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经颅磁刺激和经颅直流电刺激的异同点

时间：2025-08-21 16:38:23 作者：小编点击：

近年来，无创脑刺激技术（noninvasive brainstimulation, NIBS）在临床很多领域都有应用，因具有无痛、无创、操作简便、安全可靠等优点，受到广大医务工作者及患者的欢迎。

经颅磁刺激（TMS）和经颅直流电刺激（tDCS）作为无创脑刺激技术的代表，在治疗神经精神疾病中展示出了很高的应用价值。而且这两种技术经常被放在一个层面上进行讨论和比较，那这两种技术到底有何共同点和差异点呢？今天让我们一起来详细了解。

基本原理

TMS

经颅磁刺激技术是一种无痛、无创伤的绿色神经调控方法，磁场无创地透过皮肤、颅骨刺激中枢神经系统（主要是大脑），改变皮层神经细胞的膜电位，使之产生感应电流，影响脑内代谢和神经电活动。

阈上强度的TMS可以使神经产生动作电位，高频TMS是兴奋作用，低频TMS通常产生抑制作用。

TMS原理示意图

tDCS

经颅直流电刺激（tDCS)是一种非侵入性的，利用恒定、低强度直流电(1-2mA)调节大脑皮层神经元活动的技术。

tDCS影响的是神经细胞静息膜电位。阳极具有兴奋作用，阴极具有抑制作用。

tDCS原理示意图

相同点：

二者都是无创性神经调控技术，都可对神经细胞产生兴奋或抑制的双向作用。

不同点：

① 刺激源不同：TMS是脉冲磁场，tDCS是直流电。

② 作用方式不同：TMS是利用磁刺激线圈产生作用，tDCS通过电极产生作用。

③ 基本原理不同：阈上TMS使神经细胞产生动作电位，而tDCS影响神经细胞静息膜电位。

发展历史

TMS

1985年，经过10多年的研究和改进，英国Sheffield大学的Barker教授等人研发了世界上第一台现代经颅磁刺激仪。

Barker教授演示TMS

1988年，武汉同济医学院由廖家华教授带领的科研小组研制出了中国第一台经颅磁刺激仪，标志着中国TMS设备研发的开始。

廖家华与其自研的中国第一台TMS设备

tDCS

早在11世纪，古罗马人就利用可放电的鳐鱼治疗头痛。

1998年Prior等发现，微弱的经颅直流电刺激可以引起皮层双相、极性依赖性的改变。

2000年，德国哥廷根大学Nitsche等首先证实了tDCS具有使初级运动皮质兴奋的作用，可用于增强人脑认知能力。

这些研究结果的发表引起了对tDCS研究的持续讨论，相关研究成果也不断涌现，国外均出现了专业生产此类设备的公司，2010年后，中国也有企业陆续开始研发经颅直流电刺激仪，并在临床开始使用。

相同点：

二者目前都是应用比较火热的神经调控技术。

不同点：

① 发展时间不同：TMS发展近30多年，而tDCS应用时间更久。

② 国产设备水平不同：国产TMS设备产品性能达到国际先进水平，而国产tDCS设备与国际tDCS产品性能仍有一定差距。

生理学效应

MS（以高频TMS效应为例）

皮质兴奋性提高

脑血流量增多

神经营养因子的分泌增加

钙离子浓度的增加

增加DNA的转录

促进多种蛋白质的合成

促进突触功能和神经网络形成

神经可塑性（LTP）

...

神经可塑性产生的突触传递功能的增强（LTP）

或突触传递功能的减弱（LTD）

tDCS

即时效应——膜电位的变化。在tDCS刺激期间，阳极刺激通常会增强局部神经元的兴奋性，阴极刺激则常产生相反的结果。

阳极具有兴奋神经作用，阴极具有抑制作用

后续效应——神经递质与突触可塑性的变化。这类效应体现在多个方面，如tDCS刺激后Ca²⁺的动态变化、神经递质的释放、突触可塑性的变化等。

效应维持与刺激时间长短有关

神经网络及连通性变化。tDCS不仅影响电极下的皮层区域，还影响其他皮层和皮层下结构，引起相互连接的神经网络发生功能性的变化，如刺激初级运动皮层可抑制对侧皮层运动区[1]。

相同点：

两者都可对皮质兴奋性、神经可塑性、脑血流量、神经递质、神经营养因子等多方面产生影响。

不同点：

有待进一步研究探索。

临床效应

TMS

经颅磁刺激技术作为一项新兴的神经刺激技术，与PET、fMRI、MEG并称为21世纪的四大脑科学技术。2010年，美国CNN将TMS技术评为21世纪最具发展前景的十大医学技术之一。特别是近十年，TMS技术在精神心理科、神经康复科的临床应用得到了快速发展，全国已有上万家医院相继开展了TMS的临床治疗与研究，并取得了可喜的成果。

2012年，国际临床神经生理学联盟（IFCN）发布了《TMS诊断应用指南》[2]，2020年，更新了《基于循证医学证据的TMS治疗指南》，该指南针对疾病给出建议的治疗方案，这些方案又基于所依据的研究证据的质量而划分为不同的推荐强度（A、B、C、可期待四级）[3]。2018年中国也发布了《中国重复经颅磁刺激治疗专家共识》[4]。

tDCS

本世纪以来，经颅直流电刺激技术不断发展，并逐渐成为认知神经科学、神经康复医学、精神病学的研究热点。国际神经精神药理学会CINP最新出版了2021版《经颅直流电刺激在神经和精神疾病中的应用临床指南》[5]，中华精神科杂志在2022也发表了中国版《经颅直流电刺激治疗常见神经精神疾病的临床应用专家共识》[6]。这为tDCS的临床应用提供指导，促进了该治疗技术未来的规范发展。

