งานวิจัยล่าสุดยืนยันว่ารูปคลื่นพัลส์ส่งผลต่อประสิทธิภาพการกระตุ้นความยืดหยุ่นของสมองในโปรโตคอล iTBS อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ
ที่มาของคำถามวิจัย
Theta-Burst Stimulation (TBS) เป็นโปรโตคอลการกระตุ้นสมองด้วยแม่เหล็กผ่านกะโหลกศีรษะแบบซ้ำ (repetitive TMS) ที่ส่งพัลส์เป็นชุดสามครั้งที่ความถี่ 50 เฮิรตซ์ และทำซ้ำทุก 200 มิลลิวินาที ในรูปแบบ Intermittent TBS (iTBS) ซึ่งเป็นโปรโตคอลที่เพิ่มความตื่นตัวของคอร์เทกซ์ จะส่งชุดพัลส์นี้เป็นเวลา 2 วินาที สลับกับพักผ่อน 8 วินาที รวมทั้งหมด 600 พัลส์
ด้วยอัตราการส่งพัลส์ที่สูงเช่นนี้ เครื่องกระตุ้น TMS แบบทั่วไปจำเป็นต้องดึงพลังงานกลับมาใช้ใหม่ในปริมาณมากหลังการส่งแต่ละพัลส์ ทำให้ในทางปฏิบัติ TBS มักทำได้เฉพาะด้วยพัลส์รูปแบบ Biphasic เท่านั้น ทั้งที่มีหลักฐานจากโปรโตคอลกระตุ้นซ้ำแบบอื่น เช่น Quadripulse Stimulation (QPS) บ่งชี้ว่าพัลส์ Monophasic อาจคัดสรรกลุ่มเซลล์ประสาทคอร์เทกซ์ได้จำเพาะเจาะจงกว่า และให้ผลกระตุ้นความยืดหยุ่นของสมองที่แรงกว่า Biphasic
คำถามสำคัญที่ทีมวิจัยจาก University of Oxford ต้องการตอบคือ หากสามารถส่ง TBS ด้วยพัลส์ Monophasic ได้จริง ผลลัพธ์ด้านความยืดหยุ่นของคอร์เทกซ์สั่งการ (Motor Corticospinal Plasticity) จะแตกต่างจาก Biphasic TBS แบบเดิมหรือไม่
เครื่องมือที่ใช้: pTMS อุปกรณ์ต้นแบบ
อุปสรรคสำคัญที่ทำให้ไม่เคยมีการศึกษา Monophasic TBS มาก่อนคือข้อจำกัดทางวงจรของเครื่อง TMS แบบดั้งเดิมซึ่งใช้หลักการ Resonance Circuit ทีมวิจัยจึงพัฒนาอุปกรณ์ที่เรียกว่า pTMS (Programmable TMS) ซึ่งใช้เทคนิค Pulse-Width Modulation (PWM) ควบคุมการสร้างพัลส์ผ่านวงจร Cascaded Inverter ทำให้สามารถจำลองรูปคลื่นได้ใกล้เคียงกับพัลส์มาตรฐานของเครื่อง Magstim 200 (Monophasic) และ Magstim Rapid2 (Biphasic) พร้อมกับดึงพลังงานกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ จนสามารถส่ง Monophasic TBS ได้เป็นครั้งแรก
วิธีการศึกษา
งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาแบบ Repeated-Measures Crossover Design ในอาสาสมัครสุขภาพดีจำนวน 30 คน (อายุเฉลี่ย 24.5 ปี) โดยแต่ละคนเข้าร่วม 3 ครั้งแยกกัน ได้แก่
- iTBS แบบ Monophasic ที่บริเวณ Motor Cortex (M1)
- iTBS แบบ Biphasic ที่บริเวณ Motor Cortex (M1)
- iTBS ที่บริเวณ Vertex เป็นกลุ่มควบคุม (Control)
ทิศทางการเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าถูกควบคุมให้สอดคล้องกันระหว่างพัลส์ทั้งสองแบบ โดยวางขดลวดทำมุม 45 องศาจากแนวกลางศีรษะ ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าทิศทาง Posterior-Anterior สำหรับพัลส์ Monophasic ส่วนพัลส์ Biphasic ได้ปรับทิศทางผ่านซอฟต์แวร์ให้เฟสที่สอง ซึ่งเป็นเฟสหลักที่กระตุ้นเซลล์ประสาท มีทิศทางตรงกัน
ความยืดหยุ่นของคอร์เทกซ์ถูกวัดจากการเปลี่ยนแปลงค่า Motor Evoked Potential (MEP) ก่อนและหลังการกระตุ้น โดยบันทึกผลทุก 5-10 นาทีต่อเนื่องนาน 60 นาทีหลังสิ้นสุดโปรโตคอล TBS
ผลการศึกษา
ทั้งสองรูปแบบพัลส์เพิ่มความตื่นตัวของคอร์เทกซ์ได้จริง
ทั้ง Monophasic และ Biphasic iTBS ที่ M1 ทำให้ค่า MEP เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับค่าพื้นฐาน ขณะที่กลุ่มควบคุมที่กระตุ้นบริเวณ Vertex ไม่พบการเปลี่ยนแปลงของ MEP อย่างมีนัยสำคัญ ยืนยันว่าผลที่เกิดขึ้นจำเพาะต่อตำแหน่ง Motor Cortex จริง
Monophasic ให้ผลกระตุ้นความยืดหยุ่นแรงกว่า Biphasic
