Transkraniel magnetisk stimulation (TMS, eng. Transcranial magnetic stimulation, TMS ) er en metode, der giver dig mulighed for non-invasivt at stimulere hjernebarken ved hjælp af korte magnetiske impulser . Ligesom transkraniel elektrisk stimulation (TES) er TMS nogle gange forbundet med smerte [1] og bør derfor bruges med forsigtighed.
Studiet af hjernehæmmende processer ved hjælp af TMS er muligt på grund af TMS's evne til at excitere hæmmende kortikale neuroner. Der er flere metoder til registrering af hæmmende responser ved hjælp af TMS. Den første, metodisk enkleste metode er at måle varigheden af undertrykkelsen af spontan muskelaktivitet efter præsentationen af en magnetisk stimulus (excitation ved elektromagnetisk induktion ). Denne metode kaldes Cortical Silent Period og giver mulighed for vurdering af lang latens kortikal hæmning (GABA-B). Denne type hæmmende funktion er mest følsom over for forstyrrelser i aktiviteten af de basale ganglier (for eksempel ved ekstrapyramidale lidelser, dystoni, Parkinsons sygdom og andre læsioner af de basale strukturer), og derfor kan dens ændring tjene som en hjælpeindikator ved diagnosticering af sygdomme i basalganglierne. Ulempen ved denne metode er, at varigheden af undertrykkelse af muskelaktivitet som reaktion på TMS afhænger ikke kun af sværhedsgraden af inhiberende aktivitet af cortex, men også af intensiteten af TMS. Med en stigning i intensiteten af elektromagnetisk stimulation forlænges den kortikale stilleperiode og kan afbrydes af et kort udbrud af muskelaktivitet (det vil sige, den kan opdeles i to komponenter). Dette gør det vanskeligt at vurdere det individuelle niveau af GABA-B-hæmning og at diagnosticere dets lidelser.
En anden tilgang til at studere excitabiliteten af hjernebarken er metoden til parret magnetisk stimulering (Paired-pulse TMS). Den er baseret på måling af amplituden af det motorfremkaldte potentiale ved præsentation af to magnetiske stimuli af forskellig intensitet og med forskellige interstimulus-intervaller (ISI'er). Intensiteten af den første stimulus er sat under den motoriske tærskel, dvs. den første stimulus alene fremkalder ingen motoriske reaktioner. Intensiteten af den anden stimulus er valgt således, at den med en enkelt stimulation fremkalder et motorisk potentiale med en amplitude på 0,8-1 millivolt. Med parret stimulering med interstimulusintervaller på 1 til 6 millisekunder forekommer et fald i amplituden af det motorisk fremkaldte potentiale, og graden af dette fald afspejler niveauet af kort-latent inhibering (GABA-A).
Ved stimulering af den motoriske cortex forårsager TMS kontraktion af de tilsvarende perifere muskler i henhold til deres topografiske repræsentation i cortex. For eksempel, når du bruger en fokal otte-formet elektromagnetisk spole, er det mest optimale stimulationssted for at opnå motoriske reaktioner fra de distale muskler i underekstremiteterne toppunktet, og for at stimulere håndens motoriske zone er det nødvendigt at flytte spole lateralt fra toppunktet med 5-7 cm. Motoriske reaktioner fremkaldt af TMS ( Motor -fremkaldte potentialer (MEPs), Motor Evoked Potentials (MEPs)) kan optages ved hjælp af elektromyografimetoden ved hjælp af elektroder fastgjort til huden i området musklen (eller musklerne), der er involveret i den motoriske reaktion på TMS. Registrering af MEP bruges til at måle den centrale motoriske overledningstid (CMCT) og undersøgelse af cortico-spinal excitabilitet (Cortico-spinal excitabilitet).
Det er vigtigt at bemærke, at TMS exciterer de centrale motoriske veje ( pyramidekanalen ) ikke på en direkte måde, som TES gør, men gennem aktivering af interneuroner , efterfulgt af synaptisk transmission af excitation til pyramidale neuroner. Derfor fører enhver svækkelse af synaptisk funktion til et fald i amplituden og forlængelsen af MEP-latenstiden. På den anden side gør MEP'ernes høje følsomhed over for ændringer i synaptisk aktivitet det muligt at vurdere excitabiliteten af hjernens motoriske system (kortikal excitabilitet), herunder dets excitatoriske (excitatoriske) og hæmmende (inhiberende) komponenter.
Brugen af et vekslende magnetfelt til at stimulere neurale strukturer er baseret på Michael Faradays begreb om elektromagnetisk induktion (1831). Jacques Arsene d'Arsonval i 1896 var den første til at bruge et magnetfelt på mennesker og var i stand til at fremkalde phosphenes - visuelle fornemmelser, der opstår hos mennesker uden at blive udsat for lys på øjnene [2] .
