TMS在精準醫學的進展:從憂鬱,強迫症到思覺失調
作者/唐子俊醫師
從傳統 TMS 到加速型和 TBS 腦刺激
自 2010 年以來,重複性經顱磁刺激(rTMS)已成為精神病學實證治療方法。2008 年,TMS 被 FDA 批准用於藥物頑抗型重度憂鬱症(TRD)。之後 FDA 陸續許可,用於減少強迫症,雙極性憂鬱,成癮如戒菸的症狀。新的文獻支持 TMS 用於其他精神疾病,包括 PTSD 和思覺失調。FDA 通過新的 TMS 型式,稱為 TBS (θ-burst TMS) 3 分鐘更高頻腦刺激,大大縮短治療時間。TBS 三分鐘內刺激,達到傳統大約 40 分鐘效果,更可以運用在一天多次的加速型 TMS,增加治療方便性和遵從性,也提升改善速度。*最新消息:美國臨床TMS腦刺激學會2023最新聲明:iTBS 應被視為標準 10 Hz 的有效替代方案。
更快達到治療次數,累積更多治療次數,促進改變效果
TMS 剛開始會以較低能量找到誘發刺激效果的 MT 動作閾值。隨治療進行,TMS 的參數可以有所更改,包括刺激的位置、強度和頻率,達到最佳效果。在個案可以接受程度下,傾向於更高的強度和更大的累積能量。累積更多研究及臨床經驗,TMS 方案不斷進展,為促進效果可增加更多的 TMS 治療次數(即 20 - 30 次或更多次以達到最佳改善);在一天內多次刺激,稱為加速型 TMS(aTMS );以及在 TMS 刺激時刻意加入刺激或誘發症狀(如回想強迫症,藥物或創傷畫面),以達到去除連結效果。
使用導航定位,並未增加臨床效果
刺激的位置也與精準醫療的討論高度相關。例如,早期的 TMS 研究使非導航定位法來選擇刺激熱點左側前外側額葉 DLPFC。之後發展出基於MRI 的神經導航,或基於頭圍計算後 Beam F3 的發展。臨床證據顯示,使用導航和非導航的臨床結果相似,也就是導航定位並未增加臨床效果。美國臨床 TMS 學會,也發現導航多用於研究機構,臨床較少使用。
刺激右側大腦也有效,部分個案需要更深度刺激:deepTMS 可以刺激更深腦區域
選擇左前外側額葉 DLPFC 作為 TMS 目標是基於初步的數據,這些數據顯示左前額葉皮層的低血流灌注是憂鬱症的機制,這些發現是在 1990年前後,之後發現理論無法在後續個案持續類推。研究發現,對左右大腦前額葉刺激均有效果,不再只有聚焦在左腦刺激。前額葉上的刺激可以導致大腦網絡改變,特別是膝下前扣帶 ACC。後續儀器發展出 deepTMS (深度TMS) ,希望藉由加強刺激深度,達到特殊效果。美國 FDA通過的深度 TMS 有 brainsway 和 magventure,兩個專用探頭,對強迫症效果優於傳統 TMS。針對 TMS 有效的個案,研究其大腦產生何種改變,發現療效影響主要來自於大腦迴路改變,而不是刺激部位的血流變化。
治療改變機制在影響大腦網絡,而不是局部血流變化
憂鬱症主要問題在前頂葉網絡和預設模組網絡(DMN),此網絡和大腦回到待機狀態有關。現在認為憂鬱症的 DMN 和其他網絡之間的連接性過強,前頂葉和背側注意網絡連接性減弱。TMS 治療使網絡 "正常化"。在憂鬱症患者中,TMS 治療促成 DMN 過度連接性的減少,促進前額葉網絡調節力增加。這些變化,一般藉由功能性核磁共振 fMRI 或是腦波 EEG 來記錄。美國累積大量腦影像資料庫,台灣陽明交大也累積 EEG資料庫,加入 AI 訓練。fMRI 和腦波是目前最被研究廣泛使用的客觀分析方法。精準精神醫學教科書案例,研究機構在治療中,通常包括核磁共振/腦電圖檢查,希望藉由研究推展以 MRI 或 EEG 為主的生物指標,引導治療決定,就如同更高階的人工智慧。不過現在仍認為,並無法用生物指標來當作治療根據,仍須以醫師臨床經驗為主,但生物指標(如腦波和核磁共振)可用來比較前後變化,藉由了解治療改變機制。
