解析深部经颅磁刺激(DTMS)技术(三)H线圈 vs 其它线圈


英智科技&BrainsWay


自 1985 年第一台经颅磁刺激(TMS)系统诞生以来,传统TMS线圈变化很小,这极大地限制了磁场渗透深度,治疗效果也往往达不到预期。


深圳英智科技与以色列BrainsWay公司联合开发的深部经颅磁刺激系统(DTMS)拥有全球独家专利技术。其中,线圈基于独特的工程学设计原理,可实现更深的磁场渗透和更广的神经元刺激


相较于常规TMS设备,DTMS系统在磁场衰减速率、磁场渗透深度、脑组织中诱发的感应电场面积和体积均有显著提升。并且,已有多篇高质量临床研究证实,相较于常规TMS治疗,DTMS在抑郁症、神经病理性疼痛等疾病领域表现出了更好的临床效果!


本文将从循证依据的角度简述英智DTMS与常规TMS在刺激深度与临床疗效(以抑郁症为例)方面的差异!





第1篇   磁场衰减速率丨H1 vs 8字形


Transcranial magnetic stimulation of deep brain regions: evidence for efficacy of the H-coil.

深部经颅磁刺激:H线圈有效性证据


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线圈:H1线圈(英智科技&BrainsWay公司)、8字形线圈(Magstim公司)

被试:六名健康右利手志愿者,其中4名男性,2名女性。平均年龄36岁(年龄范围25-45岁)。

方法:使用H1线圈和8字形线圈分别检测受试者手部初始运动阈值(此时线圈与颅骨紧贴相切,距离为0cm),确定初始刺激强度后,逐步增加线圈与颅骨的距离,确定每个距离处可诱发阈值的刺激器输出强度,测量磁场随线圈距离变化的衰减率。

结果:
线圈紧贴头皮时:此时线圈与头皮紧贴相切,相较于8字形线圈,H1线圈更易诱发患者的静息态阈值。其中H1线圈平均以刺激器的45%刺激强度即可诱发明显的手部抽动,而8字型需要刺激器输出的50%

线圈与颅骨距离变化时:实验表明,随着线圈与头颅的距离逐渐增加,H1线圈在距离头皮较远的地方的功效显著更大。当以刺激器的100%强度输出时,H1线圈在距离头颅5.5cm处仍能诱发静息阈值,而8字形线圈的可诱发静息阈值的距离只有2.0cm




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 H1线圈和8字型线圈随距离的增加,有效刺激深度的变化。





第2篇   感应电场强度丨H1 vs 8字形、双锥形


Transcranial magnetic stimulation of deep brain regions: principles and methods 

深部经颅磁刺激技术的原理与方法


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线圈:H1线圈(英智科技&BrainsWay公司)、8字形线圈(Magstim公司)、双锥线圈(Magstim公司)
材料及方法:采用0.9%浓度的盐水头颅模型。将H1线圈、8字形线圈和双锥线圈放置在盐水头颅模型前额叶皮层区域1cm处(模拟颅骨至脑组织的距离),分别以刺激器100%的输出强度检测3种线圈随着距离的增加,诱发感应电场的强度变化。

结果:H1线圈、8字形线圈和双锥线圈在头颅模型表面区域产生最大感应电场,然而,随着距离的增加,8字形线圈和双锥线圈产生的感应电场衰减十分明显,在6cm处已降低至最大感应电场的10%以下,而H1线圈此处的电场强度为最大感应电场的63%以上。


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H1线圈、8字型线圈随距离的增加,有效刺激深度的变化。





第3篇   脑组织感应体积丨H7 vs 双锥形


Electrical field measurements and simulations of the H7 and D-B80 coils: Non-equivalence of the TMS coils for obsessive compulsive disorder

H7 和 D-B80 线圈的电场测量和模拟:治疗强迫症的非等效性



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线圈:H7线圈(英智科技&BrainsWay公司),DB80双锥线圈(Magventure公司)

材料及方法:采用使用0.9%浓度的生理盐水头颅模型。将H7线圈和双锥线圈放置在头颅模型的内侧前额叶皮层(mPFC)区域,调整刺激器至最大输出强度。采用电场测量(生理盐水法模拟头模电场分布)和软件模拟(解剖模型的高分辨率电场模拟)的方式检测不同脑区的感应电场强度、体积及深度(共建立22种模型)。

结果:

在所有评估的大脑区域中,H7 刺激的脑容量结果都比 D-B80 线 圈大 2-5 倍。

在 OCD 相关的病理学组织(如扣带回和额叶),H7 线圈诱发更高的场强,而D-B80的有效场强仅在非常浅的脑层诱发。

H7线圈可以刺激到许多构成CSTC(皮层-纹状体-丘脑-皮层)回路的前额叶结构,而D-B80 线圈没有此效果。神经影像学研究表明皮层-纹状体-丘脑-皮层(CSTC)回路的功能异常在强迫症 (obsessive-compulsive disorder,OCD)的神经病理机制中发挥着重要作用。


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 a.H7线圈、双锥线圈内部缠绕示意图。b. D-B80(红色)和H7(绿色)诱导的感应电场≥100V/m的脑组织占大脑的体积百分比(基于22个头部模型和电场模拟)。c. D-B80(蓝色)和H7(橙红色)在不同模型中诱导的感应电场的最大深度和体积。





第4篇   临床疗效:抑郁症丨H1 vs 8字形



Efficacy of repetitive transcranial magnetic stimulation using a figure-8-coil or an H1-Coil in treatment of major depressive disorder:A randomized clinical trial. Journal of Psychiatric Research

H1线圈和8字形线圈在重度抑郁症的疗效比较:一项随机对照临床试验



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线圈:H1线圈(英智科技&BrainsWay公司)、8字形线圈(Magstim公司)

材料及方法:将已接受药物治疗,但未能从中获益的228名重度抑郁症(MDD)患者平均分成3组:H1线圈组(n=72)、8字形线圈组(n=75)和对照组(n=81)。

刺激靶点为左侧背外侧前额叶,每周刺激5天,周期4周,共20次TMS治疗。治疗参数依据FDA批准方案。对照组不接受DTMS或TMS刺激治疗,仅在基线期和4周后接受HAMD评分检测。

结果:
经过4周治疗后,H1线圈组、8字形线圈组和对照组HAMD分数均有一定程度的降低,其中H1线圈组治疗效果优于8字形线圈组和对照组,表明H1线圈针对抑郁症治疗可取得更好的治疗效果。
H1线圈组患者在接受4周DTMS治疗后,反应率为67%(48/72),8字形线圈组为44%(33/75),对照组反应率为24%(19/81),表明在相同治疗周期内,MDD患者更易对DTMS治疗产生反应。

在4周的维持治疗后,H1线圈组的MDD患者病情缓解的概率也更高,为60%(43/72),8字形线圈组为43%(32/75),对照组为11%(9/81),表明在相同治疗周期内,MDD患者更易从DTMS治疗中受益。

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MDD患者在完成4周治疗后的反应率和缓解率。





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