경두개 자기 자극

Transcranial magnetic stimulation
경두개 자기 자극
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경두개 자기 자극
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전문정신과, 신경과
메쉬D050781

TMS(Transcranial Magnetic Stimulation)는 변화하는 자기장이 전자기 유도를 통해 뇌의 특정 영역에 전류를 발생시키기 위해 사용되는 뇌 자극의 비침습적 형태이다.전기 펄스 발생기 또는 자극기는 자기 코일에 연결되고 자기 코일은 두피에 연결됩니다.자극기는 코일 내부에서 변화하는 전류를 발생시켜 자기장을 유도합니다. 그러면 이 장은 뇌 [1]: 3 [2]자체에서 반전 전하의 두 번째 인덕턴스를 유발합니다.

TMS는 중추신경계에서 진단 및 치료 가능성을 보여주며, 신경학과 정신 건강에서 다양한 질병 상태를 보여왔고, 연구는 여전히 [3][4][5][6][7][8][9][10]진화하고 있다.

TMS의 부작용은 드물며 실신이나 [11]발작을 포함한다.다른 잠재적 문제로는 불편함, 통증, 저감각증, 인지 변화, 난청 및 심장박동조절기나 [11]제세동기와 같은 이식된 장치의 의도하지 않은 전류 유도 등이 있다.

의료 용도

자기 코일은 환자의 [12]머리에 위치합니다.

TMS는 비침습적이며 수술이나 전극 삽입이 필요하지 않습니다.이 용도는 진단 및 치료 용도로 나눌 수 있습니다.효과는 자기 펄스의 주파수와 강도, 그리고 주어진 [13]총 펄스 수를 결정하는 치료 시간에 따라 달라집니다.TMS 치료는 미국의 FDA와 영국의 NICE가 우울증 치료를 위해 승인했으며 주로 개인 클리닉에서 제공합니다.TMS는 경두개 전기 [14]자극에서 발생하는 통증 감각 없이 피질 조직을 자극합니다.

진단.

TMS는 임상적으로 인간의 특정 뇌 회로의 활동 및 기능을 측정하기 위해 사용될 수 있으며, 가장 일반적으로 단일 또는 쌍으로 구성된 자기 [3]펄스를 사용합니다.가장 널리 인정되는 용도는 과거 또는 진행성 신경학적 모욕과 [3][15][16][17]관련된 손상을 평가하기 위해 중추신경계의 일차 운동 피질과 말초 신경계 사이의 연결을 측정하는 것이다.

치료

반복적 고주파 TMS(rTMS)는 다양한 질병 상태, 특히 신경학과 정신 [3][4][5][7][8][9][10]건강 분야에서 중추 신경계와 함께 진단 및 치료 잠재력을 보여 왔다.

부작용

일반적으로 TMS는 안전한 것으로 간주되지만, 치료용 rTMS는 단일 또는 쌍 진단 [18]TMS에 비해 위험이 증가하며, 일반적으로 부작용이 높은 빈도의 [11]자극에 따라 증가한다.

TMS로 인한 가장 큰 즉각적인 위험은 실신입니다. 하지만 이는 드문 일입니다.발작이 보고되었지만 드문 [11][19][20]경우입니다.다른 부작용으로는 단기 불쾌감, 통증, 저감증의 짧은 에피소드, 인지 변화, 청력 손실, 작업 기억력 저하, [11]심장 박동기와 같은 이식 장치의 전류 유도 등이 있다.

절차.

시술 중 자기 코일은 두개골의 해부학적 랜드마크, 특히 음이온과 [12]비강을 사용하여 치료를 받는 사람의 머리에 배치된다.그런 다음 코일은 전류를 코일에 전달하는 펄스 발생기 또는 [2]자극기에 연결됩니다.

물리

TMS focal field.png
TMS – 버터플라이 코일

TMS는 두피와 [21][22]두개골에 전류를 발생시키기 위해 전자 유도를 사용합니다.플라스틱으로 둘러싸인 와이어 코일이 두개골 옆에 유지되며 활성화되면 코일의 평면에 직교하는 자기장 배향성이 발생한다.그러면 자기장은 [23]피질 표면에 표면적으로 인가되는 전류와 유사한 방식으로 근처의 신경 세포를 활성화하는 뇌의 반전 전류를 유도하도록 유도될 수 있습니다.

