近年来,经颅磁刺激(transcranialmagneticstimulation,TMS)对脑功能的生理影响越来越受到重视,同时TMS在治疗瘫痪、帕金森病、精神病、脑血管病等神经系统疾病方面取得了一定的效果。以下就其基本原理及在神经系统疾病中的应用作一综述。
1 TMS的基本原理
经颅磁刺激的作用原理在于通过时变磁场诱发出感应电场,具体为一个快速电流脉冲通过刺激线圈,产生强的瞬间磁场,该磁场穿过颅骨,引起邻近神经组织产生继发电流。
其终效应取决于刺激频率、刺激强度,以及线圈形状、线圈方向等参数。TMS作用的空间分辨率在1cm左右,穿透深度大约2cm。
对于重复磁刺激(repeatedTMS,rTMS),刺激频率不同,产生的效应也不同,甚至相反。低频rTMS(1Hz)减少神经细胞兴奋性,抑制皮质活动;而高频刺激(5~25Hz)增加细胞兴奋性,增强皮质活动。
本技术在很大程度上是针对电刺激的缺陷而发展起来的,相比通过损伤患者脑组织或有创颅内刺激来进行研究和治疗,它的优点包括:
①更容易实现脑颅深部刺激;
②人体不适感很小;
③与人体无接触,对人体的伤害极小,属于无创检查和无创治疗。
2
TMS
神经系统疾病中的应用
2
2·1 运动障碍性疾病
TMS已经用于多种运动障碍的研究之中。刺激的靶位点包括运动皮质及其投射区域,这些区域是导致运动障碍的关键部位。
2·1·1 帕金森病(Parkinson′sdisease,PD)
PD患者在休息时表现为兴奋性亢进或抑制性减退,但是自主运动过程中产生的兴奋性输入是缺损和失调的。在Brodmann4区的兴奋性TMS显示PD患者“中枢静息期”缩短,这种效应是由γ-氨基丁酸(GABA)介导的,并可以被左旋多巴翻转。Siebner等对帕金森病患者运动皮质予以5Hz、每天22~50次、90%运动阈值rTMS,可减轻运动不能和肌强直症状,这可能与rTMS提高丘脑皮质兴奋性或调节脑内儿茶酚胺代谢有关。Sommer等对7名患者分别在4d中进行1、5、10Hz和20Hz的rTMS治疗,结果显示对帕金森病患者的运动障碍和认识障碍有一定疗效。
2·1·2 肌张力障碍
肌张力障碍的病理基础是运动皮质呈高兴奋性或皮质内抑制作用的缺失,而低频率TMS可以抑制这种高兴奋性。对书写痉挛患者,1Hz低强度rTMS治疗20min就可以出现皮质兴奋性的降低,皮质静息期的延长,写字时笔尖压力降低,书写困难症状改善。抽动障碍是由于皮质下基底神经节的兴奋性略高或异常而致。有人报道低频rTMS可减少抽动症的发作频率,这可能与低频rTMS抑制皮质运动区过度兴奋有关。
2·2 癫痫
rTMS在癫痫中的应用主要是通过降低运动皮质的兴奋性,抑制痫样放电,用于治疗痫样发作性疾病。
实验研究方面,有人将小鼠诱发癫痫之后分成两组,4只作为对照组,另4只作为实验组,在海马处施予频率为1Hz、脉冲波宽为0.1ms及持续时间为15min的低频rTMS,之后再施予高频刺激诱发癫痫发作。发现低频rTMS对癫痫有明显的抑制作用,时程长达3个月,这为临床上应用rTMS治疗难治性癫痫奠定了基础。
Tergau等用rTMS治疗9例频发、难治性癫痫,采用阈强度、频率为0.3Hz、每天次、连续5d的磁刺激,结果发现其发作频率明显减少,并维持数周。有人认为一般癫痫灶位于皮质下较深区域,而TMS难于准确到达形成活化刺激,因此抗癫痫效果欠明确。有研究认为0.5HzTMS对癫痫发作频率无明显下降,不影响癫痫的预后;但它影响了脑电图,棘尖波明显减少,改变了发作严重程度。因此,TMS对难治性癫痫有治疗潜能。
2·3 神经功能康复领域
近年来,神经功能康复进展较快,主要涉及脑卒中后遗症的治疗。
