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摘要

客观的：本文介绍了用于双相和多相四脉冲刺激(QPS)的超高频经颅磁刺激器的发展，以研究神经可塑性。QPS最初描述了一组4个单相刺激，其刺激间间隔(ISI)在1.5到100毫秒之间，通常每5秒重复一次。除了QPS，描述的设备能够设置一个四脉冲在更高的重复率(IBIs下降到200毫秒)，使四脉冲爆发刺激(qTBS)。

方法:采用绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为高压/高速开关来控制通过刺激线圈的电流。在人初级运动皮层(M1-HAND)上应用双相和多相刺激诱发运动诱发电位(MEP)。确定了器件的技术参数，推导了qTBS协议的适用性。

结果：我们搭建了两个装置，分别实现了双相和多相脉冲电流四脉冲的应用。ISI短至1.0 ms, IBI短至200 ms是可能的。此外，该设备允许应用用户定义的协议，以实现个性化治疗。

结论:双相以及多相QTBS设备能够清楚地引发MEP，并且足以将QTBS协议应用于受试者。

意义：本文描述了一种刺激装置的新颖拓扑，其使QP和QTB能够在超高频率下具有双相或多相脉冲形状。这使得能够研究能够在短刺激时间内调节皮质脊髓兴奋性的协议。

关键字

双相，单表，多阵，经颅磁刺激，TMS，重复TMS，无侵入性，四肢刺激，QPS，QTBS

介绍

重复经颅磁刺激(rTMS)——就像theta-burst刺激(TBS)[1, 2]或每秒[3]——是最受欢迎的方法之一,在人类和非侵入性脑刺激变得逐渐注意到基本神经科学以及治疗各种神经系统疾病,如抑郁症和药物的抵抗力脑卒中后康复[2]。Barker等人介绍的第一个颅磁刺激装置。1985年的[4]，具有单相脉冲形状。简单地说，在经颅磁刺激术中，电流脉冲通过刺激线圈产生脉冲磁场，而脉冲磁场又在大脑内部产生脉冲电场。这个感应电场使神经元去极化，从而引起动作电位。为了产生脉冲电流，刺激线圈和脉冲电容器组成谐振电路。在施加刺激之前，作为能量存储的脉冲电容器必须被充电到与电流和脉冲能量相对应的一定电压水平。一旦电容器充电，系统就准备好释放刺激。因此，应用线圈直接通过高压开关连接到电容器，一旦这个开关关闭，正弦电流通过线圈立即启动。 In monophasic devices the system is damped with a power resistor and a shunting diode after a quarter of the oscillation period. Because of this the current flow through the application coil, falls smoothly back to zero. After each stimulus the pulse capacitor has to be completely recharged. This is the reason why commercial monophasic magnetic stimulators are limited to less than five pulses per second.

Cadwelletal。1990年首次引入多相刺激器[5]。这些装置不阻尼线圈电流后的第1 / 4的振荡周期，因此一个正弦振荡的电流发生。由于线圈电流反复改变方向，因此感应电场也反复改变方向，这种脉冲形状称为多相脉冲。多相器件，由Cadwell等人介绍。由于应用线圈、接线、高压开关和电容器的寄生欧姆损耗，具有很大的阻尼。双相激励器通过断开开关来中断第一个周期后的电流振荡。利用晶闸管作为高压开关，可以很容易地实现一个周期后振荡的中断。当通过这些元件的电流为零时，它们会自动阻塞。双相刺激器的最大好处是，大部分部署的能量被反馈到脉冲电容，因此可以再次用于下一个刺激。 Nowadays biphasic stimulators have smaller damping characteristic than the Cadwell device, as electronic components get better, but also underlie damping effects due to parasitic ohmic losses on all power components involved. This loss of energy has to be recharged before the next stimuli can be set. But as most of the pulse energy can be used for the next stimulus repetition rates of biphasic magnetic stimulators nowadays reach up to 100 pulses per second.