자기장은 자기공명영상(MRI)과 거의 같은 강도로 맥박은 더 깊은 [22]자극을 위해 변형된 코일이나 기술을 사용하지 않는 한 일반적으로 뇌로 5cm 이상 도달하지 않는다.

비오-사바트의 법칙에 따르면

와이어를 통과하는 전류가 와이어 주위에 자기장을 발생시키는 것으로 나타났습니다.대형 콘덴서에서 코일로 빠르게 전류를 방출하여 강도가 [24]2테슬라에서 3테슬라 사이의 펄스 자기장을 발생시킴으로써 경두개 자기 자극을 얻을 수 있다.뇌의 목표 영역에 자기장 펄스를 지시하는 것은 국소 전류를 발생시켜 그 부위에서 뉴런을 탈분극 또는 과분극시킬 수 있다.전류에 의해 생성된 자속은 맥스웰-패러데이 방정식으로 설명되었듯이 자체 전계를 일으킵니다.

× -∂ \ \ { E } = - { \\ { B} { \ }

이 전기장은 신경세포의 탈분극 또는 과분극으로 인해 막 통과 전류의 변화를 일으켜 각각 [24]신경세포가 다소 흥분하게 만든다.

깊은 TMS는 다리 운동을 조절하는 운동 피질의 더 깊은 층을 자극하기 위해 뇌까지 6cm까지 도달할 수 있습니다.이 전류의 경로는 뇌가 다양한 내부 밀도와 수분 함량으로 불규칙하게 형성되어 [25]조직 전체에 걸쳐 불균일한 자기장 강도와 전도를 일으키기 때문에 모델링하기가 어려울 수 있습니다.

빈도와 지속시간

TMS의 효과는 [26]자극의 빈도, 지속 시간 및 강도(진폭)에 따라 나눌 수 있습니다.

  • 단일 또는 쌍으로 구성된 펄스 TMS는 자극 부위 아래의 신피질에서 뉴런이 탈분극되어 활동 전위를 방출하게 합니다.1차 운동 피질에서 사용하면 근전도 검사에서 기록될 수 있는 운동 유발 전위(MEP)라고 하는 근육 활동을 생성합니다.후두피질에 사용할 경우 피험자가 '포스페인'(빛의 섬광)을 인식할 수 있습니다.대부분의 다른 피질 영역에서는 의식적인 영향은 없지만 행동이 변화하거나(예를 들어 인지 작업에 대한 반응 시간이 느림), 진단 [27]장비를 사용하여 뇌 활동의 변화를 감지할 수 있다.
  • 반복적인 TMS는 자극의 기간을 지나도 지속되는 효과를 더 오래 지속시킵니다.rTMS는 자극의 강도, 코일 방향 및 주파수에 따라 피질척수관의 흥분성을 증가시키거나 감소시킬 수 있습니다.자극 주파수가 1Hz 미만인 저주파 rTMS는 피질 발화를 억제하는 반면 자극 주파수가 1Hz 이상인 고주파수는 [28]피질 발화를 유발하는 것으로 여겨진다.메커니즘은 명확하지 않지만 장기강화증(LTP) 및 장기강화증([29]LTD)과 관련된 시냅스 효과의 변화에 기인하는 것으로 제시되고 있다.

코일 타입

대부분의 장치는 8자 모양의 코일을 사용하여 뇌의 [9]더 표면적인 뉴런에 영향을 미치는 얕은 자기장을 전달합니다.결과를 비교할 때 자기 코일 설계의 차이를 고려하며, 재료의 유형, 기하학 및 관련 자기 펄스의 특정 특성을 포함한 중요한 요소를 고려합니다.

코어 재료는 자기 불활성 기판('공기 코어')이거나 고체 강자성 활성 재료('고체 코어')일 수 있습니다.고체 코어는 전기 에너지를 자기장으로 보다 효율적으로 전달하고 열에 대한 에너지 손실을 줄여 과열로 인한 중단 없이 더 많은 양의 치료 프로토콜로 작동할 수 있습니다.코일 자체의 기하학적 형상을 변경하면 초점, 모양 및 침투 깊이에 변화가 발생할 수 있습니다.코일 재료와 그 전원 공급 장치의 차이도 자기 펄스 폭과 [30]지속 시간에 영향을 미칩니다.

