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        隨著經(jīng)顱磁刺激技術(shù)（TMS）的快速發(fā)展，TMS治療指南[1][2]、TMS安全指南[3]、TMS專家共識[4][5][6]等權(quán)威文件的發(fā)布，TMS的應(yīng)用越來越規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，但在臨床和科研應(yīng)用過程中，大家會發(fā)現(xiàn)，個體化、精準(zhǔn)化、智能化也是TMS技術(shù)的發(fā)展趨勢。

        首先，人的大腦形態(tài)各異，受損的大腦更是千奇百怪，如何實(shí)現(xiàn)個體化的解剖定位一直是臨床和科研的關(guān)注點(diǎn)；其次，在實(shí)施TMS過程中，一直困惱我們的問題有：TMS線圈首次難以精準(zhǔn)定位、治療過程中由于患者頭部移動刺激容易脫靶，二次治療難以重復(fù)第一次的刺激部位，這不但會對治療效果產(chǎn)生直接影響，更關(guān)系到科研數(shù)據(jù)的客觀性和可信度。

        所以，今天就與大家分析一下TMS定位技術(shù)的發(fā)展，期待能為大家選擇TMS定位方法提供一點(diǎn)參考。

為了方便理解，先上總圖：

認(rèn)識TMS1.0時代！

        “TMS1.0時代”，顧名思義，屬于TMS定位技術(shù)發(fā)展的初始階段，在此時期，TMS定位方法處于一種粗放定位、人工操作狀態(tài)。

> 腦功能區(qū)定位

        業(yè)內(nèi)人都知道，TMS技術(shù)的誕生標(biāo)志是：1985年英國Barker教授在國際知名雜志《柳葉刀》上發(fā)表的一篇用TMS設(shè)備刺激原始運(yùn)動皮層（M1區(qū)）引出運(yùn)動誘發(fā)電位（MEP）的文章[7]。

圖1.1 Barker教授演示TMS設(shè)備

        從流傳的圖片可以看到，Barker教授手持刺激線圈，在沒有定位輔助工具的情況下進(jìn)行了TMS治療演示，猜測采用的可能為腦功能區(qū)定位法。

        功能區(qū)定位是對功能明確、易于檢測到靶區(qū)刺激效果的刺激部位進(jìn)行定位，刺激M1區(qū)，在上下肢、面部很容易看到靶肌的抽動或者在靶肌上記錄到MEP，還有在視覺區(qū)刺激出現(xiàn)光幻覺，刺激Broca區(qū)出現(xiàn)語言停頓等。

        這種方法容易實(shí)現(xiàn)個體化，但對刺激反應(yīng)不明顯的腦區(qū)，如情緒、記憶的額葉刺激就不適用，因?yàn)榍榫w無法通過單次刺激來做出明顯改變。

> 解剖學(xué)定位

        大腦的結(jié)構(gòu)是所有一切腦科學(xué)的基礎(chǔ)，歷年來研究的人也很多。TMS利用解剖學(xué)定位是根據(jù)大腦的常模確定大概的解剖結(jié)構(gòu)及位置，常見的方法有國際腦電10-20系統(tǒng)定位和布羅德曼分區(qū)，這依賴操作者對大腦解剖知識的熟練掌握，是一種非個體化的定位方法。

        而目前臨床上TMS定位應(yīng)用最多的是腦電10-20系統(tǒng)定位，這是借鑒腦電圖的定位方法，該法簡單易學(xué)易用[8]，尤其是基于這種定位方法各TMS設(shè)備生產(chǎn)商都研制出了TMS定位帽，深受臨床初學(xué)者的喜愛。

        測量閾值主要是在紅色區(qū)域（M1區(qū)）主管手部活動的運(yùn)動皮質(zhì)區(qū)域C3進(jìn)行，其他相關(guān)疾病的治療位點(diǎn)如圖所示。

圖1.2 依瑞德2012年根據(jù)腦電10-20系統(tǒng)研發(fā)的TMS定位帽

> 腦功能區(qū)+解剖學(xué)定位

        前額葉背外側(cè)區(qū)（DLPFC）是精神科治療許多疾病的常選刺激部位，臨床上常用手指（拇短展?。㎝1區(qū)向前移動5cm來定位DLPFC，也可以用腦電10-20系統(tǒng)里的F3和F4分別定位左/右DLPFC。但每個人頭顱大小不同，也沒有考慮每個人解剖和功能變異的因素，不算個體化的刺激定位。

> 紅外光學(xué)導(dǎo)航定位

        無論是基于腦功能區(qū)定位確定一個部位，然后在此基礎(chǔ)上尋找其他刺激部位，還是通過解剖學(xué)知識直接定位，實(shí)際上誰都無法保證刺激位置是準(zhǔn)確的，因?yàn)檎麄€刺激過程是一種“盲態(tài)”，無法看到到底刺激的是哪一處大腦皮層。

