うつ病以外の条件のためにH1ディープ経頭蓋磁気刺激コイルを使用する方法

サマリー

H1深部経頭蓋磁気刺激コイルは、うつ病の治療のためにFDAの認可を受けています。H1を幻聴やPTSDなどの他の症状に活用する方法を、ヘルメットを被験者の頭蓋骨のさまざまな場所に動かすことで実

演します。

要約

深部経頭蓋磁気刺激法(dTMS)は、異なる神経病理の治療に異なるコイルを使用する比較的新しい技術です。コイルは、頭蓋骨に隣接する複数の平面に軟質銅の巻線でできています。それらは特別なヘルメットの中に配置されているため、磁場が結合して深度浸透を改善します。H1 dTMSコイルは、両側の前頭前皮質を刺激するように設計されており、右よりも左の方が大きな効果的な刺激を与えます。コイルの左側を左背外側前頭前皮質(DLPFC)の近くに配置することにより、H1コイルはマルチサイト研究で使用され、治療抵抗性うつ病のFDA承認につながりました。この同じ位置で、H1コイルは、統合失調症、双極性うつ病、および片頭痛の陰性症状の可能な治療法としても検討されました。被験者の頭蓋骨の上の異なる位置に移動したとき、H1コイルは他の状態の可能な治療法としても検討されました。このようなH1コイルの操作は、PTSDやアルコール依存症に対しては内側前頭前皮質(mPFC)上に配置することで、不安に対しては右前頭前皮質(rPFC)上に配置することで、幻聴や耳鳴りに対しては側頭頭頂接合部(TPJ)上に配置することで、パーキンソン病や多発性硬化症による疲労に対しては、運動皮質(MC)とPFCの上に配置することで実証されました。オシロスコープで測定した対応する電界図です生理食塩水で満たされた頭を通して含まれています。

概要

最近まで、このような円形、8の字、またはダブルコーンコイル等のうわべだけ、反復経頭蓋磁気刺激（のrTMS）のコイルは、利用可能でした。これらのコイルは簡単に別の疾患における変化した脳活動を標的とするために頭蓋骨の上の任意の場所に移動することができるが、その電界の減衰は非常に急速でした。この高速減衰は、その有効性を制限し、必要とされる高い刺激出力は、患者に危険かつ痛みを伴うことができるため、より深い刺激が必要である場合に使用するのに実用的でないからなります。また、8の字のfocalityとダブルコーンコイルは本当に1は、彼らが正しい解剖学的目標^1、2、3に影響^を与えていることは確かであることを望んでいる場合は特に、ニューロナビゲーションを必要とします。

近年では、のrTMSの臨床使用が原因の二つの要因が進んでいます。最初は楽しいの進歩であり、ctional神経画像、精神・神経症状および障害のために意味のある、特定の神経解剖学的目標を明確にします。第二は^、特異的に設計されたDTMのH-コイル⁴との深い脳領域に非侵襲性、耐容、高頻度刺激の配信を有効に生物工学の進歩である⁵と技術を冷却改善した（非常に長いにおける列車の結果との間に冷却時間が長いです治療セッション）。一緒に、これらの開発は、特定の症状または状態のために同定された種々の標的における病理学的な脳活動の長期的な正規化を可能にします。それも薬剤耐性患者を治療するための安全で効果的な方法を提供するので、これらの進歩の組み合わせが大幅​​に、精神医学と神経学の実践を変え、医師のツールボックスを拡張します。

そこに特定の脳領域を標的とするように設計された14の異なるH-コイルであり、それらがAvaIであります研究のために、または異なる国での臨床使用のためにlable。しかし、唯一のH1コイルは、商業的使用のためにFDAにクリアされ、したがって、異なるH-コイルのうち、それは患者に最もアクセス可能なコイルです。このため、臨床医がH1コイルを使用して投与することができ、それぞれが自分の不応性の患者の利益のために使用する方法の代替プロトコルに精通であるために重要です。左DLPFCを標的とすることによって軽減することができない症状のためのより良い設計のH-コイルがあることを認定することが重要です。 H1コイルは、現在最も容易に入手可能なH-コイルであるので、この論文は、オフラベル方式で適切にそれをどのように配置するかを説明することを意図しています。