今天，许多不同的TMS协议是已知的。它们可分为连续或间歇性（图案化）协议。这些方案的示例是高或低频RTMS和连续或间歇性突发刺激（分别的ITBS，CTBS）[1]。所有这些方案都基于双相刺激器。由于单表刺激器允许连接多个设备，其中具有一个刺激线圈，新的刺激方案，在那里为单表脉冲形状开发。通过将两个或更多个单选性刺激器连接到一个线圈，可以在彼此之后不久（在两个脉冲之间的1.0ms延迟）之后，可以释放两个或更多个刺激，因此例如能够使神经生理学驱动的配对脉冲TMS协议。

灵感来自滴答物刺激方案，其通常用于动物实验，并诱导稳健的长期增强（LTP），被认为是学习和记忆的神经生理相关[6]，Hamada等。建立了由四个单体装置组成的设置，该装置连接到一个施加线圈[3]。一列火车由四种刺激组成，具有相同强度和1.5ms的ISI，并重复给出高达0.2Hz（每五秒钟一四个四态）。他们发现，根据四脉冲的重复速率，这种QP诱导了长期局部受限制的促进或抑制运动皮质兴奋性[3,6]。

与使用常用双相刺激的TB形成鲜明对比，QPS处于发育的早期阶段，大多数QPS研究是用由Hamada等人引入的单声道脉冲完成。[3]。有一些证据表明单表皮和双相脉冲以不同的方式刺激内核，或者它们甚至将它们全部激活不同的核心子集[8]。Pell等人。表明双相和单光脉冲形状可以激活神经电路，以不同的程度[9,10]。因此，具有单次或双相脉冲给出的相同方案可能导致不同的结果。2016年Nakarumara等人。通过将四个双相或单相刺激装置连接到一种刺激线圈来比较单相和双相QP，[7]。使用的最高重复率每2.5秒都是一个四态。当每5秒给出一次四个Quadripulse时，该方案显示出可比的结果，但与单相质QPS相比，双相QP持续持久的后续效果[7]。

为了进一步研究双相QPS，我们提出了一种TMS装置，能够释放双相脉冲形状和重复频率高达1000 Hz (ISI降至1.0 ms)的QPS协议。与[7]中描述的设置相反，我们使用的是能够每200毫秒释放一个四脉冲的单个设备。由于IBI时间短(200 ms)，我们称之为四次TBS (qTBS)协议。由两个全正弦周期组成的多相脉冲与具有相同振荡频率[11]的双相脉冲相比，降低了某一MEP响应所需的能量。根据这一发现，我们还描述了第二种TMS设备，它能够将上述qTBS协议应用于多相(双正弦波)脉冲。

系统描述

与传统的TMS设备相比，必须进行一些电源电路的光学模式以便能够应用双相和多相QTBS协议。这包括高压电源，脉冲开关以及刺激器的控制单元。图1示出了电源电路的简化示意图，其用于双相和多相装置。表1以及表2分别显示了双相器件和多色器件的主电源系部件。

表1。双相qTBSDevice的主要动力总成部件

成分	赋值	名义评级	部分#	制造商
C1，C2	储能	6x680μF±10％;450 VDC（系列和平行）;	MAL215757681E3	vishay.
		总电容:~ 454 μ F
C3.	脉冲电容器	3µF±10%;3000 VDC(并行)	1400 - 22 - ib KMKP	vishay.
C4、C5	对称电容器	470nf±10%;1600 VDC	rbps.	Acrovox
C6	缓冲电容器	270nf±10%;2500 VDC	MMKP 386	vishay.
Q1 -第四季度	充电IGBTs.	4000 VDC;40	Ixel40n400.	ixy
Q5	功率IGBT	3300 VDC;1000年,一个	FZ1000R333HE3	英飞凌
D1 - D4	随心所欲的二极管	4000 VDC;0.25 A.	GP02-40	vishay.
D5.	随心所欲的二极管	3300 VDC;1000年,一个	fz1000r33he3（包括	英飞凌
			在IGBT模块中)
D6 - D9	随心所欲的二极管	2 x 1000 VDC;3 A(串联)	1 n5408	Diodes Inc.
R1, R4	充电电阻	2x 12欧姆±1%(串联)	HS100	arcol.
R2，R3	放电电阻	2x 22欧姆±1％（串联）	HS100	arcol.
R5.	缓冲器电阻器	6.8欧姆±1%	HS100	arcol.

