Burst-iTBS-tTIS比传统时域干涉电刺激调控PD是否更有效？

 

帕金森病患者的运动功能障碍机理 

帕金森病（Parkinson’s disease, PD）的核心病理特征是黑质致密部多巴胺能神经元进行性丢失，导致基底节环路功能紊乱。基底节是运动控制的关键枢纽，包含直接通路（促进运动）和间接通路（抑制运动）。正常情况下，多巴胺通过D1受体激活直接通路，通过D2受体抑制间接通路，维持运动平衡。多巴胺缺乏时，间接通路过度活跃，对丘脑-皮质通路的抑制增强，从而产生运动减少、僵硬、震颤等典型症状。从神经振荡角度看，PD患者基底节区域表现出异常的β振荡（13–30 Hz）增强，这种振荡具有抗运动效应；同时γ振荡（30–100 Hz）减弱，削弱了促运动作用。侵入性深部脑刺激（DBS）或左旋多巴治疗可抑制β振荡、改善运动功能，但DBS的有创性限制了其应用。因此，开发非侵入性深部刺激技术成为研究热点。

 

HUIYING

传统tTIS改善帕金森病运动功能的机理

经颅时间干扰刺激（transcranial Temporal Interference Stimulation, tTIS）是一种新型非侵入性神经调控技术，可选择性刺激深部脑区而不影响表层皮层。其原理是通过两对电极施加高频正弦电流（例如2 kHz和2.1 kHz），两列电流在目标区域（如基底节）叠加，由于频率微小差异，产生低频包络调制波（频率为两频率之差，例如100 Hz）。该包络波能够调控神经元活动，而高频载波本身对皮层无影响（如图1A所示）。传统tTIS通常采用持续高频刺激，旨在干扰病理性的神经振荡（如β振荡），类似于DBS的机制。通过调节基底节核团（如丘脑底核STN或苍白球内侧部GPi）的异常放电模式，可以改善运动症状。然而，tTIS的优势在于无创、可靶向深部、副作用少，且可通过个体化电场模拟优化电极布局（如图1B的电场模拟示例）。

 

 

图1: 刺激原理、电场模拟与实验设计概览

 

图1 系统展示了研究的核心技术原理与实验流程。
 

图1A 从上至下依次呈现：第一、二行分别为2 kHz和2.1 kHz的高频正弦波；第三行为两信号叠加后形成的100 Hz幅度调制波（包络频率为两频率之差）；第四行放大展示了间歇性Theta爆发刺激（iTBS）的微结构——每30 ms内包含3个100 Hz脉冲（构成一个burst），每200 ms重复一次（即5 Hz Theta节律），连续重复2秒构成一个刺激块；第五行展示了一个完整的刺激周期：2秒刺激块后跟随8秒间歇，整个25分钟刺激以30秒渐升和渐降斜坡开始和结束。
 

图1B 展示了基于个体化MRI的电场模拟结果（SimNIBS 4.1），电极置于F5/C5和F6/C6位置（2 mA峰峰值电流），通过横断面（上）和矢状面（下）视图可见电场能量聚焦于右侧壳核，颜色条表示电场强度（V/m）。
 

图1C 概述了随机双盲交叉实验设计：参与者随机分组，先后接受真刺激和假刺激（或反之），中间有≥10天洗脱期，图中标注了各阶段的评估任务（MDS-UPDRS III、sFTT、aFFT）。
 

图1 从物理原理、刺激模式、靶向验证到实验流程，完整呈现了研究的设计逻辑。

 

HUIYING

Burst-iTBS-tTIS改善帕金森病运动功能的机理

本研究创新性地将间歇性Theta爆发刺激（intermittent Theta-Burst Stimulation, iTBS）模式与tTIS结合，靶向右侧壳核（putamen）。iTBS是一种模仿海马体Theta节律的刺激模式，由2秒刺激（包含3个50 Hz bursts，重复5 Hz）和8秒间歇组成（如图1A第四、五行所示）。该模式在TMS研究中已证实可诱导长时程增强（LTP）样可塑性，促进突触效率提升。

本研究的核心假设是：通过iTBS-tTIS调制基底节环路输入端口——壳核的神经元活动，能够重塑整个基底节网络的放电模式，使其趋向生理状态，从而改善运动症状。与直接抑制放电的DBS不同，iTBS-tTIS可能通过诱导神经可塑性发挥作用。这一假设得到电场强度与疗效相关性的支持（见图2）：在PD患者中，右侧壳核的模拟电场强度越高，左侧上肢MDS-UPDRS评分的改善越显著，提示剂量依赖性效应，为因果机制提供了证据。

 