プロトコル

注：任意のTMSのプロトコルを開始する前に、3注意書きがあります。まず、患者やオペレータは30デシベルの評価で耳栓を使用する必要があります。第二に、頭蓋骨内の強磁性材料を有する患者は、TMSを受け取ることができません。最後に、てんかん患者は、プロトコルの変更を持っている必要があります。また、個々の運動閾値（MT）は（具体的な手順については下記を参照）を決定しなければなりません。 MTは10試行（50％）のうち5人に筋肉を活性化するのに必要な最低の機械強度として定義され、一般的に外転筋は、目視検査によって、ブレビスをpollicis。 MTは、治療を受ける特定の個人のための刺激出力を調整するために使用されます。各プロトコルは、刺激周波数、列の数、インタートレイン間隔（ITI）、または各列のパルス数のような特定のパラメータを含みます。各障害は、誰かをbする前に試みるべきである毎日または週に3回の治療の最小数を持っていますeは治療失敗とみなされ、応答者は、一般的に、週2回の治療の長期コースは最大の利益を持続取得する必要があります。さらに、回復中の患者は、毎週の維持治療から利益を得ることができます。異なる障害の継続および維持プロトコルはまだ研究されているが、予備調査で使用されたすべてのパラメータを表1に提供され、それぞれの特定の疾患のために参照されるべきです。 DTMSを受けている患者は、ベースラインの臨床医と患者の評価尺度で評価だけでなく、フォローアップスケールを持っている必要があります。疾患状態および改善や寛解を定義するための評価尺度オプションの定義は本稿の範囲を超えています。うつ病の患者評価尺度の例としては、抑うつ症状のクイックインベントリまたはベックうつ病インベントリになります。臨床医の評価尺度の例は、臨床医のグローバルな印象やハミルトンうつ病評価尺度です。これらスコアの50％の低下が応答として定義されている間のスケールは、寛解のためのカットオフを定義しました。

障害	解剖学的ターゲット/ H1のポジション	刺激プロトコル	治療の頻度	治療の変更
MDD 6、7、8	左PFC コイル傾けます	120 MT、18 HZ、2秒の列車、20秒間隔、55列車、1980総パルス	寛解または持続的改善までの週から5d。改善されない場合は44の治療は代替治療のアプローチを選択した後。	持続的な2週間の改善または寛解の減少周波数後3ヶ月間、週に2倍にします。
双極性うつ病9、10	LEFT PFC コイル傾けます	120 MT、20 HZ、2秒の列車、20秒間隔、42列車、1680総パルス	寛解または持続的改善までの週から5d。改善されない場合は20の治療は別の治療法を選択した後。	患者が寛解または持続的改善にある場合は、3ヶ月間、週に2回の治療を継続します。
統合失調症-陰性症状11、12	左PFC コイル傾けます	120 MT、20 HZ、2秒の列車、20秒間隔、42列車、1680総パルス	20治療は代替治療を選択した後に患者が改善されない場合は寛解または持続的改善までの週から5d。	患者が寛解または持続的改善にある場合は、3ヶ月間、週に2回の治療を継続します。
片頭痛13	左PFC コイル傾斜	100 MT、10 HZ、2秒の列車、20秒間隔、18列車、360の全パルス数	4週間、週3dは。患者は12セッション後に応答しない場合は、別の治療法を選択します。	患者が寛解または持続的改善にある場合は、3ヶ月間、週に2回の治療を継続します。
PTSD 14	内側PFC 対称コイル	パーソナライズされた外傷性スクリプト、120 MT、20 HZ、2秒の列車、20秒間隔、42列車、1680年の総パルスを聞いた後	5週間、週3dは。患者は15トリートメント後に応答しない場合は、別の治療法を選択します。	患者が寛解に入るか持続的改善を持っている場合は、3ヶ月間、週に2回の治療を継続します。複数の外傷性のイベントと複雑なPTSDについては、外傷性スクリプトを変更して再度開始
A中毒15、16、17、18、19 lcohol	内側PFC 対称コイル	アルコール禁断症状の90秒パーソナライズ挑発、120 MT、20 HZ、2.5秒の列車、30秒間隔、30列車、1500総パルスした後、	寛解または持続的改善までの週から5d。 20治療は代替治療を選択した後に患者がいる場合は、応答しません。	患者が寛解に入った場合は、3ヶ月間、週に2回の治療を継続します。
統合失調症-幻聴20、21	左TPJ コイル傾けます	110 MT、1 HZ、600パルス	4週間、週から5d。患者は20セッション後に応答しない場合、別の治療法を選択します。	患者が寛解に入るか持続的改善を持っている場合は、3ヶ月間、週に2回の治療を継続します。
慢性耳鳴り22	左TPJ コイル傾けます	110 MT、18 HZ、2秒の列車、20秒間隔、55列車、1980総パルス	2週間、週から5d。患者は10セッション後に応答しない場合は、別の治療法を選択します。	患者が寛解に入るか持続的改善を持っている場合は、3ヶ月間、週に2回の治療を継続します。
不安23	右PFC コイル傾けます	120 MT 1 HZ 600-2,000パルス	6週間、週から5d。患者は30セッション後に応答しない場合は、別の治療法を選択します。	患者が寛解に入るか持続的改善を持っている場合は、期間O週2回の治療を継続3ヶ月F。
パーキンソン病24	運動野とPFC 対称コイル	運動皮質：110 MT、1 HZ、千豆類 PFC：120 MT、20 HZ、2秒の列車、20秒間隔50列車、2000パルス	4週間、週から5d。患者は20セッション後に応答しない場合、別の治療法を選択します。レスポンダは、レボドパの投与量を低下させることができます。	持続的な応答後に最大の利益を達成するために、週に2回の治療を継続します。患者は、メンテナンスなしで3ヶ月後に退行します。
MS疲労25	運動野とPFC 対称コイル	運動皮質：80 MT、10 HZ、2秒の列車、1秒間隔、70列車、1400総パルス PFC：120 MT、18 HZ、2秒の列車、20秒間隔、39列車、1404総パルス	4週間、週から5d。患者はAFTE応答しない場合R 20のセッションは、別の治療法を選択します。	患者は、必要に応じてブースター治療を受ける必要があります。

