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1、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),设 备,两个部分组成 能量发生器 刺激线圈,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
2、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,TMS分类,TMS按刺激脉冲不同分为三种刺激模式单脉冲TMS(sTMS)：sTMS产生的弱电流场引起皮层去极化 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 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,TMS的参数设置,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
3、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 刺激量：以百分比的MT或仪器最大输出百分比表示 刺激频率(Hz)：每秒钟刺激的个数（0.1-100） 刺激时间：一个序列、串刺激时间 刺激间歇：每串刺激中间的停止时间 治疗时间：（刺激时间+刺激间歇）x 重复次数 刺激部位：皮质功能区或脑电图10-20系统 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,磁刺激的优点,磁刺激没有电流密度十分集中的区域，受试者无疼痛感 肌肉骨骼等不良导体对脉冲磁场进入人体没有衰减作用
4、，磁刺激可达深部组织，刺激深部神经 磁刺激操作简单，位置可变 磁刺激无痛，无创，安全性好,安全性,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 Societyof Transcranial Magnetic Stimulation ,ISTS) 网址上有关于安全性和技术要领的大量的规范,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
5、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,磁刺激治疗的生理基础,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
6、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,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,磁刺激治疗的生理基础,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 p
7、rotein 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。,磁刺激治疗的生理基础,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,磁刺激治疗的生理基础,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
8、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： 脑部手术前功能区定位 运动诱发诊断神经系统疾病及预后 治疗癫痫 治疗帕金森病 治疗顽固性呃逆 神经性耳鸣,磁刺激临床应用范围,精神科： 治疗抑郁症 治疗精神分裂症 治疗强迫症 儿童自闭症及多动症 治疗创伤后应激障碍,磁刺激临床应用范围,康复科： 治疗中风后运动功能障碍 脊髓损伤后功能障碍 失语症 脑瘫 神经源性膀胱 认知障碍 昏迷促醒,磁刺激临床应用范围,科研 用于研究心理，认知及脑功能,TMS在神经科临床诊断中的作用,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)
9、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,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,MEP和CMCT,两种计算方法： CMCT=
10、T1-T2 CMCT=T1-(F+M-1)/2,TMS在偏瘫康复中的应用,机理 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 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,TMS治疗中风后运动障碍的参考文献和方案,TMS与肌张力障碍,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TMS通过抑制皮质脊髓的过度活动来减少肌张力障碍的症状,T
11、MS与肌张力障碍,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 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,TMS与肌张力障碍,参考方案： 刺激部位：前运动皮层 刺激频率：低频（1HZ) 刺激强度：90%MT（运动阈值） 脉冲数：1200脉冲 疗程：3-4周一个疗程,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
12、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,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,治疗中
13、风后吞咽障碍,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 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,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： 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；,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
14、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： 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） 刺激频率：高频（10-15HZ) 刺激强度：75%-90%MT（运动阈值） 脉冲数：500-800脉冲 疗程：3-4周一个疗程
15、,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： 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) 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： 抗胆碱药物 采用间歇导尿 男性患者可采用经尿道括约肌切断术 骶神经电刺激 迟缓性膀胱治疗方法： 拟胆碱能药物 膀胱挤压 间歇导尿 骶神经电刺激,传统神经源性膀胱治疗方法,骶神经电刺激作为排尿功能障碍的一种治疗手段，获得了美国FDA批准，其通过兴奋或抑制S2-S4神经根而达到纠正排尿功能障碍的目的。但该方法需手术植入电极，各种手术并发症（如感
16、染，脑脊液漏，神经根损伤，疼痛等）以及昂贵的治疗费用，不同程度的限制了其在临床广泛推广应用,磁刺激对神经源性膀胱的作用,而骶神经磁刺激是一种新型非创伤性的刺激神经系统的方法，磁刺激具有安全、无创、无副作用等优点，不产生疼痛又无需在肛门或阴道放置电极，能直接刺激骶神经，被认为比传统的骶神经电刺激方法更有效和安全,磁刺激对神经源性膀胱的作用,Yamanishi等对磁刺激和电刺激抑制逼尿肌过度活跃的治疗效果进行比较，发现所有患者初尿 意和最大充盈时膀胱容量均增加，但磁刺激组最大 充盈的膀胱容量增加的程度大于电刺激组，其中3 个患者逼尿肌过度活跃消失，而电刺激组没有这种反应看来在抑制逼尿肌过度活跃方面，磁刺激可能比电刺激更有效,磁刺激对神经源性膀胱的作用,Bycroft等对 T612脊髓完全性损伤患者骶 24神经根进行磁刺激，刺激过程中利用尿流动力学观察发现，单个或间断刺激都未增加膀胱内压部分逼尿肌亢进的患者在停止刺激后出现膀胱收缩提示磁刺激可抑制逼尿肌收缩,
