一、定義與核心概念
經顱電刺激儀(tES)是一種非侵入式腦調控技術設備,通過電極向頭皮施加微弱電流(通常0.5-2mA),改變大腦皮層神經元興奮性,用于神經調控治療與腦科學研究。
核心特點:無創、低成本、便攜性高,但作用精度低于磁刺激(TMS)。
二、技術分類與原理
1. 主要類型
類型 | 縮寫 | 電流特性 | 作用機制 |
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經顱直流電刺激 | tDCS | 恒定低強度直流電(0.5-2mA) | 陽極興奮神經元,陰極抑制神經元膜電位 |
經顱交流電刺激 | tACS | 正弦波交流電(1-100Hz) | 調節腦節律振蕩,同步神經活動 |
經顱隨機噪聲刺激 | tRNS | 隨機頻譜電流(0.1-100Hz) | 增強神經元隨機共振,提升可塑性 |
經顱脈沖電刺激 | tPES | 短脈沖電流(微秒級) | 模擬自然神經放電,靶向性更強 |
2. 作用原理
電生理基礎:電流穿透顱骨(衰減約50%)作用于皮層,改變神經元靜息膜電位。
神經可塑性:持續刺激誘導突觸LTP/LTD(長時程增強/抑制),重塑神經連接。
神經遞質調節:影響GABA、谷氨酸等遞質釋放(如tDCS降低GABA抑制性)。
三、核心設備構成
組件 | 功能 | 技術要點 |
---|---|---|
電流發生器 | 輸出可控電流 | 恒流輸出(±0.1mA精度)、阻抗監測 |
電極系統 | 電流傳導 | 橡膠電極(5×7cm)、海綿浸鹽水、高導凝膠電極 |
定位裝置 | 靶點定位 | 10-20腦電定位法、fMRI導航(可選) |
控制軟件 | 參數設置 | 預設方案庫(強度/時長/波形)、安全協議 |
四、臨床應用與證據等級
1. 治療適應癥(循證醫學支持)
疾病領域 | 適應癥 | 證據等級 | 推薦方案 |
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精神疾病 | 抑郁癥(難治性) | Ⅰ級(FDA突破性認證) | 陽極刺激左DLPFC,2mA×30min/天×6周 |
神經康復 | 腦卒中運動障礙 | Ⅱ級(AHA推薦) | 陰極刺激健側運動區,1mA×20min+康復訓練 |
疼痛管理 | 纖維肌痛 | Ⅱ級 | 陽極刺激運動皮層,2mA×20min/天×5天 |
認知增強 | 阿爾茨海默病記憶改善 | Ⅲ級 | tACS(40Hz)刺激默認網絡區 |
2. 科研探索方向
帕金森病步態障礙(tDCS聯合基底節刺激)
精神分裂癥幻聽(顳頂葉tACS)
創造力提升(前額葉tRNS)
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