神经调控技术与应用
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第三节 治疗方案及疗效

一、治疗方案
采用rTMS治疗不同疾病时参数、部位可以不同,但均需遵循以下通用的方案,在此基础上依据不同疾病的特点进行调整。
(一)治疗对象的筛选
为避免筛选标准的遗漏以及不规范,2008年在意大利锡耶纳召开了主题为“经颅磁刺激的现在与未来:安全与伦理指南”国际专题研讨会,会议上颁布了经颅磁刺激的安全指南,其中提出了经颅磁刺激适用者筛查表,提供了较为全面的筛选工具——经颅磁刺激成人安全标准筛查表。
1.您是否患有癫痫或既往有惊厥、癫痫史?
2.您是否发生过昏倒或晕厥?如果有,请详细描述发生经过。
3.您是否发生过严重的头部创伤(如导致意识丧失的头部创伤)?
4.您是否患有耳部疾患或有耳鸣?
5.您是否妊娠或可能妊娠?
6.您的脑内或颅骨内是否有除钛以外的金属物质(如金属板、螺丝、外科夹)?
7.您是否植入人工耳蜗?
8.您是否植入过神经刺激器(如脑深部刺激器、迷走神经刺激器、硬脑膜外及硬脑膜下刺激器)?
9.您是否装有心脏起搏器?心脏内是否有金属支架或者其他金属物品?
10.您是否装有药物泵或其他泵装置?
11.您现在是否服用药物?如果有请详细列出。
12.您是否进行过脊髓外科手术?
13.您是否有植入心内或髓内导管?
14.您曾经做过经颅磁刺激吗?
15.您曾经做过核磁检查吗?
1~13题中有1道及以上题目有肯定答案不是经颅磁刺激的绝对禁忌证,但相关医师或研究者应仔细评估及平衡风险及获益比。
(二)确定运动阈值
当TMS线圈放置在运动皮质上时,突触前、突触后皮质脊髓神经元可被激活,这些神经元直接投射到运动神经元,可能导致特定的肌肉抽动,这种明显的抽动与运动诱发电位(motor evoked potential,MEP)相关。MEP可使用表面电极记录,将该电极放置在肌肉表面皮肤上即可。运动阈值(motor threshold,MT)是刺激运动皮质,在相应靶肌能记录到>50μV的MEP输出时最小的头部刺激强度。
MEP的大小与肌肉中激活的运动神经元相关,与大脑中神经元投射的数量有关,可受大脑兴奋性、脊髓的下行通路损伤程度等多种因素的影响。不同患者由于所患疾病不同、疾病分期不同,其MEP及相应的MT也并不相同。因此,在进行任何试验性刺激或实施治疗刺激前,均需确定利手的运动阈值。通常认为,随着时间的推移,运动阈值相对稳定,因此,每1~2周测定1次运动阈值即可。测定MT的步骤如下:
1.基础MEP的记录
在TMS刺激前,记录放松的拇短展肌的表面肌电活动,在放上肌电活动记录电极之前,用酒精棉球擦拭手部皮肤表面,待其干燥后使用一次性前凝胶电极(即医用示波器20mm×25mmAg-AgCl)放置在拇短展肌对应指腹及相关肌腱上记录肌电活动,另取40mm×50mm前凝胶接地Ag-AgCl电极放在手背和腿肚上。每位受试者需在一整天内使用相同电极以减少信号检测差异。
2.TMS线圈的放置
在进行MT测定之前,应该首先确定刺激诱导的最佳位置(该位置可以为被测肌肉提供最大的MEP振幅),随后TMS线圈应牢固地固定在该位置。为了确定运动皮质中代表手的区域以及线圈最佳放置部位,操作员首先把磁铁中心放置在其边缘距心房间线顶点5cm处,手柄距矢状面45°。兴奋的肌肉MT较低,因此在寻找最佳位置时,请受试者保持拇指紧张状态可能有助于定位。
3.MT的计算
如前所述,MT是刺激运动皮质、在相应靶肌能记录到>50μV的MEP输出时最小的头部刺激强度,可在TMS试验中通过表面肌电描记术测得。但目前MT的测量已经步入自动化,即通过序贯试验确定的最佳参数估计方法,此方法已经可使用脚本语言被整合到交互式EMG计算机软件程序中,可即时计算出在TMS后期(即20ms后)的潜伏期(TMS到MEP发生的时间)内是否存在峰间肌电活动,以及其振幅是否足以使机体做出反应(即>50μV)。
(三)立体定位经颅磁刺激线圈
