JP2015521517A - Method and system for TMS dose evaluation and seizure detection - Google Patents
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Abstract
TMS(経頭蓋磁気刺激)中に患者のEEG(脳波図)を監視する方法及びシステムが開示される。そのシステムは、アクティブ状態にあるときに複数の磁気パルスを生成するTMSデバイスを備え、複数の磁気パルスは、TMS治療プロトコルに従って、1つにグループ化された複数のパルスを含むバーストとして、又は個別のパルスとして患者の頭部に印加することができる。患者に適用されているTMS治療プロトコルから生じるEEGデータを測定するEEGシステムが設けられる。そのシステムは、TDMデバイス及びEEGシステムと通信する制御手段を更に備え、この制御手段は、TMSデバイスがパルスを生成していない時間中にEEGシステムを起動するように構成され、それにより、治療効果を監視し、潜在的な発作を検出できるように、EEGデータ測定は、連続して適用されるか、又はTMS治療プロトコルに従って磁気パルスが生成されるのと交互に行われる。【選択図】図1A method and system for monitoring a patient's EEG (electroencephalogram) during TMS (transcranial magnetic stimulation) is disclosed. The system includes a TMS device that generates a plurality of magnetic pulses when in an active state, wherein the plurality of magnetic pulses is a burst comprising a plurality of pulses grouped together or individually according to a TMS treatment protocol. The pulse can be applied to the patient's head. An EEG system is provided that measures EEG data resulting from the TMS treatment protocol applied to the patient. The system further comprises control means in communication with the TDM device and the EEG system, the control means being configured to activate the EEG system during times when the TMS device is not generating pulses, thereby providing a therapeutic effect. The EEG data measurement is applied continuously or alternately with magnetic pulses being generated according to the TMS treatment protocol so that it can be monitored and potential seizures detected. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、TMS投与量評価及び発作検出のための方法及びデバイスに関する。 The present invention relates to methods and devices for TMS dose evaluation and seizure detection.
経頭蓋磁気刺激(TMS)は非侵襲的に人の脳を刺激するための技法である。詳細には、TMSによって、脳の神経細胞内に脱分極及び過分極を引き起こす。TMSは、急速に変化する磁界を用いて弱い電流を誘導するために、電磁誘導を利用する。これは、不快感を最小限に抑えながら脳の特定の部分又は広域の部分における活動を引き起こすことができ、それにより、調査されることになる脳が機能し、相互接続できるようにする。したがって、TMSは、インダクタンスの原理を用いて、直接の経皮的な電気刺激の苦痛を与えることなく、頭皮及び頭骨を越えて電気的エネルギーを得る。TMSは、頭皮上に電線コイルを配置することと、その中に強力で、急速に変化する電流を流すこととを伴う。これは磁界を引き起こし、その磁界は、妨げられることなく、かつ相対的に苦痛を伴うことなく、頭部の組織を通り抜ける。この磁界は更に、脳の中にはるかに弱い電流を誘導する。脳内の神経細胞を脱分極するだけの十分な電流を誘導するために、刺激用コイルを通って流れる電流は、数百マイクロ秒以内に開始及び停止しなければならないか、又はその方向を反転しなければならない。 Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a technique for non-invasively stimulating the human brain. Specifically, TMS causes depolarization and hyperpolarization in brain neurons. TMS uses electromagnetic induction to induce a weak current using a rapidly changing magnetic field. This can cause activity in specific or large areas of the brain while minimizing discomfort, thereby allowing the brain to be investigated to function and interconnect. Thus, TMS uses the principle of inductance to obtain electrical energy across the scalp and skull without the pain of direct percutaneous electrical stimulation. TMS involves placing a wire coil on the scalp and passing a powerful, rapidly changing current in it. This causes a magnetic field that passes through the tissue of the head without being disturbed and relatively painful. This magnetic field also induces a much weaker current in the brain. In order to induce enough current to depolarize the neurons in the brain, the current flowing through the stimulation coil must start and stop within a few hundred microseconds or reverse its direction Must.