基于循证医学证据的tDCS应用于神经精神疾病的循证治疗指南（2021版）

相同点：

两种技术在国内外都有大量循证医学证明治疗神经精神疾病是有效的，而且两者可以叠加使用，产生协同增强效果。

不同点：

① 应用不同：TMS除了治疗神经精神疾病，还可以用于神经传导功能和完整性的检测与诊断评估；而tDCS仅能用于治疗。

② 循证证据不同：相比较而言，TMS循证医学证据更多。

③ 适用情况稍有差别：对于儿童等配合度较低的患者，在使用TMS过程中头部移动会造成脱靶，而tDCS采用的绑带式电极会减少脱靶的可能。

④ 聚焦性与使用便捷度不同：TMS相对tDCS，聚焦性更好，更适合较精准的刺激，但tDCS操作更简单。

⑤ 刺激深度不同：TMS一般比tDCS刺激深度更深些，常规TMS线圈刺激深度可以达1.5-3cm。

安全性方面

TMS

经过临床十几年的应用，以及千万次的治疗量都充分证明了TMS是非常安全有效的，在TMS产生的不良反应中诱发癫痫是TMS最严重的急性不良反应。迄今为止，已报告的十几例TMS诱发的癫痫，多数发生在安全限值确定之前。

2021版TMS安全指南指出rTMS诱发癫痫发作的风险肯定很低。而且认为这种癫痫发作是由TMS诱发产生，在没有TMS刺激后癫痫复发的概率极其小（除外患者本身就有癫痫疾病的情况）[7]。其他的不良反应如头晕、头痛、恶心、呕吐等不良反应可能和患者的个体差异有关，如对外界的刺激比较敏感或者痛觉阈值较低等，一般这种不适感都会随着时间慢慢消退，休息片刻即可，不用特殊处理。

TMS禁忌症:

① 有心脏起搏器患者

② 颅内有金属植入的患者

③ 有电子耳蜗植入的患者

④ 颅内高压患者

⑤ 孕妇、儿童严格设置参数及密切关注下使用

tDCS

功能磁共振成像研究表明，tDCS不会导致被治疗者大脑组织水肿、血脑屏障失衡及脑组织结构的改变，常见的电极处皮肤红斑是由tDCS诱导的血管扩张引起，停止刺激后通常无需就医即可自行缓解，也不会因此造成安全问题。在临床应用时但一般从低电流开始缓慢增加到预设电流强度，可以让患者慢慢适应电流强度，治疗过程中如果出现轻度头皮不适、麻刺感是正常的现象，一般结束治疗后可自行缓解。

tDCS禁忌症:

① 颅内及附近部位有金属或电子植入器件的患者禁用：如脑起搏器(DBS)、脑部血管夹、心脏起搏器、助听器等；

② 刺激部位皮肤损伤或炎症患者禁用；

③ 有颅内压明显增高的患者禁用；

④ 存在严重心脏疾病或严重其他内科疾病生命体征不稳定的患者禁用；

⑤ 大面积脑梗塞或脑出血急性期的患者禁用；

⑥ 刺激区域有痛觉过敏的患者禁用；

⑦ 孕妇、儿童严格设置参数及密切关注下使用。

相同点：

两者的安全性均比较高，但都有一些禁忌情况。

不同点：

tDCS不会诱发癫痫发作，而TMS则有可能。

结论

总体来讲，经颅磁刺激和经颅直流电刺激都是目前比较火热的神经调控代表性技术，二者各有优劣，可以按需选择。另外，根据研究显示，二者联合应用可以产生协同增效，未来可以多进行探索。

☞ 参考文献：

[1]王杨,程佳月,王振.经颅直流电刺激作用机制的研究进展[J].上海交通大学学报,2022,42(07):952-957.

[2]S. Groppaa, A. Olivierob, A. Eisenc, A,et al.A practical guide to diagnostic transcranial magnetic stimulation: Report of an IFCN committee.Clin Neurophysiol. 2012 May ; 123(5): 858-882.

[3]J.-P. Lefaucheur, A. Aleman, C. Baeken et al., Evidence-based guidelines on the therapeutic use of repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS): An update (2014–2018), Clinical Neurophysiology,2019

[4]李达,许毅,安建雄.重复经颅磁刺激治疗专家共识[J]. 转化医学杂志, 2018, 007(001):4-9.

[5]Fregni F, El-Hagrassy MM, Pacheco-Barrios K, Carvalho S, Leite J, Simis M, Brunelin J, Nakamura-Palacios EM, Marangolo P, Venkatasubramanian G, San-Juan D, Caumo W, Bikson M, Brunoni AR; Neuromodulation Center Working Group. Evidence-Based Guidelines and Secondary Meta-Analysis for the Use of Transcranial Direct Current Stimulation in Neurological and Psychiatric Disorders. Int J Neuropsychopharmacol. 2021 Apr 21;24(4):256-313. doi: 10.1093/ijnp/pyaa051. PMID: 32710772; PMCID: PMC8059493.

[6]唐睿,宋洪文,孔卓,艾珂丹·阿合买江,巫思宇,范川,崔官宝,王小平,王玉平,王化宁,王继军,邓伟,安建雄,孙洪强,李达,李则宣,李春波,何红波,周东升,单春雷,郭毅,曹歆轶,崔东红,胡少华,张效初,李凌江.经颅直流电刺激治疗常见神经精神疾病的临床应用专家共识[J].中华精神科杂志,2022,55(05):327-382.

[7]Rossi Simone,Antal Andrea,Bestmann Sven et al. Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines.[J] .Clin Neurophysiol, 2021, 132: 269-306.

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