注：H1プロトコル：この論文の焦点は、MCの上コイルの位置を示すことである、LPFC、のmPFC、RPFC、および（以下2-7の手順を参照してください）TPJを残しました。それは刺激をプログラミングに焦点を当てることはありません。その情報は、デバイスに付属している使用のための指示でより容易に利用可能です。これらのプロトコルは、ヘルシンキ宣言で概説した原理に従って設計されました。

1.モーターのしきい値を測定

1. 主題上の2つのインターセプト支配者と青いキャップを置きます。
2. 患者の頭部の左側に0で、ナジオンとナジオン - イニオンの距離の40％で明確な冠状定規25センチマークの白い矢状定規の0 cmのマークを配置します。
3. 右の休止MTを見つけるためにヘルメットを使用して、手、ナジオンからヘルメット7センチメートルの前面と右側に2センチメートル傾斜コイルの左側から始まります。
4. 患者の安静時の右手を見ながら刺激タッチスクリーン上で「単一パルス」モードを使用して、刺激出力の50％で、単一パルスを管理します。目に見える動きが観察されない場合または可視運動が時間の50％未満を観察されている場合は、刺激強度を増加させます。最初は、5％の間隔を使用します。
5. 目に見える動きが時間の50％以上を観察した場合、刺激の強度を低下させます。それを5％間隔でスタートし、その後微調整。
6. 繰り返しは、最小限のMTを識別するために、1.4と1.5を繰り返します。この場所は、「ホットスポット」と呼ばれています。

2.デバイスのユーザーインターフェイス内のパラメータの設定

1. 刺激のタッチスクリーン上を押して「繰り返しモード」。
2. SIDを使用して、画面上のボックスをタッチし、それらを調整することにより、パラメータを入力します。電子ホイール。 表1およびプレスからパラメータを入力し、「実行セッション。」
3. 緑のボタンを押して、マシンを腕。刺激が開始された患者に警告し、黄色のボタンやペダルでの刺激を開始します。