TMSは現在、幾つかの異なる形態において用いられる。単一パルスTMSと呼ばれる第1の形態では、コイルから患者に磁気エネルギーの単一のパルスが送達される。別の形態、すなわち、反復TMS(rTMS)では、種々の周波数パターンを用いて、特定の時間にわたってパルス列が送達される。その周波数系列は皮質興奮性を上方制御し、疾患によっては(例えば、うつ病)、そのようなパターンの使用は好都合な場合もある。しかしながら、高周波パターンは、高い発作リスクを伴う。刺激強度及び周波数に関する安全性限界は国際的な合意のある文献(Rossi他、2009、Wassermann他、1996)において記述されている。 TMS is currently used in several different forms. In a first form, called single pulse TMS, a single pulse of magnetic energy is delivered from the coil to the patient. In another form, repetitive TMS (rTMS), pulse trains are delivered over a specific time using different frequency patterns. The frequency series upregulates cortical excitability, and for some diseases (eg depression), the use of such a pattern may be advantageous. However, high frequency patterns are associated with high seizure risk. Safety limits on stimulus intensity and frequency are described in internationally agreed literature (Rossi et al., 2009, Wassermann et al., 1996).
TMS適用の安全性及び効果を監視するために、1つの既知の方法は、TMS適用中及び適用後に、患者の状態を目視で監視することであろう。したがって、安全性の点から、この主観評価が利用可能であり、通常は質問表に基づく。しかしながら、治療の有効性を確認するためのオンラインフィードバックが欠落しており、このプロトコルは、発作に間に合うように発作を検出することはできない。 To monitor the safety and effectiveness of TMS application, one known method would be to visually monitor the patient's condition during and after TMS application. Thus, from a safety point of view, this subjective evaluation is available and is usually based on a questionnaire. However, there is a lack of online feedback to confirm the effectiveness of treatment, and this protocol cannot detect seizures in time for seizures.
TMS適用の安全性及び効果を監視する更なる既知の方法は、TMSセッションの前後に患者のEEGを監視することである。 A further known method of monitoring the safety and effectiveness of TMS application is to monitor the patient's EEG before and after the TMS session.
脳波図(EEG)は、患者の特定の脳波パターンの記録である。EEGシステムによって、脳波パターンを記録できるようになる。EEGシステムは通常、患者の頭皮に配置される複数の導電性電極を含む。これらの電極は通常金属であり、前置増幅器に接続され、前置増幅器は電極によって検出される信号を処理し、増幅された信号をEEG装置に与える。EEG装置は、信号を解釈して、電極によって検出された脳波活動の視覚的表示を与えるハードウェア及びソフトウェアを含む。この脳波活動は通常、ストリップチャートレコーダー又はコンピュータモニター上に表示される。 An electroencephalogram (EEG) is a record of a patient's specific electroencephalogram pattern. The EEG system makes it possible to record an electroencephalogram pattern. An EEG system typically includes a plurality of conductive electrodes placed on the patient's scalp. These electrodes are usually metal and are connected to a preamplifier, which processes the signal detected by the electrode and provides the amplified signal to the EEG device. The EEG device includes hardware and software that interprets the signal and provides a visual indication of the electroencephalographic activity detected by the electrodes. This electroencephalogram activity is usually displayed on a strip chart recorder or computer monitor.
実際には、EEGの使用は、TMSセッションの前後に誘起される反応を測定することと、その後、治療セッション後に自発的EEG反応又は非磁気的に誘起されたEEG反応を測定することとを伴う。しかしながら、TMS治療セッション後のEEG測定を適用することは、治療セッション全体を著しく引き延ばす可能性があった。 In practice, the use of EEG involves measuring the response induced before and after the TMS session and then measuring the spontaneous or non-magnetically induced EEG response after the treatment session. . However, applying EEG measurements after a TMS treatment session could significantly lengthen the entire treatment session.
