Transkranielle Magnetstimulation (TMS): Anwendung, Wirkung und Perspektiven

Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist ein nicht-invasives Verfahren, das in der Neurologie und Psychiatrie zur Diagnose und Behandlung verschiedener Erkrankungen eingesetzt wird. Dabei werden Magnetfelder genutzt, um gezielt Hirnareale zu stimulieren oder zu hemmen. Dieser Artikel beleuchtet die Grundlagen, Anwendungsbereiche, Wirkungsweise und Zukunftsperspektiven der TMS.

Grundlagen der Transkraniellen Magnetstimulation

Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) basiert auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Eine Magnetspule, die von einem Impulsstrom durchflossen wird, erzeugt ein kurzzeitiges Magnetfeld. Dieses Magnetfeld induziert durch die Schädeldecke hindurch (transkraniell) ein elektrisches Feld im darunter liegenden Hirngewebe. Die dadurch hervorgerufene elektrische Potenzialänderung führt zu einem Impulsstrom in den Nervenzellen, wodurch deren Aktivität zeitlich verändert werden kann. Es ist wichtig zu betonen, dass nicht das Magnetfeld selbst auf die Neuronen wirkt, sondern das induzierte elektrische Feld in Form von Spannung bzw. Strom.

Wie funktioniert die TMS?

Am Kopf wird eine Spule positioniert, die über Induktion ein Magnetfeld erzeugt, welches durch die Schädeldecke die Gehirnoberfläche stimuliert. Die Induktion ist völlig entspannt und schmerzfrei. Es entstehen keine Schäden durch den magnetischen Impuls. Die erzeugten Magnetfelder sind etwa so groß wie ein Tischtennisball und wirken auf eine eng begrenzte Nervenzellpopulation.

Repetitive Transkranielle Magnetstimulation (rTMS)

Therapeutisch wird die Neurostimulation mit sich wiederholenden (repetitiven) Folgen gleicher Magnetimpulse eingesetzt, weshalb sie auch als repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) bezeichnet wird. Die Frequenz dieser Impulse ist ein wesentlicher Parameter eines Stimulationsprotokolls. Typische Frequenzen sind z.B. 1 Hz, 10 Hz oder 20 Hz. Die Impulsfolgen können auch aus einer Kombination von zwei verschiedenen Frequenzen bestehen, das heißt, sie können frequenzmoduliert sein. In der Praxis haben sich Impulsfolgen von 50 Hz, die mit 5 Hz wiederholt werden, bewährt. Diese Art der transkraniellen Magnetstimulation wird als Theta-Burst-Stimulation (TBS) bezeichnet. Werden die Impulsfolgen ohne Pausen durchgeführt, spricht man von „kontinuierlichen“ Protokollen, mit Pausen von „intermittierenden“ Protokollen und verwendet zur Unterscheidung die Buchstaben c oder i. So bezeichnet cTBS eine kontinuierliche Theta-Burst-Stimulation, das heißt, mit Impulsfolgen ohne Pausen, und iTBS eine intermitierende Theta-Burst-Stimulation, das heißt mit Impulsfolgen mit Pausen.

Anwendungsbereiche der TMS

Die TMS wird sowohl in der Diagnostik als auch Therapie bestimmter Erkrankungen eingesetzt.

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Neurologische Erkrankungen

• Schlaganfall: Nach einem Schlaganfall (Apoplex), der durch einen plötzlichen Verschluss von Gefäßen im Gehirn entsteht, kann es zu sensiblen (Gefühlsstörungen) und motorischen (Bewegungsstörungen) Ausfällen wie Lähmungen kommen. Die rTMS kann in Kombination mit Physiotherapie die Regeneration geschädigter Funktionen und die Besserung der Beschwerden unterstützen. Der genaue Mechanismus, der zur vorübergehenden Wiedererlangung von Bewegungsmustern führt, ist noch nicht genau erforscht. Die Therapie findet in mehreren Sitzungen und Wochen statt.
• Rückenmarkschädigungen: Durch Schädigungen des Rückenmarks kann es ebenfalls zu sensiblen und motorischen Ausfällen kommen. Sollten die üblichen Behandlungen (z. B. Operation, Medikamente, Physiotherapie) nicht helfen, kann mittels rTMS eine zusätzliche Therapieform angeboten werden.
• Multiple Sklerose: Die TMS wird in der Medizin bei Störungen motorischer Funktionen (z.B. bei Multipler Sklerose oder nach einem Schlaganfall) diagnostisch eingesetzt.

