Transcranial magnetic stimulation TMS verus electroconvulsive therapy ECT in therapy of depressions - advantages and disadvantages of computer modeling

Zyss, T.; Krawczyk, A.; Drzymała, P.; Sawicki, B.; Starzyński, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Transcranial magnetic stimulation TMS verus electroconvulsive therapy ECT in therapy of depressions - advantages and disadvantages of computer modeling

Autorzy

Zyss T. , Krawczyk A. , Drzymała P. , Sawicki B. , Starzyński J.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

Identyfikatory

Warianty tytułu

Języki publikacji

Abstrakty

The work describes the results of our own investigations on computer modeling of two physical methods of depressions treatment: electroconvulsive therapy ECT and transcranial magnetic stimulation TMS. The model studies allowed us to explain why the effectiveness of magnetic stimulation is lesser than that of electric stimulation. There are, however, several aspects that could not be analyzed or explained with the help of modeling techniques.

Praca opisuje wyniki badań własnych nad komputerowym modelowaniem dwóch metod fizykalnego leczenia depresji: zabiegów elektrowstrząsowych EW oraz przezczaszkowej stymulacji magnetycznej TMS. Badania modelowe pozwoliły wyjaśnić, dlaczego skuteczność stymulacji magnetycznej jest mniejsza niż elektrycznej. Istnieje jednak kilka aspektów, które nie mogły być wyjaśnione czy też przeanalizowane za pomocą technik modelowania.

Słowa kluczowe

depression ECT TMS computer modelling advantages disadvantages

Wydawca

Uniwersytet Jagielloński - Collegium Medicum
De Gruyter

Czasopismo

Bio-Algorithms and Med-Systems

Rocznik

2010

Tom

Vol. 6, no. 12

Strony

67--73

Opis fizyczny

Bibliogr. 51 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zyss T.

mzzyss@cyf-kr.edu.pl

Department of Adult Psychiatry, University Hospital, Medical College of Jagiellonian University, Kraków

autor

Krawczyk A.

Central Institute for Labour Protection - National Research Institute, Unit for Bioelectromagnetism, Warszawa

autor

Drzymała P.

Institute of Mechatronics and Information Systems, Technical University of Lodz, Łódź

autor

Sawicki B.

Institute of Theory of Electrical Engineering, Measurement and Information Systems, Warsaw University of Technology, Warszawa

autor

Starzyński J.