TMS应根据每位受试者或患者自己的解剖特点以及脑电活动进行个体化治疗,因此,TMS线圈也应进行立体化定位。目前可使用国际10-20系统进行定位,此系统常用于脑电图电极放置以及与内在大脑相联系的外部颅骨定位,这个系统以识别解剖标志为基础,将电极定位在离这些点固定距离的位置上。虽然考虑到头部可能会有10%~20%的差异,但此系统简单实用,且比以神经影像为基础的定位方法更加经济。F3、F4是背外侧前额叶皮质的标志,在控制成本的基础上,为了立体准确定位,将TMS与MRI甚至是功能性MRI联合使用将是更好的选择。
(四)强度调节及参数设定
1.强度
应用经颅磁刺激治疗PD等运动障碍疾病时,应依照个人不同MT值个性化地设置刺激强度。有研究认为,高于阈强度的刺激能长期调节多巴胺能神经元系统,增加多巴胺的合成和(或)减少多巴胺的代谢,缓解相应的临床症状,因此,刺激时不应选用过低的强度。
2.频率
目前,关于TMS治疗PD等运动障碍疾病时应使用的刺激频率尚无系统的研究与定论,但相关试验还是为我们提供了参考。低频刺激(≤1Hz)对M1区皮质兴奋性有抑制作用,而高频刺激则具有易化作用。不同频率的刺激可对皮质代谢及脑血流产生不同的影响,高频刺激(15~25Hz)可提高局部代谢水平,而低频刺激(1~5Hz)则可使局部代谢水平降低。应用rTMS刺激运动皮质时,低频rTMS(0.5Hz)能改善双上肢僵硬和步态障碍,而高频rTMS (10Hz)能改善对侧上肢的僵硬和运动迟缓。然而,也有研究发现高频(10Hz)、高强度(150%MT)rTMS刺激大脑皮质辅助区在30~4分钟内使PD症状恶化,且持续1周左右。
3.其他刺激参数
TMS治疗仪其他刺激参数包括每次序列脉冲数、序列数、序列间隔时间及治疗持续时间,这些参数设置的不同均可影响刺激效果,但具体关系仍不明确。
(五)相关不良反应及处理
1.听力改变
在高频、低频rTMS中均可发生,因此,应使用耳塞或保护耳罩,并且对于rTMS后出现耳鸣、听力损伤及耳部饱胀感的患者应立即给予耳部功能评价。对已有因噪声而造成听力下降的患者,或目前使用氨基糖苷类治疗的患者,应该在接受刺激前进行风险与获益的评估。有人工耳蜗植入的患者不应进行rTMS治疗。
2.癫痫
在高频rTMS治疗时有可能导致患者癫痫发作。因此,在治疗过程中应密切观察患者的表现,如果发现可疑的癫痫发作先兆症状,应立即停止治疗,进行循环和呼吸功能的评价。除强直-阵挛性发作外,在其余情况下应嘱患者侧卧位,清理呼吸道,并应维持此体位直至发作停止。如果患者神志清醒,但癫痫发作持续>30秒,则应评价是否需要药物治疗。
以下是在意大利锡耶纳召开的主题为“经颅磁刺激的现在与未来:安全与伦理指南”国际专题研讨会颁布的相关参考数据(表2-6-3-1)。
表2-6-3-1 经颅磁刺激可能引起的不良反应
二、经颅磁刺激治疗帕金森病的方法及疗效
持续增加的证据表明,rTMS对改善PD的症状大有帮助,但症状改善的程度则取决于刺激参数的设定。有研究表明,在rTMS对PD的作用中,安慰剂效应也发挥了一定的作用。因此,若想准确评价rTMS的疗效,还应做随机、双盲试验,以排除安慰剂效应。目前,尚无统一的rTMS治疗PD的方案,不同参数的设置也使rTMS治疗效果存在较大的差别。因此,rTMS目前仅作为一种试验手段,而非日常治疗工具。
1.rTMS的刺激部位与疗效的关系
(1)刺激初级运动皮质区:
目前,较多的试验都证明,刺激初级运动皮质区的M1区对于PD症状具有改善作用,而对辅助运动区、前额叶、额叶背外侧皮质的单周期rTMS刺激则无明显疗效,但可以改善患者的知觉认识、抑郁程度以及睡眠质量。5Hz的rTMS刺激初级运动皮质语言区可明显改善发音功能,包括基频和声音强度。
(2)刺激前额叶区皮质:
有研究表明,刺激此部位可改善PD患者的精神行为和情绪状态,改善运动功能障碍,提高日常生活活动能力。
(3)刺激国际脑电图10-20系统Cz部位(中央顶点):
也有证据表明,刺激此部位可改善PD患者的精神行为和情绪状态,改善临床运动功能障碍,提高日常生活活动能力,提高患者的生活满意度。
(4)同时刺激前额叶和前运动皮质区(PMA):
有研究显示,同时刺激前额叶和前运动皮质区可以减轻PD患者的抑郁评分。
综上,刺激不同的位点可有不同的疗效,可以按需根据患者不同的临床特点刺激不同脑区,以达到不同的治疗目的。目前最常用的刺激位点是运动皮质。
2.rTMS的刺激频率与疗效的关系
