重複穿顱磁刺激(Repetitive transcranial magnetic stimulation)或rTMS在2008年被FDA批准為對抗憂鬱藥物產生抗藥性的嚴重憂鬱症患者的一種安全有效的非侵入性治療方法。位於頭皮附近的小線圈產生重複的脈衝電磁波，該電磁波穿過顱骨並刺激腦細胞緩解憂鬱症狀。該程序幾乎沒有副作用，通常在多種抗憂鬱藥和/或心理療法無效的情況下被指定為替代療法或補充療法。
儘管在精神病學領域使用rTMS的情況有所增加，但患者對治療的反應速度和經常出現的症狀緩解的療效充其量仍屬保守(無法肯定療效)。
現在，南佛羅里達大學的精神科醫生和生物醫學工程師團隊首次應用了一種新興的功能性神經影像技術，稱為擴散光學斷層掃描（ diffuse optical tomography，簡稱DOT），以更好地了解rTMS的工作原理，看能否提高該技術在治療憂鬱症的有效性。DOT使用近紅外光波和復雜的算法（計算機指令）來生成包括腦組織在內的軟組織的三D圖像。
通過比較憂鬱症患者和健康的個體，USF研究人員證明了這種新型的光學成像技術可以安全可靠地測量在rTMS治療期間在涉及情緒調節的大腦目標區域中誘導的大腦活動的變化。他們的發現發表在4月1日的《自然》期刊《科學報告》(Nature journal Scientific Reports)上。
研究主要作者，USF Health Morsani College of Psychology的三年級醫學博士Shixie Jiang博士說：“這項研究很好地說明了學科之間的協作如何增進我們對TMS之類療法的整體理解。” “我們想利用從擴散光學斷層掃描設備的應用中學到的知識來優化TMS，從而使治療變得更加個性化並導致更多的憂鬱症緩解。”
DOT已在臨床上用於癲癇，乳腺癌和骨關節炎的攝影，並可視化大腦皮層區域的活畫，但USF團隊是第一個將這項技術引入精神病學以研究TMS對腦部刺激的技術。
研究負責人，醫學工程學系教授，華北江博士說：“擴散光學斷層掃描實際上是唯一一種可以在使用TMS的同時對大腦功能進行影像的方法。” 用於USF合作研究的DOT成像系統是在他在USF工程學院的實驗室中定制建造的。
研究人員指出了TMS未能充分發揮其在治療重度憂鬱症中的全部潛力的三個主要原因：未優化的大腦刺激靶區；不明確的治療參數（即，rTMS劑量，電磁脈沖模式和頻率，刺激之間的間隔時間），以及對大腦中神經細胞如何對該程序做出生理反應的不完全了解。
與MRI等其他一些神經影像設備相比，DOT具有便攜性，便宜性和非局限性，但DOT仍可提供相對高解析率的局部3D圖像。更為重要的是，姜華北博士說，在TMS期間可以使用DOT，而不會干擾治療的電磁脈衝，也不會損害所生成的影像和其他數據。
DOT依賴於這樣的事實，即較高的含氧血液與更多的大腦活動和增加的腦血流量相關，而較低的水平則表示較少的活動和血液流量。某些神經影像學研究還顯示，憂鬱的人在前額葉皮層（與情感反應和情緒調節相關的大腦區域）中表現出異常低的大腦活動。
通過測量近紅外光的變化，DOT可以檢測大腦活動的變化，其次是可以測量前額葉皮層活畫的血容量（流量）變化。特別是，該設備可以監測氧化，去氧化和總血紅蛋白（將氧氣輸送到組織的紅血球中的蛋白質）濃度的變化。
USF的研究分析了從13名成年人（7名憂鬱症患者和6名健康對照）中收集的數據，這些成年人在USF Health門診精神病學診所同時接受了rTMS的治療及DOT掃描。應用標準的rTMS協議，該治療針對的是大腦的左外側外側前額葉皮層-最容易成為憂鬱症的區域。
研究人員發現，與健康研究參與者相比，憂鬱症患者對rTMS的大腦活化明顯更少。此外，與健康對照組相比，憂鬱組的大腦活化高峰需要更長的時間。
Jiang Shixie Jiang博士說，這種延遲的，較不牢固的活化顯示，目前根據FDA指南管理的rTMS可能不適用於某些患有嚴重憂鬱症的患者。他補充說，對於剛接觸對腦刺激反應較弱的患者（初始治療），可能需要調整治療劑量和時機。
需要更大的臨床試驗來驗證USF的初步研究結果，並開發理想的治療參數並確定受憂鬱症影響的大腦可能受益於標靶刺激的其他功能障礙區域。
姜博士說：“還需要做更多的工作，但是隨著諸如擴散光學斷層掃描等新方法在神經影像學上的進步，對幫助我們改善rTMS和憂鬱症的結果具有廣闊的前景。”
鄭醫師補充:
前幾周有些人問到穿顱磁刺激儀( transcranial magnetic stimulation，簡稱TMS)的療法，也對其療效好奇，這篇研究報導很清楚地提到，這早在2008年就已經被FDA核准的憂鬱症輔助療法，其療效連臨床醫師都持保留態度的關鍵，其實是:
1.未優化的大腦刺激靶區。
2.不明確的治療參數（即，rTMS劑量，電磁脈沖模式和頻率，刺激之間的間隔時間）。
3.對大腦中神經細胞如何對該磁場刺激做出生理反應的不完全了解。
參考文獻:
Shixie Jiang, Jingyu Huang, Hao Yang, Ryan Wagoner, F. Andrew Kozel, Glenn Currier, Huabei Jiang. Neuroimaging of depression with diffuse optical tomography during repetitive transcranial magnetic stimulation. Scientific Reports, 2021; 11 (1) DOI: 10.1038/s41598-021-86751-9
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