Kích thích từ trường xuyên sọ là gì? Nghiên cứu liên quan

Khái niệm về kích thích từ trường xuyên sọ

Kích thích từ trường xuyên sọ (Transcranial Magnetic Stimulation – TMS) là một phương pháp thần kinh học không xâm lấn, sử dụng xung từ trường biến thiên nhanh để tác động tới các vùng cụ thể của não. Cơ chế hoạt động của TMS dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, trong đó một cuộn dây điện lớn được đặt sát da đầu tạo ra từ trường mạnh, xuyên qua hộp sọ và cảm ứng một dòng điện yếu trong mô não. Dòng điện này có thể làm khử cực hoặc tăng cực các tế bào thần kinh, điều chỉnh hoạt động mạng lưới nơ-ron theo hướng mong muốn.

Kỹ thuật này cho phép can thiệp chức năng não một cách có chọn lọc, không cần phẫu thuật hay tiêm thuốc. Đặc biệt, TMS có thể kích thích các vùng sâu bên trong não mà không gây tổn thương mô, miễn là cường độ và vị trí cuộn dây được thiết lập chính xác. Các yếu tố như hình dạng cuộn dây, cường độ xung, và tần số lặp lại ảnh hưởng trực tiếp đến độ sâu và vùng tác động của từ trường.

Trong thực hành lâm sàng, TMS thường được sử dụng để điều chỉnh hoạt động của vỏ não, ví dụ vùng trước trán lưng bên (DLPFC) trong điều trị trầm cảm. Ở lĩnh vực nghiên cứu thần kinh, kỹ thuật này là công cụ mạnh để xác định vai trò của từng vùng não đối với nhận thức, hành vi và bệnh lý thần kinh. Thông tin đầy đủ về cơ chế và chỉ định có thể tham khảo từ NIMH.

Lịch sử và quá trình phát triển

TMS được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1985 bởi Anthony Barker và cộng sự tại Đại học Sheffield, Anh. Ban đầu, phương pháp này chỉ được sử dụng với mục đích nghiên cứu, cụ thể là đánh giá đường dẫn truyền thần kinh vận động từ vỏ não xuống tủy sống. Việc phát hiện khả năng kích thích chọn lọc các vùng vỏ não đã mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong chẩn đoán và điều trị bệnh.

Trong thập niên 1990, TMS bắt đầu được nghiên cứu trong điều trị trầm cảm, đặc biệt ở những bệnh nhân không đáp ứng với thuốc chống trầm cảm. Nhiều thử nghiệm lâm sàng đa trung tâm đã chứng minh hiệu quả và độ an toàn của TMS, dẫn đến việc Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê duyệt rTMS cho trầm cảm kháng trị vào năm 2008.

Ngày nay, TMS được sử dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia và đang được mở rộng sang các chỉ định khác như đau mạn tính, rối loạn ám ảnh cưỡng chế, phục hồi chức năng sau đột quỵ, và rối loạn lo âu. Ngoài ra, các dạng cải tiến như theta-burst stimulation (TBS) giúp rút ngắn thời gian điều trị xuống còn vài phút mỗi buổi.

Năm	Sự kiện	Ý nghĩa
1985	Barker giới thiệu TMS	Mở ra kỹ thuật kích thích não không xâm lấn
1990s	Thử nghiệm TMS cho trầm cảm	Xác nhận tiềm năng điều trị bệnh tâm thần
2008	FDA phê duyệt rTMS cho trầm cảm	Chính thức ứng dụng lâm sàng tại Hoa Kỳ
2010s–nay	Phát triển TBS và ứng dụng mới	Tăng hiệu quả, giảm thời gian điều trị

Cơ chế hoạt động

TMS hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ của Faraday. Khi dòng điện cường độ cao chạy qua cuộn dây trong thời gian rất ngắn (thường vài trăm microgiây), một từ trường biến thiên mạnh được tạo ra, xuyên qua hộp sọ gần như không bị cản trở. Từ trường biến thiên này tạo ra điện trường cảm ứng trong mô não, kích hoạt các nơ-ron nằm trong vùng tác động.

Điện trường cảm ứng có thể làm thay đổi điện thế màng của nơ-ron, gây khử cực và khởi phát điện thế hoạt động, hoặc làm tăng cực để giảm khả năng kích hoạt. Tùy thuộc vào tần số và kiểu xung, TMS có thể làm tăng hoặc giảm tính hưng phấn của vùng não được kích thích.