多个研究已经证实,低频rTMS(0.2~1Hz)对于PD患者的治疗具有积极的意义,然而,这些研究采用的强度、频率、刺激序列及时间长短存在较大的差异。
高频rTMS(>1Hz)对于PD患者也有积极的疗效,但相关资料较少,并且,虽然高频刺激对PD有一定的临床疗效,但其可能存在潜在的治疗风险,如诱发癫痫,其机制有待于进一步研究。因此,目前临床治疗多推荐使用低频刺激。
3.rTMS的刺激强度与疗效的关系
虽然无确定的刺激强度,但依照rTMS治疗抑郁症的经验,加大刺激强度对PD的症状具有更好的效果,但前提是刺激强度的增大不会引起不良反应的发生。不同刺激强度及频率下刺激时间长短的参考值如表2-6-3-2,表中描述重复TMS单序列最大安全刺激时间(以秒表示),这里将“安全”定义为未出现癫痫、肌电图未出现兴奋或后放电现象,刺激时间>最长持续时间。
表2-6-3-2 不同刺激强度及频率下刺激时间长短的参考值(秒)
*日本有研究表明,在此强度及频率下,刺激脉冲数达5000时仍无安全问题(communication of Y.Ugawa)
4.rTMS脉冲的数量及持续时间与疗效的关系
不同刺激脉冲数量和持续时间对于PD的治疗效果也有影响。参考指南,每次序列脉冲数量<100的rTMS刺激不能产生有效的治疗效果,坚持每天做1个序列的rTMS治疗可能会有更好的效果。
5.患者自身情况与疗效的关系
(1)症状:
PD患者的症状不同,对rTMS的疗效有所不同。rTMS对以强直和运动减少为主的PD患者的疗效明显优于以震颤为主的患者;也有研究表明,rTMS对震颤型PD患者的精神、行为和情绪状态无明显改善,对抑郁的治疗效果不如对强直型PD患者的明显。
(2)药物治疗:
多巴胺能药物的使用可以改善PD患者的大脑状态,间接对rTMS的疗效产生重要的影响。有研究显示,同时使用多巴胺能药物会对rTMS的效果产生积极的影响。
综上,虽然在rTMS治疗PD的方案选择上并无定论,但目前的研究认为,刺激运动皮质、采用低频率(≤1Hz)、高强度(≥90%RMT)、多脉冲次数(>100次)、每天1次及长时间(≥3个月)的rTMS对改善PD患者的临床功能具有积极影响,并产生远期效应。
三、经颅磁刺激治疗左旋多巴引起的异动症的方案与疗效
PD患者随着疾病进展及长时间服用短半衰期的左旋多巴类药物导致异动症,进一步损害了患者的日常生活能力,增加了治疗的难度。大量研究探寻了TMS治疗左旋多巴引起的异动症的方法与疗效。
1.TMS刺激辅助运动区
研究发现,在8例PD患者中,单序列、低频(1Hz)、阈下强度刺激双侧辅助运动区可以减轻异动症。在10例PD患者中,使用同种参数刺激双侧运动辅助区可减轻异动症约15分钟,但经过5日相同的刺激后,异动症没有改善。
2.低频经颅磁刺激M1皮质区
在6例PD患者中,1Hz rTMS刺激患侧对侧M1区皮质,每天1个序列,持续10天,显著减少患者的异动症。在另一项研究中,连续4天以1Hz刺激患者对侧M1区,异动症得到较好的缓解,且效果持续至治疗停止后的1~3天。
3.高频TMS刺激前额叶背外侧区
有研究表明,连续5天高频(5Hz)TMS刺激左侧前额叶背外侧区可以减少异动症的发生。
综上,这些研究均为经颅磁刺激治疗PD左旋多巴治疗引起的异动症提供了可能性,但由于缺乏可重复的、大样本量的对照试验,最有效的刺激参数方案并无定论。
四、经颅磁刺激治疗其他运动障碍疾病
1.重复经颅磁刺激与肌张力障碍
rTMS治疗及张力障碍的研究均选用M1区或背侧运动前皮质(dorsal premotor cortex,dPMC)。刺激M1区的相关研究较少,且刺激此区域后不一定改善肌张力障碍症状。刺激dPMC区的研究较多,低频rTMS刺激患侧dPMC区可减少运动皮质的兴奋性,缓解症状,然而,由于刺激参数不同,使得最佳治疗方案的选择并不明确。
2.重复经颅磁刺激与特发性震颤
小脑对人体随意运动时肌肉协调性的调整发挥重要作用。特发性震颤患者的小脑深部核团及小脑皮质兴奋性显著增高。目前,有研究采用1Hz的rTMS降低小脑的兴奋性,使用一个300脉冲的序列刺激小脑,位置为枕骨粗隆下2厘米与正中线的交点,结果发现,与安慰剂对照组相比,rTMS显著减少震颤的峰频率,提高患者的主观感受;然而,由于目前尚无充足的对照组的实验数据,因此,无法形成系统有效的治疗特发性震颤的方案。
(张巍)