TMS適用の安全性及び効果を監視する更に別の既知の方法は、TMSセッション中に患者のEEGを監視することである。しかしながら、TMSデバイスによって生成される高エネルギーの動的な磁界がEEGリード内に望ましくない電圧を誘導し、それにより、従来のEEGハードウェアを使用するのは、TMS治療を安全、かつ実効的に監視するのに不適切であることから、TMSに適合したEEGシステムは一般的にTMS測定に対応しないので、TMSパルス中に患者のEEGを監視することは、技術的問題を提起する。詳細には、少なくとも、現在のEEGシステムにおいて用いられる前置増幅器が、TMSシステムによって生成される磁界によって引き起こされる飽和を受ける。EEGを監視するために用いられる電極は通常、TMSコイルに極めて近接しているので、磁気パルスはEEG電極のうちの1つ又は複数に信号を誘導し、その信号によって、EEG前置増幅器が飽和する。EEGシステムにおいて用いられる通常の前置増幅器は、TMSパルスによって飽和した後に回復するのに比較的長い時間を要する。 Yet another known method of monitoring the safety and effectiveness of TMS applications is to monitor the patient's EEG during a TMS session. However, the high energy dynamic magnetic field generated by the TMS device induces unwanted voltages in the EEG leads, so using conventional EEG hardware makes TMS treatment safe and effective. Monitoring a patient's EEG during a TMS pulse poses a technical problem because TMS-compliant EEG systems generally do not support TMS measurements because they are inappropriate to monitor. In particular, at least the preamplifiers used in current EEG systems are subject to saturation caused by the magnetic field generated by the TMS system. Since the electrodes used to monitor the EEG are usually in close proximity to the TMS coil, the magnetic pulse induces a signal on one or more of the EEG electrodes, which saturates the EEG preamplifier. To do. Conventional preamplifiers used in EEG systems require a relatively long time to recover after being saturated with TMS pulses.
TMS中にEEGを監視する1つの既知の方法は、EEGシステム内に、サンプルアンドホールド回路を用いてTMSパルス中に増幅器を一定のレベルに固定する増幅器を含む。その増幅器は、TMSパルスが終了してから100ミリ秒内に回復すると言われる。このシステムは、TMSパルスが終了してから短時間でEEGを監視できるように見えるが、TMSシステムに対するEEG増幅器の動作を制御するために、更なるゲーティング及び同期回路が必要である。更なるゲーティング及びサンプリング回路は、付加回路を必要とするため、かつ複雑になる可能性があるため望ましくない。 One known method of monitoring EEG during TMS includes an amplifier in the EEG system that uses a sample and hold circuit to lock the amplifier to a constant level during the TMS pulse. The amplifier is said to recover within 100 milliseconds after the TMS pulse ends. Although this system appears to be able to monitor the EEG in a short time after the TMS pulse ends, additional gating and synchronization circuitry is required to control the operation of the EEG amplifier for the TMS system. Additional gating and sampling circuits are undesirable because they require additional circuitry and can be complex.
TMS中に患者のEEGが監視されるときに生じる更に複雑な事態が、金属電極を用いてEEG信号を検知することに起因して生じる。金属電極内に1つ又は複数のTMSパルスによって誘導される大きな渦電流が、局所化された加熱を引き起こす可能性があり、その結果として、患者の頭皮に火傷が生じるおそれがある。これは、安全上の問題を提起する。 A more complex situation that occurs when a patient's EEG is monitored during TMS arises from sensing the EEG signal using a metal electrode. Large eddy currents induced by one or more TMS pulses in the metal electrode can cause localized heating, which can result in burns on the patient's scalp. This raises a safety issue.
特許文献1は、TMS中にEEGを監視する更に別の方法を開示している。この従来技術の明細書はTMSシステムの動作タイミングとEEGシステムの動作タイミングとを同期させるシステム及び方法を開示している。代わりに、本開示は、TMSシステムの動作中にEEGシステムによって与えられる信号を監視し、EEG信号が望ましくない状態にある場合には、TMSシステムの動作を停止する制御構成を提供する。 U.S. Pat. No. 6,057,077 discloses yet another method for monitoring EEG during TMS. This prior art specification discloses a system and method for synchronizing the operation timing of the TMS system and the operation timing of the EEG system. Instead, the present disclosure provides a control arrangement that monitors signals provided by the EEG system during operation of the TMS system and stops operation of the TMS system if the EEG signal is in an undesirable state.
