Medycyna elektromagnetyczna: przezczaszkowa stymulacja magnetyczna

Pole elektromagnetyczne jest nie tylko zjawiskiem, wywołującym negatywne postawy społeczne, ale również jest czynnikiem fizycznym, odgrywającym ogromną rolę w medycynie. Ze względu na emocje, które w Polsce generuje problem rzekomej szkodliwości pola elektromagnetycznego, artykuły przedstawione na tej stronie, związane są z wyjaśnieniami i polemiką z owymi emocjami. Wydaje się, że obecny stan wiedzy powinien skłaniać do wyciszania emocji na temat szkodliwości i prowadzić do pozytywnej strony PEM – temat medycyny elektromagnetycznej wymaga zatem intensyfikacji publikacyjnej.

Jest to tym bardziej pożądane, ponieważ członkowie Polskiego Towarzystwa Zastosowań Elektromagnetyzmu włączeni są intensywnie w badania z tej dziedziny. Największy udział członkowie PTZE mieli w badaniach, dotyczących przezczaszkowej stymulacji magnetycznej  (Transcranial Magnetic Stimulation – TMS), a zatem ten obszar medyczny zostanie omówiony jako pierwszy w cyklu prac z medycyny elektromagnetycznej. Promotorem tych badań był psychiatra krakowski, pracownik naukowy UJ, doktor Tomasz Zyss.

  1. Diagnostyka za pomocą TMS

Technika ta wywodzi się z idei generacji prądów wirowych i została zainicjowana w Sheffield University. Właśnie w tym uniwersytecie Dr Barker przeprowadził w 1985 roku pierwsze próby użycia metody TMS. Idea takiej diagnostyki jest stosunkowo prosta – jak widać na Rys.1, składowa magnetyczna pola elektromagnetycznego wygenerowana przez cewkę,  pojedynczą  lub ósemkową, indukuje prądy wirowe w mózgowiu, które pobudzają komórki piramidowe. Stosowane pole magnetyczne jest w stanie dokonać specyficznego pobudzenia komórek nerwowych (neuronów), doprowadzając do ich depolaryzacji. Impuls dociera przez pień mózgu, rdzeń kręgowy i nerwy obwodowe do mięśnia, który ulega pobudzeniu. Pobudzenie to można rejestrować aparaturą elektromiograficzną. Czas między zaaplikowaniem impulsu magnetycznego na głowę osoby badanej, a zarejestrowaniem tzw. motorycznych potencjałów wywołanych (MEP – motor evoked potentials) nosi nazwę latencji (opóźnienia). Wielkość latencji, jak i inne cechy zapisu MEP, są przedmiotem analizy diagnostycznej umożliwiającej wczesną diagnostykę niektórych schorzeń neurologicznych. Wykorzystywanie przez prawie 25 lat techniki przezczaszkowej stymulacji magnetycznej   potwierdziło jej znaczną przydatność w diagnostyce neurologicznej (Rys.2).

Rys.1  Schemat ideowy TMS

Rys.2  Diagnostyka TMS w laboratorium prof. Shoogo Ueno w Kyushyu University

  1. Terapia za pomocą TMS

Na początku lat dziewięćdziesiątych zapytano o wykorzystanie tej techniki w terapii psychiatrycznej i neurologicznej. Dr Tomasz Zyss postawił tezę, że stymulacja magnetyczna mózgu może być skuteczna w leczeniu zaburzeń depresji endogennej (pochodzenia wewnętrznego). Podobne koncepcje powstawały też w innych klinikach i ośrodkach badawczych. Celem wprowadzenia tej techniki była eliminacja techniki elektrowstrząsowej, wprowadzonej w latach 30-tych XX wieki do leczenia depresji, ale też innych zaburzeń psychiatrycznych. Technika elektrowstrząsowa miała szereg niekorzystnych efektów ubocznych, ale też, co może ważniejsze, miała bardzo złe skojarzenia społeczne. Wpłynęły na to przypadki wykorzystywania elektrowstrząsów jako metody brutalnego wpływu na stan świadomości przeciwników politycznych w reżimach totalitarnych (takie praktyki miały miejsce przede wszystkim w Związku Radzieckim) czy wykonywania równie brutalnych eksperymentów pseudomedycznych przez nieuczciwych psychiatrów. TMS zasadniczo różni się od techniki wyżej opisanej, przede wszystkim przez to, że jest nieinwazyjna.

