Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna

Schematyczne przedstawienie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna ( przezczaszkowa tylko coś jak „przez czaszki”) TMS , technologii, w których mocna jest magnetyczne obszary mózgu zarówno stymulowane jak może być również zahamowany. To sprawia, że ​​TMS jest użytecznym narzędziem w badaniach neuronaukowych . Ponadto przezczaszkową stymulacja magnetycznego stosuje się w ograniczonym stopniu w diagnostyce zaburzeń neurologicznych lub sugerowane w leczeniu chorób neurologicznych, takich jak szumy uszne , udarze , epilepsji i chorobie Parkinsona , jak również w psychiatrii do leczenia zaburzeń afektywnych , zwłaszcza depresji , ale także ze schizofrenii . Na podstawie dotychczas przeprowadzonych badań o przeciwdepresyjnej skuteczności rTMS można również udowodnić serią metaanaliz , które w ogólnym ujęciu wskazują na przeciwdepresyjną skuteczność przezczaszkowej stymulacji magnetycznej z dużą ilością dowodów. Procedura została uwzględniona w Narodowych Wytycznych Opieki Zdrowotnej.

Historia TMS

Pierwszy przezczaszkowej ( v. Łac. = Przezczaszkowa przez czaszkę przez ) stymulacji magnetycznej dotrzeć do lekarza i fizyka Jacques-Arsène d'Arsonval koniec 19 wieku w Collège de France w Paryżu . Używał cewek wysokonapięciowych , takich jak te używane w elektrowniach, do stymulowania siebie i swoich poddanych, dzięki czemu był w stanie udowodnić, że zmieniające się pole magnetyczne indukuje przepływ prądu w ludzkich tkankach . Potem nastąpiły eksperymenty z bardzo dużymi cewkami, przeprowadzane głównie w ramach eksperymentów na sobie , które często całkowicie obejmowały głowę badanych. Osoby badane widziały żywy fosfen ( magnetofosfen ) i doświadczały zaburzeń krążenia i ataków zawrotów głowy aż do utraty przytomności . Najnowsze badania zakładają, że obserwowane efekty nie nastąpiły poprzez stymulację mózgu, ale poprzez bezpośrednią stymulację nerwów wzrokowych i siatkówki.

Na Uniwersytecie w Sheffield Anthony Barker w 1985 roku przedstawił nowoczesny wariant przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. Można to prześledzić wstecz do rozwoju technicznego wysokowydajnych kondensatorów i wykorzystuje znacznie mniejsze cewki, które stymulują korę mózgową tylko na niewielkim obszarze. Od tego czasu stymulacja magnetyczna kory w pobliżu czaszki była praktycznie niewygodna dla badanych lub pacjentów i technicznie (nawiązując do Sherlocka Holmesa ) „sama w sobie” .

podstawy techniczne

TMS wykorzystuje fizyczną zasadę indukcji elektromagnetycznej. Cewka magnetyczna umieszczona stycznie na czaszce wytwarza krótkie pole magnetyczne trwające od 200 do 600 µs o gęstości strumienia magnetycznego do 3  Tesli . Wynikająca z tego zmiana potencjału elektrycznego w korze czaszki powoduje depolaryzację neuronów z wyzwoleniem potencjałów czynnościowych . Jako pierwsze przybliżenie, natężenie tego pola elektrycznego maleje wykładniczo wraz z odległością od cewki i zależy od właściwości prądu kondensatora i cewki . Prądu w cewce dociera do ponad 15.000 amperów . Stosowane są tak zwane cewki okrągłe i cewki podwójne. Te ostatnie składają się z dwóch okrągłych cewek, które dotykają się lub zachodzą na siebie na krawędzi. W rezultacie pole magnetyczne obu cewek jest nałożone w środkowej części cewki i tym samym wzmocnione. Ze względu na swój kształt cewki podwójne są również nazywane cewkami ósemkowymi lub motylkowymi.

