非侵入性脑刺激技术在围手术期应用研究进展_非侵入性脑刺激技术在围手术期的应用前景

作者：过梅 张玮艳 方向明
单位：浙江大学医学院第一临床学院，杭州 310003
刊物：国际麻醉学与复苏杂志,2021,42(08):888-89
基金项目
国家自然科学基金面上项目（81971876）
麻醉学已经进入了围手术期医学的新阶段，麻醉科医师不仅要不断完善麻醉技术，还要探索更有效的镇痛方法，优化器官功能的保护措施，为患者提供更高质量的健康服务，这是麻醉科医师面临的更重要的任务和挑战。近年来，非侵入性脑刺激（noninvasive brain stimulation, NIBS）技术在神经精神领域得到了广泛的应用，引起了临床医师和科研人员对其在麻醉领域的应用可能性的关注。NIBS是一种利用电流、磁场等非侵入性手段，调节大脑特定功能区的兴奋性的新型脑刺激技术，它具有操作方便、安全性高、可靠性强、有效性好等特点，在焦虑、疼痛、帕金森病和精神分裂症等神经精神疾病的研究中受到了广泛的关注。经颅电刺激（transcranial electrical stimulation, TES）和经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation, TMS）是NIBS中最常用的两种技术，本文将对TES和TMS的基本原理进行综述，并介绍NIBS技术的研究进展和在围手术期的应用前景，为未来的基础研究和临床实践提供参考和启示。
1 基本原理
TES是一种通过微弱电流刺激皮质神经元，改变皮质和皮质下脑区连接活动的非侵入性技术。TES主要有经颅直流电刺激（transcranial direct current stimulation, tDCS）、经颅交流电刺激和经颅随机噪声刺激三种形式。其中，tDCS技术是临床上最常用的一种，它是将两个电极片放在头皮上，以1~2 mA的直流电刺激皮质，改变神经元的兴奋阈值，调节神经电活动，从而达到治疗目的。tDCS的刺激方式有阳极刺激、阴极刺激和双极刺激三种。阳极刺激使神经元更容易除极，增加其兴奋性，阴极刺激使神经元更难除极，降低其兴奋性，双极刺激可以平衡左右半球的皮质兴奋性。
TMS是一种利用线圈磁场产生感应电流，改变局部神经元的兴奋性，进而调节脑内的代谢和神经电活动，对神经精神类疾病起到治疗作用的非侵入性技术。TMS设备由可充放电的电容器和刺激线圈组成，通过定位器或定位帽对患者头部的目标区域进行刺激。TMS的关键在于线圈的设计，不同形状的线圈影响刺激的范围不同，传统的线圈形状有圆形和“8”字型两种，其中“8”字型线圈的聚焦性更强，穿透性更好，更易刺激到脑深部。根据脉冲的发射方式，TMS分为单脉冲TMS、成对脉冲TMS、重复脉冲TMS（repetitive TMS, rTMS）三种，相比于传统模式，rTMS更能刺激到颅脑深部，效果更持久，因此应用更广泛。刺激频率上，通常认为高于1 Hz的刺激频率为高频刺激，可以增加目标脑区的兴奋性，低于1 Hz的刺激频率为低频刺激，可以减少目标脑区的兴奋性。
2 研究进展
1938年，电刺激以电休克的方式被用于精神疾病的治疗，Bini 首次用电休克治疗了精神分裂症，经过9次治疗后患者的精神症状完全消失。20世纪60年代，tDCS在电休克的基础上改进了刺激模式，成为了精神分裂症的早期治疗手段之一。后来，Barker等 用磁刺激刺激了浅表的外周神经