定义和概述
经颅磁刺激（TMS）是一种神经调节技术，利用电磁感应原理，通过穿透颅骨的磁场脉冲，无创地调节皮质神经元的活动。 它于 1985 年首次开发，当时 Barker 等人。 英国谢菲尔德大学的研究人员通过向运动皮层施加单个磁脉冲，成功诱导另一只手的肌肉收缩。
最初，它被用作神经学诊断工具，但随着发现重复刺激会引起皮质兴奋性的持久变化，它发展成为用于治疗目的的重复经颅磁刺激（重复TMS，rTMS）。 2008年，美国 美国食品和药物管理局 (FDA) 批准了 rTMS 治疗耐药性重度抑郁症，以及后来的偏头痛。 (2013)，强迫症 (2018)，戒烟援助。 审批范围扩大至 （2020）。
TMS与现有的侵入性脑刺激程序（深部脑刺激、迷走神经刺激）不同，它可以在门诊进行，无需手术或麻醉。 全球神经精神病学、神经病学领域正在积极开展临床应用，自主神经功能障碍、慢性疼痛、耳鸣等新适应症的研究也在持续进行。
它是如何运作的
电磁感应
TMS的物理原理基于法拉第电磁感应定律。 当强电流瞬间通过线圈时，就会形成快速变化的磁场，这个磁场穿透头骨，在大脑皮层中产生感应电流。 线圈表面的磁场强度约为1.5至2特斯拉，穿过颅骨后皮层表面的感应电流足够强，足以使神经细胞去极化。
由于磁场无阻力地穿透头骨、皮肤和肌肉等组织，与电刺激不同，因此头皮疼痛较少，到达皮质的能量衰减也较小。 然而，磁场强度随着距线圈的距离而迅速减小，因此典型的8字形线圈的有效刺激深度约为距皮质表面2至3厘米。
皮质兴奋性调节
TMS 感应的电流使皮质中的轴突去极化，产生动作电位。 单次刺激会引起短暂的神经激活，而重复刺激 (rTMS) 会导致皮层兴奋性发生变化，即使在刺激结束后，这种变化也会通过突触可塑性持续存在。
刺激频率的影响如下。
- 高频刺激（5~20 Hz）：增加皮质兴奋性。 突触传递效率通过类似于长时程增强 (LTP) 的机制来提高。
- 低频刺激（低于 1 Hz）：抑制皮质兴奋性。 突触传递被类似于长期抑郁（LTD）的机制削弱。
这种双向调节特性允许定制治疗设计，在低频时抑制过度活跃的区域，并在高频时激活不活跃的区域。
神经递质和神经回路的变化
rTMS不仅在刺激部位产生局部效应，还会影响整个远程神经回路。 刺激左背外侧前额叶皮层 (DLPFC) 通过额叶边缘回路调节杏仁核、海马体和前扣带皮层的活动。 在此过程中，血清素、多巴胺和去甲肾上腺素等神经递质的分泌发生变化。
此外，还报道了神经塑性效应，例如脑源性神经营养因子（BDNF）表达增加和皮质-皮质下连接重组。 这种多层次的机制解释了治疗抑郁症、疼痛和自主神经功能障碍等各种疾病的有效性。
类型
单脉冲经颅磁刺激（单脉冲 TMS、sTMS）
这是一种施加单个磁脉冲的方法。 主要用于诊断目的，如测量运动皮层的兴奋性、测试运动诱发电位（MEP）、测量中枢运动传导时间等。 出于治疗目的，它通过在偏头痛急性发作期间对枕叶皮质施加单一刺激来阻止皮质扩散抑郁，并于 2013 年获得 FDA 批准。
重复经颅磁刺激（重复TMS、rTMS）
这是一种以一定频率和强度重复施加磁脉冲的方法。 它是 TMS 治疗应用中最重要的形式。 皮质兴奋性可以根据刺激参数（频率、强度、刺激次数、线圈位置）进行双向调节。
在标准 rTMS 协议中，应用数百到数千个磁脉冲，每个磁脉冲持续 20 到 40 分钟。 在耐药性抑郁症的标准治疗中，每周对左侧 DLPFC 进行 5 次 10 Hz 高频刺激，持续 4 至 6 周。
Theta 突发刺激 (TBS)
这是一种模式化刺激方法，按照 θ 波 (5 Hz) 节律以 50 Hz 频率重复三次连续刺激（三重）。 与现有的 rTMS 相比，它可以在更短的时间内（3 至 10 分钟）诱导皮质兴奋性的同等或更好的变化。
- 间歇性θ爆发刺激（间歇性TBS，iTBS）：重复2秒的刺激和8秒的休息，增加皮质兴奋性。 总刺激时间约为 3 分 10 秒。
- 连续θ爆发刺激（连续TBS、cTBS）：连续刺激40秒并抑制皮质兴奋性。
在 Blumberger 等人的一项大规模非劣效性临床试验中。 2018 年，3 分钟的 iTBS 显示出与 37 分钟的标准 10 Hz rTMS 相当的抗抑郁效果。 这些结果表明有可能显著缩短治疗时间。