다양한 유형의 코일이 존재하며, 각각 다른 자기장을 생성합니다.원형 코일은 TMS에서 사용된 원래 코일로, 후에 8자형 코일은 뇌의 활성화 패턴을 보다 초점적으로 제공하기 위해 개발되었고, 네 잎 코일은 말초신경의 초점 자극을 위해 개발되었습니다.더블콘 코일은 [31]헤드의 형태에 더 부합합니다.Hesed(H-코어), 원형 크라운 및 더블 콘 코일을 통해 보다 광범위한 활성화와 보다 깊은 자기 침투가 가능합니다.그들은 다리와 골반 바닥을 조절하는 운동 피질, 소뇌의 더 깊은 부분에 영향을 미치도록 되어 있는데, 예를 들어, 늘어난 깊이는 덜 집중된 자기 [11]펄스의 대가를 치르게 됩니다.

역사

루이지 갈바니 (1737–1798)는 18세기 후반에 전기가 신체에 미치는 영향에 대한 연구를 시작했고 전기생리학 [32]분야의 기초를 다졌다.1830년대에 마이클 패러데이 (1791–1867)는 전류에 상응하는 자기장이 있으며, 전류 변화를 통해 그 [33]자기장을 유도할 수 있다는 것을 발견했습니다.

전기로 인간의 뇌를 직접 자극하는 작업은 1800년대 말에 시작되었고, 1930년대에 이탈리아 의사인 Cerletti와 Bini는 [32]전기 경련 치료법을 개발했다.ECT는 정신질환 치료에 널리 쓰이게 되었고, 궁극적으로는 만병통치약으로 인식되기 시작하면서 남용되었다.이것은 1970년대에 [32]역풍을 일으켰다.

1980년 머튼과 모튼은 운동 피질을 자극하기 위해 경두개 전기 자극(TES)을 성공적으로 사용했다.하지만, 이 과정은 매우 불편했고, 그 후 Anthony T. Barker는 [34]TES의 대안을 찾기 시작했습니다.그는 뇌 내부의 전기 신호를 바꾸기 위해 자기장을 사용하는 것을 연구하기 시작했고,[32][33] 1985년에 처음으로 안정된 TMS 장치가 개발되었습니다.그것들은[by whom?] 원래 진단 및 연구 기기로 의도되었으며, 치료 잠재력에 대한 평가는 나중에 [32][33]개발될 것이다.미국 FDA는 2008년 [32]10월에 TMS 기기를 최초로 승인했습니다.

조사.

TMS는 알츠하이머병,[4] 근위축성 측삭경화증,[4][35] 지속적 식물성 상태,[4] 간질,[4][36] 뇌졸중 관련 장애,[4][11][16][17][37][38] 이명,[4][39] 다발성 경화증,[4] 정신분열증,[4][10] 외상 뇌손상과 [40]같은 신경학적 조건에 잠재적 치료 효과를 보였다. 뇌전증

파킨슨병의 경우, 초기 결과는 저주파 자극이 약물 관련 운동장애에 영향을 미칠 수 있고, 고주파 자극이 운동 [41]기능을 향상시킨다는 것을 시사한다.가장 효과적인 치료 프로토콜은 특히 우세한 [42]쪽의 운동 피질의 고주파 자극을 수반하는 것으로 보이지만, 배측 전전두피질의 [43]치료에는 더 다양한 결과가 나타난다.둘 다 [44][45][46]효용이 있는 것처럼 보이지만 운동 증상에 대한 전기 경련 치료보다 효과가 낮다.소뇌 자극은 또한 레보도파 관련 운동장애의 [47]치료 가능성을 보여주었다.

정신의학에서는 공황장애와[48] [4]강박장애를 포함한 불안장애의 가능성을 보여 왔다.강박장애의 가장 유망한 영역은 안와전두피질과 보조운동영역인 것으로 [49]보인다.전전두엽 등피질을 대상으로 한 오래된 프로토콜은 [50]덜 성공적이었다.그것은 또한 자폐증,[51][4] 약물 남용,[4][52] 중독, 외상 후 스트레스 [4]장애와 함께 연구되었다.치료내성 주요강하장애의 경우 왼쪽 배측전두피질(DLPFC)의 고주파(HF) rTMS가 유효하고 오른쪽 DLPFC의 저주파(LF) rTMS가 [4][5][7][8][9]유효할 가능성이 있다.비치료 내성 우울증에서 rTMS의 효과에 대한 연구는 [53]제한적이다.

