Транскраниальная магнитная стимуляция - Transcranial magnetic stimulation

Транскраниальная магнитная стимуляция
Транскраниальная магнитная стимуляция.jpg
Транскраниальная магнитная стимуляция
(схема)
Специальность Психиатрия , неврология
MeSH D050781

Транскраниальная магнитная стимуляция ( ТМС ) - это неинвазивная форма стимуляции мозга, при которой изменяющееся магнитное поле используется для создания электрического тока в определенной области мозга посредством электромагнитной индукции . Генератор электрических импульсов или стимулятор подключен к магнитной катушке , которая, в свою очередь, связана с кожей головы. Стимулятор генерирует изменяющийся электрический ток внутри катушки, который индуцирует магнитное поле; затем это поле вызывает в самом мозгу вторую индуктивность инвертированного электрического заряда .

ТМС продемонстрировала диагностический и терапевтический потенциал в центральной нервной системе с широким спектром болезненных состояний в неврологии и психическом здоровье , и исследования все еще развиваются.

Побочные эффекты ТМС редки и включают обмороки и судороги . Другие потенциальные проблемы включают дискомфорт, боль, гипоманию , когнитивные изменения, потерю слуха и непреднамеренное наведение тока в имплантированных устройствах, таких как кардиостимуляторы или дефибрилляторы .

Медицинское использование

Магнитная катушка расположена на голове пациента.

ТМС неинвазивна и не требует хирургического вмешательства или имплантации электродов. Его использование можно разделить на диагностическое и терапевтическое. Эффекты варьируются в зависимости от частоты и интенсивности магнитных импульсов, а также от длины последовательности, которая влияет на общее количество подаваемых импульсов. В настоящее время ТМС одобрены FDA в США и NICE в Великобритании для лечения депрессии и в основном предоставляются частными клиниками. Это наиболее предпочтительный неинвазивный метод транскраниальной стимуляции, поскольку он стимулирует кортикальную ткань без болевых ощущений, возникающих при транскраниальной электростимуляции .

Диагностика

TMS может использоваться в клинической практике для измерения активности и функции определенных цепей мозга у людей, чаще всего с помощью одиночных или парных магнитных импульсов. Наиболее широко признано использование в измерении связи между первичной моторной корой в центральной нервной системе и периферической нервной системой для оценки повреждений , связанных с прошлым или прогрессирующим неврологического инсультом.

Уход

Повторяющаяся высокочастотная ТМС (пТМС) продемонстрировала диагностический и терапевтический потенциал для центральной нервной системы при различных болезненных состояниях, особенно в области неврологии и психического здоровья .

Побочные эффекты

Хотя ТМС обычно считается безопасной, риски терапевтической пТМС увеличиваются по сравнению с одиночной или парной диагностической ТМС. Побочные эффекты обычно усиливаются при более частой стимуляции.

Наибольший непосредственный риск от TMS - обморок , хотя это случается редко. Сообщалось об изъятиях , но они случаются редко. Другие побочные эффекты включают кратковременный дискомфорт, боль, кратковременные эпизоды гипомании , когнитивные изменения, потерю слуха, нарушение рабочей памяти и индукцию электрических токов в имплантированных устройствах, таких как кардиостимуляторы .

Процедура

Во время процедуры магнитная катушка помещается на голову человека, проходящего лечение, с использованием анатомических ориентиров на черепе, в частности, инициала и назиона . Затем катушка подключается к генератору импульсов или стимулятору, который подает электрический ток на катушку.

Физика

TMS focal field.png
TMS - Катушки бабочки

TMS использует электромагнитную индукцию для генерации электрического тока через кожу головы и череп . Обмотанная пластиком катушка с проволокой удерживается рядом с черепом и при активации создает магнитное поле, ориентированное перпендикулярно плоскости катушки. Затем магнитное поле может быть направлено так, чтобы индуцировать в головном мозге инвертированный электрический ток, который активирует близлежащие нервные клетки аналогично току, приложенному поверхностно к кортикальной поверхности.

Магнитное поле примерно такой же силы, как и магнитно-резонансная томография , а импульс обычно достигает не более 5 сантиметров в мозг, если только не используется модифицированная катушка и техника для более глубокой стимуляции.

Из закона Био – Савара ,

было показано, что ток через провод создает магнитное поле вокруг этого провода. Транскраниальная магнитная стимуляция достигается за счет быстрой разрядки тока от большого конденсатора в катушку для создания импульсных магнитных полей силой от 2 до 3 Тесла . Направление импульса магнитного поля на заданную область мозга вызывает локализованный электрический ток, который затем может деполяризовать или гиперполяризовать нейроны в этом месте. Магнитный поток , создаваемый ток вызывает свое собственное электрическое поле, как объяснен с помощью уравнения Максвелла-Фарадей ,

.