Psychiatrische Erkrankungen

• Depressionen: Die repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) ist ein effektives Behandlungsverfahren, welches sich besonders bei der Behandlung von depressiven Störungen bewährt hat. Bei der Depression sind die Aktivitäten in Hirnbereichen, die für die Lenkung von Gefühlen und Gedanken verantwortlich sind, verändert. Dadurch kommt es zu einer verstärkten Wahrnehmung und Verarbeitung negativer Informationen. Dies führt zu der für die Depression typischen negativen Verzerrung von Aufmerksamkeit, Wahrnehmung und Gedächtnis. Hier setzt die transkranielle Magnetstimulation (TMS) an. Ziel ist, die Balance der Hirnaktivität wiederherzustellen und dadurch die Erholung von der Depression zu fördern.
  • Bereits 2008 wurde die rTMS für die Behandlung von therapieresistenten Depressionen von der amerikanischen Zulassungsbehörde FDA zugelassen. Auch in den deutschen wissenschaftlichen Leitlinien zur Behandlung von Depressionen wird sie als Therapieverfahren empfohlen, wenn Patient*innen primär nicht auf eine antidepressive Pharmakotherapie angesprochen haben.
  • TMS wirkt anders als Medikamente und ist für viele Patienten in bestimmten Situationen wirksamer als eine medikamentöse Behandlung.
  • Insgesamt profitieren etwa zwei von drei Patienten mit Depressionen spürbar von einer TMS-Behandlung. TMS reduziert die Symptome der Depression um durchschnittlich 40 % oder mehr. Bei vielen Menschen stellt sich der Nutzen bereits in der ersten Hälfte der Behandlung ein.
• Sucht: Therapeutisch kommt sie beispielsweise bei Tinnitus, bei Depressionen, bei Schmerz- und neuerdings auch Suchtpatienten zum Einsatz.

Weitere Anwendungsbereiche

• Chronische Schmerzen: Chronische Schmerzen aufgrund diverser Erkrankungen können für den Betroffenen sehr belastend sein. Einige Schmerzen entstehen im Nervensystem selbst. In diesen Fällen wird die motorische Hirnrinde mittels magnetischen Impulsen stimuliert und aktiviert. Eine Schmerzlinderung tritt meist bereits nach den ersten Behandlungen ein und kann einige Wochen anhalten.
• Tinnitus: Therapeutisch kommt sie beispielsweise bei Tinnitus, bei Depressionen, bei Schmerz- und neuerdings auch Suchtpatienten zum Einsatz.

Ablauf einer TMS-Behandlung

Die Untersuchung und Behandlung finden in einem extra dafür eingerichteten Raum in der Klinik statt. Für die Messung mit dem TMS-Gerät ist ein Kopf-MRT der Patientin oder des Patienten zwingend erforderlich. Die Behandlung selbst dauert nur ca. 5-10 Minuten. Die insgesamt 10 Therapieeinheiten erfolgen jeweils täglich montags bis freitags über einen Zeitraum von zwei Wochen.

Neuronavigation

Zusätzlich setzen wir eine Neuronavigation ein. Dabei werden die strukturellen MRT-Bilder der Patientinnen und Patienten in Echtzeit mit der Position der TMS-Spule auf dem Kopf abgeglichen. Die Neuronavigation ist ein computergestütztes Verfahren zur exakten Steuerung der transkraniellen Magnetstimulation. Aus MRT- oder CT-Daten wird ein hochauflösendes 3D-Modell des Gehirns berechnet, das während der Behandlung mithilfe einer Infrarotkamera in Echtzeit mit der tatsächlichen Position von Kopf und Spule abgeglichen wird.

