TMS原理及应用PPT课件

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1、TMS 原 理 及 应 用 TMS背 景 脑 科 学 新 世 纪 21世 纪 是 生 命 科 学 、 信 息 科 学 时 代 TMS是 生 命 科 学 和 信 息 科 学 的 结 合 认 识 脑 、 保 护 脑 、 开 发 脑 、 创 造 脑 脑 科 学 4大 装 备 ： MRI、 PET、 MEG、 TMS TMS是 唯 一 的 科 研 、 诊 断 、 治 疗 设 备 TMS影 响 脑 科 学 的 分 子 、 突 触 、 细 胞 、 网 络 、 脑 区 、 系 统 、 行为 的 各 个 层 次 脑 科 学 研 究 技 术 时 空 分 辨 率 的 比 较 TMS发 表 的 论 文 在 快 速

2、增 长从 MEDLINE上 以 主 题 词 :Transcranial magnetic stimulation 可 查 到 5679篇 文 章 ,发表 的 时 间 和 数 量 如 下 表 :1987年 到 现 在 22年 ， 前 11年 文 章 共 ： 773篇 ， 后 11年 :共 4101篇 ， 是 前 10年 的 5倍 多 。 用 GOOGLE查 询 TMS 超 过 100万 的 网 页 超 过 1000本 TMS相 关 书 籍 全 世 界 TMS相 关 论 文 发 表 分 布 ,北 京 -7篇 TMS简 史1781,意 大 利 解 剖 学 家 Galvani发 现 生 物 电 183

3、1年 ， 英 国 物 理 学 家 Faraday发 现 电 磁 感 应 加 尔 瓦 历 经 颅 电 刺 激 -TEC1980年 ， 英 国 剑 桥 大 学 的 Merton在 自 然 杂 志 发 表 高 压 经 颅 电 刺 激 经 颅 磁 刺 激 -TMS 1985年 ， 英 国 Barker首 先 用TMS引 出 运 动 诱 发 电 位 MEP 1992年 ， 美 国Cadwell 研 制 出重 复 经 颅 磁 刺 激 器1987年 ，英 国MAGSTIM开 始 生 产TMS TMS简 单 原 理 图 TMS刺 激 大 脑 的 作 用 Activation, Inhibition, and

4、Mapping(定 位 ) 兴 奋 局 部 神 经 ： 产 生 动 作 电 位 、 MEP(运 动 诱 发 电 位 )。 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 。 频 率 依 赖 性 的 可 塑 性 、 BDNF（ 脑 源 性 神 经 营 养 因 子 ） 、 脑 血 流 、 代 谢 双 向 调 节 。 8字 型 线 圈 的 刺 激 范 围深 度 :约 2厘 米 ,半 径 1厘 米大 脑 皮 质 ,约 1-4毫 米平 均 2.5mm,中 央 前 回 约 4.5mm.图 示 :磁 场 穿 过 皮 质 6层

5、 结 构 ,兴 奋 型 细 胞 ,绿 色 ,蓝 轴 突抑 制 型 细 胞 ,灰 色 ,黑 轴 突其 余 皮 质 和 丘 脑 传 入 神 经 以 红 色 表 示磁 刺 激 最 后 结 果 是 神 经 功 能 柱 的 反 应 , 包 括 前 馈 ,负 反 馈 回 路 ,兴 奋 和 抑 制 的 总 和 . TMS刺 激 部 位 -大 脑 皮 质 大 脑 皮 质 的 广 泛 网 络 联 系 皮 质 输 入其 他 皮 质 区 、 对 侧 半 球 、 皮 质 下 结 构 、 丘 脑 纹 状 体 、 上 丘 皮 质 约 有 5亿 个 皮 质 柱 ，直 径 200 500um之 间 ，6层 细 胞 构 筑 而

6、 成 。内 部 神 经 元 相 互 联 系 ，包 括 传 入 神 经 纤 维 、中 间 神 经 元 和 传 出 神 经 纤 维 ，组 成 局 部 息 处 理 的 基 本 网 络 。自 身 能 产 生 节 律 震 荡 。 丘 脑其 他 皮 质 区脑 干 调 节 系 统 研 究 大 脑 左 右 半 球 的 联 系 和 传 导 。 TMS与 MRI联 合 使 用 近 红 外 与 皮 质 功 能 成 像 近 红 外 光 学 成 像 系 统 ， 左 上 图 为 光 纤 传 感 器 ， 下 图 为 三 维 光 学 计 算 机 成 像 ， 右 图 为 大 脑 局 部 受 到 刺 激 或 活 动 时 氧 合

7、血红 蛋 白 和 去 氧 血 红 蛋 白 的 敏 感 变 化 传 递 了 大 脑 活 动 的 信 息 。 改 自 ： www.stanford.edu/fumiko/psyc250_2008 Class9_TMS_NIRS 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 时 间 ， 间 歇 时 间 。3， TMS副 作 用 ， 安 全 指 南 ： 1996年 美 国 ， 2008年 意 大 利 TMS使 用 方 法 对 于 早 期 的 、 简 易 的 TMS， 由 于 没 有 重 复 刺 激 功 能 ， 可 手

8、动 操 作 ， 刺 激 频 率 在 1Hz以 下 ， 作 为 低 频 刺 激 ， 可 诱 发LTD。 单 独 使 用 时 ， 刺 激 大 脑 运 动 皮 质 M1区 ， 用 肉 眼 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 。 用 于 治 疗 偏 头 痛 、 癫 痫 、 外 周 肢 体 疼 痛 。 TMS-EMG联 合 使 用 方 法 TMS与 EMG/EP(肌 电 图 诱 发 电 位 仪 )联 合 使 用 ， 是 一 种 最 常 用