3.パーキンソンまたはMS疲労のためにMCを刺激

1. MTを見つけた後、矢状定規の上にヘルメットの前面に0で、MCの上に対称的にヘルメットを真っすぐ。

4.うつ病、双極性うつ病、統合失調症の陰性症状、および片頭痛のための左PFCを刺激

1. 矢状定規に沿って6センチメートル前方に移動させることにより、左PFCにMCを超えるMTの位置から傾斜したヘルメットを進めます。

5.アルコール依存やPTSDのためのmPFCを刺激

1. ヘルメットに0印で、対称的に右から左に関連して、のmPFCの上にヘルメットを配置9;キャップの矢状ルーラー上の3センチメートルマークと整合のフロントエッジ（ すなわち、ナジオン〜3センチ）。

6.全般性不安やパニック障害のために右のPFCを刺激

1. ヘルメット（左にヘルメットを2cm傾けると休息左手を見てステップ1.3から1.4の鏡像を次）と左側のMTを検索します。
2. 右PFCの矢状定規に沿って6センチメートル前傾ヘルメットを移動します。

7.耳鳴りや幻聴のための左TPJを刺激

1. 右側のMCから（左肩に）4.5センチメートル後方および6.5センチメートル横方向にコイルを移動させることにより、左TPJの上にヘルメットを置いて "ホットスポット"。

8.電気場計測

1. 左DLPFCの上に反転し、生理食塩水で満たされたヘッドにコイルを取り付けます。 50％への刺激の強さを設定します。オシロスコープに接続されたダイポールプローブを使用して、CMを移動CMによって、単一のパルスがコイルを介して配信されたとき、そのように、オシロスコープの対策生理食塩水で満たされたヘッド²⁶の各点での誘導電界。
   注：頭部モデルの測定値に基づいて、フィールドマップを生成するプロセスは、この論文の範囲を超えています。要するに、任意の時点でフィールドの値は、関連するプロトコルに従って正規化されています。例えば、うつ病のために、受け入れられたプロトコルは、MTの120％です。神経刺激のための閾値は、100 V / mと定義されている間、手MCの値が、120 V / mとなるように、したがって、フィールドの値がスケーリングされます。一つは脳領域は、神経刺激のための閾値を超えて刺激されるかを見ることができるように、上記の100 V / m以上のフィールドを持つピクセルは赤で表示されている場合そして、脳内の電界分布のカラーマップは、生産されます。着色されたフィールドマップは、脳^26、27のMRIスキャンに重畳されています。

結果

様々なプロトコルの予備的な結果については表1のリファレンスを参照してください。 図2-5は、異なる解剖学的位置にH1コイルの代表的な電界図です。別の位置にH1操作の一例は、抗うつ薬や心理療法¹⁴の恩恵を受けることができなかったPTSD患者でした。本研究では、H1コイルのmPFC上に配置しました。 図3に見られるように、このようにコイルを配置することは明確のmPFCを刺激します。これは、H1のコイルは、 図2に、左側のPFC上に配置されたときに見られるニューロンの活性化と同じパターンではありません。三十PTSD患者を無作為にその衝撃的な出来事の記録されたスクリプトへの短時間の曝露後のDTMを受信するために割り当てられていた、彼らの外傷スクリプトへの短時間の曝露後の非外傷性スクリプトへの短時間の曝露、または偽刺激後のDTM。 STImulationの投与は四〇から二2秒列車と1680パルスの合計のための20秒間の列車の間隔で、MTの120％で、20 Hzの刺激の（4週間の週3）12セッションから構成されていました。主要評価項目は、CAPSは、4週目で得点しました。選択した結果のグラフ表示は、 図^6〜14に見ることができます。結果の分析はCAPSの侵入コンポーネントのグループ×時間の相互作用で、衝撃的な出来事に短時間曝露した後、活性のDTMを受けた群で有意な改善を明らかにしました。この研究の終了後、PTSDのためのmPFCへのDTMの多施設研究を開始しました。

図1：ディープTMSデバイス。 H1ヘルメット、位置決めアーム付きのDTMシステムのH1コイル（a）と写真のワイヤー図、刺激器、冷却システム、およびカート（B）。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図2： 左PFC以上H1の電場ダイアグラム。着色されたフィールドマップは1センチメートル離れて10冠状スライスのための手の120％のMTで各画素における電界の絶対的な大きさを示します。レッドピクセルは100 V / mでニューロンの活性化のための閾値を、上記電界強度を有する領域を示しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

