经颅磁刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）技术是基于法拉第提出的电磁原理，在头颅附近放置一导电线圈，在数毫秒内通过快速变化的电流产生可穿透头皮及头骨的变化的磁场，这一场强不断变化的磁场可以使线圈下方的局部大脑皮质（面积约3cm2，深度约2cm）产生动作电位，产生持续数百微秒的电流，并激活相应区域大脑皮质及皮质下神经元轴突。组织内磁场分布可以通过计算获得，而相应感应电流的大小及方向则取决于不同组织的电特性。TMS实现了“无电极”电刺激，是一种无痛、无创的绿色治疗方法，其在很大程度上是针对电刺激的缺陷而发展起来的新技术，与通过损伤患者脑组织或有创颅内刺激治疗方法相比，其更易实现对脑颅深部的刺激，与人体无接触，对人体的伤害极小，人体不适感很小，是无创检查和无创治疗。

1985年，Barker成功研制出第一台经颅磁刺激仪，并率领研究小组成立英国磁刺激公司。1988年，华中科技大学同济医院成功研制出中国第一台经颅磁刺激仪。1992年，美国公司推出了第一台经颅磁刺激仪。2005年，华中依杰与华中科技大学合作研制出中国第一台经颅磁刺激仪。2006年，北京安定医院、北京大学第六医院相继启动了经颅磁刺激治疗精神病的业务。2010年，北京市科委牵头正式成立世界首个“经颅磁刺激临床治疗精神障碍规范”研究课题。

根据经颅磁刺激的刺激脉冲不同，可以将其分为以下3种刺激模式。

sTMS由手动控制无节律脉冲输出，也可以激发多个刺激，但是刺激间隔较长，可达10秒，多用于常规的电生理检查，如检测中枢传导时间等。

pTMS以极短的时间间隔在同一个刺激部位连续给予2个不同强度的刺激，或者在2个不同的部位应用2个刺激仪，多用于研究神经的易化和抑制作用。

可以长时间，如数分钟至数小时来调节大脑皮质的兴奋性，分为高频（＞1Hz，＜50Hz）和低频（＜1Hz）2种，需要设备在同一个刺激部位给出慢节律低频或快节律高频rTMS，其中低频重复经颅磁刺激表现为抑制性，可使运动诱发电位（motorevoked potentials，MEP）阈值升高、波幅降低；高频重复经颅磁刺激表现为兴奋性，使MEP阈值降低、波幅升高。

rTMS用于治疗主要是通过改变它的刺激频率而分别达到兴奋或抑制局部大脑皮质功能的目的。高频率、高强度重复经颅磁刺激可产生兴奋性突触后电位总和，导致刺激部位神经异常兴奋；低频刺激的作用则相反，通过双向调节大脑兴奋与抑制功能之间的平衡来治疗疾病。对rTMS通过局部神经和神经网络之间的联系和互相作用对多部位功能产生影响；对于不同患者的大脑功能状况需用不同的强度、频率、刺激部位及线圈方向来调整，才能取得良好的治疗效果。

rTMS治疗运动障碍的机制包括以下几个方面：

1.改变脑内单胺类神经递质的水平，对皮质的兴奋性产生兴奋或抑制的影响，此为rTMS在皮层产生的直接作用。

2.引起皮质下区域变化，如cushion基底核区多巴胺释放增加等，其机制可能与皮质-纹状体纤维或其他脑区的投射或联络纤维被刺激活化有关，此为rTMS产生的间接作用。

3.使皮质的兴奋性形成正态化，维持神经网络的再平衡。

4.激活冬眠神经　冬眠神经是指神经组织在遭受外伤或其他病理损害后，部分神经元或神经纤维处于低代谢、低功能、低传导、低活力的沉寂或沉睡状态，类似于动物冬眠。由于缺少能量或在有害因子作用后处于抑制状态，无法行使其原有的正常功能。在适宜的环境下，如一些激活因子的直接或间接刺激，其功能可能恢复至正常状态。目前认为，帕金森病（Parkinson disease，PD）患者脑内存在冬眠神经结构，rTMS对PD的治疗作用可能与该结构的存在有关。

