1985年，Barker和他的同事們首次成功利用瞬時脈沖的外部磁場刺激人體大腦運動皮層和外圍神經。這種非侵入性、無痛的磁場刺激方法叫做經顱磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）。其一經問世，便引起了強烈反響，并迅速發展成為一種非侵入性的研究人體神經系統的強有力工具。

圖1

經過三十余年的發展，經顱磁刺激已經被廣泛地應用到科學研究和臨床治療領域，特別是重復經顱磁刺激（repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS），在研究和治療抑郁癥、帕金森病、癲癇、神經性疼痛、脊髓損傷和腦卒中等臨床疾病中發揮著重要的作用。

 不同種類的線圈

經顱磁刺激儀有兩個重要組成部分：提供脈沖電流的能量發生裝置和產生脈沖磁場的刺激線圈。磁刺激線圈的形狀和大小在確定大腦中刺激的聚焦性和深度方面起著重要作用。在經顱磁技術過去發展的很長一段時間中，基于不同的幾何布局研究者設計了諸多不同結構的線圈。

圖2

蝶形線圈

目前臨床和科研中廣泛使用的線圈有兩種：圓形線圈和8字型線圈。

圖3

1988年，Uneo等人首次提出了Figure-8線圈結構，并于1990年成功地獲得了5毫米分辨率的運動皮層映射功能。[1]

8字形線圈如圖3所示，由兩個共面的通有相反方向電流的圓形線圈組成。它所產生的磁場強度在空間的分布如圖4所示，產生的電場分布如圖5所示。由圖5可知，8字形線圈產生的電場有兩類峰值：位于兩線圈交界處的主峰和位于兩側的側峰。主峰的幅值約為側峰幅值的兩倍。這一特性使得8字形線圈的聚焦性遠優于其他不同結構的刺激線圈，8字形線圈在實驗和臨床中得到了更廣泛的應用 。[2]

圖4

圖5

英智8字形線圈

8字形線圈刺激較深且聚焦性較強，刺激深度約2-3cm，能較為精準地契合刺激靶點，可滿足于定位比較嚴格的腦功能區制圖。適用于區域性腦功能分析及多種神經、精神類疾病治療。

技術參數Technical Features

傳感器接口：LEMO 6針

電纜長度：1.5米

線圈尺寸：內徑：30mm，外徑：85mm 

8字形線圈相關應用

1. 使用8字形線圈治療失眠癥 

失眠癥是最常見的睡眠障礙，常見癥狀是入睡困難、睡眠質量下降和睡眠時間減少，記憶力、注意力下降等。

2013的一項研究中，將120名嚴重慢性失眠患者均分為3個研究組：rTMS治療組，藥物治療組（艾斯挫侖）和心理治療組，每天進行治療，持續兩周。其中rTMS治療組使用到8字形線圈，刺激頻率1Hz、80%閾值的刺激強度對靶點右背外側前額葉(R-DLPFC)區進行治療。三組在治療前，治療后都使用多導睡眠圖等參數進行評估。[3]

實驗結果表面，三種治療方式均具有顯著效果，與藥物治療組和心理治療組相比，使用8字形線圈的rTMS治療在改善Ⅲ期和REM睡眠方面效果最好。

2. 使用Butterfly coil線圈治療抑郁癥 

抑郁癥屬于臨床中一種常見的精神疾病，發病率高且有著比較高的自殺風險。近年來應用經顱磁刺激（rTMS）技術治療抑郁癥的研究取得了較大進展：30+項總共包括2000例被試研究抑郁癥的偽刺激雙盲對照試驗；15篇高影響因子關于MDD綜合數據的meta分析文章。

2018年的一項隨機、多中心試驗中，隨機分配414名診斷為重度抑郁癥的被試到10Hz rTMS治療組（205名）和iTBS治療組（209名）。均使用8字形線圈刺激左側背外側前額葉（L-DLPFC），每天一次，初始治療總計20次。分別在治療前、每5次治療后、全部治療結束后1周、結束后4周以及結束后12周使用HRSD-17等診斷評分手段進行跟蹤治療效果。[4]

實驗結果顯示，10Hz rTMS組的HRSD-17得分從23.5（SD4.4）變為13.4（SD7.8），iTBS組的HRSD-17得分從23.6（SD4.3）變為13.4（SD7.9）。兩者在治療抑郁癥患者癥狀中的效果相差不多。

Reference

[1]S. Ueno, T. Tashiro, and K. Harada, “Localized stimulation of neural tissues in the brain by means of paired configuration of time-varying magnetic fields,” Appl. Phys., vol. 64, no. 15, pp. 5862–5864, 1988.

[2]陳福謙，周軍，王永波，李麗紅。經顱磁刺激線圈結構設計分析綜述[J].機電工程,201,431(04):431-436.

[3]Cheng-gang Jiang, Ting Zhang, Fa-guo Yue, Ming-ling Yi. (2013). Efficacy of Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation in the Treatment of Patients with Chronic Primary Insomnia. , 67(1), 169–173. doi: 10.1007/s12013-013-9529-4.

Blumberger DM, Vila-Rodriguez F, Thorpe KE, Feffer K, Noda Y, Giacobbe P, Knyahnytska Y, [4]Kennedy SH, Lam RW, Daskalakis ZJ, Downar J. Effectiveness of theta burst versus high-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation in patients with depression (THREE-D): a randomised non-inferiority trial. Lancet. 2018 Apr 28; 391(10131):1683-1692. doi: 10.1016/S0140-6736(18)30295-2. Epub 2018 Apr 26. Erratum in: Lancet. 2018 Jun 23;  391(10139):e24   . PMID: 29726344.