Transkraniaalinen magneettinen stimulaatio - Transcranial magnetic stimulation

Transkraniaalinen magneettinen stimulaatio
Transkraniaalinen magneettinen stimulaatio (kaavio)
Erikoisuus	Psykiatria , neurologia
MeSH	D050781
[ muokkaa Wikidatassa ]

Transkraniaalinen magneettistimulaatio ( TMS ) on ei -invasiivinen aivojen stimulaation muoto, jossa muuttuvaa magneettikenttää käytetään aiheuttamaan sähkövirtaa tietyllä aivojen alueella sähkömagneettisen induktion kautta . Sähköinen pulssigeneraattori tai stimulaattori on kytketty magneettikelaan , joka puolestaan ​​on kytketty päänahkaan. Stimulaattori tuottaa käämiin muuttuvan sähkövirran, joka indusoi magneettikentän; tämä kenttä aiheuttaa sitten toisen käänteisen sähkövarauksen induktanssin itse aivoissa.

TMS on osoittanut diagnostista ja terapeuttista potentiaalia keskushermostossa monenlaisissa sairaustiloissa neurologiassa ja mielenterveydessä , ja tutkimus on vielä kesken.

TMS: n haittavaikutukset ovat harvinaisia, ja niihin kuuluvat pyörtyminen ja kohtaukset . Muita mahdollisia ongelmia ovat epämukavuus, kipu, hypomania , kognitiiviset muutokset, kuulon heikkeneminen ja tahaton virran indusointi istutetuissa laitteissa, kuten sydämentahdistimissa tai defibrillaattoreissa .

Lääketieteellinen käyttö

TMS ei ole invasiivinen eikä vaadi leikkausta tai elektrodin istuttamista. Sen käyttö voidaan jakaa diagnostisiin ja terapeuttisiin sovelluksiin. Vaikutukset vaihtelevat magneettipulssien taajuuden ja voimakkuuden sekä junan pituuden mukaan, mikä vaikuttaa annettujen pulssien kokonaismäärään. TMS -hoidot ovat nyt hyväksyneet FDA: n Yhdysvalloissa ja NICE: n Yhdistyneessä kuningaskunnassa masennuksen hoitoon, ja niitä tarjoavat pääasiassa yksityiset klinikat. Se on edullisin ei-invasiivinen kallonsisäinen stimulaatiotekniikka, koska se stimuloi aivokuoren kudosta ilman kipua, joka syntyy kallonvälisessä sähköstimulaatiossa .

Diagnoosi

TMS: ää voidaan käyttää kliinisesti ihmisen tiettyjen aivopiirien aktiivisuuden ja toiminnan mittaamiseen, yleisimmin yksittäisillä tai parillisilla magneettisykkeillä. Laajimmin hyväksytty käyttö on mitattaessa välinen yhteys motorinen aivokuori , että keskushermoston ja ääreishermoston arvioida aiheutuvia vahinkoja puolustusta tai progressiivinen neurologinen loukkaus.

Hoito

Toistuva korkeataajuinen TMS (rTMS) on osoittanut diagnostista ja terapeuttista potentiaalia keskushermostossa useissa sairaustiloissa, erityisesti neurologian ja mielenterveyden aloilla .

Haittavaikutukset

Vaikka TMS: ää pidetään yleisesti turvallisena, terapeuttisen rTMS: n riskit lisääntyvät verrattuna yksittäiseen tai parilliseen diagnostiseen TMS: ään. Haittavaikutukset lisääntyvät yleensä korkeamman taajuuden stimulaation myötä.

TMS: n suurin välitön riski on pyörtyminen , vaikka tämä on harvinaista. Kouristuskohtauksia on raportoitu, mutta ne ovat harvinaisia. Muita haittavaikutuksia ovat lyhytaikainen epämukavuus, kipu, lyhyet hypomanian jaksot , kognitiiviset muutokset, kuulon heikkeneminen, heikentynyt työmuisti ja sähkövirtojen indusointi istutetuissa laitteissa, kuten sydämentahdistimissa .