TMS는 또한 소뇌와 [54]뇌의 다른 영역들 사이의 기능적 연결성을 매핑하는 데 사용될 수 있다.

스터디 블라인딩

rTMS의 실제 효과를 식별하기 위해 위약으로 rTMS의 신체적 불편함을 모방하는 것은 [4][11][55][56]연구에서 어려운 문제이다.목 통증, 두통 및 [4][11]두피 또는 윗 얼굴의 경련으로 인해 의식이 있는 개인의 대조 실험 동안 TMS에 대한 설득력 있는 위약을 확립하는 것은 어렵다.또한 플라시보 조작은 뇌당 대사와 MEP에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 결과를 [57]혼란스럽게 할 수 있다.이 문제는 주관적인 [11]개선책을 사용할 때 악화된다.주요 우울증에서 rTMS 시험에서의 플라시보 반응은 치료에 [58]대한 굴절성과 음의 관련이 있다.

2011년 리뷰에 따르면 대부분의 연구는 미완성을 보고하지 않았다.소수 집단에서 실제와 가짜 rTMS 그룹의 참가자들은 실제 그룹의 참가자들이 더 [59]자주 정확하게 추측하는 경향이 있었지만 치료법을 정확하게 추측하는 능력에 있어 크게 다르지 않았다.

동물 모델 제한

동물 연구의 TMS 연구는 치료제 내성 우울증에 대한 미국 식품의약국의 초기 승인으로 인해 제한적이며, 동물 고유의 자기 [60]코일 개발을 제한한다.

일반인에 대한 치료

법령의 승인

신경외과 계획

Nexstim은 2009년 12월[61] 시술 전 계획 및 2011년 [62]6월 신경외과 계획에 대한 1차 운동 피질 평가를 위해 미국 연방 식품, 의약품 및 화장품법(Section 510(k))의 허가를 받았다.

우울증.

2008년 미국 식품의약국은 다른 [63][64]조치에서도 개선되지 않은 우울증 치료제로 rTMS 사용을 승인했다.다수의 심층 TMS는 치료 내성이 있는 주요 우울증 장애를 [65][66][67][68][69]가진 성인에게 사용할 수 있도록 FDA 510k 허가를 받았습니다.Royal Australian and New Zealand College of Psychiologists는 치료 저항성 중증 우울증 장애(MDD)[70]에 대해 rTMS를 승인했습니다.

편두통

단일 펄스 TMS 사용은 2013년 [71]12월 편두통 치료를 위해 FDA에 의해 승인되었습니다.이는 "새로운 경로"[72][73]에 따라 Class II 의료 기기로 승인되었다.

기타 신경학적 영역

유럽 경제 영역에서 다양한 버전의 딥 TMS H 코일은 알츠하이머, 자폐증,[74][74] 양극성 장애,[75] 간질,[76] 만성 통증,[75] 주요 우울증 장애,[75] 파킨슨병,[42][77] 외상 후 스트레스 장애(PTSD),[75] 정신 분열증(음성 증상)[75] 및 [74]금연 뇌전증에 대한 CE 마킹을 가지고 있다.한 리뷰는 건강한 [78]사람들의 인지능력 향상에 대한 잠정적인 이점을 발견했다.

2018년 8월 미국 식품의약국은 강박장애(OCD)[79] 치료에 TMS 사용을 승인했다.

의료 서비스 및 보험사의 적용 범위

영국

영국 국립보건관리연구소(NICE)는 영국, 웨일스, 스코틀랜드 및 북아일랜드(영국)의 국립보건서비스(NHS)에 지침을 발행한다. NICE 지침은 NHS가 절차를 후원해야 하는지 여부를 다루지 않는다.지역 NHS 기관(일차 진료 신탁 및 병원 신탁)은 절차의 임상 효과와 절차가 NHS의 [80]금전적 가치를 나타내는지 여부를 고려한 후 자금 지원에 대한 결정을 내린다.

