Transkraniell magnetisk stimulering (TMS, eng. Transcranial magnetic stimulation, TMS ) är en metod som låter dig stimulera hjärnbarken på ett icke-invasivt sätt med hjälp av korta magnetpulser . Liksom transkraniell elektrisk stimulering (TES) är TMS ibland förknippat med smärta [1] och bör därför användas med försiktighet.
Studiet av hjärnhämmande processer med hjälp av TMS är möjligt på grund av förmågan hos TMS att excitera hämmande kortikala neuroner. Det finns flera metoder för att registrera hämmande svar med hjälp av TMS. Den första, metodologiskt enklaste metoden är att mäta varaktigheten av undertryckandet av spontan muskelaktivitet efter presentationen av en magnetisk stimulans (excitering genom elektromagnetisk induktion ). Denna metod kallas Cortical Silent Period och möjliggör bedömning av lång latens kortikal hämning (GABA-B). Denna typ av hämmande funktion är mest känslig för störningar i aktiviteten av basalganglierna (till exempel vid extrapyramidala störningar, dystoni, Parkinsons sjukdom och andra lesioner av basalstrukturerna) och därför kan dess förändring fungera som en hjälpindikator vid diagnos av sjukdomar i basala ganglierna. Nackdelen med denna metod är att varaktigheten av undertryckande av muskelaktivitet som svar på TMS beror inte bara på svårighetsgraden av den hämmande aktiviteten i cortex, utan också på intensiteten av TMS. Med en ökning av intensiteten av elektromagnetisk stimulering förlängs den kortikala tysta perioden och kan avbrytas av ett kort utbrott av muskelaktivitet (det vill säga den kan delas upp i två komponenter). Detta gör det svårt att bedöma den individuella nivån av GABA-B-hämning och att diagnostisera dess störningar.
Ett annat tillvägagångssätt för att studera excitabiliteten hos hjärnbarken är metoden för parad magnetisk stimulering (Paired-pulse TMS). Den är baserad på att mäta amplituden hos den motorframkallade potentialen vid presentation av två magnetiska stimuli av olika intensitet och vid olika interstimulusintervall (ISI). Intensiteten av det första stimuluset sätts under den motoriska tröskeln, d.v.s. det första stimuluset ensamt framkallar inga motoriska svar. Intensiteten för den andra stimulansen väljs så att den med en enda stimulering framkallar en motorisk potential med en amplitud på 0,8–1 millivolt. Med parad stimulering med interstimulusintervall på 1 till 6 millisekunder, sker en minskning av amplituden för den motoriska framkallade potentialen och graden av denna minskning återspeglar nivån av kort-latent hämning (GABA-A).
Vid stimulering av den motoriska cortex orsakar TMS sammandragning av motsvarande perifera muskler enligt deras topografiska representation i cortex. Till exempel, när du använder en fokal åtta-formad elektromagnetisk spole, är den mest optimala stimuleringsplatsen för att erhålla motoriska svar från de distala musklerna i de nedre extremiteterna vertexen, och för att stimulera handens motoriska zon är det nödvändigt att flytta lindas lateralt från vertexet med 5-7 cm. Motorsvar framkallade av TMS ( Motor evoked potentials (MEPs), Motor Evoked Potentials (MEPs)) kan registreras med hjälp av elektromyografimetoden med elektroder fästa på huden i området muskeln (eller musklerna) som är involverade i det motoriska svaret på TMS. Registrering av MEP används för att mäta den centrala motoriska överledningstiden (CMCT) och studien av kortiko-spinal excitabilitet (Cortico-spinal excitability).
Det är viktigt att notera att TMS exciterar de centrala motorvägarna ( pyramidkanalen ) inte på ett direkt sätt, som TES, utan genom aktivering av interneuroner , följt av synaptisk överföring av excitation till pyramidala neuroner. Därför leder varje försämring av synaptisk funktion till en minskning av amplituden och förlängningen av MEP-latensen. Å andra sidan gör parlamentsledamöternas höga känslighet för förändringar i synaptisk aktivitet det möjligt att bedöma excitabiliteten hos hjärnans motoriska system (kortikal excitabilitet), inklusive dess excitatoriska (excitatoriska) och inhiberande (hämmande) komponenter.
Användningen av ett alternerande magnetfält för att stimulera neurala strukturer är baserat på Michael Faradays koncept om elektromagnetisk induktion (1831). Jacques Arsene d'Arsonval 1896 var den första som använde ett magnetfält på människor och kunde framkalla fosfener - synförnimmelser som uppstår hos människor utan att de utsätts för ljus i ögonen [2] .