Menettely

Menettelyn aikana, magneettinen kela on sijoitettu pään vastaanottavan henkilön hoito käyttäen anatominen maamerkkejä kallossa, erityisesti Inion ja NASION . Kela kytketään sitten pulssigeneraattoriin tai stimulaattoriin, joka toimittaa sähkövirtaa kelalle.

Fysiikka

TMS käyttää sähkömagneettista induktiota sähkövirran muodostamiseksi päänahan ja kallon yli . Muovikoteloitu lankakela pidetään kallon vieressä ja aktivoituessaan tuottaa magneettikentän, joka on suuntautunut kohtisuoraan kelan tasoon nähden. Magneettikenttä voidaan sitten suunnata indusoimaan aivoissa käänteinen sähkövirta, joka aktivoi lähellä olevat hermosolut samalla tavalla kuin aivokuoren pinnalle pinnallisesti syötetty virta.

Magneettikenttä on suunnilleen yhtä voimakas kuin magneettikuvaus , ja pulssi saavuttaa yleensä enintään 5 senttimetriä aivoihin, ellei muutettua kelaa ja tekniikkaa käytetä syvempään stimulaatioon.

Vuodesta Biot-Savartin lakia ,

${\ displaystyle \ mathbf {B} = {\ frac {\ mu _ {0}} {4 \ pi}} I \ int _ {C} {\ frac {d \ mathbf {l} \ times \ mathbf {\ hat {r}}} {r^{2}}}}$

on osoitettu, että johtimen läpi kulkeva virta synnyttää magneettikentän kyseisen langan ympärille. Transkraniaalista magneettista stimulointia saavutetaan nopeasti purkava suuresta kondensaattori tulee kela tuottaa pulssi magneettikenttien välillä 2 ja 3 Tesla voimaa. Magneettikenttäpulssin suuntaaminen aivojen kohdealueelle aiheuttaa paikallisen sähkövirran, joka voi sitten joko depolarisoida tai hyperpolarisoida neuronit kyseisessä kohdassa. Magneettivuo virran synnyttämä aiheuttaa oman sähkökentän, kuten selittää Maxwell-Faradayn yhtälö ,

${\ displaystyle \ nabla \ times \ mathbf {E} =-{\ frac {\ osittainen \ mathbf {B}} {\ osittainen}}}$ .

Tämä sähkökenttä aiheuttaa muutoksen kalvovirroissa, mikä johtaa neuronien depolarisaatioon tai hyperpolarisaatioon aiheuttaen niiden olevan enemmän tai vähemmän herättäviä.

Syvä TMS voi ulottua jopa 6 cm aivoihin stimuloidakseen syvempää motorisen kuoren kerrosta , kuten jalkojen liikettä ohjaavaa kerrosta . Tämän virran kulkua voi olla vaikea mallintaa, koska aivot ovat epäsäännöllisen muotoisia, ja niiden sisäinen tiheys ja vesipitoisuus vaihtelevat, mikä johtaa epätasaiseen magneettikentän voimakkuuteen ja johtumiseen kudoksissaan.

Taajuus ja kesto

TMS: n vaikutukset voidaan jakaa stimulaation taajuuden, keston ja voimakkuuden (amplitudin) perusteella:

• Yksittäinen tai parillinen pulssi -TMS saa hermosolut stimulaatiokohdan alla olevassa neokorteksissa depolarisoimaan ja purkamaan toimintapotentiaalin . Jos sitä käytetään primaarisessa motorisessa kuorissa , se tuottaa lihasten toimintaa, jota kutsutaan moottorin herättämäksi potentiaaliksi (MEP), joka voidaan tallentaa elektromyografiaan . Jos käytetään takaraivo aivokuori , ' fosfeenit ' (valonvälähdykset) saattaisi luulla aihe. Useimmilla muilla aivokuoren alueilla ei ole tietoista vaikutusta, mutta käyttäytyminen voi muuttua (esim. Hitaampi reaktioaika kognitiivisessa tehtävässä) tai aivotoiminnan muutokset voidaan havaita käyttämällä diagnostisia laitteita.
• Toistuva TMS tuottaa pidempiaikaisia ​​vaikutuksia, jotka jatkuvat stimulaation ajan. rTMS voi lisätä tai vähentää kortikospinaalisen alueen hermostuneisuutta riippuen stimulaation voimakkuudesta, kelan suunnasta ja taajuudesta. Alhaisen taajuuden rTMS: n, jonka ärsytystaajuus on alle 1 Hz, uskotaan estävän aivokuoren ampumista, kun taas yli 1 Hz: n ärsyketaajuuden tai korkean taajuuden uskotaan aiheuttavan sen. Vaikka sen mekanismi ei ole selvä, sen on ehdotettu johtuvan synaptisen tehon muutoksesta, joka liittyy pitkäaikaiseen tehostumiseen (LTP) ja pitkäaikaiseen masennukseen (LTD).