Muligheden for at bruge magnetisk stimulation (stimulering gennem elektromagnetisk induktion) i psykiatrien blev, ligesom mange andre typer behandling, opdaget næsten ved et uheld. I 1902 patenterede A. Pollacsek og B. Beer, to på samme alder som Freud, i Wien en metode til behandling af "depressioner og neuroser" ved hjælp af et elektromagnetisk apparat. De troede sandsynligvis, at en elektromagnet kunne have en gavnlig effekt ved mekanisk at forskyde hjernen. Hypotesen om, at stimulering kan inducere strøm i nervefibre, er ikke blevet fremsat. Øl, der placerede solenoiden over hans hoved, inducerede også effekten af fosfenese.
En ny æra af magnetisk stimulationsforskning begyndte i 1985, da A. Barker et al. (Storbritannien) demonstrerede for første gang eksperimentelt muligheden for muskelsammentrækning forårsaget af en ikke-invasiv effekt på centralnervesystemet af et vekslende magnetfelt [3] . Brugen af ikke-invasiv stimulering af det motoriske område af hjernebarken gjorde det muligt at bruge TMS-metoden til diagnosticering af demyeliniserende neurologiske sygdomme (for eksempel multipel sklerose ) ved at teste den funktionelle tilstand af veje og integriteten af forbindelserne mellem det motoriske område og andre dele af nervesystemet relateret til motorveje.
I 1987 beskrev R. Bickford og M. Guidi første gang en kortvarig forbedring af humøret hos flere raske frivillige efter eksponering for motoriske områder af hjernebarken med enkelte stimuli under TMS [4] . Dette markerede begyndelsen på videnskabelig forskning i effekten af depolariserende magnetfelter hos patienter med forskellige neurologiske og psykiske sygdomme. Der blev snart gennemført undersøgelser af virkningen af TMS på patienter, der var i en tilstand af svær depression .
Sideløbende undersøgte et team af forskere ledet af professor A. Pascual-Leone muligheden for at bruge TMS til behandling af patienter med Parkinsons sygdom . Det blev vist, at under påvirkning af et vekslende magnetfelt hos patienter var der en stigning i VMO og reaktionshastighed, det vil sige, at akinesi faldt . To patienter, der led af depression i Parkinsons sygdom, viste også en forbedring i humøret efter stimulering. De opnåede resultater blev offentliggjort to år senere, i 1994 [5] [6] . Nyere data fra en 2019 meta-analyse af forsøg på behandling af komorbid depression ved Parkinsons sygdom med magnetisk stimulering viser, at effekten af TMS ikke adskiller sig fra placebo [7] .
Efter 1994 steg den medicinske og videnskabelige interesse for TMS, og en række dyreforsøg og kliniske forsøg på mennesker fulgte. Den første kontrollerede undersøgelse af behandling af depression blev udført af M. George og E. Wassermann i 1995 [8] . I 2008 gav US Food and Drug Administration ( FDA ) en midlertidig godkendelse til brugen af Neuronetics magnetiske stimulatorer til behandling af depression, baseret på en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Biological Psychiatry [9] . Senere i 2010 trak FDA godkendelsen til denne type behandling tilbage, da der i 2010 blev publiceret en gendrivelsesartikel i det samme tidsskrift Biological Psychiatry, der fortalte om den statistiske insignifikans af resultaterne ved gennemgang af 2007-undersøgelsesdataene i detaljer, samt høj sandsynlighed for overtrædelser i løbet af undersøgelsen, som nogle af de eksperimentelle data talte om. [10] .
En tidlig systematisk gennemgang i 2003 indikerede, at der ikke var tilstrækkelige data til at drage sikre konklusioner om effektiviteten af denne behandling for OCD [11] . I 2018 godkendte US Food and Drug Administration ( FDA ) TMS (transkraniel magnetisk stimulation) som behandlingsmulighed for voksne patienter med obsessiv-kompulsiv lidelse , hvor farmakologisk behandling af den sidste eksacerbation med antidepressiva i tilstrækkelige doser ikke havde den ønskede effekt. [ 12] . Sådanne teknikgodkendelser gives normalt for en specifik instrumentmodel (f.eks. i dette tilfælde Brainsway by Brainway Ltd.).
En systematisk gennemgang af behandling af epilepsi med magnetisk stimulation viser undersøgelser af dårlig kvalitet og hovedpine hos patienter efter indgrebene [1] .
En systematisk gennemgang af behandlingen af magnetisk stimulering af patienter med rygmarvsskade viser den lave kvalitet af de udførte undersøgelser, det er umuligt at drage pålidelige konklusioner fra dem [13]
Transkraniel magnetisk stimulation har begrænset anvendelse inden for psykiatri , neurologi , epileptologi til eksperimentel behandling af depression , Parkinsons sygdom , epilepsi , auditive hallucinationer ved skizofreni , obsessiv-kompulsiv lidelse , amyotrofisk lateral sklerose, rygmarvsrehabiliteringsforebyggelse af børn med slagtilfælde, slagtilfælde. seglcelleanæmi , for at lindre symptomer på motorneuronsygdom, for at korrigere smagsforstyrrelser. Men data fra kliniske forsøg er endnu ikke tilstrækkelige til at drage endelige konklusioner om effektiviteten af TMS i disse sygdomme [14] [15] .