Möjligheten att använda magnetisk stimulering (stimulering genom elektromagnetisk induktion) inom psykiatrin upptäcktes, liksom många andra typer av behandling, nästan av en slump. 1902 patenterade A. Pollacsek och B. Beer, två i samma ålder som Freud, i Wien en metod för att behandla "depressioner och neuroser" med hjälp av en elektromagnetisk anordning. De trodde förmodligen att en elektromagnet kunde ha en gynnsam effekt genom att mekaniskt förskjuta hjärnan. Hypotesen att stimulering kan inducera ström i nervfibrer har inte framförts. Öl, som placerade solenoiden över hans huvud, inducerade också effekten av fosfenes.
En ny era av magnetisk stimuleringsforskning började 1985 när A. Barker et al. (Storbritannien) visade för första gången experimentellt möjligheten av muskelkontraktion orsakad av en icke-invasiv effekt på det centrala nervsystemet av ett alternerande magnetfält [3] . Användningen av icke-invasiv stimulering av det motoriska området i hjärnbarken gjorde det möjligt att använda TMS-metoden för att diagnostisera demyeliniserande neurologiska sjukdomar (till exempel multipel skleros ) genom att testa det funktionella tillståndet för vägarna och integriteten av kopplingarna mellan det motoriska området och andra delar av nervsystemet relaterade till motorvägar.
1987 beskrev R. Bickford och M. Guidi först en kortvarig förbättring av humöret hos flera friska frivilliga efter exponering för motoriska områden i hjärnbarken med enstaka stimuli under TMS [4] . Detta markerade början på vetenskaplig forskning om effekten av depolariserande magnetfält hos patienter med olika neurologiska och psykiska sjukdomar. Studier genomfördes snart på effekten av TMS på patienter som var i ett tillstånd av egentlig depression .
Parallellt undersökte ett team av forskare under ledning av professor A. Pascual-Leone möjligheten att använda TMS för behandling av patienter med Parkinsons sjukdom . Det visades att under påverkan av ett alternerande magnetfält hos patienter skedde en ökning av VMO och reaktionshastigheten, det vill säga minskade akinesi . Två patienter som led av depression vid Parkinsons sjukdom visade också en förbättring av humöret efter stimulering. De erhållna resultaten publicerades två år senare, 1994 [5] [6] . Nyare data från en 2019 metaanalys av studier på behandling av komorbid depression vid Parkinsons sjukdom med magnetisk stimulering visar att effekten av TMS inte skiljer sig från placebo [7] .
Efter 1994 ökade det medicinska och vetenskapliga intresset för TMS och en serie djurstudier och kliniska prövningar på människa följde. Den första kontrollerade studien om behandling av depression genomfördes av M. George och E. Wassermann 1995 [8] . År 2008 beviljade US Food and Drug Administration ( FDA ) ett tillfälligt godkännande för användning av Neuronetics magnetiska stimulatorer för att behandla depression, baserat på en studie publicerad i tidskriften Biological Psychiatry [9] . Senare under 2010 drog FDA tillbaka godkännandet för denna typ av behandling, eftersom en motbevisningsartikel 2010 publicerades i samma tidskrift Biological Psychiatry, som berättade om resultatens statistiska insignifikans vid granskning av 2007 års studiedata i detalj, såväl som hög sannolikhet för överträdelser under studien, vilket en del av experimentdata talade om. [10] .
En tidig systematisk genomgång 2003 visade att det inte fanns tillräckligt med data för att dra säkra slutsatser om effektiviteten av denna behandling för OCD [11] . Under 2018 godkände US Food and Drug Administration ( FDA ) TMS (transkraniell magnetisk stimulering) som ett behandlingsalternativ för vuxna patienter med tvångssyndrom där farmakologisk behandling av den senaste exacerbationen med antidepressiva medel i adekvata doser inte gav önskad effekt [ 12 ] . Sådana teknikgodkännanden ges vanligtvis för en specifik instrumentmodell (t.ex. i detta fall Brainsway av Brainway Ltd.).
En systematisk genomgång av behandling av epilepsi med magnetisk stimulering visar studier av dålig kvalitet och huvudvärk hos patienter efter ingreppen [1] .
En systematisk genomgång av behandlingen av magnetisk stimulering av patienter med ryggmärgsskada visar den låga kvaliteten på de genomförda studierna, det är omöjligt att dra tillförlitliga slutsatser från dem [13]
Transkraniell magnetisk stimulering har begränsad tillämpning inom psykiatri , neurologi , epileptologi för experimentell behandling av depression , Parkinsons sjukdom , epilepsi , hörselhallucinationer vid schizofreni , tvångssyndrom , amyotrofisk lateral skleros, återhämtning av ryggmärgsskada med återhämtning av ryggmärgsskada, stroke, stroke. sicklecellanemi , för att lindra symtom på motorneuronsjukdom, för att korrigera smakstörningar. Men data från kliniska prövningar är ännu inte tillräckliga för att dra definitiva slutsatser om effektiviteten av TMS vid dessa sjukdomar [14] [15] .