Bibliografia

1. Barker A. T.: An introduction to the basic principles of magnetic nerve stimulation. J. clin. Neurophysiol., 8(1): 26-37, 1991.
2. Padeberg P., Großheinrich N., Schläpfer T. E.: Depressive Erkrankungen. In: Siebner H., Ziemann U. (ed.): Das TMS-Buch. Handbuch der transkraniellen Magnetstimulation. Springer Medizin Verlag, Heidelberg, 2007, 609-620.
3. Abrams A.: Electroconvulsive therapy. Oxford University Press, Oxford, 2002.
4. Laarne P., Eskola H., Hyttinen J., Suihko V., Malmivuo J.: Validation of a detailed computer model for the electric fields in the brain. J. Med. Eng. Technol., 19(2-3): 84-87, 1995.
5. Nilsson J., Panizza M., Grandori F. (ed.): Advances in magnetic stimulation. Mathematical modeling and clinical application. Advances in Occupational Medicine & Rehabilitation. Aggiornamenti in medicina occupazionale e riabilitazione. Vol. 2, No 2. Fondazione Salvatore Maugeri Edizioni, Pavia,: 1996.
6. Fink M.: Convulsive therapy - theory and practice. Raven Press, New York, 1985.
7. Mantovani A., Lisanby S. H.: Transcranial magnetic stimulation in major depression. In: George M. S., Belmaker R. H. (ed.): Transcranial magnetic stimulation in clinical psychiatry. American Psychiatric Press Inc., Washington, 2007: 113-152.
8. Swartz C. M.: Electroconvulsive and neuromodulation therapies. Cambridge University Press, New York, 2009.
9. Ollendorf F.: Beiträge zur Elektrodynamik des Elektroschoks. II. Ausgleichvorgänge beim Schalten des Schockstromes. Archiv für Elektrotechnik, XLVII(6): 333-356, 1963.
10. Rush S., Driscoll D. A.: Current distributon in the brain from surface electrodes. Anesth. Analg., 47: 717-723, 1968.
11. Ferdjallah M., Bostick F. X., Barr R. E.: Potential and current density distributions of cranial electrotherapy stimulation (CES) in a four-concentric-spheres model. IEEE Trans. Biomed. Eng., 9: 939-943, 1996.
12. Grandori F. Intracranial electric fields during transcranial brain stimulation: modelling and simulations. In: Rossini P. M., Marsden C. D. (ed.): Non-invasive stimulation of the brain and spinal cord. Fundamentals and clinical applications. Neurology and Neurobiology Vol. 41. Proceedings of a Workshop Held in Sorrento, Italy, May 24-29, 1987. Allan R. Liss Inc., New York, 1988: 145-158.
13. Malmivuo J., Plonsey R.: Magnetic stimulation of neural tissue. In: Malmivuo J, Plonsey R, editors. Bioelectromagnetism. Oxford University Press, New York, 1995, 375-384.
14. Roth B. J., Saypol J. M., Hallett M., Cohen L. G.: A theoretical calculation of the electric field induced in the cortex during magnetic stimulation. Electroenceph. clin. Neurophysiol., 81(1): 47-56, 1991.
15. Tofts P. S.: The distribution of induced curents in magnetic stimulation of the nervous system. Phys. Med. Biol., 35(8): 1119-1128, 1990.
16. Nadeem M., Thorlin T., Gandhi O. P., Persson M.: Computation of electric and magnetic stimulation in human head using the 3-D impedance method. IEEE Trans. Biomed. Eng., 50(7): 900-907, 2003.
17. Krawczyk A., Wiak S., Drzymała P., Zyss T.: Modelling of eddy currents applied to human brain. IEEE Trans. Magn., 34(5): 3471-3474, 1998.
18. Höflich G., Kasper S., Hufnagel A., Ruhrmann S., Möller H.-J.: Application of transcranial magnetic stimulation in treatment of drug-resistant major depression - a report o two cases. Human Psychopharmacology, 8: 361-365, 1993.
19. Sawicki B., Szmurło R., Starzyński J., Wincenciak S., Zyss T.: Porównanie wyników symulacji terapii EW i TMS dla rzeczywistych parametrów urządzeń stymulujących (Comparison between results of ECT and TMS simulation for the true parameters of stimulation devices). Przegląd Elektrotechniczny (Electrotechnical Review), LXXXI, 12: 31-34, 2005.
20. Starzyński J., Sawicki B., Wincenciak S., Krawczyk A., Zyss T.: Simulation of magnetic stimulation of the brain. IEEE Trans. Magn., 38(2): 1237-1240, 2002.
21. Zyss T., Starzyński J., Krawczyk A.: Trójwymiarowy stereotaktyczny model głowy ludzkiej dla badań symulacyjnych nad techniką przezczaszkową stymulacją magnetyczną mózgu (Tree dimensional stereotactic model of human head for stimulation research on technique of transcranial magnetic stimulation). Annales Academiae Medicae Lodzensis, 40, 3: 101-109, 1999.
