Transkraniaalinen magneettistimulaatio (TMS, eng. Transkraniaalinen magneettistimulaatio, TMS ) on menetelmä, jonka avulla voit stimuloida aivokuorta ei-invasiivisesti lyhyillä magneettipulsseilla . Kuten transkraniaalinen sähköstimulaatio (TES) , TMS liittyy joskus kipuun [1] , ja siksi sitä tulee käyttää varoen.
Aivojen estoprosessien tutkiminen TMS:n avulla on mahdollista johtuen TMS:n kyvystä virittää inhiboivia aivokuoren hermosoluja. On olemassa useita menetelmiä estovasteiden kirjaamiseen TMS:ää käyttämällä. Ensimmäinen, metodologisesti yksinkertaisin menetelmä on mitata spontaanin lihastoiminnan vaimenemisen kesto magneettisen ärsykkeen ( sähkömagneettisella induktiolla ) esiintymisen jälkeen. Tätä menetelmää kutsutaan aivokuoren hiljaiseksi jaksoksi, ja se mahdollistaa pitkän latenssin aivokuoren inhibition (GABA-B) arvioinnin. Tämän tyyppinen estotoiminto on herkin tyviganglioiden toiminnan häiriöille (esimerkiksi ekstrapyramidaalisissa häiriöissä, dystoniassa, Parkinsonin taudissa ja muissa tyvirakenteiden vaurioissa), ja siksi sen muutos voi toimia apu-indikaattorina tyviganglioiden sairauksien diagnosoinnissa. Tämän menetelmän haittana on, että lihastoiminnan suppression kesto vasteena TMS:lle ei riipu ainoastaan aivokuoren estävän aktiivisuuden vakavuudesta, vaan myös TMS:n intensiteetistä. Sähkömagneettisen stimulaation intensiteetin kasvaessa aivokuoren hiljainen jakso pitenee ja se voidaan keskeyttää lyhyellä lihastoiminnan purskeella (eli se voidaan jakaa kahteen osaan). Tämä tekee GABA-B:n eston yksilöllisen tason arvioinnin ja sen häiriöiden diagnosoinnin vaikeaksi.
Toinen lähestymistapa aivokuoren kiihtyvyyden tutkimiseen on parillisen magneettisen stimulaation menetelmä (Paired-pulse TMS). Se perustuu moottorin herättämän potentiaalin amplitudin mittaamiseen, kun kaksi magneettista ärsykettä, joilla on eri intensiteetti ja eri interstimulus-välejä (ISI) esitetään. Ensimmäisen ärsykkeen intensiteetti on asetettu motorisen kynnyksen alapuolelle, eli ensimmäinen ärsyke ei yksin aiheuta motorisia vasteita. Toisen ärsykkeen intensiteetti valitaan siten, että se yhdellä stimulaatiolla herättää motorisen potentiaalin, jonka amplitudi on 0,8–1 millivolttia. Parillinen stimulaatio 1 - 6 millisekunnin väliajoilla aiheuttaa moottorin herättämän potentiaalin amplitudin laskua ja tämän laskun aste heijastaa lyhytaikaisen latentin eston (GABA-A) tasoa.
Motorisen aivokuoren stimuloinnissa TMS aiheuttaa vastaavien perifeeristen lihasten supistumisen niiden topografisen esityksen mukaan aivokuoressa. Esimerkiksi käytettäessä polttopisteen muotoista kahdeksanmuotoista sähkömagneettista kelaa optimaalinen stimulaatiopaikka motoristen vasteiden saamiseksi alaraajojen distaalisista lihaksista on kärkipiste, ja käden motorisen alueen stimuloimiseksi on tarpeen liikuttaa kela sivusuunnassa kärjestä 5-7 cm. TMS:n herättämät motoriset vasteet ( Moottorin aiheuttamat potentiaalit (MEPs, Motor Evoked Potentials (MEP))) voidaan tallentaa elektromyografiamenetelmällä käyttämällä ihoon kiinnitettyjä elektrodeja lihas (tai lihakset), jotka osallistuvat TMS:n motoriseen vasteeseen. MEP:n rekisteröintiä käytetään keskusmotorisen johtumisajan (CMCT) mittaamiseen ja aivokuoren selkärangan kiihtyvyystutkimukseen (Cortico-spinal excitability).
