle),anda22yearoldman(lower).MaturationoftheIpsilateralSilentPeriodThefigureshowsthreeEMGtraJuliaVry,etal.ExpBrainRes,2008(186):