Kelatyypit

Useimmat laitteet käyttävät kuvion kahdeksan muotoista kelaa matalan magneettikentän tuottamiseksi, joka vaikuttaa aivojen pinnallisempiin neuroneihin. Eroja magneettikäämin suunnittelussa on otettava huomioon tuloksia verrattaessa tärkeisiin tekijöihin, kuten materiaalityyppiin, geometriaan ja siihen liittyvän magneettisen pulssin erityispiirteisiin.

Ydinmateriaali voi olla joko magneettisesti inertti substraatti ("ilmaydin") tai kiinteä, ferromagneettisesti aktiivinen materiaali ("kiinteä ydin"). Kiinteät ytimet johtavat tehokkaampaan sähköenergian siirtämiseen magneettikenttään ja vähentävät energiahäviöitä lämmölle, joten niitä voidaan käyttää suuremmilla hoitoprotokollilla ilman keskeytyksiä ylikuumenemisen vuoksi . Itse kelan geometrisen muodon muuttaminen voi aiheuttaa vaihtelua tarkennuksessa , muodossa ja tunkeutumissyvyydessä. Erot kelan materiaalissa ja sen virtalähteessä vaikuttavat myös magneettisen pulssin leveyteen ja kestoon.

On olemassa useita erityyppisiä keloja, joista jokainen tuottaa erilaisia ​​magneettikenttiä. Pyöreä kela on alkuperäinen, jota käytetään TMS: ssä. Myöhemmin kuvion kahdeksan (perhonen) kela kehitettiin tarjoamaan enemmän fokusoivaa aktivoitumismallia aivoissa, ja nelilehtinen kela perifeeristen hermojen polttovälykselle. Kaksoiskartioinen kela mukautuu enemmän pään muotoon. Hesed (H-ydin), pyöreä kruunu ja kaksoiskartio kelat mahdollistavat laajemman aktivoinnin ja syvemmän magneettisen tunkeutumisen. Niiden oletetaan vaikuttavan esimerkiksi moottorin kuoren ja pikkuaivojen syvempiin alueisiin, jotka hallitsevat esimerkiksi jalkoja ja lantionpohjaa , vaikka lisääntyneestä syvyydestä tulee vähemmän keskittynyt magneettinen pulssi.

Historia

Luigi Galvani (1737-1798) tutki sähkön vaikutuksia kehoon 1800-luvun lopulla ja loi perustan sähköfysiologian alalle . 1830-luvulla Michael Faraday (1791-1867) havaitsi, että sähkövirralla oli vastaava magneettikenttä ja että vaihtaminen voisi aiheuttaa sen vastineen.

Työskentely ihmisen aivojen stimuloimiseksi sähköllä alkoi 1800 -luvun lopulla, ja 1930 -luvulla italialaiset lääkärit Cerletti ja Bini olivat kehittäneet sähkökonvulsiohoidon (ECT). ECT: tä käytettiin laajalti mielisairauksien hoitoon ja lopulta liikaa, koska sitä alettiin nähdä ihmelääkkeenä . Tämä johti vastaiskuun 1970 -luvulla.

