經(jīng)顱磁刺激治療儀電磁感應(yīng)原理
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- 邁通
- 型號
- DJ-8000D
- 生產(chǎn)廠家
- 鄭州大鯨醫(yī)療科技有限公司
經(jīng)顱磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation,TMS）治療儀的核心工作原理基于物理學中的電磁感應(yīng)定律，具體而言是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。這一過程實現(xiàn)了將電能轉(zhuǎn)化為磁能，再轉(zhuǎn)化為生物電能的“電- 磁 - 電”能量轉(zhuǎn)換，從而在不接觸皮膚、無痛無創(chuàng)的情況下調(diào)節(jié)大腦神經(jīng)活動。
其具體的工作流程與物理機制如下：
TMS治療儀內(nèi)部有一個高功率的電容儲能系統(tǒng)。當設(shè)備啟動時，電容器會在極短的時間內(nèi)（通常為幾十到幾百微秒）向放置在患者頭部的刺激線圈釋放一個強大的瞬時脈沖電流。這個電流的強度通常高達數(shù)千安培。
根據(jù)安培環(huán)路定理，當強大的脈沖電流流經(jīng)線圈時，會在線圈周圍產(chǎn)生一個垂直于線圈平面的、高強度且快速變化的脈沖磁場。
穿透性：與電場不同，磁場可以幾乎無衰減地穿透頭皮、顱骨和腦膜等生物組織。這使得 TMS能夠?qū)⒛芰恐苯铀瓦_大腦皮層深處，而不會像經(jīng)顱直流電刺激（tDCS）那樣被骨骼阻擋或引起皮膚疼痛。
參數(shù)特征：該磁場的強度通常在 1.5 特斯拉（T）到 3特斯拉之間，變化率極高（dBdt\frac{dB}{dt}dtdB 很大）。
這是關(guān)鍵的一步。當這個快速變化的磁場穿過大腦皮層的神經(jīng)元組織時，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律（?×E=??B?t\nabla\times E = -\frac{\partial B}{\partial t}?×E=??t?B），變化的磁場會在導(dǎo)體（即腦組織中的神經(jīng)元）內(nèi)部誘導(dǎo)出一個與之垂直的感應(yīng)電場。
由于腦組織含有大量的電解質(zhì)溶液，具有良好的導(dǎo)電性，因此可以被視為導(dǎo)體。
在這個感應(yīng)電場的作用下，帶電離子發(fā)生定向移動，從而在神經(jīng)元局部形成感應(yīng)電流。
誘導(dǎo)出的次級電流如果強度足夠大，會使神經(jīng)元細胞膜上的跨膜電位發(fā)生改變。
去極化：當感應(yīng)電流導(dǎo)致膜電位升高并超過閾值時，電壓門控鈉通道打開，引發(fā)動作電位（ActionPotential）。
突觸傳遞：這種人工誘發(fā)的動作電位會沿著神經(jīng)纖維傳導(dǎo)，觸發(fā)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，進而激活或抑制特定的神經(jīng)回路。
可塑性調(diào)節(jié)：通過調(diào)整刺激的頻率（如高頻刺激通常起興奮作用，低頻刺激通常起抑制作用）和模式（如Theta 爆發(fā)式刺激），TMS可以誘導(dǎo)長時程增強（LTP）或長時程抑制（LTD）效應(yīng)，從而改變大腦皮層的興奮性，達到治療抑郁癥、焦慮癥、中風后遺癥等疾病的目的。
經(jīng)顱磁刺激治療儀的本質(zhì)是一個非侵入式的“磁 -電”轉(zhuǎn)換器。它利用線圈中瞬間變化的強電流產(chǎn)生穿透力極強的脈沖磁場，該磁場在腦內(nèi)通過電磁感應(yīng)原理二次轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流，終通過改變神經(jīng)元膜電位來調(diào)控大腦功能。整個過程無需手術(shù)，避免了電極直接接觸帶來的阻抗問題和疼痛感。
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