深部经颅磁刺激（深部 TMS、dTMS）
这项技术使用一种称为 H 线圈的特殊线圈来刺激比现有 8 形线圈更深的大脑区域（距离皮质表面约 4 至 6 厘米）。 2013年，FDA批准其用于治疗耐药性抑郁症，2018年又批准其用于治疗强迫症。
适应症
耐药性抑郁症
这是 rTMS 的最佳适应症。 在 O'Reardon 等人进行的多中心随机对照试验中。 2007年，对耐药抑郁症患者的左侧DLPFC进行10Hz rTMS治疗4～6周，主动刺激组的反应率明显高于安慰剂组。 在随后的荟萃分析中，rTMS 治疗抑郁症的反应率据报道约为 50-60%，缓解率据报道约为 30-35%。 自 2008 年获得 FDA 批准以来，它已成为全球标准治疗选择之一。
Lefaucheur等人的2020年循证指南中，推荐对左侧DLPFC进行高频rTMS治疗耐药性抑郁症的A级（有一定效果）。
偏头痛
单次 TMS (sTMS) 已获得 FDA 批准用于先兆偏头痛的急性治疗。 利普顿等人。 (2010) 在一项随机、双盲、对照试验中，当出现偏头痛先兆时，将 sTMS 应用于枕叶皮层，2 小时后，活性组的无痛率显著差异为 39%，而安慰剂组为 22%。 rTMS 还适用于使用高频左侧 DLPFC 刺激或低频运动皮层刺激方案来预防性治疗慢性偏头痛。
自主神经功能障碍
前额皮质和岛叶皮质是自主调节的高级中心。 该区域的rTMS可以影响交感-副交感平衡，并且可以通过心率变异性（HRV）分析来客观评估自主神经功能的变化。 有初步研究报告，自主神经功能障碍患者应用rTMS后HRV指标有所改善，缓解心动过速、异常出汗、交感神经亢进引起的焦虑等症状的研究正在进行中。
慢性疼痛
左侧初级运动皮层 (M1) 上的高频 rTMS 具有慢性神经性疼痛的 A 级证据。 据推测，它通过调节丘脑皮质回路来激活下行疼痛抑制途径。 它适用于纤维肌痛、复杂区域疼痛综合征（CRPS）和三叉神经痛。
耳鸣
人们正在尝试通过对颞叶皮层应用低频 rTMS 来抑制听觉皮层的过度活跃，从而治疗慢性主观耳鸣。 据报道，一些患者的耳鸣强度有所降低，但需要进一步的研究来确定效果的一致性。
其他适应症
- 强迫症 (OCD)：针对内侧前额叶皮层的 dTMS 于 2018 年获得 FDA 批准。
- 戒烟辅助：双侧岛叶和前额皮质的 dTMS 于 2020 年获得 FDA 批准。
- 创伤后应激障碍 (PTSD)：关于低频 rTMS 对右侧 DLPFC 影响的研究正在进行中。
- 中风后运动康复：适用于通过激活受损半球周围的皮层或抑制健康半球来恢复运动功能。
程序
预评估
在实施 TMS 之前，请检查以下内容：
- 病史：癫痫病史、头部外伤、脑部手术、惊厥危险因素
- 检查禁忌症：颅内金属植入物（人工耳蜗、动脉瘤夹、深部脑刺激电极）、起搏器、药物植入泵。
- 检查药物：可能降低癫痫阈值的药物（三环类抗抑郁药、抗精神病药、茶碱等）
- 对于抑郁症治疗，测量症状评分量表（PHQ-9、BDI 等）的基线分数
运动阈值测量
为了设定治疗刺激强度，首先测量运动阈值 (MT)。 当对初级运动皮层（M1）的手部区域施加单次刺激时，记录对侧手部肌肉（主要是拇短展肌）的运动诱发电位。 在 10 次刺激中的 5 次或更多中诱导 50 μV 或更高 MEP 的最小刺激强度定义为静息运动阈值 (RMT)。 治疗刺激强度通常设置为 RMT 的 80-120%。
线圈定位
刺激区域根据治疗目的而变化。
- 抑郁症：左背外侧前额皮质（DLPFC）。 该位置是使用 5 厘米规则或手部运动皮层区域的神经导航来确定的。
- 偏头痛的急性治疗：枕叶皮质。
- 慢性疼痛：疼痛对侧的初级运动皮层 (M1)。
- 耳鸣：左颞顶叶交界处。
组织治疗课程
标准抑郁 rTMS 协议 (10 Hz) 的典型会话设置如下：
- 刺激频率：10赫兹
- 刺激强度：RMT 的 120%
- 1次刺激训练：4秒内40次刺激
- 刺激热度之间休息：26 秒
- 刺激总数：3,000 次/次
- 课程时间：约37分钟
- 治疗频率：每周5次
- 总疗程：4-6周（共20-30次）