Это электрическое поле вызывает изменение трансмембранных токов, что приводит к деполяризации или гиперполяризации нейронов, в результате чего они становятся более или менее возбудимыми, соответственно.

Глубокая ТМС может проникать в мозг на глубину до 6 см, чтобы стимулировать более глубокие слои моторной коры , например, тот, который контролирует движение ног. Путь этого тока может быть трудно смоделировать, потому что мозг имеет неправильную форму с переменной внутренней плотностью и содержанием воды, что приводит к неоднородной напряженности магнитного поля и проводимости во всех тканях.

Частота и продолжительность

Эффекты ТМС можно разделить в зависимости от частоты, продолжительности и интенсивности (амплитуды) стимуляции:

  • Одиночный или парный импульсный TMS заставляет нейроны в неокортексе под местом стимуляции деполяризоваться и разряжать потенциал действия . Если он используется в первичной моторной коре , он производит мышечную активность, называемую моторным вызванным потенциалом (МВП), которую можно зарегистрировать с помощью электромиографии . При использовании на затылочной коре субъект может воспринимать « фосфены » (вспышки света). В большинстве других областей коры сознательный эффект отсутствует, но поведение может быть изменено (например, более медленное время реакции на когнитивную задачу), или изменения в активности мозга могут быть обнаружены с помощью диагностического оборудования.
  • Повторяющиеся ТМС вызывают более длительные эффекты, которые сохраняются после периода стимуляции. rTMS может увеличивать или уменьшать возбудимость кортикоспинального тракта в зависимости от интенсивности стимуляции, ориентации катушки и частоты. Считается, что низкочастотный rTMS с частотой стимула менее 1 Гц подавляет корковое возбуждение, тогда как считается, что стимул с частотой более 1 Гц или высокой частотой его вызывает. Хотя его механизм не ясен, было высказано предположение, что это связано с изменением синаптической эффективности, связанной с долгосрочным потенцированием (ДП) и долговременной депрессией (ДП).

Типы катушек

В большинстве устройств используется катушка в форме восьмерки для создания неглубокого магнитного поля, которое воздействует на более поверхностные нейроны мозга. При сравнении результатов следует учитывать различия в конструкции магнитной катушки с важными элементами, включая тип материала, геометрию и конкретные характеристики соответствующего магнитного импульса.

Материал сердечника может представлять собой либо магнитно-инертную подложку («воздушный сердечник»), либо твердый ферромагнитно активный материал («твердый сердечник»). Твердые сердечники приводят к более эффективной передаче электрической энергии в магнитное поле и уменьшают потери энергии на тепло, и поэтому могут работать с большим объемом протоколов терапии без прерывания из-за перегрева . Изменение геометрической формы самой катушки может привести к изменению фокусировки , формы и глубины проникновения. Различия в материале катушки и источнике питания также влияют на ширину и длительность магнитного импульса.

Существует ряд различных типов катушек, каждая из которых создает разные магнитные поля. Круглая катушка - это оригинал, используемый в TMS. Позже катушка в форме восьмерки (бабочка) была разработана для обеспечения более фокусного паттерна активации в головном мозге, а четырехлепестковая катушка для фокусной стимуляции периферических нервов. Катушка с двойным конусом больше соответствует форме головы. Хэсэд (H-образный сердечник), круглая коронка и двойные конические катушки обеспечивают более широкую активацию и более глубокое магнитное проникновение. Предполагается, что они воздействуют на более глубокие области моторной коры и мозжечка, контролируя , например, ноги и тазовое дно , хотя увеличение глубины происходит за счет менее сфокусированного магнитного импульса.

История

Луиджи Гальвани (1737-1798) провел исследование воздействия электричества на тело в конце восемнадцатого века и заложил основы электрофизиологии . В 1830-х годах Майкл Фарадей (1791-1867) обнаружил, что электрический ток имеет соответствующее магнитное поле , и что изменение поля может вызвать его аналог.

Работа по непосредственной стимуляции человеческого мозга электричеством началась в конце 1800-х годов, а к 1930-м годам итальянские врачи Черлетти и Бини разработали электросудорожную терапию (ЭСТ). ЭСТ стала широко применяться для лечения психических заболеваний и, в конечном итоге, стала использоваться чрезмерно, поскольку ее начали рассматривать как панацею . Это привело к негативной реакции в 1970-х годах.