Vuonna 1980 Merton ja Morton käyttivät menestyksekkäästi transkraniaalista sähköstimulaatiota (TES) moottorin kuoren stimuloimiseksi. Tämä prosessi oli kuitenkin erittäin epämiellyttävä, ja myöhemmin Anthony T. Barker alkoi etsiä vaihtoehtoa TES: lle. Hän alkoi tutkia magneettikenttien käyttöä aivojen sähköisen signaloinnin muuttamiseksi, ja ensimmäiset vakaat TMS -laitteet kehitettiin vuonna 1985. Ne oli alun perin tarkoitettu diagnostisiin ja tutkimuslaitteisiin, ja niiden terapeuttisen potentiaalin arviointi oli myöhempi kehitys. Yhdysvaltojen FDA hyväksyi ensimmäisen kerran TMS -laitteet lokakuussa 2008.

Tutkimus

TMS on osoittanut potentiaalia neurologisissa olosuhteissa, kuten Alzheimerin taudissa , amyotrofisessa lateraaliskleroosissa , jatkuvissa kasvullisissa tiloissa , epilepsiassa , aivohalvaukseen liittyvässä vammassa, tinnituksessa , multippeliskleroosissa , skitsofreniassa ja traumaattisessa aivovammassa .

Kanssa Parkinsonin taudin , varhaiset tulokset viittaavat siihen, että alhaisen taajuuden stimulaatio saattaa olla vaikutusta lääkitys liittyy dyskinesiaan , ja että korkean taajuuden stimulaatio parantaa moottorin toiminta. Tehokkaimmat hoitoprotokollat ​​näyttävät sisältävän moottorin kuoren korkeataajuista stimulaatiota erityisesti hallitsevalla puolella, mutta tulokset vaihtelevat dorsolateraalisen prefrontaalisen kuoren hoidossa . Se on vähemmän tehokas kuin sähkökonvulsiohoito motoristen oireiden varalta, vaikka molemmilla näyttää olevan hyötyä. Pikkuaivostimulaatio on myös osoittanut mahdollisuuksia levodopan aiheuttaman dyskinesian hoitoon.

Vuonna psykiatria , se on osoittanut potentiaalinsa ahdistuneisuushäiriöt , mukaan lukien paniikkihäiriö ja pakko-oireinen häiriö (OCD). Lupaavimmat alueet OCD: lle näyttävät olevan orbitofrontaalinen kuori ja täydentävä motorinen alue . Vanhemmat protokollat, jotka kohdistuivat prefrontaaliseen selkäpuoleen, eivät olleet yhtä onnistuneita. Sitä on myös tutkittu autismin , päihteiden käytön , riippuvuuden ja posttraumaattisen stressihäiriön (PTSD) kanssa. Hoitoa kestävässä vakavassa masennushäiriössä vasemman dorsolateraalisen prefrontaalisen kuoren (DLPFC) korkeataajuinen (HF) rTMS vaikuttaa tehokkaalta ja oikean DLPFC: n matalan taajuuden (LF) rTMS on todennäköisesti tehokas. Tutkimusta rTMS: n tehokkuudesta hoitoa kestämättömässä masennuksessa on vähän.

TMS: ää voidaan käyttää myös pikkuaivojen ja muiden aivojen alueiden välisen toiminnallisen yhteyden kartoittamiseen.

Opiskelu sokeuttaa

RTMS: n fyysisen epämukavuuden jäljitteleminen lumelääkkeellä sen todellisen vaikutuksen havaitsemiseksi on haastava kysymys tutkimuksessa. On vaikea luoda vakuuttava lumelääkettä TMS aikana ohjataan tutkimuksissa on tajuissaan yksilöiden vuoksi niskakipu, päänsärky ja nykiminen päänahan tai yläpinta liittyy intervention. Lisäksi lumelääkkeet voivat vaikuttaa aivosokerin aineenvaihduntaan ja Euroopan parlamentin jäseniin, mikä voi sekoittaa tuloksia. Tämä ongelma pahenee, kun käytetään subjektiivisia parannustoimenpiteitä. Lumelääkkeet rTMS -tutkimuksissa vakavassa masennuksessa liittyvät negatiivisesti hoidon vaikeuteen .