I henhold til ordre fra det russiske sundhedsministerium dateret 29. december 2012 nr. 1705n "Om proceduren for organisering af medicinsk rehabilitering" er anordninger til transkraniel magnetisk stimulering inkluderet i "Standarden for at udstyre den indlagte afdeling for medicinsk rehabilitering af patienter med nedsat funktion af centralnervesystemet" [16] . TMS er også inkluderet i Standard for Specialized Care for Hypofyse-neoplasmer [17] , Standard for Specialized Care for Alzheimers Disease [18] og Standarden for Primær Health Care for Børn med retarderet seksuel udvikling [19] .
Den første klinik i Rusland, der brugte TMS, var Klinikken for Restorativ Neurologi under vejledning af professor R. F. Gimranov [20]
Den viden, der er opnået indtil nu, gør det muligt at informere patienten om mulige mindre uønskede bivirkninger og hvordan man håndterer dem. Det mest almindelige spørgsmål før rTMS, såvel som diagnostisk TMS, er sandsynligheden for anfald og hovedpine. I ekstraordinære tilfælde, når dette sker (eller rettere, når der er mulighed for et anfald), er det vigtigt at forstå, hvad der skete, hvilke stimuleringsparametre der skal ændres under behandlingen for at reducere risikoen for uønskede virkninger, hvordan man skal handle i tilfælde af et angreb.
Bivirkninger kan opdeles i tre hovedgrupper: systemiske (somatiske), psykiatriske og neurologiske. Somatiske og neurologiske bivirkninger giver patienten flest spørgsmål og kræver særlig opmærksomhed.
En utvetydig kontraindikation for diagnostisk og terapeutisk TMS er tilstedeværelsen af enhver medicinsk metalanordning og fremmedlegemer i patienten, især i hovedet.
TMS bruges til undersøgelse af børn under hensyntagen til aldersrelaterede karakteristika forbundet med modenheden af corticospinalkanalen . I begyndelsen af forsøg på at bruge TMS i praksis, mente man, at graviditet er en direkte kontraindikation for dets implementering. I de senere år er der rapporteret om muligheden for at anvende rTMS (og ECT) til behandling af depression hos gravide kvinder uden negative effekter på patienten og konsekvenser for fosteret [23] [24] [25] [26] . Ved undersøgelse af gravide når magnetfeltets virkningszone ikke fosteret. Derudover er tilfælde af vellykket magnetisk stimulering hos gravide allerede kendt. Indtil offentliggørelsen af de endelige resultater af kontrollerede forsøg anbefales det individuelt at henvende sig til brugen af TMS til diagnostiske og terapeutiske formål hos gravide kvinder og børn i hvert enkelt tilfælde og at udføre undersøgelse og behandling på hospitaler og specialiserede laboratorier under tilsyn af specialister .
Funktionsprincippet for stimulatoren er baseret på afladning af en højspændingskondensator og en stor strøm på en stimulationsspole lavet af kobbertråd (den såkaldte "induktor" eller "spole") i det øjeblik højspændingen kontakten er lukket. I dette øjeblik opstår et pulseret magnetfelt (op til 4 Tesla [27] ) i induktoren, som inducerer en strøm i tæt beliggende væv i patientens krop, hvilket forårsager en nerveimpuls.
Den maksimalt opnåelige intensitet af magnetfeltet afhænger af stimuleringsfrekvensen og falder med stigende frekvens. Denne afhængighed skyldes kondensatoropladningskredsløbets begrænsede evne til at oplade kondensatoren til den nødvendige spænding under pausen mellem stimuli.
Strømmen gennem induktoren får den til at varme op. Jo højere stimulansen er og stimuleringsfrekvensen, jo hurtigere opvarmes induktorens arbejdsflade, som ved direkte kontakt med patienten kan forårsage hyperæmi eller forbrændinger. Brugen af induktorer med tvungen køling giver dig mulighed for at øge tiden for kontinuerlig drift uden overophedning.
Når du vælger en eller anden induktor, tages der højde for spidseffekten af det magnetiske felt, der genereres af den, og følgelig spidseffekten af det elektriske felt samt spolens form og størrelse.
Egenskaberne ved det genererede magnetfelt er mere afhængige af induktorspolens design. De mest almindelige induktorer er ring, dobbelt og dobbelt vinkel.
I ringinduktorer er området med maksimal magnetisk induktion placeret ved den indvendige kant af spolen (ribberne i den indre cirkel). I dobbelt- og dobbelthjørnespoler falder den maksimale magnetfelttæthed på midten af induktoren (det område, hvor begge "vinger" rører), hvilket gør det muligt at opnå et velfokuseret, men relativt svagt, pulseret magnetfelt.
Indtrængningsdybden af magnetfeltet er direkte proportional med diameteren af den anvendte spole og styrken af strømmen, der strømmer gennem den. Små induktorer skaber en høj magnetisk induktion ved hudoverfladen og er derfor ligesom dobbelte induktorer gode til at påvirke overfladestrukturer. Store ringspoler skaber dybt gennemtrængende felter, men deres handling er svagt fokuseret.