$\nabla \times \vec{E} = - \frac{\partial \vec{B}}{\partial t}$

Trong công thức này, $\vec{E}$ là điện trường cảm ứng, $\vec{B}$ là từ trường, và $\frac{\partial \vec{B}}{\partial t}$ là tốc độ thay đổi của từ trường theo thời gian. Hiệu quả kích thích phụ thuộc vào cường độ, hướng và thời gian tồn tại của điện trường cảm ứng.

Các loại TMS

Có nhiều biến thể của TMS được phát triển để đáp ứng các mục tiêu nghiên cứu và điều trị khác nhau. Mỗi loại có đặc điểm kỹ thuật, ứng dụng và thời lượng buổi điều trị riêng.

• TMS đơn xung (Single-pulse TMS): Sử dụng một xung duy nhất để khảo sát phản ứng ngay lập tức của vùng não, thường dùng trong nghiên cứu dẫn truyền thần kinh vận động.
• TMS đôi xung (Paired-pulse TMS): Hai xung liên tiếp với khoảng cách thời gian xác định, giúp đánh giá mức độ ức chế hoặc kích thích nội tại của vỏ não.
• TMS lặp lại (rTMS): Chuỗi xung lặp lại ở tần số thấp (< 1 Hz) để giảm tính hưng phấn hoặc tần số cao (≥ 5 Hz) để tăng tính hưng phấn của vỏ não.
• Theta-burst stimulation (TBS): Dạng rTMS với xung cụm theo nhịp theta (~5 Hz), có thể rút ngắn thời gian điều trị xuống còn 3–10 phút.

Bảng dưới đây so sánh một số đặc điểm chính của các loại TMS:

Loại TMS	Đặc điểm	Ứng dụng
Single-pulse	Xung đơn, thời gian ngắn	Đánh giá phản xạ và dẫn truyền thần kinh
Paired-pulse	Hai xung liên tiếp	Nghiên cứu kết nối và điều hòa nội tại
rTMS tần số thấp	< 1 Hz	Giảm hưng phấn vỏ não
rTMS tần số cao	≥ 5 Hz	Tăng hưng phấn vỏ não
TBS	Xung cụm theo nhịp theta	Điều trị nhanh, hiệu quả cao

Ứng dụng lâm sàng

TMS đã được ứng dụng trong điều trị nhiều rối loạn tâm thần và thần kinh, nổi bật nhất là trầm cảm kháng trị. Liệu pháp rTMS kích thích vùng vỏ não trước trán lưng bên trái (DLPFC) ở tần số cao (thường 10 Hz) đã cho thấy khả năng cải thiện triệu chứng đáng kể sau vài tuần điều trị. Ngoài trầm cảm, TMS còn được nghiên cứu và ứng dụng cho rối loạn ám ảnh cưỡng chế (OCD), rối loạn lo âu tổng quát, PTSD, và một số dạng nghiện chất.

Trong thần kinh học, TMS hỗ trợ phục hồi chức năng sau đột quỵ bằng cách điều chỉnh cân bằng hưng phấn giữa hai bán cầu não, kích thích bán cầu bị tổn thương hoặc ức chế bán cầu lành để giảm ức chế liên bán cầu. TMS cũng đã được sử dụng để giảm đau mạn tính, đặc biệt là đau thần kinh sau tổn thương, thông qua kích thích vùng vỏ não vận động.

• Điều trị trầm cảm kháng trị: rTMS 10 Hz vào DLPFC trái, 5 buổi/tuần trong 4-6 tuần.
• Điều trị OCD: rTMS 1 Hz vào vùng vỏ não trước trán ổ mắt (OFC) hoặc vùng vỏ não trước trán giữa.
• Phục hồi sau đột quỵ: rTMS 1 Hz vào bán cầu lành hoặc 10 Hz vào bán cầu tổn thương.

Bảng tóm tắt ứng dụng lâm sàng phổ biến:

Bệnh lý	Vùng đích	Tần số	Thời gian
Trầm cảm	DLPFC trái	10 Hz	20–30 buổi
OCD	OFC	1 Hz	20–30 buổi
Đột quỵ	Vỏ vận động	1 Hz hoặc 10 Hz	2–4 tuần
Đau mạn tính	Vỏ vận động	10 Hz	2–3 tuần

Lợi ích và hạn chế

Lợi ích nổi bật của TMS là tính không xâm lấn, khả năng điều trị ngoại trú, và ít tác dụng phụ nghiêm trọng. Người bệnh có thể quay lại sinh hoạt bình thường ngay sau buổi trị liệu, không cần thời gian hồi phục dài. Đặc biệt, TMS không yêu cầu gây mê hay dùng thuốc, giúp tránh các tác dụng phụ toàn thân của thuốc chống trầm cảm hoặc thuốc giảm đau.