Vuoden 2011 katsauksessa todettiin, että useimmat tutkimukset eivät raportoineet sokeutumista . Siinä vähemmistössä, jotka osallistuivat todellisiin ja näennäisiin rTMS -ryhmiin, eivät olleet merkittävästi erilaiset kyvyssä arvata terapiansa oikein, vaikka todellisen ryhmän osallistujilla oli taipumus arvata useammin oikein.

Eläinmallin rajoitukset

TMS-tutkimusta eläinkokeissa on rajoitettu, koska Yhdysvaltojen elintarvike- ja lääkevirasto hyväksyi sen varhain hoidolle kestävälle masennukselle, mikä rajoittaa eläinkohtaisten magneettikäämien kehitystä.

Hoitoja suurelle yleisölle

Säännösten mukaiset hyväksynnät

Neurokirurgian suunnittelu

Nexstim sai Yhdysvaltojen liittovaltion elintarvike-, lääke- ja kosmetiikkalain § § 510 (k) luvan primaarisen motorisen kuoren arvioimiseksi ennen menettelyä tapahtuvalle suunnittelulle joulukuussa 2009 ja neurokirurgiselle suunnittelulle kesäkuussa 2011.

Masennus

Vuonna 2008 Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto hyväksyi rTMS: n käytön masennuksen hoitoon, joka ei ole parantunut muilla toimenpiteillä. Useat syvät TMS -lääkkeet ovat saaneet FDA: n hyväksynnän 510k markkinoille käytettäväksi aikuisille, joilla on hoitoresistentti vakava masennus. Royal Australian ja Uuden-Seelannin College of Psychiatrists on vahvistanut rTMS.ää hoidon vastustuskykyisiä masennustila (MDD).

Migreeni

FDA hyväksyi yksipulssisen TMS: n käytön migreenin hoitoon joulukuussa 2013. Se on hyväksytty luokan II lääkinnälliseksi laitteeksi " de novo -polun" mukaisesti.

Muut neurologiset alueet

Vuonna Euroopan talousalueella , eri versioita Deep TMS H-kelat on CE-merkintä on Alzheimerin tauti , autismi , kaksisuuntainen mielialahäiriö , epilepsia , krooninen kipu, vakava masennustila , Parkinsonin tauti , posttraumaattinen stressihäiriö (PTSD), skitsofrenian (negatiiviset oireet) ja auttaa tupakoinnin lopettamista. Eräässä katsauksessa havaittiin alustavaa hyötyä kognitiivisesta parantamisesta terveillä ihmisillä.

Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto hyväksyi elokuussa 2018 TMS: n käytön pakko-oireisen häiriön (OCD) hoitoon .

Terveyspalvelujen ja vakuutuksenantajien kattavuus

Yhdistynyt kuningaskunta

Yhdistyneen kuningaskunnan National Institute for Health and Care Excellence (NICE) antaa ohjeita National Health Service (NHS): lle Englannissa, Walesissa, Skotlannissa ja Pohjois -Irlannissa (UK). NICE -ohjeet eivät kata sitä, pitäisikö NHS rahoittaa menettely. Paikalliset NHS -elimet ( perusterveydenhuolto ja sairaalarahastot ) tekevät rahoitusta koskevat päätökset harkittuaan toimenpiteen kliinistä tehokkuutta ja sitä, onko menettely NHS: lle vastinetta rahalle.

NICE arvioi TMS: n vakavan masennuksen (IPG 242) vuonna 2007 ja myöhemmin harkitsi TMS: n uudelleenarviointia tammikuussa 2011, mutta ei muuttanut arviointiaan. Instituutti totesi, että TMS on turvallinen, mutta sen tehokkuudesta ei ole riittävästi näyttöä.

Tammikuussa 2014 NICE raportoi tulokset TMS: n arvioinnista migreenin hoitoon ja ehkäisyyn (IPG 477). NICE havaitsi, että lyhytaikainen TMS on turvallinen, mutta ei ole riittävästi todisteita turvallisuuden arvioimiseksi pitkäaikaisessa ja toistuvassa käytössä. Se totesi, että näyttöä TMS: n tehokkuudesta migreenin hoidossa on määrällisesti rajallinen määrä, ja että näyttöä migreenin ehkäisemisestä on sekä laadullisesti että määrällisesti rajallista.