栄>図3：内側側PFC以上H1の電場ダイアグラム。着色されたフィールドマップは1センチメートル離れて10冠状スライスのための手MTの120％で、各画素における電界の絶対的な大きさを示します。レッドピクセルは100 V / mでニューロンの活性化のための閾値を、上記電界強度を有する領域を示しています。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図4： 右PFC以上H1の電場ダイアグラム。着色されたフィールドマップは1センチメートル離れて10冠状スライスのための手の120％のMTで各画素における電界の絶対的な大きさを示します。レッドピクセルは100 V / mでニューロンの活性化のための閾値を、上記電界強度を有する領域を示しています。/ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55100/55100fig4large.jpg "ターゲット=" _空白 ">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図5： 左TPJ以上H1の電場ダイアグラム。着色されたフィールドマップは1センチメートル離れ冠状スライスのための手の110％のMTでの各画素における電界の絶対的な大きさを示します。レッドピクセルは100 V / mでニューロンの活性化のための閾値を、上記電界強度を有する領域を示しています。この図は、リファレンス28から変更されている。この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図6：臨床医-administerdPTSD尺度（CAPS）まず（盲検）フェーズにおけるベースラインでの重症度スコアと後処理。パネルAは、パネルB、C、Dはそれぞれ、侵入、回避/麻痺、および過覚醒のコンポーネントを示している。総CAPSは、スコア描きます値は標準誤差±平均として提示されています。 * P <ベースラインを基準に0.05。参照¹⁴からの許諾を得て再掲しました。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

ディスカッション

議定書の中で重要なステップ
任意のDTMSプロトコルの最も重要な要素は、MTの正確な測定です。 MTは、患者を治療するために必要な、安全な個別の投与または刺激の強度を決定します。患者のMTが誤って実際のMTよりも高いで測定する場合は、患者の発作の危険性を増加させる、より高い強度の治療を得ることになります。患者は投与量の低すぎる受信した場合同様に、（ 例えば、MTの110％の代わりに、うつ病の治療中の120％）は、彼らが寛解に入ることはありません。使用されているコイルの構成要素は、1つを刺激しようとする領域上にヘッド上に配置されることが不可欠です。左PFCを刺激すると、ヘルメットの左前半からワイヤが左PFCを覆う頭蓋骨をタッチする必要があります。ヘルメット及び頭蓋骨の右側面との間の空間の数センチメートルがあってもよいです。右を刺激するとPFC、ヘルメットの右前半分は右のPFCを覆う頭蓋骨をタッチする必要があり、そしておそらくヘルメットと頭蓋骨の左側の間にスペースが存在することになります。 mPFCを刺激すると、ヘルメットの前面には、額の上部に押し下げされるべきです。コイルの辺がコイルの後ろに引き紐を締めてより近く一緒にすることができます。

修正およびトラブルシューティング
それが原因で、快適に、PFC上にある、と頭の大きさのばらつきに起因MCからのコイルの距離の違いながら、臨床診療において最も一般的な修飾は、コイルの傾きを調整しています。患者はうつ病の左PFCプロトコル中あまり右側頭刺激を感じる場合は、ヘルメットは、対称的な位置に向かって傾斜させることができます。 MCからコイル6センチ進めることは、患者の眉下のヘルメットの前部を置く場合に加えて、ヘルメットを後方に調整する必要があります。休んでMTを見つけることの難しさがある場合は、最初のステップは、常に低いアクティブMTを、見つけるためにすべきです。