        為了解決“盲態(tài)”問題，很早期就誕生了一種“可視化”的大腦皮層定位裝置，這種裝置初期是用于外科手術(shù)，后來引入TMS領(lǐng)域，該裝置可以導(dǎo)入個體的MRI數(shù)據(jù)，重建3D頭模，再采用紅外光學(xué)攝像頭和導(dǎo)光裝置，通過人工操作將現(xiàn)實(shí)腦和3D頭模進(jìn)行匹配，將現(xiàn)實(shí)腦的空間位置轉(zhuǎn)換到“可視化”的3D頭模軟件上，這樣就實(shí)現(xiàn)了TMS首次精準(zhǔn)定位的需求，并且對刺激線圈與頭皮的距離和角度有了嚴(yán)格控制，定位準(zhǔn)確性得以大幅提升[8]，類似紅外光學(xué)導(dǎo)航的還有一種磁導(dǎo)航產(chǎn)品（這里不詳述，感興趣可以網(wǎng)上查詢）。

        但這種方法全程需要手持刺激線圈，而且每次使用都需重新標(biāo)定，過程繁瑣耗時。如果想實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療，需要在20分鐘（每個TMS治療方案不一樣，可能時長也不一，暫且以平均的20分鐘舉例）的刺激時間里手持刺激線圈一動不動的站在受試者旁邊，就問操作者你累不累？崩潰不崩潰？如果受試者頭部移動，我想操作者更奔潰，因?yàn)樾枰袛嘀委?，重新手動調(diào)整定位。

        基于上述情況，這種定位方法是不適用于臨床治療的，所以僅在科研文章里見到過，應(yīng)該說這種方法無法解決治療過程中頭部移動脫靶這個難題。

> 隨動支架

        辦法總比困難多，為了解決過程中不脫靶的難題，依瑞德公司早在2015年就在已有純機(jī)械式線圈支架（用于在重復(fù)刺激時固定刺激線圈的裝置）的基礎(chǔ)上研發(fā)出了一款隨動支架。

圖1.3  2015年依瑞德研發(fā)的隨動支架

隨動支架的特點(diǎn)如下：

①三軸一體化的機(jī)械臂，可實(shí)現(xiàn)180°全方位定位；

②感應(yīng)支架可隨頭部移動，始終刺激到相應(yīng)靶點(diǎn)；

③可調(diào)節(jié)式座椅，提高患者舒適度。

        隨動支架在某種意義上解決了患者在治療過程中頭部移動及舒適性問題，貌似可以解決紅外光學(xué)導(dǎo)航治療過程中不能跟隨的問題。

        但是，經(jīng)過臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，如果頭部稍微偏移或者活動幅度較小，支架很難識別這種微小變化而無法進(jìn)行跟隨，由于敏感性不夠，只能解決治療過程中粗略的靶點(diǎn)跟隨。

        隨動支架的基礎(chǔ)定位方法還是前面提到的腦功能區(qū)或解剖學(xué)定位，無法從根本上滿足精準(zhǔn)定位的需求，也無法保證二次定位的重復(fù)性，因此隨動支架并不能滿足TMS精準(zhǔn)定位的需求，臨床上實(shí)用性不強(qiáng)，也沒有大力推廣。

        基于TMS1.0時代的局限，我們迫切的需要一種更為成熟和先進(jìn)的定位技術(shù)的出現(xiàn)——

迎來TMS2.0時代！

        代替人工的是機(jī)械，目前被稱為“機(jī)器人”，只要確定規(guī)則，機(jī)器就會精細(xì)化的執(zhí)行命令，大大提高了定位的精準(zhǔn)度和智能度，機(jī)器的精準(zhǔn)關(guān)鍵因素在標(biāo)定環(huán)節(jié)。在精準(zhǔn)智能的TMS2.0時代，目前具有代表性的技術(shù)路線有兩種。

        一是在TMS1.0時代光學(xué)導(dǎo)航產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，增加智能機(jī)械臂，用機(jī)械臂代替人握持刺激線圈，可以實(shí)現(xiàn)治療過程中智能跟隨[8]。

        但這種基于紅外光學(xué)引導(dǎo)的技術(shù)路線，由于首次定位仍需人工選擇，對操作者專業(yè)要求高；重建的3D頭模與現(xiàn)實(shí)腦的匹配都需要很繁瑣的操作流程，大大降低了工作效率，使其在臨床與科研方面使用嚴(yán)重受限。

圖2.1需要重新標(biāo)定的紅外光學(xué)導(dǎo)航機(jī)器人

        另一種是2019年武漢依瑞德聯(lián)合資聯(lián)虹康推出的阿米磁刺激智能機(jī)器人系統(tǒng)（后稱“阿米機(jī)器人”），這是一款全球首創(chuàng)的，基于機(jī)器視覺識別的TMS專用定位系統(tǒng)，完美且高效地實(shí)現(xiàn)了首次定位精準(zhǔn)性、過程中智能跟隨和二次精準(zhǔn)重復(fù)功能，完成了TMS定位史上一次質(zhì)的飛躍，完全有潛力引領(lǐng)臨床和科研TMS應(yīng)用從粗放定位的1.0時代跨入精準(zhǔn)智能定位的2.0時代。