Vorteile der TMS

• Nicht-invasiv: Es handelt sich um eine nicht-invasive Therapie, für die weder eine Operation noch eine Implantation von Elektroden oder anästhesiologische Maßnahmen erforderlich sind.
• Schmerzfrei: Durch magnetische Impulse wird das Gehirn berührungslos und schmerzfrei stimuliert.
• Geringe Nebenwirkungen: Nebenwirkungen bei der Behandlung durch rTMS sind selten und vorübergehend. Selten kann es zu Kopfschmerzen, Missempfindungen an der Stimulationsstelle, kurzes Unwohlsein, Schwindel, Benommenheit, Veränderung der Hörschwelle, Muskelzucken im Bereich von Kopfhaut, Auge oder Mund kommen, die jedoch nur während oder unmittelbar nach der Behandlung auftreten und nach kurzer Zeit ohne Gegenmaßnahmen wieder abklingen.
• Gute Verträglichkeit: Die Methode ist gut verträglich und sicher. Nebenwirkungen sind in der Regel mild und auf die Stimulationszeit beschränkt - am häufigsten treten vorübergehende Kopfschmerzen oder ein Druckgefühl an der Stimulationsstelle auf.
• Wirksamkeit: TMS ist eine sichere und sehr wirksame Behandlung. TMS eignet sich gut für Depressions-Patienten, die auf Medikamente nicht angesprochen haben. Tatsächlich haben Patienten, die auf ein oder mehrere Medikamente nicht gut angesprochen haben, eine höhere Chance, auf TMS anzusprechen als auf ein zweites oder drittes Medikament.

Risiken und Kontraindikationen

Unter bestimmten Umständen ist eine Behandlung nicht möglich.

• Metallimplantate: Eine Behandlung kann nicht erfolgen bei magnetischen Metallgegenständen im Kopfbereich, implantierten Pumpensystemen bzw.
• Herzschrittmacher: In der Regel nicht geeignet für TMS sind Patienten mit (magnetischem) Metall im Kopf- oder Nackenbereich, Herzschrittmachern, Neurostimulatoren, Cochlea-Implantaten und ähnlichem.
• Epilepsie: Ausgeschlossen sind Personen mit Epilepsie, Metallimplantaten im Kopf oder anderen hirnorganischen Vorerkrankungen.
• Schwangerschaft: Während der Schwangerschaft sollte auf eine TMS-Behandlung verzichtet werden.

Aktuelle Forschung und Zukunftsperspektiven

Obwohl die TMS seit 30 Jahren erforscht wird, ist bisher wenig über ihre Wirkungsweise bekannt. Ein besseres Verständnis könnte dazu beitragen, die TMS als nicht-invasive und schmerzfreie Diagnose- und Behandlungsmethode weiter zu entwickeln. Tübinger Neurowissenschaftler haben eine Methode entwickelt, mit der sich die Gehirnaktivität während einer transkraniellen Magnetstimulation (TMS) messen lässt. Sie stellten fest, dass die neuronale Aktivität auch nach Ende des TMS-Pulses anhielt. Außerdem änderte sich die neuronale Aktivität abhängig von der Richtung des Stromflusses, den die TMS im Hirngewebe erzeugte.

Intensivierte TMS-Behandlung

Eine aktuelle, von der DFG geförderte klinische Studie (COIL-/STOP-D-Studie) untersucht nun, ob eine einwöchige, intensivierte TMS-Behandlung bei therapieresistenter Depression den gleichen positiven Effekt erzielen kann wie klassische, längere Protokolle. Aktuell dauert eine Standardbehandlung vier bis sechs Wochen. Gleichzeitig interessieren uns die neurobiologischen Effekte der TMS. Was verändert sich im Gehirn durch die Behandlung - und welche Veränderungen stehen mit einer Verbesserung der Symptome in Zusammenhang?

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Theta Burst Stimulation (TBS)

Eine spezielle Art der TMS - die ‚Theta Burst Stimulation (TBS)‘ - beeinflusst die Aktivität der Nervenzellen nun mit deutlich kürzerer Stimulationsdauer und möglicherweise sogar länger anhaltend. Dies erlaubt nicht nur eine schnellere Durchführung der Therapie, sondern auch die Behandlung beider Hirnhälften in einer Sitzung.

Personalisierte TMS-Therapien

Unser langfristiges Ziel: die Entwicklung personalisierter TMS-Therapien. Die Behandlung erfolgt standardmäßig anhand der sogenannten Beam-F3-Methode, bei der die Position der TMS-Spule über individuelle Schädelmaße ermittelt wird.

Kosten und Verfügbarkeit

TMS ist als medizinisches Verfahren in Deutschland zwar zugelassen, aber keine Regelleistung der gesetzlichen Krankenversicherung, sondern eine sogenannte Individuelle Gesundheitsleistung (IGeL). Eine einzelne Behandlungs-Sitzung kostet ca. Die Intensität und die Dauer der Therapieeffekte hängen von individuellen Faktoren ab. Ein Ansprechen kann deshalb im Einzelfall nicht garantiert werden.

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