The H1 deep transcranial magnetic stimulation coil is FDA-cleared for the treatment of depression. We demonstrate how to utilize the H1 for other conditions, such as auditory hallucinations and PTSD, by moving the helmet to different locations over the subject’s skull.
Deep transcranial magnetic stimulation (dTMS) is a relatively new technique that uses different coils for the treatment of different neuropathologies. The coils are made of soft copper windings in multiple planes that lie adjacent to the skull. They are located within a special helmet so that their magnetic fields combine and improve depth penetration. The H1 dTMS coil is designed to stimulate bilateral prefrontal cortices with greater effective stimulation over the left than the right. By positioning the left side of the coil close to the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC), the H1 coil was used in a multisite study, leading to FDA approval for treatment-resistant depression. In this same position, the H1 coil was also explored as a possible treatment for negative symptoms of schizophrenia, bipolar depression, and migraine. When moved to different positions over the subject’s skull, the H1 coil was also explored as a possible treatment for other conditions. Such manipulation of the H1 coil was demonstrated for PTSD and alcohol dependence by positioning it over the medial prefrontal cortex (mPFC), for anxiety by positioning it over the right prefrontal cortex (rPFC), for auditory hallucinations and tinnitus by positioning it over the temporoparietal junction (TPJ), and for Parkinson’s and fatigue from multiple sclerosis (MS) by positioning it over the motor cortex (MC) and PFC. Corresponding electrical field diagrams measured with an oscilloscope through a saline-filled head are included.
Indtil for nylig, kun overfladiske, gentagne transkraniel magnetisk stimulation (rTMS) spoler, såsom cirkulære, figur-8, eller dobbelt-kegle spoler, var til rådighed. Selv om disse spoler let kunne flyttes overalt over kraniet at målrette ændret hjerneaktivitet i forskellige lidelser, henfald af deres elektriske felter var ret hurtig. Denne hurtige henfald begrænset deres effektivitet og gjorde dem upraktiske til brug i tilfælde, hvor dybere stimulation er nødvendig, da den høje stimulator output, der kræves, kan være farlig og smertefuld for patienten. Desuden focality af figur-8 og dobbelt-kegle spoler kræver virkelig neuro-navigation, især hvis man ønsker at være sikker på, at de påvirker den korrekte anatomiske mål 1, 2, 3.
I de senere år har den kliniske anvendelse af rTMS skred på grund af to faktorer. Den første er fremskridt i sjovctional Neuroimaging, afklaring meningsfulde og konkrete neuroanatomiske mål for psykiatriske og neurologiske symptomer og lidelser. Den anden er fremskridt i bioteknik, der gjorde det muligt for levering af ikke-invasiv, tolerabel, højfrekvente stimulation til dybe områder af hjernen med specielt designede DTM'er H-spoler 4, 5 og forbedrede køling teknologier (lang køling tid mellem tog resultater i meget lang behandlinger). Tilsammen udgør disse udviklinger tillader langsigtede normalisering af patologisk hjerneaktivitet i en række mål, som blev identificeret for en bestemt symptom eller tilstand. Kombinationen af disse fremskridt i høj grad udvider lægens værktøjskasse, ændre den praksis, psykiatri og neurologi, da det giver en sikker og effektiv måde at behandle selv resistente patienter.
Der er fjorten forskellige H-spoler beregnet til at målrette specifikke områder af hjernen, og de er available til forskning eller til klinisk brug i forskellige lande. Det er imidlertid kun H1 spolen FDA-godkendt til kommerciel anvendelse, og derfor blandt de forskellige H-spoler, er det den mest tilgængelige spole til patienter. På grund af dette, er det vigtigt for klinikere at være bekendt med de alternative protokoller, der kan administreres ved hjælp af H1 spole og hvordan hver kan anvendes til fordel for deres refraktære patienter. Det er vigtigt at kvalificere, at der er bedre designede H-spoler til symptomer, der ikke kan afhjælpes ved at målrette venstre DLPFC. Men da H1 spolen er i øjeblikket den mest let-tilgængelige H-spole er dette papir til formål at forklare, hvordan at placere den korrekt i en off-label fashion.
Kritiske skridt i protokollen
Den vigtigste komponent i enhver DTM'er protokol er den korrekte måling af MT. MT bestemmer individualiserede dosis eller stimulator intensitet nødvendigt og sikkert at behandle patienten. Hvis en patients MT forkert måles ved højere end deres faktiske MT, vil de ende med at få en højere intensitet behandling, øger patientens beslaglæggelse risiko. Tilsvarende, hvis patienten får for lav en dosis (f.eks, 110% af MT i stedet for 120% under behandling for depression), de ikke vil gå i remission. Det er også nødvendigt, at den del af spolen, der bruges er placeret på hovedet over regionen man forsøger at stimulere. Når stimulere venstre PFC, bør ledningerne fra venstre forreste halvdel af hjelmen være røre kraniet overliggende venstre PFC; der kan være flere centimeter rummet mellem den højre side af hjelmen og kraniet. Når stimulere retPFC, bør den højre forreste halvdel af hjelmen være røre kraniet overliggende den rigtige PFC, og der vil sandsynligvis være et mellemrum mellem den venstre side af hjelmen og kraniet. Når stimulere mPFC, bør den forreste af hjelmen skubbes ned på toppen af panden. Siderne af spolen kan bringes tættere sammen ved at stramme en løbegang i bagsiden af spolen.