圖2.2  2019年依瑞德＆資聯(lián)虹康企業(yè)管理集團(tuán)推出的阿米機(jī)器人

- 高效 -

        阿米機(jī)器人通過多維度機(jī)械臂握持刺激線圈和位置傳感器，省去了手持線圈定位的繁瑣，解放了操作者的雙手，全程智能化的快速識別和執(zhí)行能力，大大提升了工作效率，為臨床和科研的同時應(yīng)用創(chuàng)造了先天條件。

- 精準(zhǔn) -

        阿米機(jī)器人可導(dǎo)入患者的MRI數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動建立患者的個體化3D頭模，通過機(jī)器視覺識別系統(tǒng)，將現(xiàn)實(shí)腦和3D頭模之間的進(jìn)行快速智能匹配，精準(zhǔn)且高效，將有顱骨和頭發(fā)覆蓋的大腦皮層“可視化”為個體的3D頭模，真正實(shí)現(xiàn)個體化、可視化操作，快速實(shí)現(xiàn)首次精準(zhǔn)定位。

- 智能跟隨 -

        機(jī)器人具有靶點(diǎn)記憶和靈敏的位置識別系統(tǒng)，可以快速識別患者頭部的位置變化，實(shí)現(xiàn)治療過程中的靶點(diǎn)跟隨保證不脫靶和二次精準(zhǔn)重復(fù)，為精準(zhǔn)智能化TMS的實(shí)現(xiàn)提供了可能，為科研成果的可信度和科學(xué)性提供了保障。

圖2.3 阿米機(jī)器人的臨床應(yīng)用

阿米機(jī)器人超越紅外光學(xué)導(dǎo)航和第一種技術(shù)路線的突出表現(xiàn)有：

①阿米機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)置刺激點(diǎn)，無需操作者手動探索選靶點(diǎn)，降低了操作者對解剖知識的要求和探索選點(diǎn)的操作誤差，而紅外光學(xué)導(dǎo)航和第一種技術(shù)路線都需要人工選點(diǎn)，增加了人工誤差。

②阿米機(jī)器人可以快速智能地將現(xiàn)實(shí)腦與3D頭模之間進(jìn)行匹配，高效且準(zhǔn)確，而紅外光學(xué)導(dǎo)航和第一種技術(shù)路線都需要人工匹配，容易造成操作誤差。

③阿米機(jī)器人每次使用都是通過機(jī)器視覺識別快速標(biāo)定，高效省時而且準(zhǔn)確，而紅外光學(xué)導(dǎo)航和第一種技術(shù)路線每次需要重新標(biāo)定，操作繁瑣，且容易引入新的誤差。

④阿米機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)治療中的靶點(diǎn)鎖定，實(shí)現(xiàn)智能跟隨，但紅外光學(xué)導(dǎo)航不能實(shí)現(xiàn)智能跟隨。

⑤阿米機(jī)器人具有靶點(diǎn)記憶功能，可以快速精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)二次重復(fù)定位，而紅外光學(xué)導(dǎo)航雖有靶點(diǎn)記憶，但需人工復(fù)位，很精準(zhǔn)的參數(shù)需要人手復(fù)位，想想都很難做到。

        總之，阿米機(jī)器人是充分整合個體的頭面部信息、大腦頭皮外形、患者個體化的MRI數(shù)據(jù)等三方面的定量信息，并結(jié)合刺激靶點(diǎn)與刺激線圈表面中心鎖定的距離和角度，可一鍵式快速（僅需10s）精準(zhǔn)重復(fù)定位；治療過程中保證刺激線圈全程跟隨靶點(diǎn)，確保治療過程連續(xù)性，大大減少了操作的繁瑣和誤差，從理論和實(shí)踐證實(shí)，阿米機(jī)器人的誕生是TMS定位技術(shù)跨時代的飛躍。

        在安全性方面，阿米機(jī)器人擁有多重安全防護(hù)措施，如急停按鈕，防碰撞檢測傳感器和智能算法，可確保治療過程安全，無隱患，是當(dāng)前TMS臨床應(yīng)用及科研必不可少的配套利器。

展望TMS 3.0時代！

        我們看的更遠(yuǎn)，是因?yàn)槲覀冋驹诰奕说募绨蛏希≡赥MS 2.0時代的基礎(chǔ)上，我們期待，未來的TMS通過掃描大腦即可發(fā)現(xiàn)病灶與功能障礙，同時智能匹配個體化的檢測指標(biāo)，快速確定最優(yōu)的個體化治療方案，以實(shí)現(xiàn)患者獲得更受益的TMS治療，讓患者踏上康復(fù)的快車道！