本発明の第1の態様によれば、TMS(経頭蓋磁気刺激)中に患者のEEG(脳波図)を監視するためのシステムが提供され、そのシステムは、
アクティブ状態にあるときに複数の磁気パルスを生成するTMSデバイスであって、複数の磁気パルスは、TMS治療プロトコルに従って、1つにグループ化された複数のパルスを含むバーストとして、又は個別のパルスとして患者の頭部に印加することができる、TMSデバイスと、
患者に適用されたTMS治療プロトコルから生じるEEGデータを測定するEEGシステムと、
TMSデバイス及びEEGシステムと通信する制御手段であって、この制御手段は、TMSデバイスがパルスを生成していない時間中にEEGシステムを起動するように構成され、それにより、治療効果を監視し、潜在的な発作を検出できるように、EEGデータ測定は連続して適用されるか、又はTMS治療プロトコルに従って磁気パルスが生成されるのと交互に行われる、制御手段と、
を備える。
According to a first aspect of the present invention there is provided a system for monitoring a patient's EEG (electroencephalogram) during TMS (transcranial magnetic stimulation), the system comprising:
A TMS device that generates a plurality of magnetic pulses when in an active state, wherein the plurality of magnetic pulses is as a burst comprising a plurality of pulses grouped together or as individual pulses according to a TMS treatment protocol A TMS device that can be applied to the patient's head;
An EEG system for measuring EEG data resulting from a TMS treatment protocol applied to a patient;
Control means in communication with the TMS device and the EEG system, the control means being configured to activate the EEG system during times when the TMS device is not generating pulses, thereby monitoring the therapeutic effect; Control means in which EEG data measurements are applied continuously or alternately with magnetic pulses being generated according to the TMS treatment protocol so that potential seizures can be detected;
Is provided.
一実施形態では、TMSデバイスは、アクティブ状態にないときに信号を生成し、この信号を制御手段に送信するように構成され、それに応じて、制御手段は、TMSデバイスがアクティブ状態にないときにEEGシステムの動作をトリガーするように構成される。 In one embodiment, the TMS device is configured to generate a signal when not in the active state and send this signal to the control means, and accordingly the control means is when the TMS device is not in the active state. It is configured to trigger the operation of the EEG system.
一実施形態では、そのシステムは測定されたEEGデータを記憶する記憶手段を備える。 In one embodiment, the system comprises storage means for storing measured EEG data.
一実施形態では、TMSデバイスが複数のパルスを印加する前に、TMSデバイスはEEGシステムに予備信号を送信し、予備信号は、記憶手段内にEEGデータを記録するレコーダーをトリガーするために制御手段によって用いられる。 In one embodiment, before the TMS device applies a plurality of pulses, the TMS device transmits a reserve signal to the EEG system, the reserve signal being a control means for triggering a recorder that records the EEG data in the storage means. Used by.
一実施形態では、そのシステムは、患者の発作を検出又は予測する発作監視モジュールを備える。 In one embodiment, the system comprises a seizure monitoring module that detects or predicts patient seizures.
一実施形態では、発作監視モジュールは、TMSデバイスがパルスを生成していないときに自発的な振動性脳活動のスペクトル特性を測定し、患者の発作を検出又は予測できるように、結果として生じた測定結果を予想されるプロファイル、又は望ましいプロファイルと比較する。 In one embodiment, the seizure monitoring module results in measuring the spectral characteristics of spontaneous oscillatory brain activity when the TMS device is not generating a pulse so that a patient's seizure can be detected or predicted. Compare the measurement results to the expected or desired profile.
一実施形態では、発作監視モジュールは制御手段と通信し、それにより、発作が検出又は予測された場合に、制御手段はTMSデバイスの動作を停止することができる。 In one embodiment, the seizure monitoring module communicates with the control means so that if a seizure is detected or predicted, the control means can stop the operation of the TMS device.
一実施形態では、発作監視モジュールは、EEGシステムと同様に、TMSがパルスを生成していない時間中に起動されるように構成される。 In one embodiment, the seizure monitoring module is configured to be activated during times when TMS is not generating pulses, similar to an EEG system.
一実施形態では、そのシステムは、操作者が後続の治療プロトコルにおいてTMSデバイスによって与えられるパルスの投与量を調整できるようにする投与量監視モジュールを備える。 In one embodiment, the system comprises a dose monitoring module that allows an operator to adjust the dose of pulses provided by the TMS device in a subsequent treatment protocol.
この実施形態では、TMSデバイスは待機期間中に複数のパルスを印加するように構成され、待機期間は治療プロトコルによるパルスのバースト間の時間と定義される。 In this embodiment, the TMS device is configured to apply multiple pulses during the waiting period, where the waiting period is defined as the time between bursts of pulses according to the treatment protocol.
一実施形態では、複数のパルスはランダムな間隔で生成される個別のパルスであり、制御手段はこれらのパルスの送信中にEEGシステムの動作を停止し、その後、その直後にEEGシステムを起動して、患者の反応を監視し、測定するように構成される。 In one embodiment, the plurality of pulses are individual pulses generated at random intervals, and the control means stops the operation of the EEG system during transmission of these pulses, and then immediately activates the EEG system. And configured to monitor and measure patient response.