เมื่อวิเคราะห์ด้วยแบบจำลอง Linear Mixed Effects (LME) เปรียบเทียบรูปคลื่นพัลส์ทั้งสองแบบ พบว่ารูปแบบพัลส์ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงค่า MEP อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ และยังคงมีนัยสำคัญแม้หลังหักลบข้อมูลของกลุ่มควบคุม (Vertex) ออกแล้ว เพื่อควบคุมความแปรปรวนระหว่างและภายในตัวบุคคล โดยค่า MEP ที่เปลี่ยนแปลงในกลุ่ม Monophasic สูงกว่ากลุ่ม Biphasic โดยเฉลี่ยอย่างสม่ำเสมอตลอดช่วงเวลาติดตามผล 60 นาที
|
ตัวชี้วัด |
Monophasic iTBS |
Biphasic iTBS |
กลุ่มควบคุม (Vertex) |
|
ผลกระตุ้น MEP เทียบ Baseline |
เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ |
เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ |
ไม่มีนัยสำคัญ |
|
เปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม |
สูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญ |
ไม่ต่างจากกลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ |
— |
|
ผลเมื่อวิเคราะห์ตลอดช่วงเวลา (LME) |
สูงกว่า Biphasic อย่างมีนัยสำคัญ |
ต่ำกว่า Monophasic |
— |
เหตุใดผลจึงแตกต่างกัน
ทีมวิจัยอธิบายว่าพัลส์ Monophasic และ Biphasic น่าจะกระตุ้นกลุ่มเซลล์ประสาทคอร์เทกซ์ที่แตกต่างกัน เนื่องจากรูปคลื่นไฟฟ้าที่ต่างกันมีผลต่อเกณฑ์การกระตุ้น (Excitation Threshold) ของเซลล์ประสาทแต่ละกลุ่มไม่เท่ากัน ซึ่งสอดคล้องกับการศึกษาก่อนหน้านี้ในโปรโตคอล Quadripulse Stimulation ที่พบว่า Monophasic QPS ให้ผล After-Effect ที่แรงและคงอยู่นานกว่า Biphasic QPS เช่นกัน
ข้อจำกัดของการศึกษา
- เป็นการศึกษาแบบ Single-Blind คือผู้เข้าร่วมไม่ทราบเงื่อนไข แต่ผู้ดำเนินการทดลองทราบ เนื่องจากข้อจำกัดทางเทคนิคของอุปกรณ์ต้นแบบ
- ทดสอบเฉพาะที่ Motor Cortex ซึ่งเป็นตำแหน่งมาตรฐานสำหรับวัดผล Plasticity แต่ในทางคลินิกตำแหน่งเป้าหมายอื่น เช่น Dorsolateral Prefrontal Cortex (DLPFC) ที่ใช้รักษาโรคซึมเศร้า ยังต้องการการศึกษาเพิ่มเติม
- ยังไม่ได้ทดสอบรูปแบบ Continuous TBS (cTBS) ซึ่งเป็นโปรโตคอลที่ลดความตื่นตัวของคอร์เทกซ์
นัยสำคัญต่อวงการ TMS และเวชศาสตร์ฟื้นฟู
งานวิจัยนี้ตอกย้ำว่า “รูปร่างของพัลส์” ไม่ใช่เพียงรายละเอียดทางวิศวกรรมไฟฟ้า แต่เป็นตัวแปรสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพทางคลินิกของโปรโตคอล rTMS หากเทคโนโลยี pTMS หรืออุปกรณ์ลักษณะใกล้เคียงกันได้รับการพัฒนาต่อยอดสู่การใช้งานเชิงพาณิชย์ อาจเปิดทางให้เกิดเครื่อง TBS รุ่นใหม่ที่ให้ผลการรักษาที่แรงและยั่งยืนกว่าเดิม ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาภาวะซึมเศร้าที่ดื้อต่อการรักษาด้วย rTMS ในปัจจุบัน
สำหรับบุคลากรทางการแพทย์และนักวิจัยด้านเวชศาสตร์ฟื้นฟู การติดตามความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการสร้างพัลส์ TMS รูปแบบใหม่จึงเป็นสิ่งที่ควรจับตามอง เนื่องจากอาจส่งผลต่อแนวทางการเลือกใช้อุปกรณ์และออกแบบโปรโตคอลการรักษาในอนาคตอันใกล้
|
เอกสารอ้างอิง (References) Wendt, K., Memarian Sorkhabi, M., Stagg, C. J., Fleming, M. K., Denison, T., & O’Shea, J. (2023). The effect of pulse shape in theta-burst stimulation: monophasic vs biphasic TMS. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2023.03.06.531158 Nakamura, K., et al. (2016). Variability in Response to Quadripulse Stimulation of the Motor Cortex. Brain Stimulation. Huang, Y.-Z., Edwards, M. J., Rounis, E., Bhatia, K. P., & Rothwell, J. C. (2005). Theta Burst Stimulation of the Human Motor Cortex. Neuron. Sommer, M., et al. (2006). Half sine, monophasic and biphasic transcranial magnetic stimulation of the human motor cortex. Clinical Neurophysiology. |