磁刺激仪（TMS）是如何工作的？

经颅磁刺激(TMS)技术，利用时变的脉冲磁场能穿透颅骨在大脑神经元细胞中形成感应电场，进而产生感应电流作用于神经系统，引起一系列生理生化反应，从而影响脑内代谢和神经元兴奋性改变，达到改善及治疗精神和神经疾病的作用。

经颅磁刺激的技术原理

电磁感应与电磁转换是经颅磁刺激的基本原理，TMS 刺激线圈内通过的脉冲电流产生强大瞬变的磁场，变化的磁场在附近的导体，包括人体组织、大脑神经元在内，诱导出感应电场，继而产生感应电流，磁场刺激的生物效应都是由这种感应电场与感应电流对神经的刺激作用产生的。

经颅磁刺激的基本电路

TMS设备最基本的简化电路由主电路和刺激线圈组成，主电路由充电电路、储能电容、脉冲整形电路以及可控硅开关几部分构成。

如果接通脉冲整形电路的开关，使电容方向电压被二极管D1钳位，刺激线圈只流过单相电流，如果断开开关，LC振荡电路的反向电流可通过D2流向刺激线圈，使刺激线圈有双相输出。

经颅磁刺激的工作原理

磁刺激所需的能量是由高压电源经整流后对储能电容器进行充电，充电电压从零到数千伏,可以调节,储能电容上的电压高低决定刺激线圈流过电流的大小和刺激强度。

经颅磁刺激的作用机制

TMS是一种无创性刺激神经的外因，必须通过大脑皮层神经元的内因而起作用。普遍认为TMS的作用机制是影响神经系统对信息的处理过程，包括神经元突触的兴奋、突触的抑制和突触的可塑性。从动物实验和临床应用的30多年来，TMS目前达成的共识是：高频刺激可以在皮质引起长时程增强（LTP）样的神经兴奋性增高，低频刺激引起长时程抑制（LTD）样的兴奋性降低。

神经调制机制

利用 TMS 人为 干预，直接改变突触连接强度，双向调节神经功能 的长时程增强（long-term potentiation，LTP）或长时程抑制（long-term depression，LTD）；从分子水平、突触水平，细胞水平、神经网络水平甚至大脑控制的行为学水平发挥神经可塑性调节。

多种机制相互作用

通过与 PET、MRI、脑电图 （electroencephalogram，EEG）的联合使用，发现 TMS 不仅有局部皮质的刺激作用，而且通过刺激区域的神经网络连接有远程作用，引起神经递质、激素、脑源性神经营养因子、血流量及代谢的变化，脑电波基础活动频率、共振频率的变化，通过多种机制调制大脑功能。

[1] 窦祖林. 经颅磁刺激技术基础与临床应用[M]. 人民卫生出版社, 2012.

[2] 王学义, 陆林. 经颅磁刺激与神经精神疾病[M]. 北京大学医学出版社, 2014.