В 1980 году Мертон и Мортон успешно использовали транскраниальную электростимуляцию (ТЭС) для стимуляции моторной коры. Однако этот процесс был очень неудобным, и впоследствии Энтони Т. Баркер начал поиск альтернативы TES. Он начал изучать использование магнитных полей для изменения передачи электрических сигналов в мозгу, и в 1985 году были разработаны первые стабильные устройства TMS. Первоначально они предназначались как диагностические и исследовательские устройства, а оценка их терапевтического потенциала стала более поздней разработкой. FDA США впервые одобрило устройства TMS в октябре 2008 года.

Исследовать

ТМС показала потенциал при неврологических состояниях, таких как болезнь Альцгеймера , боковой амиотрофический склероз , стойкие вегетативные состояния , эпилепсия , инвалидность, связанная с инсультом , шум в ушах , рассеянный склероз , шизофрения и черепно-мозговые травмы .

Ранние результаты показывают, что при болезни Паркинсона низкочастотная стимуляция может влиять на дискинезию , связанную с приемом лекарств , и что высокочастотная стимуляция улучшает двигательную функцию. Наиболее эффективные протоколы лечения, по-видимому, включают высокочастотную стимуляцию моторной коры , особенно на доминирующей стороне, но с более вариабельными результатами для лечения дорсолатеральной префронтальной коры . Он менее эффективен, чем электросудорожная терапия при моторных симптомах, хотя и то, и другое, по-видимому, полезно. Стимуляция мозжечка также показала потенциал для лечения дискинезии, связанной с леводопой.

В психиатрии он показал потенциал при тревожных расстройствах , включая паническое расстройство и обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР). Наиболее перспективными областями для лечения ОКР являются орбитофронтальная кора и дополнительная двигательная область . Старые протоколы, нацеленные на префронтальную дорсальную кору, были менее успешными. Он также был изучен при аутизме , злоупотреблении психоактивными веществами , наркомании и посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР). При резистентном к лечению большом депрессивном расстройстве высокочастотная (HF) rTMS левой дорсолатеральной префронтальной коры (DLPFC) оказывается эффективной, а низкочастотная (LF) rTMS правой DLPFC, вероятно, эффективна. Исследования эффективности rTMS при депрессии, не поддающейся лечению, ограничены.

ТМС также можно использовать для отображения функциональной связи между мозжечком и другими областями мозга.

Ослепление исследования

Имитация физического дискомфорта от пТМС с плацебо для определения его истинного эффекта - сложная задача в исследованиях. Трудно установить убедительное плацебо для ТМС во время контролируемых испытаний на лицах в сознании из-за боли в шее, головной боли и подергивания кожи головы или верхней части лица, связанных с вмешательством. Кроме того, манипуляции с плацебо могут повлиять на метаболизм сахара в мозге и MEP, что может исказить результаты. Эта проблема усугубляется при использовании субъективных критериев улучшения. Ответы на плацебо в испытаниях rTMS при большой депрессии отрицательно связаны с невосприимчивостью к лечению.

Обзор 2011 года показал, что в большинстве исследований не сообщалось об отсутствии слепоты . В меньшинстве, которые это сделали, участники реальных и фиктивных групп rTMS не различались существенно по своей способности правильно угадывать свою терапию, хотя у участников реальной группы была тенденция чаще угадывать правильно.

Ограничения модели животных

Исследования TMS на животных ограничены из-за того, что Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США ранее одобрило лечение устойчивой депрессии, что ограничивает разработку специфических для животных магнитных катушек.

Процедуры для широкой публики

Нормативные разрешения

Планирование нейрохирургии

Nexstim получил разрешение §§ 510 (k) Федерального закона США о пищевых продуктах, лекарствах и косметических средствах для оценки первичной моторной коры для предоперационного планирования в декабре 2009 года и для нейрохирургического планирования в июне 2011 года.

Депрессия

В 2008 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США разрешило использование rTMS в качестве лечения депрессии, которое не улучшилось с помощью других мер. Ряд глубоких ТМС получил разрешение FDA 510k на рынок для использования у взрослых с устойчивыми к лечению серьезными депрессивными расстройствами. Королевская австралийский и новозеландский колледж психиатров одобрил МТР для лечения резистентного большого депрессивного расстройства (MDD).

Мигрень

Использование одноимпульсной ТМС было одобрено FDA для лечения мигрени в декабре 2013 года. Оно одобрено как медицинское устройство класса II согласно « de novo pathway».

Другие неврологические области

В Европейской экономической зоне различные версии H-катушек Deep TMS имеют маркировку CE для болезни Альцгеймера , аутизма , биполярного расстройства , эпилепсии , хронической боли, большого депрессивного расстройства , болезни Паркинсона , посттравматического стрессового расстройства (ПТСР), шизофрении (негативные симптомы) и помочь бросить курить. Один обзор показал предварительную пользу для улучшения когнитивных функций у здоровых людей.