HUIYING

临床研究

研究方法

设计：随机、双盲、交叉对照试验。

受试者：19名PD患者（平均64岁，14名男性）与19名年龄、性别匹配的健康对照（平均68.6岁）。

干预：每名参与者接受两次tTIS（真刺激与假刺激），间隔≥10天。刺激参数：2 mA峰值电流（每对电极），电极置于F5-F6和CP5-CP6（国际10-20系统），100 Hz调制频率，iTBS模式（2秒刺激+8秒间歇，共25分钟）。所有刺激前进行个体化MRI结构像分割，使用SimNIBS软件模拟电场分布（如图1B），确保靶向右侧壳核。

评估指标：

主要终点：MDS-UPDRS第三部分（运动检查）中左侧上肢评分（包括震颤、强直、运动迟缓等子项）。

次要终点：交替手指敲击任务（aFTT） 评估近端运动速度；序列手指敲击任务（sFTT） 评估运动学习能力（以正确序列敲击比例衡量）。

安全性：刺激后不良反应问卷。

研究流程如图1C所示：基线评估→随机分组→真/假刺激→洗脱期→交叉。

 

研究结果

主要终点：MDS-UPDRS显著改善

真刺激下，PD患者左侧上肢MDS-UPDRS评分较基线平均降低1.11分，而假刺激下反而增加1.16分，差异具有统计学意义（W=30.5,p=0.015,r=0.49W=30.5,p=0.015,r=0.49）。具体子项改善以强直（rigidity） 最为明显（见表2）。

 电场强度与疗效相关

如图2所示，右侧壳核的模拟电场强度与左侧上肢MDS-UPDRS改善程度呈显著负相关（p=0.023p=0.023，斜率-78.2分/V），即电场越强，症状改善越明显。这一结果为刺激的靶向性和有效性提供了有力证据。

 

 

图2: 电场强度与临床疗效的相关性

 

图2 展示了右侧壳核模拟电场强度与左侧上肢MDS-UPDRS评分变化之间的相关性。X轴为平均电场强度（V/m），Y轴为刺激后评分变化（负值表示改善），蓝色圆点代表每名PD患者，红色直线为线性回归线。统计分析显示显著负相关（p = 0.023，斜率 -78.2分/V），即电场强度越高，运动症状改善越明显。这一结果提供了刺激靶向壳核有效的因果间接证据，是全文最关键的阳性发现之一。

 

次要任务结果

aFTT：健康对照组在真刺激下敲击次数显著增加（图3），但PD组无显著变化。需注意健康对照组基线在真刺激与假刺激间存在差异，可能影响结果解释。交替手指敲击任务旨在评估近端上肢的运动速度，即手臂在大范围空间内快速交替运动的能力。该任务关注的是运动执行的速度，而非精细运动技能或学习能力。在帕金森病研究中，该任务用于量化运动迟缓（bradykinesia） 的核心症状，因为PD患者通常表现为运动启动慢、幅度减小和速度下降。

 

 

图3: 交替手指敲击任务结果

 

图3 展示了交替手指敲击任务（aFTT）中健康对照组（HC，蓝色）和PD组（红色）在基线、假刺激和真刺激条件下的表现（Y轴为30秒内交替敲击次数）。结果显示，健康对照组在真刺激下敲击次数显著增加（p < 0.001），但该组在真刺激前的基线显著低于假刺激前的基线，提示结果可能受基线偏移影响；PD组在真刺激与假刺激之间无显著差异。
 

图3 揭示了tTIS对近端运动速度影响的组间差异，并强调了基线差异对结果解释的重要性。

 

sFTT：两组在真刺激下均未观察到运动学习能力的显著提升（图4）。作者推测可能与刺激时间短、任务难度或PD患者的“学习-执行分离”有关。

 

 

图4: 序列手指敲击任务结果

 

图4 展示了序列手指敲击任务（sFTT）中健康对照组（左列）和PD组（右列）在假刺激（上排）和真刺激（下排）条件下的学习曲线。X轴为9个试次，Y轴为平均准确率（正确序列敲击次数与总敲击次数之比）。彩色线条表示边际均值，圆点（HC）和三角形（PD）表示个体数据点。结果显示，无论是健康对照组还是PD组，在真刺激或假刺激下，学习曲线均未见显著改善（统计上无显著性）。
 

图4 作为阴性结果，提示tTIS对该任务所评估的运动学习能力无显著影响，并可能反映了PD患者存在的"学习-执行分离"现象。

 

安全性

无严重不良事件报告。最常见副作用为皮肤发红和疲劳，且在真/假刺激间分布均匀（见表3），证实tTIS具有良好的耐受性。

 

HUIYING

总结

本研究首次证实了iTBS模式下的tTIS靶向壳核能够短期改善帕金森病患者的运动症状，且疗效与个体化电场强度直接相关，提示该技术具有剂量依赖性和可优化性。尽管对运动学习和运动表现任务未观察到显著影响，但本研究为非侵入性深部脑刺激在PD治疗中的应用提供了概念验证和可行性依据。未来研究应扩大样本量、纳入更严重病程患者、延长刺激时间并探索长期疗效，同时结合功能影像学揭示其神经可塑性机制。tTIS作为一种安全、低成本、可重复的治疗手段，有望为早期PD患者提供新的干预选择，并推动个体化神经调控治疗的发展。