表2。多相qTBSDevice的主要动力总成部件

成分	赋值	名义评级	部分#	制造商
C1，C2	储能	8x 680 μ F±10%;450 VDC（系列和平行）;	MAL215757681E3	vishay.
		总电容：〜340μF
C3.	脉冲电容器	2x 6.8µF±10%;3000 VDC(并行)	KMKP 1400-6.8IB.	vishay.
C4、C5	对称电容器	470nf±10%;2000 VDC	KMKP 386	vishay.
C6	缓冲电容器	2x 470nf±10%;1600 VDC(串联)	rbps.	Acrovox
Q1 -第四季度	充电IGBTs.	4000 VDC;40	Ixel40n400.	ixy
Q5	功率IGBT	3300 VDC;1000年,一个	FZ1000R333HE3	英飞凌
D1 - D4	随心所欲的二极管	4000 VDC;0.25 A.	GP02-40	vishay.
D5.	随心所欲的二极管	3300 VDC;1000年,一个	fz1000r33he3（包括	英飞凌
			在IGBT模块中)
D6 - D9	随心所欲的二极管	2 x 1000 VDC;3 A(串联)	1 n5408	Diodes Inc.
R1 - R4.	充电电阻	2x 33欧姆±1%(串联)	HS100	arcol.
R5.	缓冲器电阻器	6.8欧姆±1%	HS100	arcol.

图1。分别简化了双相和多相QTBS装置的示意图。

电源和脉冲电容器

双相qTBS器件具有高压电源，对储能电容不断充电至2250v。脉冲电容C3通过Q1和R1以及Q4和R4被充电到所需的水平。脉冲电容器可由Q2、Q3、R2、R3放电。由于储能电容器与脉冲电容器的极性是相反的，所以放电时间不到充电时间的一半。在紧急情况下，例如在刺激期间断开线圈，所有充电igbt都接通。这就保证了储能电容器和脉冲电容器的高电压的快速降低。为了降低反向电压，当储能电容器C1和C2以及脉冲电容器C3被平衡并工作于同一虚地时，充电igbt必须进行抵抗。双相qTBS器件的脉冲电容可以在0到2200 V的范围内以11 V的步长进行调节，从而使刺激精度达到最大刺激器输出(MSO)的0.5%。

多相qTBS器件有一个高压电源，不断向储能电容充电至2,800 V。脉冲电容最大充电2700v。充电和放电工作与前面描述的双相qTBS装置相同。多相qTBS装置的刺激精度为0.5%MSO。

脉冲开关和igbt驱动器

与传统的双相或单张TMS器件相比，主要使用晶闸管作为高功率开关，我们使用了高压功率IGBT。这允许释放彼此非常接近并且具有短振荡周期的刺激。为了在双相或多相TMS装置中使用，晶闸管的关键参数是所谓的关断时间TQ，其被定义为即时阳极电流变为零的时间，即时SCR重新转发阻塞能力。能够阻止脉冲末端的电容电压，TQHAS短于振荡周期的一半。第二个关键参数是当前上升的最大额定值（最大di / dt）。由于具有合适的TQ和足够的DI / DT额定值的功率晶闸管可用于多相QTBS设备，我们决定使用Power IGBT。无论如何，需要为IGBT开发一个驱动器电路，我们也决定在双相QTBS设备中使用相同的组件。

在第一半正弦波（通过线圈L1的正电流流动），IGBT Q5正在进行，而在第二半波（通过线圈流过线圈的负电流）期间，所释放的自由轮二极管是导通的。在该电路拓扑中，由于线圈感应电压不可避免地损坏IGBT，IGBT可能永远不会关闭IGBT。正常使用时，IGBT仅在摩托车二极管处于负载时关闭。