В августе 2018 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США разрешило использование ТМС для лечения обсессивно-компульсивного расстройства (ОКР) .

Покрытие службами здравоохранения и страховщиками

Объединенное Королевство

Национальный институт здравоохранения и качества обслуживания Соединенного Королевства (NICE) издает рекомендации для Национальной службы здравоохранения (NHS) в Англии, Уэльсе, Шотландии и Северной Ирландии (Великобритания). В руководстве NICE не говорится о том, должна ли NHS финансировать процедуру. Местные органы NHS ( трасты первичной медико-санитарной помощи и больничные трасты ) принимают решения о финансировании после рассмотрения клинической эффективности процедуры и того, представляет ли процедура соотношение цены и качества для NHS.

NICE оценил ТМС для тяжелой депрессии (IPG 242) в 2007 году и впоследствии рассмотрел ТМС для повторной оценки в январе 2011 года, но не изменил своей оценки. Институт установил, что ТМС безопасен, но доказательств его эффективности недостаточно.

В январе 2014 года NICE сообщил о результатах оценки ТМС для лечения и профилактики мигрени (IPG 477). NICE обнаружил, что краткосрочная ТМС безопасна, но недостаточно доказательств для оценки безопасности при длительном и частом использовании. Было обнаружено, что данные об эффективности ТМС для лечения мигрени ограничены по количеству, что данные по предотвращению мигрени ограничены как по качеству, так и по количеству.

Впоследствии, в 2015 году, NICE одобрил использование TMS для лечения депрессии в Великобритании, и IPG542 заменил IPG242. NICE заявил: «Доказательства повторной транскраниальной магнитной стимуляции при депрессии не вызывают серьезных проблем с безопасностью. Доказательства ее эффективности в краткосрочной перспективе являются адекватными, хотя клинический ответ неодинаков. Повторяющаяся транскраниальная магнитная стимуляция при депрессии может использоваться в обычных условиях для клинического управления и аудита ".

США: коммерческое медицинское страхование

В 2013 году несколько планов коммерческого медицинского страхования в США, включая Anthem , Health Net и Blue Cross Blue Shield в Небраске и Род-Айленде , впервые покрыли TMS для лечения депрессии. В отличие от этого UnitedHealthcare выпустила медицинскую политику для TMS в 2013 году, в которой говорилось, что недостаточно доказательств того, что процедура полезна для здоровья пациентов с депрессией. UnitedHealthcare отметила, что методологические проблемы, поднятые в связи с научными доказательствами изучения ТМС при депрессии, включают небольшой размер выборки, отсутствие подтвержденного фиктивного сравнения в рандомизированных контролируемых исследованиях и вариативное использование критериев оценки результатов. Другие коммерческие страховые планы которых 2013 политик медицинского покрытия заявил , что роль ТМСА в лечении депрессии и других нарушений не была четко установлена , или осталась исследуемая включенная Aetna , Cigna и Regence .

США: Medicare

Политики страхового покрытия Medicare различаются в зависимости от юрисдикции системы Medicare, а страховое покрытие Medicare для TMS варьируется в зависимости от юрисдикции и со временем. Например:

  • В начале 2012 года в Новой Англии Medicare впервые в США покрыла TMS. Однако позже эта юрисдикция решила прекратить покрытие после октября 2013 года.
  • В августе 2012 года юрисдикция, охватывающая Арканзас, Луизиану, Миссисипи, Колорадо, Техас, Оклахому и Нью-Мексико, определила, что нет достаточных доказательств для покрытия лечения, но та же самая юрисдикция впоследствии определила, что Medicare покроет TMS для лечения депрессии после Декабрь 2013.
  • Впоследствии в некоторых других юрисдикциях Medicare было добавлено покрытие Medicare от депрессии.

Расходы

В США в 2009 г. стоимость одного сеанса ТМС при депрессивных расстройствах составляла в среднем 350 долларов США. Полный курс лечения может стоить от 6000 до 12000 долларов США, в зависимости от количества процедур.

Провайдеры

Производители таких устройств включают в себя TMS Brainsway , Deymed, MagVenture, Mag & Больше, Magstim, Nexstim , Neuronetics , Neurosoft и NeuroStar .

В число нынешних поставщиков услуг лечения в Великобритании входят несколько трастов NHS и частного оператора Smart TMS. На Кипре лечение депрессии и ОКР, одобренное Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, предоставляется кипрской rTMS. Кроме того, Кипрский технологический университет использует rTMS в исследованиях.

Смотрите также

использованная литература