Tuy nhiên, hiệu quả TMS có thể khác nhau tùy cá nhân. Một số bệnh nhân đáp ứng mạnh mẽ, trong khi những người khác cải thiện ít hoặc không đáp ứng. Ngoài ra, TMS yêu cầu nhiều buổi điều trị liên tiếp, thường kéo dài vài tuần, gây khó khăn cho những người ở xa trung tâm y tế. Chi phí điều trị cũng là yếu tố cần cân nhắc, nhất là ở những nước chưa được bảo hiểm chi trả.

• Ưu điểm: không xâm lấn, ít tác dụng phụ, có thể lặp lại khi cần.
• Nhược điểm: hiệu quả không đồng đều, tốn thời gian, chi phí cao.

An toàn và chống chỉ định

TMS nói chung an toàn khi được thực hiện bởi nhân viên y tế được đào tạo. Tác dụng phụ thường gặp nhất là đau đầu nhẹ, co giật cơ vùng mặt hoặc đầu thoáng qua, cảm giác khó chịu tại vị trí kích thích. Các tác dụng này thường giảm dần sau vài buổi điều trị.

Biến chứng hiếm gặp nhưng nghiêm trọng nhất là co giật toàn thể, thường xảy ra khi dùng tần số và cường độ vượt ngưỡng an toàn hoặc ở bệnh nhân có yếu tố nguy cơ cao. Các chống chỉ định tuyệt đối bao gồm: có thiết bị điện tử hoặc kim loại từ tính trong não (như máy kích thích não sâu, kẹp phẫu thuật từ tính), tiền sử động kinh chưa kiểm soát, hoặc tổn thương sọ hở.

• Chống chỉ định tuyệt đối: thiết bị kim loại/từ tính trong sọ, máy tạo nhịp tim trong ngực.
• Chống chỉ định tương đối: phụ nữ có thai, rối loạn co giật đã ổn định, bệnh tim nặng.

Các thông số kỹ thuật

Các thông số TMS gồm cường độ xung, tần số, tổng số xung, thời gian giữa các xung, và vị trí cuộn dây. Cường độ thường được chuẩn hóa theo resting motor threshold (RMT), tức cường độ tối thiểu cần thiết để tạo phản ứng vận động ở 50% số lần thử khi kích thích vỏ não vận động. Việc xác định RMT giúp cá nhân hóa điều trị và giảm nguy cơ tác dụng phụ.

Ví dụ, điều trị trầm cảm bằng rTMS thường dùng 120% RMT, tần số 10 Hz, tổng 3000 xung mỗi buổi, kéo dài khoảng 37 phút. Các giao thức TBS rút ngắn thời gian xuống còn 3 phút mà vẫn đạt hiệu quả tương tự, giúp cải thiện sự tuân thủ điều trị.

Các nghiên cứu và hướng phát triển

Nghiên cứu TMS hiện tập trung vào tối ưu hóa thông số xung, khám phá chỉ dấu sinh học dự báo đáp ứng, và kết hợp với các liệu pháp khác. TMS kết hợp với liệu pháp nhận thức – hành vi (CBT) đã cho thấy cải thiện đáng kể ở bệnh nhân trầm cảm so với chỉ dùng TMS đơn thuần. Các nghiên cứu cũng hướng đến việc dùng TMS để can thiệp sớm trong các rối loạn tâm thần nguy cơ cao.

Công nghệ cuộn dây tiên tiến, như cuộn H-coil, cho phép kích thích sâu hơn, mở rộng ứng dụng đến các vùng não khó tiếp cận bằng cuộn hình số 8 truyền thống. Kết hợp TMS với fMRI hoặc PET giúp quan sát trực tiếp tác động sinh lý và thay đổi kết nối mạng não, từ đó hiểu rõ hơn cơ chế hoạt động.

• Tích hợp trí tuệ nhân tạo để cá nhân hóa vị trí và thông số kích thích.
• Mở rộng chỉ định sang rối loạn ăn uống, đau cơ xơ hóa, và rối loạn tic.

Tài liệu tham khảo

1. National Institute of Mental Health (NIMH). Brain Stimulation Therapies.
2. U.S. Food & Drug Administration (FDA). Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS).
3. American Psychiatric Association. Brain Stimulation Therapies.
4. Rossi S, Hallett M, Rossini PM, Pascual-Leone A; Safety of TMS Consensus Group. Safety, ethical considerations, and application guidelines for the use of transcranial magnetic stimulation in clinical practice and research. Clin Neurophysiol. 2009;120(12):2008-2039.