所实现的igbt具有重复峰值2000 a的集电极负载。由于双相器件的最大峰值电流流量高达5200 A，因此比规定的额定电流高出大约2.5倍。由于权宜的占空比，这种过载是可以容忍的[12-14]。在最坏的情况下，我们可以假设qTBS协议每秒有100个四脉冲，这导致每秒400个脉冲。该双相qTBS装置的脉冲持续时间约为160µs。因此，在这种情况下，我们的平均脉冲暂停为2.34 ms，占空比为1:14.6为100%MSO。但是我们假设qTBS协议是在亚阈值水平上应用的，不会在100%MSO中应用。多相qTBS器件具有更低的脉冲持续时间和更低的峰值电流，因此IGBT电流应力甚至低于双相刺激器。

与额定电流相比，IGBT的额定峰值电压永远不能超过该限值，以避免元器件损坏。特别是多相器件的脉冲电容电压高达2,700 V。这非常接近IGBT能够承受的最大集电极-发射极电压3300 V。因此，由R5和C6组成的缓冲电路，必须非常仔细地设计。

不建议使用商用IGBT驱动器，因为一方面工作电压水平接近规定的最大电压，而电流超过制造商的额定电流。另一方面，占空比非常有利。为了降低IGBT的功率损耗，使用定制的IGBT驱动器可以在1.2µs内打开IGBT，并确保由于栅极电压+ 18v的低导通电阻。由于IGBT在正常工作模式下只在自由轮二极管负载时关闭，IGBT驱动器在10µs内关闭IGBT，栅电压为- 12v。此外，驱动器测量IGBT的栅极电压，以验证它是正确的打开和关闭。如果检测到故障，实现的微控制器决定是否需要等待二极管负载周期或IGBT可以立即关闭。

控制单元

在当前的实现中，每个设备有四种主要模式。一个是经典的rTMS模式，其中单个脉冲以及已知的rTMS协议，如TBS，可以应用到重复频率高达100hz(在70%MSO)。触发器- in功能允许设置自己的rTMS协议。

第二种模式是成对脉冲模式，允许设置两个不同强度的刺激，ISI低至1.0 ms。从刺激1到刺激2的强度可达到的增量取决于所选择的ISI，例如，在ISI为3.0 ms时，ISI为-28%MSO到+12%MSO(刺激1:65%MSO)。支持高达5hz的重复频率。所有脉冲参数只需使用设备前面板即可调整。通过外部触发器-在事件成对脉冲被释放。

第三，可以选择可以选择预定义QTBS / QPS协议的模式。表3显示了活动集的9个可选协议及其强度限制。每个协议由以下参数定义：以一个列车，ISI，重复率或相当突发间隔（IBI）以及待应用的刺激总量的刺激的数量。上述所有参数都是固定的，唯一的自由度是刺激强度。在此模式下不可能触发触发功能，但它可以被视为易于使用的模式，以设置“标准”QPS或QTBS协议。

表3。ApplicationableQtbsand QPS协议的示例集

ISI在女士	IBI.	刺激总共	S总持续时间	max。美索两相的设备	max。美索多相设备
	在
	女士
1．5	200	1440年	72.	65％	75％
1．5	1,000	1440年	360.	75％	80％
1．5	5，000	1440年	1,800	75％	80％
5.	200	1440年	72.	75％	80％
5.	1,000	1440年	360.	80％	８５％
5.	5，000	1440年	1,800	90％	８５％
50.	200	1440年	72.	95％	８５％
50.	1,000	1440年	360.	95％	90％
50.	5，000	1440年	1,800	95％	90％