On tärkeää huomata, että TMS kiihottaa keskusmotorisia reittejä ( pyramidial tract ) ei suoralla tavalla, kuten TES, vaan interneuronien aktivoitumisen kautta , jota seuraa virityksen synaptinen välittäminen pyramidaalisiin hermosoluihin. Siksi synaptisen toiminnan heikkeneminen johtaa MEP-latenssin amplitudin laskuun ja pidentymiseen. Toisaalta MEP:ien korkea herkkyys synaptisen aktiivisuuden muutoksille mahdollistaa aivojen motorisen järjestelmän (aivokuoren kiihtyvyys), mukaan lukien sen eksitatiiviset (kiihottavat) ja estävät (estävä) komponentit, arvioinnin.
Vaihtelevan magneettikentän käyttö hermorakenteiden stimuloimiseen perustuu Michael Faradayn käsitteeseen sähkömagneettisesta induktiosta (1831). Jacques Arsene d'Arsonval vuonna 1896 käytti ensimmäisenä magneettikenttää ihmisiin ja kykeni saamaan aikaan fosfeenit - visuaalisia tuntemuksia, joita esiintyy ihmisissä ilman valoa silmiin [2] .
Mahdollisuus käyttää magneettistimulaatiota (stimulaatio sähkömagneettisen induktion kautta) psykiatriassa löydettiin, kuten monien muidenkin hoitomuotojen, lähes vahingossa. Vuonna 1902 A. Pollacsek ja B. Beer, kaksi samanikäistä Freudin kanssa, patentoivat Wienissä menetelmän "masennusten ja neuroosien" hoitamiseksi sähkömagneettisen laitteen avulla. He luultavasti uskoivat, että sähkömagneetilla voi olla myönteinen vaikutus siirtämällä aivoja mekaanisesti. Hypoteesia, että stimulaatio voi indusoida virtaa hermosäikeissä, ei ole esitetty. Olut, asettamalla solenoidin hänen päänsä päälle, aiheutti myös fosfeneesin vaikutuksen.
Magneettistimulaatiotutkimuksen uusi aikakausi alkoi vuonna 1985, kun A. Barker et al. (Iso-Britannia) osoitti ensimmäistä kertaa kokeellisesti, että vaihtuvan magneettikentän ei-invasiivinen vaikutus keskushermostoon aiheutti lihasten supistumisen [3] . Aivokuoren motorisen alueen non-invasiivisen stimulaation käyttö mahdollisti TMS-menetelmän käytön demyelinisoivien neurologisten sairauksien (esim. multippeliskleroosi ) diagnosoinnissa testaamalla polkujen toiminnallista tilaa ja eheyttä. motorisen alueen ja muiden motorisiin reitteihin liittyvien hermoston osien välisistä yhteyksistä.
Vuonna 1987 R. Bickford ja M. Guidi kuvasivat ensimmäisen kerran lyhytaikaista mielialan paranemista useilla terveillä vapaaehtoisilla sen jälkeen, kun ne olivat altistuneet aivokuoren motorisille alueille yksittäisillä ärsykkeillä TMS:n aikana [4] . Tämä aloitti tieteellisen tutkimuksen depolarisoivien magneettikenttien vaikutuksesta potilailla, joilla on erilaisia neurologisia ja mielenterveysongelmia. Pian tehtiin tutkimuksia TMS:n vaikutuksesta potilaisiin, jotka olivat vakavassa masennuksessa .
Samanaikaisesti professori A. Pascual-Leonen johtama tutkijaryhmä tutki mahdollisuutta käyttää TMS:ää Parkinsonin tautia sairastavien potilaiden hoitoon . Osoitettiin, että potilailla vaihtelevan magneettikentän vaikutuksesta VMO ja reaktionopeus lisääntyivät, eli akinesia väheni . Kaksi Parkinsonin taudista kärsivää masennuksesta kärsivää potilasta osoitti myös mielialan paranemista stimulaation jälkeen. Saadut tulokset julkaistiin kaksi vuotta myöhemmin, vuonna 1994 [5] [6] . Uudemmat tiedot vuoden 2019 meta-analyysistä tutkimuksista, jotka koskevat Parkinsonin taudin komorbidisen masennuksen hoitoa magneettistimulaatiolla, osoittavat, että TMS:n vaikutus ei eroa lumelääkkeestä [7] .
