磁刺激治疗综述

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1、磁刺激治疗综述1半物组织磁刺激研究的发&发展磁刺激(magnetic)或非电极电刺激(clcctrodclcsselectricalstimulation)外周神经技术首先由Koiin于1945年从青蛙的肌肉神经标本得到证明［1］,他展示了用带磁的磁极片包裹坐骨神经会使其产生搏动，并在肌肉处可记录出收缩。1956年Bickford和Fremming［2］在混合神经上获得了类似的兴奋现象，从而将这种模式发展到人体得到了证明。遗憾的是这种仪器非常笨重，因而并没有迅速地在临床被推广使用。然而Barker等对神经磁

2、刺激器(magneticneuronalstimulator)进彳亍现代电子改造设计后，对大脑皮层神经中枢进行了有效刺激［3］,1987年Amassian等［4］、1990年Cohen等［5］分别用实验证明了不同方向放置的磁刺激线圈对大脑皮层的作用引起不同手指活动。1990年Ueno等［6］设计了“8”字形线圈，在实验室条件下实现了5mm空间分辨率的局部大脑皮层磁刺激［7］。近10年来，对脑神经的磁刺激研究及其作用作了大量报道，成为一个研究热点［8、9］o磁刺激技术将为人类实现对某些脑生理活动的人为调控，探

3、索脑疾病的诊断、治疗方法提供新的手段［10］。在临床上，磁刺激可应用于研究大脑皮层神经分布、检测多发性硬化病患者的中枢神经传导延迟以及退化性运动失调，也可用来检测外周神经传导速度，监测中枢神经系统机能状态。2磁刺激的物理原理人体可兴奋细胞可以在外界用吋变（time-varying）的电磁场以无创的方式加以刺激［ll］o这种刺激可用直接驱动电流进入组织，对组织直接刺激（电刺激）或用电磁诱发的方式（磁刺激）实施。靠产生一个可控制的，即磁通量可以迅速增加的磁场，在所经过的组织诱发一个电场。如果强度和延迟可调，诱发

4、的电场会引起生物电流在组织中均衡地传导，而这传导会使得神经纤维、神经元和肌肉去极化,这包括诱发刺激和磁刺激。诱发的电流不需流过神经的疼痛受体，所以不舒服的感觉是很小的甚至没有感觉。诱发的场进入组织中并不衰减，对4〜5厘米深的组织进行刺激是有可能的。磁电刺激是无创性的。这是由于生物组织磁导率基本均匀，磁场容易透过皮肤和颅骨而达到脑内深层组织，因而磁刺激技术可无创性应用于脑神经刺激以及深部神经组织中；头皮和颅骨电阻率很大（颅骨比头皮还大80倍［12］）,而感生电流与组织电阻率成反比，所以磁刺激脑部神经时只有微小

5、电流通过头皮和颅骨，基本无不适感；磁刺激线圈不与身体有任何接触，不需要对皮肤进行任何预处理就可以直接刺激受损伤部位和暴露部位,不会或只会引起轻微疼痛；机体与外界无电联系，因而安全性好。根据电磁感应原理，一个随吋间变化的均匀磁场B在它所通过的空间内产生相应的感应电场E,而与该空间的电导率无关。在该空间中沿任意闭合圆周（设圆周半径为r）上的感应电势£为［13］：其中，S是圆周面积，则电场强度E为圆周上总电势除以圆周周长：是磁场变化率，r是圆周半径，为矢量。如果该圆周上有导电的介质，便会形成感生电流（涡电流），假

6、设圆周上具有均匀导电的生物组织，则生物组织内产生的感生电流可表示为：。是生物组织电导率。当感纶电流值超过神经组织兴奋阈值吋，便会象电刺激一样达到刺激相应部位神经组织的效果。3磁刺激的物理特性圆形线圈与刺激强度分布［40］。进行脑神经刺激研究，应首先研究线圈放电时，线圈耦合人脑内的时变磁场及相应的感应电场的分布特性，及其与磁刺激线圈、磁刺激器的电参数的关系，这样才能有针对性地设计线圈及进行刺激，使之有选择性地在被刺激部位产生适当的感应电场，引起脑神经兴奋。空间任何一点的感应电场是沿着励磁线圈冋路各电流元在该点

7、产生感应电场迭加的结果，因此空间感应电场的分布与线圈形状以及相对该点位置有关。不同结构、在空间不同位置的线圈产生不同磁场，进而形成不同的空间感应电场分布。进行脑部神经刺激时，应使被刺激点产生超过神经组织兴奋阈值的电场强度，而非靶组织位置的感应电场尽量少，以减小其他神经受刺激的可能。设计线圈的目标是使感应电场聚焦性好，提高磁刺激神经的选择性。空间磁场分布在对应线圈边缘与中心之间区域幅值最大，边缘外反向；感应屯场分布在对应线圈边缘幅值最大；在紧贴线圈的表面处感牛电流分布随线圈形状，由于磁力线相互抵消的结果，随着

8、与线圈距离增大感生电流分布趋向于圆形线圈的分布［13］。圆形线圈的优势在于易制造，方便身体多部位使用，并且在线圈平均直径圆周的切线方向具有最大的感生电流幅值，位于线圈平均直径圆周的切线方向的神经容易被刺激。但是圆形线圈刺激范围大，进行刺激时会造成大血积非靶组织受刺激而兴奋。减小线圈尺寸能提高聚焦性。线圈的作用深度。感应电场值在线圈表面处的磁刺激线圈，离线圈的垂直距离越大，感应电场值衰减越多。使用半径50mm的圆形