命名法参考Hamada等人的[3]。

我们把第四种模式称为个性化qTBS模式(iqTBS)，这也是最强大的一种模式。这种模式本质上需要一台计算机通过usb端口连接到刺激装置。通过我们定制的软件Artemis，运行在使用Microsoft Windows™XP或更高版本操作系统的个人电脑上，所有协议参数以及触发器- in和- out功能都可以配置。所有的时序参数，如ISI, IBI和Inter-Train-Interval (ITI)，因此可以在100µs步宽内进行调整。所有协议定义参数都可以存储并在以后进行重新调整。例如，从表3中列出的“标准”qTBS协议开始，在一个四次脉冲(突发)内从一个刺激点到另一个刺激点使用的固定ISI可以被单个ISI所替代。除其他外，这使人能够在未测量的i波潜伏期设置刺激，这可能会提高影响神经可塑性[15]的效果。图2显示了一个四种双相刺激的示例集，可以重复到200毫秒的IBI。一旦定义，协议设置就被传输到刺激装置并由其进行评估。如果加载了有效的参数，只要设备启动或参数被新参数替换，这些参数就会留在设备中。 While stimulating, the device only works with these afore internally stored parameters. For safety reasons, the protocol parameters cannot be altered when the protocol is applied at the same moment. Being able to set trigger-In functionality to only a distinct stimuli (e.g. stimuli one of each burst) or may be even set to all stimuli within the protocol, we offer a maximum amount of flexibility. This makes the device perfect for closed loop experiment designs, too [16,17].

图2。一个个性化的qTBS (iqTBS)协议设置的例子，ISIs在一个四脉冲(突发)内从1.0 ms到2.0 ms, IBI被选择为200 ms。刺激器输出功率设置为20% MSO。

线圈电流和感应电压

对于每个设备类型，我们记录了线圈电流以及带有连接的图8空气线圈（P / N 510519，Mag＆More GmbH，慕尼黑，德国）的电场，电感为10μH。用定制的搜索（拾取）线圈测量电场，分别由5圈圆形绕组组成，其内外直径为0.5和2cm。将线圈电流用Rogowski电流探头（CWT60B，电力电子测量有限公司Nottingham，UK）记录。两个设备都设置为100％MSO，释放单个脉冲（参见图3）。

图3。感应电场以及多相QTBS装置的线圈电流（镶嵌A和B）和双相QTBS装置（镶嵌C和D）。在100％MSO下施加两个脉冲。

实验结果

作为概念实验的证明，使用双相和多相qTBS装置通过释放M1-HAND上的刺激来确定静息运动阈值(RMT)和主动运动阈值(AMT)。这些确定的阈值应该给我们一个预测，即设备输出功率是否足以将qTBS协议应用于受试者。并对该技术系统的有效性进行了研究。

主题

四个受试者参加了初步实验（平均年龄：25.0±7.4岁，两名男性，两名女性，右手）。该研究根据赫尔辛基的谴责并由当地伦理委员会批准（投票5423/12）。所有受试者都熟悉TMS，没有脑病的历史，并且没有针对TMS的排除标准[18]。

实验设计

为了避免遗留效应，不同脉冲形状(双相和多相)呈现的顺序是随机的。在一个设备确定了RMT和AMT之后，在设备2完成阈值搜索会话之前，至少保持一个星期的会话间隔时间。

商业图8形空气线圈（P / N 510519，Mag＆More GmbH，慕尼黑，德国）连接到设备。对于两种器件，线圈内的初始电流流动诱导从电动条带上从后横向流向的脑中流动的电流。使用银/银表面电极（表面积263mm），由表面肌电学（EMG）从表面肌电图（EMG）记录MEPS（FPB）肌肉记录（FPB）肌肉（表面积263mm²;AMBU，Ballerup，Denmark）安装在双极腹部技术。数据是过滤器（20至2,000Hz）的带通，并使用连接到Micro 1401 MKII数据采集单元（剑桥电子Desi）的Ekida DC通用放大器（Ekida，Helmstadt，德国）放大GN，剑桥，英国）采样率为5 kHz，并使用信号软件5版5（剑桥电子设计，英国剑桥电子设计）存储在线视觉显示器和稍后的离线分析。

在扶手椅上舒适地坐在受试者之后，他们被要求将刺激的手放在垫子上。每个实验块开始搜索M1手热点（测量MEP在稍微阈值强度最高的区域）。由此，线圈向颅骨相切地定位。能够恢复热点区域，它标有头皮上的小点。之后通过使用从AWISzus等人获得的TMS电动机阈值评估工具（MTAT 2.0）使用最大似然阈值寻找工具[19]，确定静止电机阈值（RMT）以及有源电动机阈值（AMT）。[20]。作为截止值，选择0.05mV的峰峰值MEP幅度。