2·3·1 脑卒中
近年来,脑成像研究中有关皮质可塑性和大脑重组的思想加深了人们对脑卒中病理生理过程的理解。TMS研究显示在脑卒中损伤的邻近脑区有高兴奋性存在,而皮质连接的冗余现象与脑卒中后的病理生理改变有关。因此,脑卒中治疗的一个新思路,即能否在脑卒中后限制另一脑区的活动,从而恢复受损脑区的功能。
Fregni对15例脑卒中患者在健康侧大脑的运动和运动前皮质区给予rTMS,结果表明:经过2周的治疗后皮质运动兴奋性明显提高,运动功能有明显提高,磁刺激器治疗脑卒中后运动功能的恢复效果是显著的,同时对认知功能与脑电图无明显影响。Khedr对26例急性脑缺血患者,结合定位导航系统间断性对运动皮质区给予磁刺激,治疗10d后评价患者的病情恢复情况,结果提示经颅磁刺激后患者的运动功能明显提高。Liepert等的结果显示,脑卒中患者经颅磁刺激后立即显示出效果,治疗结束后这种作用至少持续6个月,脑扫描也显示梗死半球的活动皮质区域的数量几乎增加了1倍。
2·3·2 失语症
美国波士顿大学失语研究中心选择对1例严重的综合性失语症患者(6·5年前左侧基底核出血,皮质下损伤),对右侧Broca区行经颅磁刺激,频率为1Hz,每天刺激20min,10d为1个疗程,间隔2周,在此期间不采用任何语言障碍矫正训练,经过2~8个月的磁刺激后其图片命名能力提高。检测表明它激活了左右两侧大脑残存的命名神经网络,在接受语言障碍矫正训练后得到进一步的提高。
9例右利手因左侧半球脑卒中而出现失语患者,行双侧额下回TMS,正电子发射体层摄影术(PET)显示所有患者的额下回兴奋性增加,7例表现为双侧,2例表现为左侧,语言功能均有提高。左侧额下回行TMS后,显示语言功能明显增强,这表明左侧额下回在语言恢复活动中仍起重要作用。脑卒中后语言功能重建更多地依赖于语言相关区域的整合与活化,而不是新的语言功能区的重建。
对外周神经的磁刺激也有积极的治疗作用,功能磁刺激有助于排尿和脊柱损伤者的康复,适用于尿失禁、尿潴留及排尿频繁患者。
2·4 大脑皮质研究
这是TMS研究中最为成熟的领域,包括中枢运动神经传导的测量、运动皮质兴奋性的评价、皮质映射和皮质可塑性的研究。
脑卒中患者、脑外伤和脊髓损伤者常伴有运动神经缺陷,通过TMS方法测量中枢运动传导时间和运动诱发电位可以直接评价锥体束损伤程度,进而判断预后,补充CT和MRI解剖证据的不足。
脑的可塑性是神经科学领域最具挑战性的课题之一,TMS可能有助于阐明这一过程。使用线圈间隔连续刺激头皮不同位置的运动皮质,在相应肌肉上用表面电极记录MEP,以MEP幅度-头皮位置的函数关系建立一个映射图,这样可以反映投射到肌肉的运动神经元最集中且潜伏期较短的位置。
Cohen等通过TMS刺激发现,创伤或手术截肢的患者,其残肢的运动代表区扩大并延伸至已截除肢体的代表区,这与PET的结果一致,这可能是神经组织代偿性重组的结果。通过TMS可以定位肌肉尤其是上肢末端肌肉的皮质表达。左半球高频rTMS对患者的语言有明显抑制,与Wada试验的结果一致;rTMS与Wada试验相比,有无创、操作简便及可重复等优点,有望作为一种新的手段用于语言中枢定位研究。TMS的研究将为神经科学提供了更多的信息,从而进一步推动临床的研究和治疗。
2·5 其他
TMS在神经康复领域还可以用于研究其他中枢和外周神经系统的疾病,例如肌萎缩侧索硬化、多发性硬化、痉挛性截瘫、神经根病、海绵性肌病、慢性疼痛、神经丛病和外周神经病,具有不同程度的临床意义。
3 TMS的安全性评价虽然诸多证据表明低频TMS对正常人的心率、血压、心电图、认知功能等均无明显影响,但rTMS的安全性问题是也是大家
推荐文章
热点文章