Z punktu widzenia elektrotechniki , popularne stymulatory magnetyczne na ogół rozróżniają obwody jednofazowe i dwufazowe. Obwód oscylacyjny jest zamknięty przez tyrystor . Kierunek prądu jest odwracany po pół okresie. W obwodzie jednofazowym kondensator zmienia swoją polaryzację po ćwierć oscylacji i dlatego nie może być ponownie ładowany przez prąd oscylujący z powrotem. Zamiast tego prąd jest rozpraszany przez diodę i rezystor . Natomiast w obwodzie dwufazowym kondensator jest ładowany przez prąd, który oscyluje z powrotem. Dlatego w cewce prąd opadający wykładniczo powoduje powstanie w obwodzie jednofazowym, a w obwodzie dwufazowym prądu, który jest podobny do tłumionej oscylacji sinusoidalnej .

Rozróżnia się również stymulację pojedynczymi impulsami pola magnetycznego oraz stymulację impulsami impulsów, tzw. Powtarzalną stymulację magnetyczną (rTMS). W rTMS stosowane są głównie dwufazowe formy impulsów prądowych. Obecnie możliwe są technicznie salwy do 100 Hz . RTMS jest teraz ograniczony głównie przez ogrzewanie cewki. Trwają prace nad opracowaniem chłodzonych cewek.

efekt

Stymulacja magnetyczna prowadzi do wyzwolenia potencjałów czynnościowych w mózgu . Pomimo intensywnych badań od czasu wprowadzenia metody w 1985 roku, dokładny mechanizm nadal nie jest w pełni poznany.

Powyżej pewnego natężenia pola magnetycznego, wystarczająco silne pole elektryczne generowane w korze mózgowej w pobliżu czaszki do depolaryzacji neuronów . Ta depolaryzacja najprawdopodobniej zajdzie na aksonie . Jeśli indukowane pole elektryczne biegnie w kierunku aksonu, wymagane natężenie pola magnetycznego jest najmniejsze. Zatem kierunek depolaryzacji jest decydujący dla zapobiegania depolaryzacji wielofalowej, która może zainicjować zarówno endokrynologiczne gospodarstwo domowe, jak i własne wazoaktywne autakoidy organizmu . Siła pola magnetycznego, która jest potrzebna do działania na neuron, nazywana jest w neurofizjologii progiem wzbudzenia . Zakończenia nerwowe, gałęzie, a zwłaszcza zakręty mają szczególnie niski próg wzbudzenia.

podanie

TMS jest używany w badaniach neuronaukowych , neurologii i psychiatrii . Krótkotrwałe zaburzenie małego obszaru mózgu w celu zbadania jego funkcji fizjologicznej jest przedmiotem szczególnego zainteresowania naukowego. Przykładowo, stymulację magnetyczny może być używany do wyzwalania skurcze mięśni przez kory ruchowej i zaburzeniami widzenia i scotomas można wytwarzać nad korze wzrokowej . RTMS regionów mózgu odpowiedzialnych za język może prowadzić do pogorszenia zdolności badanych do wyrażania siebie przez kilka minut.

Zastosowania kliniczne są przeważnie ograniczone do pojedynczych impulsów nad korą ruchową lub do powtarzalnej stymulacji:

  • Uruchamianie skurczów mięśni poprzez stymulację kory ruchowej jest stosowane diagnostycznie w neurologii . Prowadzi to do potencjałów elektrycznych (potencjałów wywołanych przez silnik ; MEP ), które są stosunkowo łatwe do wyprowadzenia za pomocą elektrod. Niektóre choroby mózgu i rdzenia kręgowego, takie jak stwardnienie rozsiane, prowadzą do zmian w MEP, który jest zatem ważną pomocą diagnostyczną. Interesująca diagnostycznie jest również zmiana progów bodźca w różnych chorobach neurologicznych, takich jak migrena czy padaczka . Stosowanie leków lub leków psychotropowych prowadzi również do zmiany progu bodźca, który można zmierzyć za pomocą TMS.
  • RTMS (repetitive TMS) może prowadzić do przyzwyczajenia się do stymulacji, co może prowadzić do długotrwałej zmiany aktywności kory mózgowej w stymulowanym obszarze. Na przykład rTMS kory ruchowej może upośledzać mobilność badanych na kilka minut. Można też zmienić aktywność kory przedczołowej , którą próbuje się wykorzystać w leczeniu depresji w psychiatrii. Uważa się, że działanie przeciwdepresyjne utrzymuje się u pacjenta przez kilka dni, ale nie zostało wystarczająco udowodnione naukowo. W przeciwieństwie do terapii elektrowstrząsami (ECT), z prawdopodobnych powodów nie jest możliwe badanie metodą podwójnie ślepej próby z rTMS: do regulacji stosuje się 100 - 110% progu motorycznego (w zależności od badania) . Za pomocą rTMS próbuje się - bez ryzyka EW - leczyć oporną na terapię depresję o częstotliwości 10 Hz (odpowiada rytmowi alfa fal mózgowych w stanie relaksacji) w różnych „pociągach” (sekwencjach) o różnych numerach sesji. W przypadku schizofrenii stosuje się częstotliwość stymulacji około 1 Hz (patrz streszczenia na stronie pubmed.gov).

W badaniach naukowych zakres zastosowań jest większy.

Podstawowym problemem związanym ze stymulacją przez TMS jest rozdzielczość przestrzenna, nie jest jasne, w jakim stopniu połączone regiony są stymulowane przez stymulację regionu docelowego. Dlatego trudno jest wypowiedzieć się na temat wyłącznej roli stymulowanego obszaru mózgu. Kolejny problem wynika z faktu, że stymulacji TMS nie można jeszcze znormalizować pod względem ich intensywności: Standaryzacja stymulacji z wykorzystaniem wspomnianej relacji do progu motorycznego jest wątpliwa, ponieważ ta wartość graniczna nie wykazuje żadnej korelacji w innych obszarach mózgu w tej samej głowie. Więc nie wiesz, jak silnie stymulowano określony obszar, nawet jeśli próg motoryczny jest podany jako odniesienie. Podczas korzystania z protokołów stymulacji wyszczególnionych poniżej, często występują sprzeczne wyniki, które mogą się różnić w zależności od badania, a także od przedmiotu. Różne protokoły prawdopodobnie wpływają na złożone struktury mózgu na wiele sposobów, tak więc dokładne stwierdzenia dotyczące sposobu działania poszczególnych protokołów nie były jeszcze możliwe:

  • Za pomocą pojedynczych impulsów można wpływać na obszary mózgu w dobrze zdefiniowany i kontrolowany sposób. Umożliwia to bezpośrednie zakłócanie pewnych etapów przetwarzania (np. W układzie wzrokowym), a tym samym precyzyjne określanie tych etapów przetwarzania w kategoriach czasu (w stosunku do prezentacji bodźca). Wadą pojedynczego impulsu jest jego niska energia, przez co często tylko bardzo słabe bodźce mogą zostać zakłócone w ich przetwarzaniu lub zakłócenie jest bardzo niewielkie.
  • Przy podwójnym impulsie (impuls sparowany) zachowana jest duża część czasowej precyzji, wpływ na przetwarzanie neuronowe jest znacznie większy.
  • Tak zwana stymulacja impulsem theta okazała się przydatna w przeszłości ze względu na jej przydatność do długotrwałego wzmacniania w celu poprawy siły połączeń neuronowych. Stymulacja theta-burst składa się z kilku krótkich impulsów (od 50–100 Hz przez 100–1000 ms), które są oddzielone od siebie dłuższym odstępem czasu (w sekundach). Regiony mózgu są prawdopodobnie częścią sieci, gdy ich aktywność jest bardziej zsynchronizowana po stymulacji theta-burst niż wcześniej.
  • Stymulacja powtarzalna (rTMS) jest wykorzystywana w badaniach w podobny sposób jak w zastosowaniach klinicznych.
  • Inną możliwością, która z kolei może składać się z dowolnego z wymienionych zastosowań, jest jednoczesna stymulacja różnych obszarów mózgu za pomocą dwóch lub więcej cewek w celu zbadania wpływu tych obszarów na siebie lub ich roli w sieci.