技術の制限事項
大うつ病を除いて、 表1に列挙された刺激プロトコルは、最終的に遠く離れています。でもうつ病プロトコルは最適ではないかもしれません。これらは、特定の実験の時に利用可能な知識に応じて考案された潜在的なプロトコルであり、そしてそれらはそれらの解剖学的領域にわたって利用されたとき、彼らは成功しました。時間が経つにつれて、プロトコルが原因で特定の神経病理学に関与する脳ネットワーク、DTMSフィールド分布、作用機構、最適パラメータ、安全性データ、装置の耐久性データ、およびよりの出版に関する知識の蓄積を向上させることができますより大きなケースシリーズ。 1は非常に焦点、特定のターゲットを刺激したい場合また、これは、適切なコイルではありません。このような目的のために、F皮質表面に非常に焦点と表面的な領域を刺激するigure-8コイルは、より適しているでしょう。しかし、8の字コイルによる刺激は非常に焦点であるため、それが簡単に気分障害に関連する重要なDLPFC構造を欠場することができます。実際、単純な5 cmのルールと、図-8もPFC ^1、29の外側に配置されてもよいです。また、最近の研究では、膝下帯状に広範な接続を持つ前頭前皮質領域の刺激は、標準のrTMS ^2、3、30の抗うつ作用のために重要であることを示唆しています。これらの皮質領域の正確な位置は、個人³間で大きく変化するので、最適な刺激ターゲットは簡単に8の字コイルを逃してもよいです。この問題を解決するためには、医師は、fMRIのを持っている患者を送信する必要がありますし、ニューロナビゲーションを使用する必要があります。すべてのTHESその広範な分野は、関連するすべてのPFCのターゲットを刺激するため、電子の問題は、H1で発生しません。

既存の/代替の方法に対する技術の意義
H1 DTMSコイルはのrTMSのアリーナを入力するための最新のコイルです。これは、広く治療抵抗性うつ病、その短い処理時間、およびMTを決定する際に、その使いやすさを持つ患者のために、その高い有効性と忍容性に起因する精神科医に採用されています。これらのすべては、8の字コイルよりも神経組織のより深く、より大きなボリュームを刺激するH1の能力の関数です。しかし、コイルがヘルメットにあり、目には見えないという事実は、その意図されたターゲットからコイルを移動させるアイデアはほとんど異端になります。さらに、ハード外部ヘルメットは、臨床医は、H-コイルの重要な側面は、ソフト、屈曲可能な銅線とのデザインであることを忘れさせます。コイルのベースは1が欲しいの神経繊維の近くに頭蓋骨に隣接するように意図されています刺激することです。これは、DTMSコイルの設計を理解するために多くの年に数学と物理学を取っていない臨床医のための概念的に困難です。

図-8のコイルは完全に見え、理解しやすく、その効果は非常に焦点です。臨床医ははるかに場所から場所へそれらを移動する快適です。さらに、それらはより多くの年の間使用されている、オフラベル条件のためのそれらの使用を記載する多くの刊行物が存在します。しかし、これは、ここで又は新規な方法で検討されたプロトコルに従ってDLPFC外のターゲットにH1コイルの適用を妨げるべきではありません。

デバイスの潜在的な影響を測定するように電界線図については、生理食塩水で満たされた頭部モデルから測定された電界図は、別の方法を超える利点を有します。一部の研究者は、計算されたかwは、球状の頭部モデルを用いて誘導フィールドをモデル化しましたHICHはあまり正確^{31、32、33、34}です。生理食塩水で満たされた現実的状の頭部モデルに実際のコイルの誘起磁界を測定することは、数学的モデルより代表的であるが、それは³⁵完全に正確ではありません。最近、研究者らは、解剖学的に正しい仮想組織^{34、36、37、38}で電界をモデル化しました。より正確な電界図は、複数の記録電極を移植死体から得ることができたが、この実験はまだ行われていません。

この技術を習得した後、将来のアプリケーションや方向性
別のアナトにコイルを適用するために、コイルの図と電界図の見直しの概念を理解した後、omicalターゲットは、すでに可能なターゲットと刺激パラメータに関して、文献で知られているものに基づいて、異なるH-コイルおよび障害のために同じ手順を使用します。例えば、H7コイルは、OCDの治療のためのmPFCと前帯状皮質（ACC）の上に配置されるように設計されています。 H7コイルは、足の糖尿病性神経障害の治療のためにと軽度認知障害における楔前部の刺激のための後部頭頂皮質（PPC）の上に内側MCの上に配置することができます。

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
dTMSシステム	Brainsway		H1コイル、ポジショニングアーム、カート、刺激装置、冷却システムを含む
患者用キャップ	Brainsway		定規付き青色のキャップを含む
耳栓			定格30dB