9、的 方 法 。 EMG/EP连 接 靶 肌 表 面 ， 检 测 确 定 MEP， 在 连 续 高 频 刺 激 时 ， 监 测 是 否 兴 奋 扩 撒 。 治 疗 前 后 检 测 MT(皮 质 兴 奋 性 的 指 标 )， 了 解 是 否 产 生 了 LTP/LTD 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 。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

10、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 无 肌 肉 收 缩 的静 息 期 ， 反 映 中 枢 抑 制 。6， 皮 质 的 联 系 和 传 导 ， 与 多 导

11、 EEG连 接 ， 研 究 神 经 传 导 和 连 接 功 能 定 位 。 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 ：

12、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 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

13、 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 帮 助 TMS 用 PET检 测 TMS的 刺 激部 位 和 深 部 活 动TMS线 圈 下 的 大 脑皮 质 受 到 刺 激 ， 远 在皮 质 下 的 下 丘 脑 通 过神 经 传 导 也 可 兴 奋 TMS与 PET联 合 使 用 4， TMS临 床 治 疗 用 于 精 神 科 ： 抑 郁 症

14、 、 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 开 发 大 脑 的 探 索 人 类 大 脑 有 海 量 储 存 能 力 ， 大 脑 神 经 功 能 细 胞 之 间 每 秒 可完 成 1000万 次 的 链 接 。 人 类 大 脑 的 潜 能 开 发 还 不 到 20%。TMS为 我 们 挖 掘 潜 能 ， 制 造 天 才 提 供 了 可 能 。 澳 大 利 亚 的 悉 尼

15、 大 学 的 史 莱 德 博 士 （ Snyder） ， 是 哈 佛 大学 和 麻 省 理 工 的 硕 士 ， 伦 敦 大 学 博 士 ， 封 为 澳 大 利 亚 “ 十大 创 造 性 头 脑 ” 之 一 。 他 用 试 验 证 明 TMS制 造 天 才 ， 对 11名 志 愿 者 有 4人 在 低 频 刺 激 左 前 颞 区 后 绘 画 风 格 和 认 读 能力 明 显 提 高 Snyder的 TMS的 试 验 中 ， 受 试 者 刺 激 前 后 画 画 的 风 格 变 化在 澳 洲 雪 梨 大 學 ， Dr.史 奈 德 使 用 對 數 十 名 大 學 生 進 行 實 驗 ， 發 現 高 達

16、40 的 實 驗 者 在 短 短 數 分 鐘 的 實 驗期 間 ， 能 在 繪 畫 、 校 對 或 進 行 複 雜 數 學 演 算 方 面 展 現 前所 未 見 、 連 實 驗 者 本 身 也 意 想 不 到 的 驚 人 心 智 技 巧 。 TMS创 造 脑 第 3届 国 际 TMS和 tDCS会 议 继 1998年 第 一 届 ， 2003年 第 二 届 ， 第 三 届 国 际 TMS会 议 2008年 10月 1-4日 在 德 国 哥 廷根 举 行 。 来 自 39个 国 家 600人 参 加 会 议 ， 90人 发 言 ， 250篇 海 报 文 章 。 会 议 介 绍 了 美 国 TMS

17、治 疗 抑 郁 症 已 通 过 FDA认 可 ， 新 的 刺 激 技 术 ： TBS, MCT, tDCS，PAS。 新 的 科 研 与 临 床 应 用 。 普 林 斯 顿 TMS中 心美 国 的 TMS中 心 纽 约 的 TMS中 心 Cable News Network CNN 美 国 有 线 电 视 新 闻 网在 全 美 8600万 个 家 庭 和 89万 个 旅 馆 房 间 可 收 看 CNN。全 球 212个 国 家 和 地 区 约 10亿 多 人 可 以 收 看 到 CNN。 TMS在 美 国 前 10位 医 疗 卫 生 创 新 第 5位 美 国 南 加 州 TMS中 心TMS中

18、心 经 颅 电 刺 激 -TEC1980年 ， 英 国 剑 桥 大 学 的 Merton在 自 然 杂 志 发 表 高 压 经 颅 电 刺 激 大 脑 皮 质 的 广 泛 网 络 联 系 皮 质 输 入其 他 皮 质 区 、 对 侧 半 球 、 皮 质 下 结 构 、 丘 脑 纹 状 体 、 上 丘 皮 质 约 有 5亿 个 皮 质 柱 ，直 径 200 500um之 间 ，6层 细 胞 构 筑 而 成 。内 部 神 经 元 相 互 联 系 ，包 括 传 入 神 经 纤 维 、中 间 神 经 元 和 传 出 神 经 纤 维 ，组 成 局 部 息 处 理 的 基 本 网 络 。自 身 能 产 生

19、 节 律 震 荡 。 丘 脑其 他 皮 质 区脑 干 调 节 系 统 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

20、、 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 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 。 用 PET检 测 TMS的 刺 激部 位 和 深 部 活 动TMS线 圈 下 的 大 脑皮 质 受 到 刺 激 ， 远 在皮 质 下 的 下 丘 脑 通 过神 经 传 导 也 可 兴 奋 TMS与 PET联 合 使 用