Zagrożenia i skutki uboczne

Osoby badane i pacjenci z TMS powinni porozmawiać ze swoim lekarzem prowadzącym o ryzyku i skutkach ubocznych . Opisane tutaj zagrożenia i skutki uboczne mogą stanowić jedynie przegląd. Lekarz prowadzący będzie musiał zdecydować w każdym indywidualnym przypadku, czy dana osoba nadaje się do TMS, czy nie.

Od czasu wprowadzenia stymulacji magnetycznej w 1985 r. Nie zaobserwowano prawie żadnych skutków ubocznych. Najczęstszym skutkiem ubocznym jest przejściowy ból głowy, który pojawia się głównie podczas stymulacji mięśni. Przede wszystkim należy unikać bardzo rzadkiego wyzwalania napadu padaczkowego w rTMS. Dlatego w 1998 roku w porozumieniu różnych naukowców opracowano ścisłe przepisy aplikacyjne TMS, aby zminimalizować ryzyko, np. B. poprzez wykluczenie osób zagrożonych z eksperymentów naukowych. Jednak nowsze protokoły o silniejszym działaniu, takie jak stymulacja teta-burst, nie zostały jeszcze uwzględnione w tym konsensusie, co oznacza, że ​​ryzyko takich stymulacji było do tej pory trudniejsze do obliczenia.