随后，为了对设备进行技术思考，以确定的amt为基础，在不处理受试者的情况下释放qTBS协议，但在协议执行期间检查能量损失和线圈温升。

结果

对于双相QTBS器件，我们确定了RMT至46.5±12.7％的MSO和AMT至34±6,7％MSO，而具有多色脉冲的RMT为73.5±9.5％MSO和AMT，51.5±6,2％MSO。

技术考虑因素

我们的目标是在阈下水平上应用qTBS协议。首先，我们将90%的AMT测量值作为qTBS协议的刺激强度。因此，双相器件的mso为30.5±6.1%，多相器件的mso为46.5±5.4%。

基于这些平均强度，确定了双相和多相刺激的脉冲能，以及每个脉冲的能量损失。此外，我们将QTBS协议应用于空气中以确定线圈变暖。所应用的QTBS协议的详细参数列于表3中，第1行（ISI 1.5 MS，IBI 200 MS，1,440脉冲，72秒）。图4显示了线圈电流以及双相和多色装置的一个Qadri3uls的脉冲电容器电压。此外，表4显示了所有附加设备参数。

表4。应用QTBS协议期间的设备参数

图4。双相和多相器件的一个四次脉冲的线圈电流以及脉冲电容电压

讨论

由于目前商业TMS装置的能力，单表脉冲形状主要用于单个和低频RTMS，而双相脉冲主要用于具有更高重复率的RTMS协议，如TBS。除了双相刺激器之外，可以连接两个甚至四个单体装置以与单个应用线圈一起使用。因此，该设置能够施加成对的脉冲以及具有非常低的ISI的QP。我们的双相和多相装置能够克服双相器件的局限性。因此，它能够将QP和QTBS刺激设置为1.0ms的ISI。由于这一事实，已知的QPS协议可以用双色和多相刺激和全新的QTBS协议进行，并且可以开发出具有超高重复率的QTBS协议。

实验

在第一个实验中，我们用双相和多相电流波来测定MEP。进一步，我们使用测量的amt来检查设备是否足够强，以在实验设置中应用QPS和qTBS协议的受试者。数据显示，这两种装置似乎都足够强，可以明显地激发mep。此外，我们观察到线圈加热不是引入超高频协议(如qTBS)的限制因素。对于表3中列出的固定的协议集，应用的协议说明了最坏的情况，ISI和IBI最短，但即使有线圈温度只上升不到6摄氏度。

在我们的双相qTBS设备的早期版本中，主要是控制单元软件与上面介绍的不同，但硬件结构几乎相似，我们已经将qTBS协议应用到受试者[21]。我们观察到qTBS增加了皮质-脊髓兴奋性，这涉及到ltp样可塑性的概念[22,22]。对于多相qTBS的研究目前正在进行中。

qTBS显示，由于超高频处理时间较短，ltp样和ltd样塑性易于在短时间内设定和应用。这些方案可能对治疗目的有很强的影响，如中风后的康复和抑郁症的治疗。但是，当然，我们的结果只是一个指标，还需要进一步的研究和更多的参与者的批准。

此外，必须对不同的QPS和qTBS协议进行测试和比较，以确定对可塑性的潜在影响，并指出观察到的影响背后的神经生理机制。

刺激设备

为了与至少一种商用TMS设备相媲美，我们在设备中加入了与PowerMAG设备(MAG & More GmbH,Munich, Germany)相同大小的脉冲电容器。因此，双相qTBS设备可以应用与PowerMAG完全相同的双相脉冲(相同形状，相同持续时间，相同的MSO)。该设备也可以使用Magstim刺激线圈(The Magstim Company Ltd, Whitland, UK)。然而，在这种情况下，基谐振频率和脉冲持续时间会发生变化。

戴维等人。在他们的计算论文中显示，与膜电压有关，双相刺激的能量最佳共振频率约为10khz[23]。我们工作组以前的研究指出，由两个正弦波周期组成的刺激比双相刺激(单个正弦波)[11]诱发更高的mep。结合这两项发现，构建了多相QPS器件。考虑到元件的可用性和安装空间，我们选择了13.6 μ F脉冲电容器。这导致与使用的图8线圈的基本振荡频率为13.7 kHz(电阻器损失忽略)。如果使用MagstimFigure8空气线圈(P/N 9925-00, The Magstim Company Ltd, Whitland, UK)， 17.5µH的线圈电感将振荡频率改变为10.3 kHz，这几乎与Davey等人推荐的谐振频率完全一致。[23]。