Vuoden 1994 jälkeen lääketieteellinen ja tieteellinen kiinnostus TMS:ää kohtaan kasvoi, ja sitä seurasi sarja eläintutkimuksia ja ihmisillä tehtyjä kliinisiä tutkimuksia. M. George ja E. Wassermann suorittivat ensimmäisen kontrolloidun tutkimuksen masennuksen hoidosta vuonna 1995 [8] . Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto ( FDA ) myönsi vuonna 2008 väliaikaisen luvan Neuroneticsin magneettistimulaattoreiden käytölle masennuksen hoidossa Biological Psychiatry -lehdessä julkaistun tutkimuksen perusteella [9] . Myöhemmin vuonna 2010 FDA peruutti tämän tyyppisen hoidon hyväksynnän, koska vuonna 2010 samassa Biological Psychiatry -lehdessä julkaistiin vastaartikkeli, jossa kerrottiin tulosten tilastollisesta merkityksettömyydestä tarkasteltaessa vuoden 2007 tutkimustietoja yksityiskohtaisesti sekä suuri todennäköisyys rikkomuksiin tutkimuksen aikana, kuten jotkut kokeelliset tiedot puhuivat. [10] .
Varhainen systemaattinen katsaus vuonna 2003 osoitti, että tiedot eivät olleet riittäviä, jotta voitaisiin tehdä selkeitä johtopäätöksiä tämän OCD:n hoidon tehokkuudesta [11] . Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto ( FDA ) hyväksyi vuonna 2018 TMS:n (transkraniaalisen magneettisen stimulaation) hoitovaihtoehdoksi aikuispotilaille, joilla on pakko-oireinen häiriö , joille viimeisimmän pahenemisvaiheen farmakologinen hoito masennuslääkkeillä riittävin annoksilla ei tuottanut toivottua vaikutusta. [12 ] . Tällaiset tekniikan hyväksynnät annetaan yleensä tietylle laitemallille (esim. tässä tapauksessa Brainway Ltd.:n Brainsway).
Järjestelmällinen katsaus epilepsian hoidosta magneettistimulaatiolla osoittaa huonolaatuisia tutkimuksia ja potilaiden päänsärkyä toimenpiteiden jälkeen [1] .
Selkäydinvammapotilaiden magneettisen stimulaation hoidon systemaattinen katsaus osoittaa suoritettujen tutkimusten huonon laadun, joista on mahdotonta tehdä luotettavia johtopäätöksiä [13]
Transkraniaalisella magneettistimulaatiolla on rajoitettu käyttö psykiatriassa , neurologiassa , epileptologiassa masennuksen kokeellisessa hoidossa , Parkinsonin taudissa , epilepsiassa , kuuloharhoissa skitsofrenian , pakko-oireisen häiriön , amyotrofisen lateraaliskleroosin, aivohalvauksen kuntoutuksen, selkäydinvamman ehkäisyssä, aivohalvauksen lasten toipuminen sirppisoluanemia , motorisen hermoston sairauden oireiden lievittämiseen, makuhäiriöiden korjaamiseen. Kliinisistä tutkimuksista saadut tiedot eivät kuitenkaan vielä riitä tekemään lopullisia johtopäätöksiä TMS:n tehokkuudesta näissä sairauksissa [14] [15] .
Venäjän terveysministeriön 29. joulukuuta 2012 antaman määräyksen nro 1705n "Lääketieteellisen kuntoutuksen järjestämismenettelystä" mukaan kallonväliseen magneettistimulaatioon käytettävät laitteet sisältyvät "Potilaiden lääketieteellisen kuntoutuksen laitososaston varustamisen standardiin" joilla on keskushermoston vajaatoiminta" [16] . TMS sisältyy myös aivolisäkkeen kasvainten erityishoidon standardiin [17] , Alzheimerin taudin erityishoidon standardiin [18] ja seksuaalisesti kehitysvammaisten lasten perusterveydenhuollon standardiin [19] .
Ensimmäinen TMS:ää käyttänyt klinikka Venäjällä oli Restorative Neurology -klinikka professori R. F. Gimranovin johdolla [20] .
Tähän mennessä saadun tiedon avulla on mahdollista informoida potilasta mahdollisista vähäisistä haittavaikutuksista ja niistä selviytymisestä. Yleisin kysymys ennen rTMS:ää ja diagnostista TMS:ää on kohtausten ja päänsäryn todennäköisyys. Poikkeustapauksissa, kun näin tapahtuu (tai pikemminkin hyökkäyksen mahdollisuus), on tärkeää ymmärtää, mitä tapahtui, mitä stimulaatioparametreja on muutettava hoidon aikana haittavaikutusten riskin vähentämiseksi, miten toimia hyökkäyksen tapauksessa.