一実施形態では、待機期間中に複数の個々のパルスを印加する前に、TMSデバイスは、制御手段を介してEEGシステムに予備信号を送信し、EEGシステムがその保護回路を起動できるようにする。 In one embodiment, before applying a plurality of individual pulses during the waiting period, the TMS device sends a preliminary signal to the EEG system via the control means, allowing the EEG system to activate its protection circuit. .
一実施形態では、制御手段はTMSデバイスによって生成されるパルスのプロファイルを自動的に調整し、後続の治療セッションにおいてTMSデバイスによって生成されることになるパルスの調整済みプロファイルを推奨するように構成される。 In one embodiment, the control means is configured to automatically adjust the profile of the pulses generated by the TMS device and recommend an adjusted profile of the pulses that will be generated by the TMS device in subsequent treatment sessions. The
一実施形態では、TMSデバイスは、電流を生成し、それにより磁界を誘導して磁気パルスを与えるコンデンサーと、磁気パルスを送達するコイル又はプローブと、コンデンサーを充電する高電圧充電回路とを備える。 In one embodiment, the TMS device comprises a capacitor that generates a current and thereby induces a magnetic field to provide a magnetic pulse, a coil or probe that delivers the magnetic pulse, and a high voltage charging circuit that charges the capacitor.
一実施形態では、TMSデバイスは、TMSデバイスがコンデンサーを充電していない時間中にアクティブ状態にない時点を示す信号を生成し、その信号を制御手段に送信するように構成される。 In one embodiment, the TMS device is configured to generate a signal indicating when the TMS device is not active during the time when the TMS device is not charging the capacitor and send the signal to the control means.
一実施形態では、そのシステムは、TMSデバイスを位置決めするのを助けるナビゲーションシステムを備える。 In one embodiment, the system comprises a navigation system that assists in positioning the TMS device.
一実施形態では、そのシステムは、後続の測定のために、TMSデバイスがパルスを生成していないときに、視覚タイプ、感覚タイプ、聴覚タイプ又は他のタイプの刺激を誘導する患者−反応デバイス(通常、EEGシステム内に埋め込まれる)を備える。 In one embodiment, the system is a patient-response device that induces visual, sensory, auditory or other types of stimuli for subsequent measurements when the TMS device is not generating pulses. Typically embedded in an EEG system).
一実施形態では、EEGシステムは、TMSデバイスに関連付けられる高い電圧及び電流に対応するように設計された増幅器及び保護回路を備え、制御手段は、保護回路を起動できるように、TMS磁気パルスの前に、EEGシステムに予備信号を送信するように構成される。 In one embodiment, the EEG system comprises an amplifier and a protection circuit designed to accommodate the high voltages and currents associated with the TMS device, and the control means is capable of activating the protection circuit before the TMS magnetic pulse. And configured to transmit a reserve signal to the EEG system.
本発明の第2の態様によれば、TMS(経頭蓋磁気刺激)中に患者のEEG(脳波図)を監視する方法が提供され、その方法は、
複数の磁気パルスを生成することであって、これらの複数の磁気パルスは、TMS治療プロトコルに従って、1つにグループ化された複数のパルスを含むバーストとして、又は個別のパルスとして患者の頭部に印加することができることと、
患者に適用されたTMS治療プロトコルから生じたEEGデータを測定することであって、EEGデータは磁気パルスが生成されていない時間中に測定され、EEGデータを測定するステップは、治療効果を監視し、潜在的な発作を検出できるように、連続して適用されるか、又はTMS治療プロトコルに従って磁気パルスが生成されるのと交互に行われることと、
を含む。
According to a second aspect of the invention, there is provided a method of monitoring a patient's EEG (electroencephalogram) during TMS (transcranial magnetic stimulation), the method comprising:
Generating a plurality of magnetic pulses, wherein the plurality of magnetic pulses are applied to the patient's head as a burst comprising a plurality of pulses grouped together or as individual pulses according to a TMS treatment protocol. That can be applied,
Measuring EEG data resulting from a TMS treatment protocol applied to a patient, wherein the EEG data is measured during times when no magnetic pulses are being generated, and the step of measuring EEG data monitors the therapeutic effect. Applied sequentially or alternately with magnetic pulses generated according to the TMS treatment protocol so that potential seizures can be detected;
including.