MRI 和腦波可以研究改變機制,不適合用於引導 TMS 治療
使用神經影像學,如 fMRI 和腦波,無法來引導 TMS 治療,仍然僅用於輔助醫師,考慮各種因子做出決策,包括年齡,疾病的複雜性(如共病焦慮,恐慌,創傷,自閉症),治療的頑抗等級,整合臨床 TMS 經驗,做出不一樣決策。TMS 可能是第一批將神經影像學方法,未來轉化為引導大腦疾病治療重要指標。根據研究和 TMS 治療經驗,一些人對腦刺激任何刺激都有反應,而另一些人可能只對某些部位較有反應,還有一些人可能對 TMS 沒有反應,治療的反應受到眾多複雜因素的影響。後續侵入式深度腦刺激 DBS,也在研究植入電極在大腦深部治療憂鬱症及強迫症。這種侵入性的治療因為大型研究的結果不一致,而且需要開刀在不同部位植入晶片,仍然未普遍開放於臨床使用。
精準醫療希望未來可以增加治療有效性,降低治療費用
教科書提到假設美國 TMS 治療系列的平均成本和時間為 15,000 美元,希望精準治療發展,可以增加療效,速度和減少治療費用。現在研究採取主流 MRI 或腦波輔助,加上不同部位刺激,deep TMS 等方法,朝向更有效治療前進。大腦影像指導治療仍在成熟中,不建議當作治療決策使用,台灣也在累積腦波資料庫,希望人工智慧提供判讀參考。
參考文獻:
本文為唐子俊醫師於《台灣臨床TMS腦刺激學會》發表之文章
從傳統 TMS 到加速型和 TBS 腦刺激
自 2010 年以來,重複性經顱磁刺激(rTMS)已成為精神病學實證治療方法。2008 年,TMS 被 FDA 批准用於藥物頑抗型重度憂鬱症(TRD)。之後 FDA 陸續許可,用於減少強迫症,雙極性憂鬱,成癮如戒菸的症狀。新的文獻支持 TMS 用於其他精神疾病,包括 PTSD 和思覺失調。FDA 通過新的 TMS 型式,稱為 TBS (θ-burst TMS) 3 分鐘更高頻腦刺激,大大縮短治療時間。TBS 三分鐘內刺激,達到傳統大約 40 分鐘效果,更可以運用在一天多次的加速型 TMS,增加治療方便性和遵從性,也提升改善速度。*最新消息:美國臨床TMS腦刺激學會2023最新聲明:iTBS 應被視為標準 10 Hz 的有效替代方案。
更快達到治療次數,累積更多治療次數,促進改變效果
TMS 剛開始會以較低能量找到誘發刺激效果的 MT 動作閾值。隨治療進行,TMS 的參數可以有所更改,包括刺激的位置、強度和頻率,達到最佳效果。在個案可以接受程度下,傾向於更高的強度和更大的累積能量。累積更多研究及臨床經驗,TMS 方案不斷進展,為促進效果可增加更多的 TMS 治療次數(即 20 - 30 次或更多次以達到最佳改善);在一天內多次刺激,稱為加速型 TMS(aTMS );以及在 TMS 刺激時刻意加入刺激或誘發症狀(如回想強迫症,藥物或創傷畫面),以達到去除連結效果。
使用導航定位,並未增加臨床效果
刺激的位置也與精準醫療的討論高度相關。例如,早期的 TMS 研究使非導航定位法來選擇刺激熱點左側前外側額葉 DLPFC。之後發展出基於MRI 的神經導航,或基於頭圍計算後 Beam F3 的發展。臨床證據顯示,使用導航和非導航的臨床結果相似,也就是導航定位並未增加臨床效果。美國臨床 TMS 學會,也發現導航多用於研究機構,臨床較少使用。
刺激右側大腦也有效,部分個案需要更深度刺激:deepTMS 可以刺激更深腦區域