NICE는 2007년에 심각한 우울증에 대한 TMS(IPG 242)를 평가한 후, 2011년 1월에 재평가를 위해 TMS를 검토하였으나 [81]평가를 변경하지 않았다.연구소는 TMS가 안전하다는 것을 발견했지만, [81]그 효과에 대한 증거는 불충분하다.

2014년 1월, NICE는 편두통 치료 및 예방을 위한 TMS 평가 결과를 보고했다(IPG 477).NICE는 단기 TMS가 안전하지만 장기적이고 빈번한 사용에 대한 안전성을 평가할 증거가 불충분하다는 것을 발견했다.편두통 치료에 대한 TMS의 효능에 대한 증거는 양적으로 제한되고 편두통 예방에 대한 증거는 질과 양 모두에서 [82]제한된다는 것을 발견했다.

이후 2015년 NICE는 영국에서 우울증 치료를 위해 TMS 사용을 승인했으며 IPG542는 IPG242를 [83]대체했다.NICE는 "우울증에 대한 반복적인 경두개 자기 자극에 대한 증거는 큰 안전상의 우려를 나타내지 않는다"고 말했다.임상 반응은 다양하지만 단기적으로 유효성에 대한 증거는 충분하다.우울증에 대한 반복적인 경두개 자기 자극은 임상 거버넌스 및 감사를 위한 정상적인 배치와 함께 사용될 수 있다."

미국:상용 건강보험

2013년 네브래스카주와 로드아일랜드주의 앤섬, 헬스넷, 블루크로스 블루쉴드 등 미국의 여러 상용 의료보험이 처음으로 [84][85][86][87]우울증 치료를 위한 TMS를 적용했다.반면, UnitedHealthcare는 2013년 우울증 환자의 건강 결과에 이롭다는 증거가 불충분하다는 TMS 의료 정책을 발표했다.United Healthcare는 우울증에 대한 TMS를 연구하는 과학적 근거에 대해 제기된 방법론적 우려에는 작은 표본 크기, 무작위 대조 연구에서 검증된 엉터리 비교의 결여, 결과 [88]측정의 가변적 사용이 포함된다고 언급했다.2013년 의료 보험 정책에서 우울증 및 기타 장애 치료에 TMS의 역할이 명확하게 확립되지 않았거나 조사 대상으로 남아 있다고 명시한 다른 상용 보험 계획에는 Aetna, Cigna 및 Regence가 [89][90][91]포함된다.

미국:메디케어

메디케어 보험에 대한 정책은 메디케어 [92]시스템 내의 지역 관할구역에 따라 다르며, TMS에 대한 메디케어 보험은 관할구역과 시간에 따라 다릅니다.예를 들어 다음과 같습니다.

  • 2012년 초 뉴잉글랜드에서 메디케어는 [93][94][95][96]미국에서 처음으로 TMS를 적용했습니다.그러나, 그 관할권은 나중에 [97]2013년 10월 이후에 적용범위를 종료하기로 결정했다.
  • 2012년 8월, 아칸소, 루이지애나, 미시시피, 콜로라도, 텍사스, 오클라호마 및 뉴멕시코를 관할하는 관할구역은 치료를 [98]커버하기에 충분한 증거가 없다고 판단했지만, 같은 관할구역에서는 2013년 [99]12월 이후 메디케어가 우울증 치료에 대해 TMS를 커버할 것이라고 결정했다.
  • 그 [when?]후 일부 다른 메디케어 관할구역에서는 [citation needed]우울증에 대한 메디케어 보장을 추가했다.

비용.

2009년 미국에서는 우울증 장애에 대한 단일 TMS 세션이 평균 350달러였다.전체 치료 과정은 치료 [100][28]횟수에 따라 미화 6,000달러에서 12,000달러 사이일 수 있습니다.

프로바이더

TMS 기기의[when?] 제조사는 브레인웨이, 데이메드, 매그벤처, 매그앤모어, 매그스팀, 넥스팀, 뉴로네틱스, 뉴로소프트, 뉴로스타 등이다.[101][102]

영국의[when?] 현재 치료 제공업체에는 몇 개의 NHS Trust와 개인 운영업체인 Smart TMS가 [citation needed]있다. 키프로스에서는 FDA가 승인한 우울증 치료제와 강박장애 치료제가 키프로스 rTMS에 의해 제공되고 있다. 또한 키프로스 공과대학은 연구에 [104]rTMS를 사용한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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