literatura

  • AT Barker, R. Jalinous, IL Freeston: Nieinwazyjna stymulacja magnetyczna ludzkiej kory ruchowej. W: The Lancet . 1, 1985, str. 1106-1107.
  • S. Groppa, M. Peller, HR Siebner: Diagnostyka funkcjonalna szlaków kortykomotorycznych z przezczaszkową stymulacją magnetyczną: wprowadzenie. W: Klin Neurophysiol. 41 (1), 2010, s. 12–22.
  • T. Zyss: Czy terapia elektrowstrząsami wywoła drgawki: magnetyczna stymulacja mózgu jako hipoteza nowej terapii psychiatrycznej. W: Psychiatr Pol. 26 (6), 1992, str. 531-541.
  • G. Höflich i wsp .: Zastosowanie przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w leczeniu lekoopornej dużej depresji: opis dwóch przypadków. W: Hum Psychopharmacol. 8, 1993, str. 361-365.
  • P. Fox i wsp .: Obrazowanie ludzkiej łączności śródmózgowej za pomocą PET podczas TMS. W: Neuroreport. 8, 1997, str. 2787-2791.
  • SA Brandt, CJ Ploner, BU Meyer: Powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna. W: Neurologist. 68, 1997, str. 778-784.
  • T. Paus i wsp .: Zależne od dawki zmniejszenie mózgowego przepływu krwi podczas szybkiej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej ludzkiej kory czuciowo-ruchowej. W: J Neurophysiol . 79 (2), 1998, str. 1102-1107.
  • A. Post, MB Muller, M. Engelmann, ME Keck: Powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna u szczurów: dowody na działanie neuroprotekcyjne in vitro i in vivo. W: European Journal of Neuroscience. 11 (9), 1999, str. 3247-3254.
  • GW Eschweiler, C. Plewnia, M. Bartels: Którzy pacjenci z dużą depresją odnoszą korzyści z przedczołowej powtarzalnej stymulacji magnetycznej. W: Fortschr Neurol Psychiatr. 69 (9), 2001, str. 402-409.
  • S. Evers, K. Hengst, PW Pecuch: Wpływ powtarzalnej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej na poziom hormonów przysadkowych i kortyzolu u osób zdrowych. W: J Affect Disord. 66 (1), 2001, s. 83-88.
  • AP Strafella, T. Paus, J. Barrett, A. Dagher: Powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna ludzkiej kory przedczołowej indukuje uwalnianie dopaminy w jądrze ogoniastym. W: J Neurosci. 21 (15), 2001, s. RC157.
  • S. Smesny et al: Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS) w ostrej i długotrwałej terapii depresji opornej na terapię. W: Neurologist. 72 (9), 2001, str. 734-738.
  • MP Szuba i wsp .: Ostry nastrój i działanie hormonu tyreotropowego przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w dużej depresji. W: Biol Psychiatry. 50 (1), 2001, str. 22-27.
  • W. Peschina, A. Conca, P. Konig, H. Fritzsche, W. Beraus: Niska częstotliwość rTMS jako dodatkowa strategia antydepresyjna: heterogeniczny wpływ na wychwyt 99m Tc-HMPAO i 18 F-FDG mierzony jednocześnie z podwójną technika izotopowa SPECT . Badanie pilotażowe. W: Nucl Med Commun. 22 (8), 2001, str. 867-873.
  • S. Cohrs, F. Tergau, J. Korn, W. Becker, G. Hajak: Nadprogowa powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna podnosi poziom hormonu stymulującego tarczycę u zdrowych mężczyzn. W: J Nerv Ment Dis. 189 (6), 2001, str. 393-397.
  • F. Manes i wsp .: Kontrolowane badanie powtarzalnej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w leczeniu depresji u osób starszych. W: Int Psychogeriatr. 13 (2), 2001, str. 225-231.
  • AM Catafau i wsp .: Mapowanie SPECT zmian aktywności mózgowej wywołanych przez powtarzającą się przezczaszkową stymulację magnetyczną u pacjentów z depresją. Badanie pilotażowe. W: Psychiatry Res. 106 (3), 30 maja 2001, s. 151-160.
  • O. Seemann, G. Köpf: Zastosowanie powtarzalnej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej w psychiatrii. W: NeuroDate. 3, 2002, str. 25-27.
  • GW Eschweiler, C. Plewnia, M. Bartels: Podobieństwa i różnice między terapeutyczną przezczaszkową stymulacją magnetyczną a terapią elektrowstrząsową. W: Neurology. 22, 2003, strony 189-195.
  • G. Hajak, F. Padberg, U. Herwig, GW Eschweiler, S. Cohrs, B. Langguth, C. Schönfeldt-Lecuona, AJ Fallgatter, J. Höppner, C. Plewina, P. Eichhammer: Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (PDF 605 kB). W: Neurology. 1, 2005, s. 46–58.
  • A. Erhardt i wsp .: Powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna zwiększa uwalnianie dopaminy w skorupie jądra półleżącego u szczurów uczulonych na morfinę w okresie abstynencji. W: Neuropsychopharmacology . 2004; 9 czerwca, s.2074-2080.
  • O. Seemann: powtarzalna przezczaszkowa stymulacja magnetyczna. W: NeuroDate. 2006; 6, str. 13-14.
  • H. Siebner, U. Ziemann (red.): The TMS book: Transkranielle Magnetstimulation . Springer-Verlag, 2007, ISBN 978-3-540-71904-5 .
  • LM Stewart i wsp .: Progi motoryczne i fosfenowe: badanie korelacji przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. W: Neuropsychologia. Tom 39, wydanie 4, 2001, str. 415-419.
  • JP Lefaucheur i wsp .: Wytyczne oparte na faktach dotyczące terapeutycznego stosowania powtarzalnej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (rTMS). W: Clin Neurophysiol. 125 (11), listopad 2014, s. 2150–2206. doi: 10.1016 / j.clinph.2014.05.021 .

Indywidualne dowody

  1. ↑ MC Ridding, JC Rothwell: Czy istnieje przyszłość terapeutycznego zastosowania przezczaszkowej stymulacji magnetycznej? W: Nature Reviews Neuroscience . 8, 2007, s. 559–567.
  2. ↑ LA Geddes: d'Arsonval, Physicial i Inventor. W: Inżynieria IEEE w medycynie i biologii. Lipiec / sierpień 1999, ss. 118-122.
  3. ↑ AT Barker, R. Jalinous, IL Freeston: Nieinwazyjna stymulacja magnetyczna ludzkiej kory ruchowej. W: Lancet. 1, 1985, str. 1106-1107.
  4. ↑ M. Van den Noort, S. Lim, P. Bosch: Recognizing the risk of brain stimulation In: Science . 346, 2014, s. 1307.

linki internetowe