選擇左前外側額葉 DLPFC 作為 TMS 目標是基於初步的數據,這些數據顯示左前額葉皮層的低血流灌注是憂鬱症的機制,這些發現是在 1990年前後,之後發現理論無法在後續個案持續類推。研究發現,對左右大腦前額葉刺激均有效果,不再只有聚焦在左腦刺激。前額葉上的刺激可以導致大腦網絡改變,特別是膝下前扣帶 ACC。後續儀器發展出 deepTMS (深度TMS) ,希望藉由加強刺激深度,達到特殊效果。美國 FDA通過的深度 TMS 有 brainsway 和 magventure,兩個專用探頭,對強迫症效果優於傳統 TMS。針對 TMS 有效的個案,研究其大腦產生何種改變,發現療效影響主要來自於大腦迴路改變,而不是刺激部位的血流變化。
治療改變機制在影響大腦網絡,而不是局部血流變化
憂鬱症主要問題在前頂葉網絡和預設模組網絡(DMN),此網絡和大腦回到待機狀態有關。現在認為憂鬱症的 DMN 和其他網絡之間的連接性過強,前頂葉和背側注意網絡連接性減弱。TMS 治療使網絡 "正常化"。在憂鬱症患者中,TMS 治療促成 DMN 過度連接性的減少,促進前額葉網絡調節力增加。這些變化,一般藉由功能性核磁共振 fMRI 或是腦波 EEG 來記錄。美國累積大量腦影像資料庫,台灣陽明交大也累積 EEG資料庫,加入 AI 訓練。fMRI 和腦波是目前最被研究廣泛使用的客觀分析方法。精準精神醫學教科書案例,研究機構在治療中,通常包括核磁共振/腦電圖檢查,希望藉由研究推展以 MRI 或 EEG 為主的生物指標,引導治療決定,就如同更高階的人工智慧。不過現在仍認為,並無法用生物指標來當作治療根據,仍須以醫師臨床經驗為主,但生物指標(如腦波和核磁共振)可用來比較前後變化,藉由了解治療改變機制。
MRI 和腦波可以研究改變機制,不適合用於引導 TMS 治療
使用神經影像學,如 fMRI 和腦波,無法來引導 TMS 治療,仍然僅用於輔助醫師,考慮各種因子做出決策,包括年齡,疾病的複雜性(如共病焦慮,恐慌,創傷,自閉症),治療的頑抗等級,整合臨床 TMS 經驗,做出不一樣決策。TMS 可能是第一批將神經影像學方法,未來轉化為引導大腦疾病治療重要指標。根據研究和 TMS 治療經驗,一些人對腦刺激任何刺激都有反應,而另一些人可能只對某些部位較有反應,還有一些人可能對 TMS 沒有反應,治療的反應受到眾多複雜因素的影響。後續侵入式深度腦刺激 DBS,也在研究植入電極在大腦深部治療憂鬱症及強迫症。這種侵入性的治療因為大型研究的結果不一致,而且需要開刀在不同部位植入晶片,仍然未普遍開放於臨床使用。
精準醫療希望未來可以增加治療有效性,降低治療費用
教科書提到假設美國 TMS 治療系列的平均成本和時間為 15,000 美元,希望精準治療發展,可以增加療效,速度和減少治療費用。現在研究採取主流 MRI 或腦波輔助,加上不同部位刺激,deep TMS 等方法,朝向更有效治療前進。大腦影像指導治療仍在成熟中,不建議當作治療決策使用,台灣也在累積腦波資料庫,希望人工智慧提供判讀參考。
參考文獻:
- Precision Psychiatry: Using Neuroscience Insights to Inform Personally Tailored, Measurement-Based Care(2021)American Psychiatric Association Publishing.
- Special Report: Precision Psychiatry—Are We Getting Closer?(2022)Psychiatry news.
- Precision psychiatry: a neural circuit taxonomy for depression and anxiety(2016)Lancet Psychiatry, 3(5):472-80
本文為唐子俊醫師於《台灣臨床TMS腦刺激學會》發表之文章