Enligt order från Rysslands hälsoministerium av den 29 december 2012 nr 1705n "Om förfarandet för att organisera medicinsk rehabilitering" ingår anordningar för transkraniell magnetisk stimulering i "Standard för att utrusta slutenvårdsavdelningen för medicinsk rehabilitering av patienter med nedsatt funktion av det centrala nervsystemet" [16] . TMS ingår också i standarden för specialiserad vård för hypofysneoplasmer [17] , standarden för specialiserad vård för Alzheimers sjukdom [18] och standarden för primärvård för barn med retarderad sexuell utveckling [19] .
Den första kliniken i Ryssland som använde TMS var Clinic for Restorative Neurology under ledning av professor R. F. Gimranov [20]
Den kunskap som hittills vunnits gör det möjligt att informera patienten om eventuella mindre biverkningar och hur man hanterar dem. Den vanligaste frågan före rTMS, såväl som diagnostisk TMS, är sannolikheten för anfall och huvudvärk. I undantagsfall, när detta inträffar (eller snarare, när det finns risk för en attack), är det viktigt att förstå vad som hände, vilka stimuleringsparametrar som behöver ändras under behandlingen för att minska riskerna för biverkningar, hur man ska agera i fall av en attack.
Biverkningar kan delas in i tre huvudgrupper: systemiska (somatiska), psykiatriska och neurologiska. Somatiska och neurologiska biverkningar ger patienten flest frågor och kräver särskild uppmärksamhet.
En otvetydig kontraindikation för diagnostisk och terapeutisk TMS är närvaron av medicinska metallprodukter och främmande kroppar i patienten, särskilt i huvudet.
TMS används vid undersökning av barn, med hänsyn tagen till åldersrelaterade egenskaper associerade med mognad av kortikospinalkanalen . I början av försöken att använda TMS i praktiken trodde man att graviditet är en direkt kontraindikation för dess genomförande. På senare år har det rapporterats om möjligheten att använda rTMS (och ECT) vid behandling av depression hos gravida kvinnor utan några negativa effekter på patienten och konsekvenser för fostret [23] [24] [25] [26] . Vid undersökning av gravida kvinnor når magnetfältets verkningszon inte fostret. Dessutom är fall av framgångsrik magnetisk stimulering hos gravida kvinnor redan kända. Fram till publiceringen av de slutliga resultaten av kontrollerade prövningar rekommenderas det att individuellt närma sig användningen av TMS för diagnostiska och terapeutiska ändamål hos gravida kvinnor och barn i varje enskilt fall och att utföra undersökning och behandling på sjukhus och specialiserade laboratorier under överinseende av specialister .
Funktionsprincipen för stimulatorn är baserad på urladdningen av en högspänningskondensator och en stor ström på en stimuleringsspole gjord av koppartråd (den så kallade "induktorn" eller "spolen") vid högspänningsögonblicket strömbrytaren är stängd. I detta ögonblick uppträder ett pulserande magnetfält (upp till 4 Tesla [27] ) i induktorn, vilket inducerar en ström i nära belägna vävnader i patientens kropp, vilket orsakar en nervimpuls.
Den maximala uppnåeliga intensiteten hos magnetfältet beror på stimuleringsfrekvensen och minskar med ökande frekvens. Detta beroende beror på den begränsade förmågan hos kondensatorladdningskretsen att ladda kondensatorn till den erforderliga spänningen under pausen mellan stimuli.
Strömflödet genom induktorn gör att den värms upp. Ju högre stimulans kraft och stimuleringsfrekvensen är, desto snabbare värms induktorns arbetsyta, som vid direkt kontakt med patienten kan orsaka hyperemi eller brännskador. Användningen av induktorer med forcerad kylning gör att du kan öka tiden för kontinuerlig drift utan överhettning.
När man väljer en eller annan induktor tas hänsyn till toppeffekten för magnetfältet som genereras av den och följaktligen toppeffekten för det elektriska fältet, liksom spolens form och storlek.
Egenskaperna hos det genererade magnetfältet är mer beroende av utformningen av induktorspolen. De vanligaste induktorerna är ring, dubbel och dubbel vinkel.
I ringinduktorer är området för maximal magnetisk induktion beläget vid spolens inre kant (ribbor i den inre cirkeln). I dubbel- och dubbelhörninduktorer faller den maximala magnetfältstätheten på mitten av induktorn (området där båda "vingarna" berör), vilket gör det möjligt att få ett välfokuserat, men relativt svagt, pulsat magnetfält.
Det magnetiska fältets penetrationsdjup är direkt proportionell mot diametern på den använda spolen och styrkan på strömmen som flyter genom den. Små induktorer skapar en hög magnetisk induktion vid hudytan och är därför, precis som dubbla induktorer, bra för att påverka ytstrukturer. Stora ringspolar skapar djupt penetrerande fält, men deras verkan är svagt fokuserad.