Zaburzenia depresyjne uważa się aktualnie za grupę schorzeń tak częstych, że stanowią poważny problem zarówno zdrowotny, jak i społeczny oraz ekonomiczny. Ocenia się, iż na depresję (tzw. dużą depresję) choruje przynajmniej 3-9% populacji ogólnej. Biorąc pod uwagę jednak inne postacie zaburzeń depresyjnych (depresje poronne, subdepresje, zaburzenia adaptacyjne i inne), wskaźniki rozpowszechnienia sięgać mogą nawet kilkudziesięciu procent.

Dane epidemiologiczne potwierdzają, że w ostatnich kilkudziesięciu latach nastąpił rzeczywisty wzrost zachorowań na depresję. Osoby chore często tracą zdolność funkcjonowania na współczesnym wymagającym rynku pracy, a sama choroba prowadzi w dużym odsetku do inwalidyzacji. Nie można zapomnieć także o wysokim zagrożeniu próbą samobójczą oraz samobójstwem w przebiegu zaburzeń depresyjnych. W związku z podniesionymi danymi epidemiologicznymi, olbrzymie kliniczne znaczenie ma nie tyle sama  diagnostyka, co terapia zaburzeń depresyjnych. Istnieją przy tym rozliczne środki terapeutyczne pozwalające opanować objawy depresji – najważniejszą rolę odgrywa tu jednak farmakoterapia – ordynowana głównie pod postacią doustną (tabletki, kapsułki). Przewagi farmakoterapii można upatrywać w stosunkowo niskich kosztach, sporym bezpieczeństwie i łatwości jej stosowania.

Nowe metody terapeutyczne

Początkowe nadzieje pokładane w farmakoterapii nie zostały jednak w pełni spełnione. Badania kliniczne wskazują, iż efektywność powszechnie stosowanej farmakoterapii depresji jest znacznie ograniczona, tj. niższa, niż się to do tej pory zdawało. Około 40% pacjentów nie odpowiada w zadowalający sposób na pierwszą monoterapię lekiem przeciwdepresyjnym. Stąd też konieczne jest testowanie kolejnych leków oraz rozmaitych schematów postępowania terapeutycznego. Obejmujących łączenie leków przeciwdepresyjnych o różnych mechanizmach działania niekiedy z innymi preparatami o działaniu potencjalizującym. Koniecznym jest poszukiwanie nowych, jeżeli już nie bardziej efektywnych, to przynajmniej bardziej bezpiecznych niż wcześniejsze, metod terapii. W ostatnich kilkudziesięciu latach  badaniom poddano  nowe fizykalne metody terapeutyczne, m.in. omawianą tutaj  przezczaszkową stymulację magnetyczną (TMS).

Dr Zyss zaproponował w 1992 r. zastosowanie TMS dla leczenia (czy łagodzenia) objawów zespołu depresyjnego. Jest to technika oparta na podobnych zasadach jak opisana wyżej metoda diagnostyki neurologicznej, jednak parametry magnetyczne wyraźnie różnią się od tych stosowanych w diagnostyce. W przypadku TMS do stymulacji stosuje się silne zmienne / impulsowe pole magnetyczne (indukcja do  3 T). Cewki o różnej konstrukcji (powietrzne, rdzeniowe), różnym kształcie (okrągłe, owalne, ósemkowe, siodłowe) i wielkości dotykają głowy pacjenta (Rys. 3). Do wytworzenia odpowiednio silnego pola przez cewkę musi przepływać prąd o napięciu do 3000 V i natężeniu do 7000 A. W tkance mózgowej indukowane są prądy wirowe prowadzące do pobudzenia komórek nerwowych,  zasadniczo bez wyzwalania czynności napadowej (głównie w technice stymulacji pojedynczymi impulsami: spTMS).