关于rTMS治疗PD的确切机制至今不详，通过大鼠模型、健康受试者模型和PD患者的随机对照试验，目前发现其减轻PD症状的机制包括以下6个方面：

1.刺激运动皮质、促进腹侧纹状体内源性多巴胺的释放，这一机制解释了高频rTMS使PD患者的运动症状得到改善的原因。在大鼠模型、健康受试者及PD患者的研究中均证实这一机制。采用10Hz rTMS对PD患者初级运动皮质区（M1区）进行刺激，发现其可以诱发轻度PD患者释放多巴胺，且受累侧大脑运动皮质区释放多巴胺的量更大。应用25Hz rTMS对M1区刺激6天后，患者血清中多巴胺的水平迅速升高，并且PD症状评分量表（unified Parkinsondisease rating scale，UPDRS）的评分亦改善。然而，对于这一机制也存在疑问：PD患者体内多巴胺能神经元已经明显减少，刺激纹状体内源性DA释放的效果可以持续多久？rTMS是否加速多巴胺能神经元的耗竭？

2.促使皮质网络活动的正常化　PD与皮质-基底核-皮质环路功能异常密切相关，与其有关的皮质主要包括初级皮质运动区、运动前区及辅助运动区。一般认为，PD患者表现为辅助运动区（supplementary motor area，SMA）的活动减少和背外侧前额叶皮质（dorso-lateral prefrontal cortex，DLPFC）的活动减少。rTMS可调节皮质的兴奋性，例如易化rTMS可增加皮质功能减退区的活性和兴奋性，改善患者相应的临床功能，并且还可选择性作用于纹状体-皮质通路中特定的皮质区，改善特定症状。例如，当rTMS作用于DLPFC区时，可改善抑郁症状。

3.rTMS对连接皮质和皮质下区域的间接作用可能是其改善PD症状的另一机制，这使得rTMS为PD症状的改善提供了远期效果。

4.促进皮质兴奋性的正常化　PD患者皮质静息兴奋性增高，例如PD患者的静息态阈值（rest threshold，RT）、中枢传导时间（central motor conduction time，CMCT）、中枢静息期（central silent period，CSP）与正常对照组相比均明显降低或缩短，静止期（在皮层磁刺激MEP后的一个短暂的肌肉动作电位抑制阶段）缩短，且存在与兴奋相关的易化损伤。增高的运动诱发电位（motor-evoked potentials，MEPs）与PD的强直症状相关，阈下的运动阈值与运动迟缓有关。低频（≤1Hz）刺激能降低运动皮质区的兴奋性，使其正常化，进而改善PD患者的运动功能障碍，这可能是低频rTMS改善PD症状的机制。

5.调整患者的睡眠节律和结构　磁场暴露能影响松果体褪黑激素的合成和分泌，同时调节5-羟色胺（5-hydroxy tryptamine，5-HT）、去甲肾上腺素（Noradrenaline，NA）和乙酰胆碱（acetylcholine，Ach）的浓度，对维持机体正常睡眠-觉醒周期和生理功能具有重要的调节作用。

6.促进多巴胺轴突再生和突触重塑　采用rTMS对PD模型大鼠进行刺激，能诱导受损的纹状体区生长相关蛋白（growth activty protein 43，gap 43）、突触素（synaptophysin，p38）和Ⅱ型单胺囊泡转运体表达上调，认为rTMS可能通过促进多巴胺轴突再生和突触重塑，对受损的多巴胺转运通路发挥修补作用，进而增加多巴胺的转运。

rTMS对于迟发性运动障碍及任务相关肌张力异常（如书写障碍）也有改善作用，其具体机制尚不清楚，但是，电生理研究探测到肌张力障碍患者的大脑、脑干和脊髓束的抑制运动环路的广泛异常，功能影像也显示了一些脑区，包括前额叶、顶叶、辅助运动区、岛叶和小脑血流和葡萄糖代谢的增加。因此，采用抑制性rTMS可以降低皮质的异常兴奋性，从而改善运动障碍。