磁脑刺激可以帮助抑郁症和疼痛患者

临床医生和研究人员长期以来一直使用经颅磁刺激(TMS)来治疗和研究慢性疼痛和严重抑郁症。一项新技术，多位点TMS(mTMS)，将通过利用磁换能器的新颖设计来改进该方法，允许对所有刺激参数进行电子控制 - 位置，强度和感应电场的方向 - 由机器人辅助，在几分之一秒内将刺激从大脑的一部分重定向到另一部分。

TMS涉及通过放置在头部表面的线圈将一系列磁脉冲施加到大脑。手动移动传递脉冲的线圈，选择刺激部位和方向以及监测响应是一项艰巨的任务，需要熟练，经验丰富的专家。

由欧洲研究委员会(ERC)资助的ConnectToBrain项目旨在显着改善这一过程。“目的是改变大脑连接，帮助患有抑郁症，慢性疼痛和中风等疾病的患者。目前的技术使用手动移动的刺激器，因此一天内只能治疗少数疼痛患者。电子定位和自动化可以成倍增加治疗能力，“领导该项目的Risto Ilmoniemi教授说。

“我们的愿景是创建一个可以远程操作的自主机器人多位点脑刺激系统。协调芬兰国家商务促进局资助项目的研究员Dubravko Kičić说，除了最大限度地减少操作员在提供治疗中的作用外，还有许多其他好处，例如提高临床结果的质量，更容易识别涉及特定脑部疾病的大脑网络，以及总体上更好的知识创造。

尽管该项目中使用的机器人是一种商业设备，已经在阿尔托大学进行了几年的研究，但软件和功能仅在过去几个月中取得了重大突破。

该设备目前有五个产生磁脉冲的线圈，但该项目旨在扩展到多达50个线圈的模块化系统。模块化系统可以以较小的版本进行商业化，涵盖临床和研究市场更广泛的应用和需求。

“即使是目前的模式也适合医院使用。它已经过初步测试并且运行良好。它也可以用于特殊应用。例如，12或24个线圈可能适合治疗严重抑郁症患者，“Ilmoniemi说。

控制机器人的导航软件名为InVesalius，由阿尔托研究人员Victor Hugo Souza，Ana Soto de la Cruz和Renan Matsuda开发。这是与圣保罗大学的Oswaldo Baffa教授和巴西信息技术中心的Renato Archer长期合作的结果。刺激靶向所需的部分电磁建模是使用高级大学讲师Matti Stenroos开发的算法和软件开发的。

“该软件识别患者头部的位置，并使用大脑的解剖结构将刺激器引导到目标，就像GPS一样工作。5线圈设备覆盖30毫米宽的区域，通过机器人，我们可以使用自动化覆盖更广泛的区域。同时，我们专注于增加线圈的数量，这将使我们能够创建以前不可能的治疗模式，“Souza说。

“根据大脑反应，治疗将重新调整。这允许超级准确的个性化，你可以监控每个病人的进展，“Kičić说。

该项目涉及阿尔托的数十名研究人员，专门研究不同领域。例如，Olli-Pekka Kahilakoski和Heikki Sinisalo正在研究设备软件和电子设备的整体开发，Ida Granö，Matilda Makkonen，Hanna Pankka，Tuomas Mutanen和Pantelis Lioumis正在研究实时处理脑电图(EEG)测量的方法，以决定何时何地刺激大脑 - 比目前更快。

Aino Nieminen的博士论文是第一个使用算法研究磁刺激的论文。这是第一次，有可能在不到一分钟的时间内找到大脑中的肌肉反应位点，这在以前需要十分钟。节省时间很重要，因为每小时的治疗费用非常高，“Ilmoniemi说。

肌肉反应用于为每个患者找到合适的脉冲强度。将这些算法实施到机器人设置中仍在进行中。