Rys. 3 Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna TMS –  cewka tzw. ósemkowa przykładana osobie w okolicy lewej skroni

W założeniach zaletą metody TMS miało być wywoływanie w obrębie ośrodkowego układu nerwowego określonych zmian funkcjonalno-strukturalnych, których efektem końcowym jest ustąpienie klinicznych objawów depresji. Badania eksperymentalne na zwierzętach – własne i innych autorów, jak również badania kliniczne przeprowadzone przez innych badaczy, wykazały, iż TMS cechuje się pewnym działaniem przeciwdepresyjnym, choć efekty kliniczne miały jedynie łagodne nasilenie oraz niezbyt długi okres utrzymywania się.

Własne badania w latach 2004 – 2006

Nasze własne badania kliniczne przeprowadzone w latach 2004-2006 r. nie potwierdziły, aby technika TMS wykazywała wyraźne działanie lecznicze. Zaburzenia depresyjne w grupie pacjentów otrzymujących TMS (łącznie z lekami przeciwdepresyjnymi) nie ustępowały znacząco szybciej niż w grupie pacjentów leczonych wyłącznie farmakologicznie, podczas gdy stosowana dodatkowo terapia elektrowstrząsowa wyraźnie korzystnie wpływała na opanowanie symptomatyki depresyjnej.

Przeprowadzono analizę przyczyn uzyskanych wyników własnych badan klinicznych. Szczególną uwagę zwrócono na ocenę potencjalnej zależności między parametrami stymulującego pola magnetycznego (5 Hz, 5 min, 1,5 T), a ich potencjalną biologiczną efektywnością. Z elektrofizjologii znana jest krzywa zależności między czasem drażnienia, a prądem drażnienia (tu również amplituda bodźca = indukcja pola magnetycznego). W tym przypadku czas drażnienia odpowiada szerokości impulsu magnetycznego. Ten zależny jest od wartości RLC układu stymulatora i nie może być dowolnie ustawiany. Wartości szerokości impulsu (do kilkuset mikrosekund) są jednak optymalne i ich modyfikacja nie może prowadzić do poprawy efektywności stymulacji TMS.

Cechą charakterystyczną badań prowadzonych przez Dr Zyssa była ich dyscyplinarność. Zaangażował on naukowców – inżynierów elektryków, zajmujących się tworzeniem układów stymulacji, jak też tych, którzy zajmowali się modelowaniem matematycznym procesów elektromagnetycznych. Stąd większość obserwacji klinicznych znalazła bezpośrednie potwierdzenie w komputerowych badaniach modelowych. Można przytoczyć wynik tych symulacji, wskazujący na to, że gęstość prądu indukowanego w mózgu w trakcie stymulacji magnetycznej TMS jest o jeden rząd wielkości mniejsza niż gęstość prądu płynącego w mózgu podczas zabiegów elektrowstrząsowych. Wartości gęstości prądu zbliżają się do siebie w przypadku porównania stymulacji TMS przeprowadzanej z maksymalnymi parametrami, a zabiegów elektrowstrząsowych z minimalnymi parametrami stymulacji.

Czy zatem należy uznać, że TMS w działaniu antydepresyjnym okazałą się nieskuteczna? Wszystko na to wskazuje, jednak pojawia się na horyzoncie inna metoda, tzw. magnetowstrząsów, których wynikiem byłyby prądy w mózgu zbliżone do tych otrzymywanych z elektrowstrząsów. Rzecz w tym, że magnetowstrząsy wymagaja znacznie silniejszego pola magnetycznego. Wygenerowanie takiego pola magnetycznego, nawet w bardzo krótkim impulsie, może być zadaniem niewykonalnym, przynajmniej na tym etapie rozwoju stymulatorów magnetycznych.

Przesadzone obawy

Niewystarczająca efektywność metody TMS w leczeniu depresji, przy bardzo dużej indukcji pola elektromagnetycznego, prowadzi do konstatacji, że osiągnięcie istotnych zmian fizjologicznych w mózgu nie jest czymś oczywistym. Biorąc pod uwagę wszelkie różnice pola elektromagnetycznego TMS oraz pola elektromagnetycznego emitowanego przez systemy telefonii komórkowej, przede wszystkim w częstotliwości, ale też w wielkości indukcji magnetycznej, łatwo pokusić się o ocenę, że obawy dotyczące wpływu telefonii komórkowej na funkcjonowanie mózgu wydają się przesadzone. Zaznaczyć trzeba jednak, że taka opinia ma charakter mocno przybliżony i nie rości sobie prawa do poprawności naukowej.