在iTBS方案中，总共600次刺激在大约3分10秒内完成，大大缩短了治疗时间。
手术过程中的护理
患者坐在治疗椅上并采取舒适的姿势。 戴上耳塞以保护您的听力免受线圈工作声音的影响。 操作者保持线圈的位置和角度恒定，并持续观察患者的情况。 如果手术过程中出现剧烈头痛、头晕、肌肉痉挛等不良反应，请立即停止刺激。
效果与证据
抑郁症
奥里尔登等人。 (2007)，在一项多中心随机对照试验中，对 301 名两次或两次以上抗抑郁治疗失败的耐药性抑郁症患者的左侧 DLPFC 进行了 10 Hz rTMS。 结果，4周时，活性组的MADRS（蒙哥马利-阿斯伯格抑郁量表）评分变化明显大于安慰剂组。 随后，在真实世界的临床数据中，据报道rTMS的治疗反应率约为50%至60%，缓解率约为30%至35%。
Lefaucheur 等人的 2020 年指南。 系统分析了 60 多项随机对照试验，推荐高频 rTMS（10-20 Hz）至左侧 DLPFC 作为 A 级治疗抑郁症。 这意味着临床试验证据处于最高水平。
偏头痛
利普顿等人。 (2010)，在一项双盲 RCT 中，对 164 名先兆偏头痛患者的枕叶皮质应用 sTMS，2 小时后，活性组的无痛率为 39%，而安慰剂组为 22%（p=0.018）。 24 小时后仍无疼痛的患者比例在活性组中为 29%，而在安慰剂组中为 16%。 基于这些结果，FDA 于 2013 年批准了 sTMS 设备用于偏头痛的急性治疗。
还进行了多项利用 rTMS 预防性治疗慢性偏头痛的临床试验，据报告偏头痛发作频率和强度显著降低。
慢性疼痛
初级运动皮层 M1 上的高频 rTMS 在慢性神经性疼痛方面具有 A 级证据。 荟萃分析证实疼痛强度显著降低（根据 VAS 平均降低 15-30%）。 疼痛抑制作用是由于复杂的机制造成的，包括下行疼痛控制通路的激活、内源性阿片类药物分泌的增加以及丘脑皮质连接的重组。
副作用和安全性
TMS 是非侵入性脑刺激技术中安全性数据最长的手术。 罗西等人。 (2021)，根据专家安全指南，TMS 的整体安全性良好。
常见副作用
- 头皮不适：线圈下方头皮轻微疼痛或刺痛是最常见的副作用。 在许多情况下，适应是通过重复该过程来实现的。
- 手术后头痛：手术当天可能会出现轻微头痛，可使用非处方止痛药控制。
- 由于线圈工作噪音而导致听力暂时改变：通过佩戴耳塞来预防。
罕见的副作用
- 抽搐（癫痫发作）：最严重的潜在副作用，但发生率低于 0.1%。 通过遵守安全指南建议的刺激参数范围并提前筛查惊厥危险因素（癫痫病史、服用降低惊厥阈值的药物、戒酒等），可以将风险降至最低。
- 晕厥（血管迷走性）：在极少数情况下，手术过程中可能会发生血管迷走性晕厥，这是由焦虑或紧张引起的，并且是由情境因素引起的，而不是 TMS 的直接影响。
禁忌症
绝对禁忌症如下：
- 刺激线圈附近的铁磁金属植入物：耳蜗植入物、颅内金属夹、金属碎片等。
- 植入式神经刺激装置：深部脑刺激（DBS）、迷走神经刺激（VNS）、脊髓刺激（SCS）
- 起搏器或除颤器
相对禁忌症包括癫痫病史、脑部病变（脑肿瘤、中风等）、服用降低癫痫阈值的药物以及怀孕。 如果是相对禁忌症，应仔细评估风险收益比后再决定是否实施。
长期安全
关于 rTMS 长期安全性的后续研究发现，没有证据表明重复 rTMS 治疗会对认知功能、听力或大脑结构产生负面影响。 相反，一些研究报告称 rTMS 治疗后认知功能有所改善。
生活管理
TMS治疗期间优化治疗效果的生活方式管理措施如下。
- 规律睡眠：睡眠不足会降低癫痫发作阈值并降低对治疗的反应。 建议充足的睡眠（7至8小时）。
- 限制饮酒：大量饮酒会增加癫痫发作的风险，并且酒精会对神经可塑性产生负面影响。 治疗期间尽量减少饮酒。
- 控制咖啡因：过量摄入咖啡因会加剧焦虑和失眠。 调整到合适的量。
- 遵守药物治疗：在未咨询专科医生的情况下，不要停止服用现有药物。 更换药物时请务必通知您的 TMS 治疗医生。
- 遵守治疗计划：rTMS 的效果通过定期重复刺激而增强。 尽可能参加所有预定的疗程对于治疗结果非常重要。
- 记录症状：记录治疗过程中症状的变化可以帮助评估治疗反应并调整方案。