 

HUIYING

回映产品

 

产品1：便携式经颅聚焦超声（tFUS）设备（ODM定制开发）

 

本便携式经颅超声刺激（tUS）设备作为一款ODM定制化工具，创新性地整合了低强度聚焦超声（LIFU）和经颅脉冲超声刺激（TPS）技术，专为神经精神疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病、重度抑郁症、自闭症谱系障碍及注意缺陷多动障碍）的科研与临床干预设计。设备基于ITRUSST联盟安全标准，核心参数涵盖LIFU和TPS的关键特性：超声载波频率范围250–1000 kHz（LIFU典型值200-1000 kHz，TPS脉冲载波频率匹配此范围），脉冲重复频率（PRF）可调1–5 Hz（TPS核心参数，支持单脉冲持续时间3 μs的超短冲击波），空间峰值脉冲平均强度（ISPPA）可控于0.1–0.25 mJ/mm²（TPS常用0.20 mJ/mm²），空间峰值时间平均强度（ISPTA）<100 mW/cm²（LIFU安全阈值），占空比可编程（例如TPS典型值0.1-1%）；同时，设备集成个体化MRI/CT导航与声学仿真（如k-Wave软件）优化靶向，定位误差<3 mm，并配备实时热管理（确保温升≤2°C，热指数TI可控）和机械监控（机械指数MI<1.9），不良反应率<10%，凸显高精度、便携性及合规性，为个性化非侵入性脑刺激提供全面参数化平台。(产品形态与下图NEUROLITH设备类似)

 

 

回映便携式经颅聚焦超声设备示意图

产品2：携式经颅光生物调节（tPBM）设备（可ODM定制开发）

 

本便携式经颅光生物调节（tPBM）设备是一款基于精确光剂量控制的科研与健康工具。其核心技术优势在于通过高精度PWM信号调控恒流源驱动电路，确保了每个LED光输出功率的高度稳定性和可重复性，为实现可靠的研究结果和一致的体验提供了基础。设备的光照参数具备高度可编程性。用户可通过配套应用灵活设置光的强度、脉冲频率（如40Hz）及占空比，以适应不同的探索方向。其可调节的头戴结构与LED模块的个性化定位设计，使设备能精准适配不同使用者的头部尺寸和解剖特征，确保光斑稳定覆盖目标脑区。在安全性与可靠性方面，设备集成了实时温度监控与动态功率管理闭环。当系统检测到LED温度接近阈值时，会自动调节驱动电流，确保设备始终在安全范围内工作。其设计兼顾了佩戴的舒适性与使用的便捷性，适用于多种应用场景。总而言之，该设备是一个集成了精密恒流驱动、可编程PWM调控、个性化机械适配与主动热管理的技术平台，旨在为相关领域提供一种剂量可控、靶向精准且安全可靠的光学干预工具。

 

回映携式经颅光生物调节设备示意图

 

产品3：便携无创脑脊接口设备（可ODM定制开发）
 

回映这款非侵入性脑脊接口整机设备是一个高度集成的闭环神经调控系统，其核心工作流程始于一个配备32个电极的便携式脑电帽，用于无创采集用户大脑感觉运动皮层的神经信号。这些信号被实时传输至内置的信号处理与计算单元，该单元运行着先进的机器学习算法（线性判别分析，LDA），能够从特定的脑电节律（μ波和β波）中持续解码出下肢的运动意图，并将其量化为一个实时的“运动概率”。一旦该概率值超过预设阈值，计算单元会即刻向经皮脊髓电刺激器发出触发指令。刺激器则通过精准贴附于使用者背部T10脊髓节段和腹部的电极，输送出与运动意图同步的、特定参数（如30Hz，10-15mA）的电刺激，以激活脊髓神经网络，辅助运动完成。整个系统通过统一的硬件同步机制，确保了从“意念识别”到“脊髓刺激”整个环路的时间精度，最终形成一个由“大脑意图驱动、脊髓刺激辅助”的一体化康复设备，旨在通过这种精准的闭环干预促进脊髓损伤患者的神经功能重塑与运动功能恢复。

 

 

便携无创脑脊接口设备示意图

产品4：多模态闭环经耳迷走神经电刺激taVNS系统

 

本产品是一款创新的多模态闭环经皮耳迷走神经刺激（taVNS）系统，通过集成可穿戴生物传感器和智能反馈算法，实现基于实时生理信号的精准神经调控。系统核心采用非侵入性taVNS技术，刺激耳甲腔（如CO10穴）和耳甲艇（如CO15穴）的迷走神经分支，通过呼吸、心电（ECG）、脑电（EEG）和肌电（EMG）等多模态生物信号实时调整刺激参数，从而针对不同疾病机制提供个性化干预。