Ændringer og fejlfinding
De mest almindelige modifikationer i klinisk praksis er justeringer af hældningen af spolen, mens det er over PFC, grundet komfort, og forskelle i afstanden af spolen fra MC, forårsaget af variationer i hovedstørrelse. Hvis en patient føles for meget ret tidsmæssige stimulation under venstre PFC protokol for depression, kan hjelmen vippes mod symmetrisk position. Desuden, hvis fremføring af spolen 6 cm fra MC sætter forsiden af hjelmen under patientens øjenbryn, hjelmen bør justeres posteriort.Hvis der er problemer med at finde den hvilende MT, bør det første skridt være at finde det aktive MT, som altid er lavere.
Begrænsninger af teknikken
De stimuleringsprotokoller opført i tabel 1, med undtagelse af svær depression, er langt fra endelig. Selv depression protokol er måske ikke optimal. Disse er potentielle protokoller, der blev udtænkt i henhold til viden på tidspunktet for den specifikke eksperiment, og når de blev udnyttet i løbet af disse anatomiske regioner, de var en succes. Som tiden går, kan protokoller forbedres på grund af ophobning af viden med hensyn til hjernen netværk, der er involveret i det specifikke neuropatologi, DTM'er felt distribution, virkningsmekanisme, optimale parametre, sikkerhedsdata, enhed holdbarhed data og offentliggørelse af mere og større case-serier. Hertil kommer, at hvis man ønskede at stimulere en meget samlingspunkt, specifikt mål, ville dette ikke være et passende spole. For sådan et mål, at figur-8 spole, som stimulerer meget fokale og overfladiske regioner på cortex overflade, ville være bedre egnet. Men da stimulation af figur-8 spolen er så omdrejningspunkt, det kan nemt gå glip af vigtige DLPFC strukturer er relevante for humørsvingninger. Faktisk med den simple 5-cm-reglen, figur-8 kan endog være placeret uden for PFC 1, 29. Desuden nyere undersøgelser tyder på, at stimulering af præfrontale kortikale regioner med omfattende forbindelser til subgenual cingularis kan være afgørende for den antidepressive virkning af standard rTMS 2, 3, 30. Da den nøjagtige placering af disse cortex regioner i høj grad varierer mellem individer 3, kan optimale stimulation mål være let forpasset med en figur-8 spole. For at afhjælpe dette problem, skal lægen sende patienten til at have en fMRI og skal bruge neuro-navigation. Alle tHESe problemer ikke opstår med H1, da dens brede felt stimulerer alle relevante PFC mål.
Betydningen af teknikken med hensyn til eksisterende / alternative metoder
Den H1 DTM'er spole er den nyeste spole til at indtaste rTMS arena. Det er blevet bredt vedtaget af psykiatere grund af sin høje effektivitet og tolerabilitet for patienter med behandlingsresistent depression, dets korte behandlingstid, og den nemme at bestemme MT. Alle disse er funktioner af evnen af H1 til at stimulere en langt dybere og større volumen af neuronal væv end 8-tals spoler. Den omstændighed spolen er i en hjelm og er ikke synlige for øjet gør tanken om at flytte spolen fra sit mål næsten kættersk. Derudover hårde ydre hjelm forårsager klinikere at glemme, at et centralt aspekt af H-spoler er deres design med bløde, bøjelige kobberledninger. Bunden af spolen er beregnet til at støde op til kraniet nær de neuronale fibre, én ønskers at stimulere. Det er begrebsmæssigt vanskeligt for klinikere, som ikke har taget matematik og fysik i mange år at forstå udformningen af DTMs spoler.
Figur-8 spoler er lettere at forstå, helt synligt, og deres virkninger er meget omdrejningspunkt. Klinikere er meget mere komfortabel flytte dem fra sted til sted. Derudover har de været i brug i mange år, og der er flere publikationer, der beskriver deres anvendelse til off-label betingelser. Dette bør dog ikke afskrække anvendelsen af H1 spole til mål uden for DLPFC i overensstemmelse med de protokoller, der blev anmeldt her eller i en roman måde.
Med hensyn til de elektriske felt diagrammer som en måling af de potentielle virkninger af enheden, elektrisk felt diagrammer målt fra en saltopløsning fyldt hoved model har fordele i forhold til alternative metoder. Nogle forskere har beregnet eller modelleret de inducerede felter under anvendelse af en sfærisk hoved model, which er mindre præcis 31, 32, 33, 34. Måling af inducerede felt af den virkelige spole i et realistisk-formet hoved model fyldt med saltvand er mere repræsentativ end nogen matematisk model, men det er ikke helt nøjagtige 35. For nylig har forskere modelleret de elektriske felter i anatomisk korrekte virtuelle væv 34, 36, 37, 38. Mere nøjagtige elektriske felt diagrammer kunne opnås fra lig implanteret med flere registreringselektroder, men dette forsøg er endnu ikke blevet udført.
Fremtidige applikationer eller retninger efter mastering denne teknik
Efter forstå begrebet gennemgå spolen diagram og det elektriske felt diagram til at anvende spolen til forskellige Anatomical mål, bruge den samme procedure for forskellige H-spoler og lidelser baseret på, hvad der allerede er kendt i litteraturen med hensyn til mulige mål og stimulering parametre. For eksempel er H7 spolen konstrueret til at blive placeret over mPFC og anterior cingulate cortex (ACC) til behandling af OCD. Den H7 spole kan placeres over den mediale MC til behandling af diabetisk neuropati af fødderne og over den bageste parietale cortex (PPC) til stimulering af precuneus i mild kognitiv svækkelse.
The authors have nothing to disclose.
The authors wish to thank Elyssa Sisko and Bella Tendler for manuscript review and editing.
dTMS System | Includes H1 coil, positioning arm, cart,stimulator, cooling system | ||
Patient Caps | Brainsway | Includes blue caps with rulers | |
Ear plugs | Rated to 30dB |