Myöhemmin vuonna 2015 NICE hyväksyi TMS: n käytön masennuksen hoitoon Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja IPG542 korvasi IPG242: n. NICE sanoi: "Todisteet toistuvasta transkraniaalisesta magneettistimulaatiosta masennukseen eivät osoita suuria turvallisuusongelmia. Todisteet sen tehokkuudesta lyhyellä aikavälillä ovat riittäviä, vaikka kliininen vaste vaihtelee. Toistuvaa transkraniaalista magneettista stimulaatiota masennukseen voidaan käyttää normaalisti kliinistä hallintoa ja auditointia varten. "

Yhdysvallat: Kaupallinen sairausvakuutus

Vuonna 2013 useita kaupallisia sairausvakuutus suunnitelmia Yhdysvalloissa, kuten Anthem , Health Net , ja Blue Cross Blue Shield of Nebraska ja Rhode Island , katettu TMS hoitoon masennuksen ensimmäistä kertaa. Sitä vastoin UnitedHealthcare julkaisi TMS: n lääketieteellisen käytännön vuonna 2013, jossa todettiin, että ei ole riittävästi näyttöä siitä, että menettelystä olisi hyötyä masennusta sairastavien potilaiden terveystuloksille. UnitedHealthcare totesi, että metodologisia huolenaiheita, jotka koskivat masennusta TMS: ää tutkivia tieteellisiä todisteita, ovat pieni otoskoko, validoidun valevertailun puuttuminen satunnaistetuissa kontrolloiduissa tutkimuksissa ja tulosmittausten vaihteleva käyttö. Aetna , Cigna ja Regence olivat muita kaupallisia vakuutussuunnitelmia, joiden vuoden 2013 sairausvakuutuksissa todettiin, että TMS: n roolia masennuksen ja muiden häiriöiden hoidossa ei ollut selkeästi vahvistettu tai se jäi tutkittavaksi .

Yhdysvallat: Medicare

Medicare -kattavuuden käytännöt vaihtelevat Medicare -järjestelmän paikallisten lainkäyttöalueiden välillä, ja Medicare -kattavuus TMS: lle on vaihdellut lainkäyttöalueiden välillä ja ajan myötä. Esimerkiksi:

• Vuoden 2012 alussa New Englandissa Medicare kattoi TMS: n ensimmäistä kertaa Yhdysvalloissa. Tämä lainkäyttöalue päätti kuitenkin myöhemmin lopettaa kattavuuden lokakuun 2013 jälkeen.
• Elokuussa 2012 Arkansasin, Louisiana, Mississippi, Colorado, Texas, Oklahoma ja New Mexico kattava lainkäyttöalue totesi, että todisteita hoidon kattamiseksi ei ollut riittävästi, mutta sama lainkäyttöalue totesi myöhemmin, että Medicare kattaisi TMS: n masennuksen hoidon jälkeen Joulukuu 2013.
• Myöhemmin jotkut muut Medicare -lainkäyttöalueet lisäsivät Medicare -kattavuuden masennukseen.

Kustannukset

Yhdysvalloissa vuonna 2009 yksi masennusoireita koskeva TMS -istunto oli keskimäärin 350 dollaria. Täysi hoitojakso voi maksaa 6 000–12 000 dollaria hoitojen määrästä riippuen.

Palveluntarjoajat

TMS -laitteiden valmistajia ovat Brainsway , Deymed, MagVenture, Mag & More, Magstim, Nexstim , Neuronetics , Neurosoft ja NeuroStar .

Yhdistyneen kuningaskunnan nykyisiä hoitopalvelujen tarjoajia ovat muutama NHS Trusts ja yksityinen operaattori Smart TMS. Vuonna Kyproksella FDA hyväksyi hoitoja masennuksen ja pakko-oireisen häiriön tarjoavat Kypros rTMS.ää Myös Kyproksen teknillinen yliopisto käyttää rTMS tutkimukseen.

Katso myös

Viitteet