 

呼吸+taVNS：通过呼吸门控技术，将taVNS同步于呼气相位（如0.1 Hz慢呼吸），以增强迷走神经张力，优化心血管调节和焦虑缓解。

心电+taVNS：基于实时心电信号（如HRV分析），系统自动调整taVNS的强度和时序，以维持自主神经平衡。

EEG+taVNS：集成耳部EEG传感器，监测α波等脑电活动，当检测到注意力波动时触发taVNS，通过激活蓝斑-去甲肾上腺素系统提升认知功能。

EMG+taVNS：在运动康复中，EMG信号（如上肢肌肉活动）实时触发taVNS bursts，强化神经可塑性。

 

所有传感器和taVNS模块采用轻量化、无线设计，确保用户在日常环境中舒适使用。系统支持长时间监测和刺激，并通过云平台进行数据追踪与参数优化。基于闭环多模态设计，本产品不仅适用于睡眠障碍、焦虑、认知障碍、偏头痛和癫痫等传统适应症，还可针对中风后运动康复、注意力提升及心血管疾病管理提供辅助治疗。通过生物反馈的实时自适应，治疗效率显著高于开环系统。

回映多模态闭环经耳迷走神经电刺激taVNS设备示意图


回映自研多模态闭环经耳迷走神经电刺激耳甲电极

产品5：单通道肌电/心电/皮电采集设备

 

单通道肌电采集设备创新性地采用type-C转脑电电极以简单轻便的方式实现了单通道肌电、心电、皮电采集，且基于结构与硬件的特殊设计，支持高原环境下进行采集。另外产品总体结构采用魔术贴设计，方便于全身佩戴。

适用领域:单通道生理参数采集

单通道肌电/心电/皮电采集设备

 

产品6：便携式TI时域干涉经颅电刺激仪

 

便携式TI时域干涉经颅电刺激仪通过紧密接触于头皮的电极传导两路不同频率的高频脉冲电流(如：2000Hz和2010Hz),高频电流流经大脑表层和深部区域，并在脑深部干涉产生低频包络(如：10Hz),由于大脑神经元对高频(>1000Hz)电刺激不响应，所以位于大脑表层的高频电流并没有对大脑产生刺激效应位于脑深部的低频包络刺激大脑，实现无创地刺激大脑深部而不影响大脑皮层，即无创脑深部电刺激。

        回映便携式时域干涉电刺激设备支持传统的tTIS时域干涉电刺激模式（基于正弦波），PWM-TI时域干涉电刺激模式（基于50%占空比方波），burst-TI时域干涉电刺激模式,细分为tTI-iTBS，tTI-cTBS两种模式（基于iTBS，cTBS).

 

适用范围：

能够应用于对老年痴呆、癫痫、帕金森、抑郁症等多种神经系统疾病治疗和神经科学研究的多个领域。

回映便携式TI时域干涉经颅电刺激仪设备示意图

产品7：48通道8脑区同步高精度经颅电刺激设备

 

回映电子科技院线级多脑区高精度经颅电刺激设备(MXN-48)是一款可8脑区/8人同步干预的高精度经颅电刺激实验平台。其已突破了Soterix对该技术的垄断(Soterix产品Soterix MXN-33 高精度经颅电刺激系统其之前是市面上唯一款可对不同脑区进行同步精确干预的设备)回映高精度经颅电刺激产品M×N-48其具有48个独立输出通道，每个通道的波形，强度等参数都可以独立设置，可以实现对8个不同脑区的同步干预，不同脑区的相位同步性<0.1°，大大增强了tES的神经调控效果。回映高精度经颅电刺激设备提供了两种不同的操作模式以供研究者选择——基础模式和自由模式。基础模式使用更加方便，设定简单；自由模式则允许导入自定义电流波形，功能更加强大。
回映自研 48通道8脑区同步高精度经颅电刺激设备
适用范围：康复医学：运动功能障碍、语言障碍、认知障碍、吞咽障碍、意识障碍、上肢肌张力障碍、卒中后抑郁、卒中后疼痛等精神病学：抑郁症、焦虑症、强迫症、物质成瘾、创伤后应激障碍﹑精神分裂症等儿童康复：脑瘫、运动功能障碍、注意缺陷多动障碍、孤独症、阅读障碍、语言发育迟缓等神经病学：睡眠障碍、耳鸣、慢性疼痛、帕金森病、纤维肌痛、慢性疼痛(脊髓损伤下肢)、阿尔茨海默病、单侧忽略﹑偏头痛、神经性疼痛等脑科学研究：记忆、学习、言语等