两种设备都表明他们显然可以引发MEP，并且它们能够以高重复率释放四态。刺激线圈和装置内的电源电路组件都不远非过热状态。从能量消耗的角度来看，数据表明，多相QPS设备似乎比双相效率更高，但要确保需要更多主题数据。与此相反，当涉及到绝对刺激强度时，双相器件更强大。这表明了在平均QTBS刺激水平下MSO百分比水平的比较。

限制

我们尝试平衡易于使用导致固定的九个QTBS / QPS协议的刺激协议，其可能具有最大的灵活性。为了实现这种灵活性，必须使用附加软件。作为改变几乎所有协议参数的可能性的缺点，必须非常仔细地选择定制设计的协议。如果不是这可能导致刺激结果可能被误解或甚至不能与其他研究进行比较。

但在另一边，不仅通过选择刺激强度来定制协议，而且对个性化协议参数也可能提高刺激效果，或者可能导致受试者之间的结果更清晰。例如，ISI可能被调整到I波延迟，这被认为是通过人M1内的神经元网络反复的杂交细胞的反复突触射击射击[24,25]。这些单独的振动效果似乎有助于并被塑性诱导方案进行调制[26]。此外，I-Waves不仅具有与TMS脉冲及时的刚性振荡，而且这些多个下降卷的招募模式和潜伏期基于大约1.5ms的延迟的间间变异性[24,27]。

我们的双相QTBS设备采用完善的正弦全正弦线圈电流。当涉及到多相QTBS器件时，也使用正弦线圈电流，但是现在在市售的设备中使用这些双正弦脉冲。与例如，相反。CTMS 3能够容易地改变脉冲形状，在我们的情况下不能改变脉冲形状[12]。但是，我们提供一种设备类型，而不是今天的商业上可用的双相刺激设备，允许具有IBI降至200毫秒的超高频率（QTBS）协议。Peterchev等人。用CTMS3描述四肢协议（QPS），但遗憾的是，他们没有提及纸质中的重复率或可能的IBI时间[12]。

安全

与单表QPS协议相反，其中每5秒或多秒给出一个四曲调或甚至[3]，可以用上述设备递送双相和多相QTB，直至每秒5曲脉冲的重复速率。对于进行这种超高频协议，可能的神经调制效果完全未知。为了降低癫痫发作诱导的风险，我们建议非常仔细地申请QTBS，并始终在子阈值水平上。但是如果在这种高重复率下给出的刺激增加癫痫发作风险，则没有知识库，显示出具有最小值和最大值的同位素行为，甚至根本影响它。由于我们认为这是足够的监测是强制性的。

结论

我们引入了一种电路拓扑，能够应用多达4个正弦波刺激，ISI降低到1.0 ms，重复频率高达每秒5个四脉冲(IBI降低到200 ms)。这些qTBS协议可以通过一个不大于传统rTMS设备的TMS设备发布。提出的电路拓扑结构可用于构建双相位和多相(两个正弦波)刺激装置。与传统的单相QPS相比，该装置具有较高的重复频率，治疗时间可能会大大缩短。例如，实验设置中使用的qTBS协议的刺激周期为72秒。此外，提出的设备允许协议适应个体的主体。通过将ISI时间设定在所测i波潜伏期之前，可以促进神经可塑性的变化。通过使用触发器- in /触发器- out功能，可以在应用程序期间修改像IBI这样的协议计时。这使得该设备对闭环实验设置很有趣。

承认

我们要感谢H. R. Siebner对设备实施的讨论，感谢C. Rümenapp对手稿的校对。

资金

这项工作得到了BayerischeForschungsstiftung在AZ 742/02拨款下的部分支持，以及慕尼黑技术大学慕尼黑生物工程学院(MSB)的种子基金的部分支持。星号表示通讯作者。

参考文献

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