22. Zyss T., Krawczyk A., Drzymała P., Starzyński J.: Zabiegi elektrowstrząsowe a technika przezczaszkowej stymulacji magnetycznej: wstępne wyniki modelowania komputerowego (ECT versus transcranial magnetic stimulation (TMS): preliminary data of computer modeling). Psychiatria Polska, XXXIII, 6: 909-923, 1999.
23. Zyss T., Sawicki B., Starzyński J., Szmurło R., Wincenciak S., Krawczyk A:. Zagadnienia numeryczne dotyczące zjawisk fizykalnych zachodzących w trakcie zabiegów elektrowstrząsowych i przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (Numerical problems referring physical phenomena occurring during electroshock treatment and transcranial magnetic stimulation). V Conference „Computer methods and systems“ CMS’05. Kraków (Cracow), 2005. In: Tadeusiewicz R., Ligęza A., Szymkat M. (ed.): Computer Methods and Systems. Kraków (Cracow), Vol. II: 479-482, 2005.
24. Zyss T., Szmurło R., Sawicki B., Starzyński J., Wincenciak S., Krawczyk A., Zięba A.: Komputerowa symulacja elektrod do zabiegów elektrowstrząsowych (Computer simulation of electrodes for ECT). XII National Conference „Computer support in scientific research”. Wrocław - Polanica Zdrój: XII KK Kowban ’2005; 295-300.
25. Magstim. Technical and information materials. Spring Gardens: Magstim Company Ltd., 2009. http://www.magstim.com/index.html
26. MagVenture. Technical and information materials. Farum: Dantec/MagVenture, 2009. http://www.magventure.com/
27. MECTA. Spectrum - Instruction manual. Lake Oswego: MECTA Corp., 1997.
28. Somatics: Thymatron®System IV - Instruction manual. Lake Bluff: Somatics Inc., 2006.
29. Giljarowski V. A., Liwenzew N. M., Segal J. J., Kirillowa S. A.: Elektroschlaf. Verlag Volk u. Gesundheit, Berlin, 1956.
30. Klawansky S., Yeung A., Berkey C., Shah N., Phan H., Chalmers T.C.: Meta-analysis of randomized controlled trials of cranial electrostimulation. Efficacy in treating selected psychological and physiological conditions. J. Nerv. Ment. Dis., 183(7): 478-484, 1995.
31. Paulus W.: Transcranial direct current stimulation (tDCS). In: Paulus W., Tergau F., Nitsche M. A., Rothwell J. C., Ziemann U., Hallett M. (ed.): Transcranial magnetic stimulation and transcranial Direct Current Stimulation. Proceedings of the 2nd International on Magnetic Stimulation (TMS) and Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) Symposium, Göttingen, 11-14 June 2003. Amsterdam: Elsevier, 2003. Clin. Neurophysiol., Suppl. 56: 249-254, 2003.
32. Zyss T., Sawicki B., Starzyński J., Szmurło R., Wincenciak S., Krawczyk A., Zięba A., Dudek D.: Komputerowe modelowanie w ocenie efektywności terapeutycznej techniki TMS. XIII Krajowa Konferencja „Komputerowe wspomaganie badań naukowych”. Wocław, Polanica Zdrój: XIII KK Kowban ’2006; 201-206.
33. Zyss T., Sawicki B., Krawczyk A.: Jak komputerowe modelowanie pomaga zrozumieć przyczyny klinicznej nieefektywnosci techniki przezczaszkowej magnetycznej stymulacji mózgu TMS w leczeniu depresji? (How does computer modeling help to understand the cause of clinical ineffectiveness of the trancranial magnetic stimulation (TMS) technique in treatment of depression?). IV Cracow Workshop of Medical Engineering. Kraków (Cracow), 2007. Przegląd Lekarski (Medical Review); 64: 220-228, 2007.
34. Loo C.: TMS in the treatment of major depressive disorder. In: Wassermann E. M., Walsh V., Epstein C. M., Paus T., Zieman U., Lisanby S. H.: The Oxford Handbook of Transcranial Stimulation. Oxford, Oxford University Press, 2008, 633-660.
35. Padberg F., Grossheinrich N., Pogarell O., Möller H.-J., Fregni F.: Efficacy and safety of prefrontal repetitive transcranial magnetic stimulation in affective disorders. In: Marcolin M.A., Padberg F. (ed.): Transcranial brain stimulation for treatment of psychiatric disorders. Advances in Biological Psychiatry. Vol. 23. Basel: Karger AG., 2007: 53-83.