Sivuvaikutukset voidaan jakaa kolmeen pääryhmään: systeemiset (somaattiset), psykiatriset ja neurologiset. Somaattiset ja neurologiset sivuvaikutukset aiheuttavat potilaalle eniten kysymyksiä ja vaativat erityistä huomiota.
Diagnostisen ja terapeuttisen TMS:n yksiselitteinen vasta-aihe on metallisten lääketieteellisten laitteiden ja vieraiden esineiden läsnäolo potilaassa, erityisesti päässä.
TMS:ää käytetään lasten tutkimuksessa ottaen huomioon ikään liittyvät kortikospinaalikanavan kypsyyteen liittyvät ominaisuudet . Alussa, kun yritettiin käyttää TMS:ää käytännössä, uskottiin, että raskaus on suora vasta-aihe sen toteuttamiselle. Viime vuosina on raportoitu mahdollisuudesta käyttää rTMS:ää (ja ECT:tä) raskaana olevien naisten masennuksen hoidossa ilman haitallisia vaikutuksia potilaaseen ja seurauksia sikiölle [23] [24] [25] [26] . Kun tutkitaan raskaana olevia naisia, magneettikentän vaikutusalue ei saavuta sikiötä. Lisäksi raskaana olevien naisten onnistuneen magneettisen stimulaation tapauksia tunnetaan jo. Kontrolloitujen tutkimusten lopullisten tulosten julkaisemiseen asti on suositeltavaa lähestyä TMS:n käyttöä diagnostisiin ja terapeuttisiin tarkoituksiin kussakin tapauksessa raskaana oleville naisille ja lapsille sekä suorittaa tutkimukset ja hoito sairaaloissa ja erikoislaboratorioissa asiantuntijoiden valvonnassa. .
Stimulaattorin toimintaperiaate perustuu suurjännitekondensaattorin ja suuren virran purkamiseen kuparilangasta valmistettuun stimulaatiokelaan (ns. "induktori" tai "kela") sillä hetkellä, kun korkea jännite on kytkin on kiinni. Tällä hetkellä induktoriin ilmestyy pulssimagneettikenttä ( 4 Teslaan asti [27] ), joka indusoi virran potilaan kehon lähekkäin sijaitsevissa kudoksissa aiheuttaen hermoimpulssin.
Magneettikentän suurin saavutettavissa oleva intensiteetti riippuu stimulaation taajuudesta ja pienenee taajuuden kasvaessa. Tämä riippuvuus johtuu kondensaattorin latauspiirin rajoitetusta kyvystä ladata kondensaattori vaadittuun jännitteeseen ärsykkeiden välisen tauon aikana.
Induktorin läpi kulkeva virta saa sen lämpenemään. Mitä suurempi ärsykkeen teho ja stimulaatiotaajuus, sitä nopeammin induktorin työpinta lämpenee, mikä suorassa kosketuksessa potilaaseen voi aiheuttaa hyperemiaa tai palovammoja. Pakotetulla jäähdytyksellä varustettujen induktorien käyttö mahdollistaa jatkuvan toiminnan lisäämisen ilman ylikuumenemista.
Valittaessa yhtä tai toista kelaa otetaan huomioon sen tuottaman magneettikentän huipputeho ja vastaavasti sähkökentän huipputeho sekä käämin muoto ja koko.
Muodostetun magneettikentän ominaisuudet riippuvat enemmän induktorikelan rakenteesta. Yleisimmät induktorit ovat rengas-, kaksois- ja kaksoiskulmakelat.
Rengasinduktoreissa maksimimagneettisen induktion alue sijaitsee kelan sisäreunassa (sisäympyrän rivat). Kaksois- ja kaksoiskulmainduktoreissa magneettikentän maksimitiheys putoaa induktorin keskelle (alue, jossa molemmat "siivet" koskettavat), mikä mahdollistaa hyvin fokusoidun, mutta suhteellisen heikon pulssimagneettikentän.
Magneettikentän tunkeutumissyvyys on suoraan verrannollinen käytetyn käämin halkaisijaan ja sen läpi kulkevan virran voimakkuuteen. Pienet induktorit luovat korkean magneettisen induktion ihon pinnalle ja ovat siksi kaksoiskelojen tapaan hyviä vaikuttamaan pintarakenteisiin. Suuret rengaskelat luovat syviä läpäiseviä kenttiä, mutta niiden toiminta on heikosti fokusoitua.