36. Trąbka W.: Regulacyjna interpretacja mechanizmów występowania padaczkowej aktywności w sieciach neuronowych. Rozprawa habilitacyjna. AM. Kraków, 1990.
37. Sawicki B., Szmurło R., Starzyński J., Wincenciak S., Zyss T.: Numeryczne projektowanie układu wzbudzenia silnego pola magnetycznego dla przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. W: Krawczyk A., Zyss T. (ed.): Bioelektromagnetyzm - teoria i praktyka. CIOP - PIB, Warszawa, 2006, 59-66.
38. Zyss T. (ed.): Technika przezczaszkowej stymulacji magnetycznej: zagadnienia aparaturowe. Wydawnictwo Medyczne. Kraków, 2009.
39. Hyrman V., Palmer L.H., Cernik J., Jetelina J.: ECT: the search for the perfect stimulus. Biol Psychiatry 1985; 20(6): 634-645.
40. Mihailovic L., Delgado J.M.: Electrical stimulation of monkey brain with various frequencies and pulse durations. J Neurophysiol 1956: 19(1): 21-36.
41. Classen J., Witte O.W., Schlaug G., Seitz R.J., Holthausen H., Benecke R.: Epileptic seizures triggered directly by focal transcranial magnetic stimulation. Electroenceph. clin. Neurophysiol., 94(1): 19-25, 1995.
42. Wassermann E.M.: Risk and safety of repetitive transcranial magnetic stimulation: report and suggested guidelines from the International Workshop on the Safety of Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation, June 5-7, 1996. Electroenceph. clin. Neurophysiol., 108(1): 1-16, 1998.
43. Zyss T., Zięba A., Dudek D., Sawicki B., Krawczyk A., Starzyński J., Szmurło R., Wincenciak S., Siwek M., Wróbel A., Datka W., Grabski B.: Dwa przypadki ujawnienia się czynności napadowej EEG w przypadku zastosowania stymulacji magnetycznej mózgu z częstością 50 Hz (Two cases of the EEG seizure activity in humans by applying of transcranial magnetic stimulations at frequency of 50 Hz). XVI Jubilee Environmental Symposium of PTZE. Wisła, 2006, 237-240.
44. Rigucci S., Serafini G., Pompili M., Kotzalidis G. D., Tatarelli R.: Anatomical and functional correlates in major depressive disorder: The contribution of neuroimaging studies. World J. Biol. Psychiatry, 9: 1-16, 2009.
45. Drevets W. C., Price J. L.: Neuroimaging and neuropathological studies of mood disorders. In: Licinio J., Wong M.-L. (ed.): Biology of depression. From novel insights to therapeutic strategies. Vol. 1. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2005: 427-465.
46. Mayberg H.S., Lozano A.M., Voon V., McNeely H.E., Seminowicz D., Hamani C., Schwalb J.M., Kennedy S.H.: Deep brain stimulation for treatment-resistant depression. Neuron, 45(5): 651-660, 2005.
47. Cohen L.G., Roth B.J., Nilsson J., Dang N., Panizza M., Bandinelli S., Friauf W., Hallett M.: Effects of coil design on delivery of focal magnetic stimulation. Technical considerations. Electroenceph. clin. Neurophysiol. 75(4): 350-357, 1990.
48. Lisanby S. H., Husain M. M., Rosenquist P. B., Maixner D., Gutierrez R., Krystal A., Gilmer W., Marangell L. B., Aaronson S., Daskalakis Z. J., Canterbury R., Richelson E., Sackeim H. A., George M. S.: Daily left prefrontal repetitive transcranial magnetic stimulation in the acute treatment of major depression: clinical predictors of outcome in a multisite, randomized controlled clinical trial. Neuropsychopharmacology, 34(2): 522-534, 2009.
49. Dell'Osso B., Mundo E., D'Urso N., Pozzoli S., Buoli M., Ciabatti M., Rosanova M., Massimini M., Bellina V., Mariotti M., Altamura A. C.: Augmentative repetitive navigated transcranial magnetic stimulation (rTMS) in drug-resistant bipolar depression. Bipolar Disord. 11(1): 76-81, 2009.
50. Herwig U., Schönfeldt-Lecuona C., Wunderlich A. P., von Tiesenhausen C., Thielscher A., Walter H., Spitzer M.: The navigation of transcranial magnetic stimulation. Psychiatry Res., 108(2): 123-131, 2001.
51. Zyss T. (ed.): Zabiegi elektrowstrząsowe i przezczaszkowa stymulacja magnetyczna: porównanie technik przy pomocy modelowania komputerowego (Electroconvulsive treatment and transcranial magnetic stimulation - comparison with help of computer modeling). (Krakowskie) Wydawnictwo Medyczne, Kraków, 2009.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-9fffa687-a802-4ded-8cb1-0da927844358