一実施形態では、その方法は、磁気パルスが生成されていないときに信号を生成することを含み、この信号は更にEEGデータの測定をトリガーする。 In one embodiment, the method includes generating a signal when a magnetic pulse is not generated, which further triggers measurement of EEG data.
一実施形態では、その方法は、測定されたEEGデータを記憶することを含む。 In one embodiment, the method includes storing measured EEG data.
一実施形態では、磁気パルスを生成する前に、その方法は予備信号を生成することを含み、この信号は更にEEGデータを記憶するのをトリガーする。 In one embodiment, prior to generating a magnetic pulse, the method includes generating a preliminary signal that further triggers storage of EEG data.
一実施形態では、その方法は、
磁気パルスが生成されていないときに自発的な振動性脳活動のスペクトル特性を測定することと、
患者の発作を検出又は予測できるように、結果として生成された測定値を予想されるプロファイル、又は望まれるプロファイルと比較することと、
を含む。
In one embodiment, the method comprises:
Measuring the spectral characteristics of spontaneous oscillatory brain activity when no magnetic pulse is generated;
Comparing the resulting measurement to an expected or desired profile so that a patient's seizure can be detected or predicted;
including.
一実施形態では、その方法は、発作が検出又は予測された場合に、磁気パルスの生成を停止することを含む。 In one embodiment, the method includes stopping the generation of a magnetic pulse if a seizure is detected or predicted.
一実施形態では、その方法は、
治療プロトコルに従って磁気パルスが生成されていない時間中にランダムな間隔で複数の個別のパルスを印加することと、
操作者が後続の治療プロトコルにおいてTMSパルスの投与量を調整できるように、結果として生成されたEEGデータを測定することと、
を含む。
In one embodiment, the method comprises:
Applying a plurality of individual pulses at random intervals during times when magnetic pulses are not being generated according to the treatment protocol;
Measuring the resulting EEG data so that the operator can adjust the dose of the TMS pulse in subsequent treatment protocols;
including.
この実施形態では、その方法は、
ランダムな間隔で複数の個別のパルスを印加中にEEGデータの測定を停止することと、
その直後にEEGデータを測定して、患者の反応を監視し及び測定することと、
を含む。
In this embodiment, the method is:
Stopping the measurement of EEG data while applying a plurality of individual pulses at random intervals;
Measuring EEG data immediately thereafter to monitor and measure patient response;
including.
この実施形態では、その方法は、パルスのプロファイルを自動的に調整すること、及び/又は後続の治療セッションにおいて生成されることになるパルスの調整済みプロファイルを推奨することを含む。 In this embodiment, the method includes automatically adjusting the profile of the pulse and / or recommending an adjusted profile of the pulse that will be generated in a subsequent treatment session.
一実施形態では、その方法は、後続のEEGデータ測定のために、治療プロトコルに従って磁気パルスが生成されていないときに、視覚タイプ、感覚タイプ、聴覚タイプ又は他のタイプの刺激を誘導することを含む。 In one embodiment, the method includes inducing a visual type, sensory type, auditory type or other type of stimulus for subsequent EEG data measurements when a magnetic pulse is not generated according to the treatment protocol. Including.
本発明は、一例にすぎないが、添付の図面を参照しながら説明する。 The present invention is described by way of example only with reference to the accompanying drawings.
最初に図1〜図4を参照すると、TMS(経頭蓋磁気刺激)中に患者のEEG(脳波図)を監視するためのシステム10が示されている。システム10は、アクティブ状態であるときに、複数の磁気パルスを生成するTMSデバイス12を備える。それらのパルスは、TMS治療プロトコルに従って、図2〜図4において矢印14によって示されるような、1つにグループ化される複数のパルスを含むバーストとして、又は図4において矢印16によって示されるような、個別のパルスとして患者の頭部18に印加することができる。
Referring initially to FIGS. 1-4, a
確立された安全指針に基づいて、TMS治療プロトコルは多くの場合に、能動的刺激(図2〜図4における矢印14に対応する)と、図2〜図4において(矢印20によって示されるような)その間にある長い中断との組み合わせである。これらの中断の持続時間は、明示されるように、多くの場合に能動的刺激の持続時間より長い。中断によって定義される待機時間は、後に更に詳細に説明されるように、リアルタイムに解釈することができ、TMS治療プロトコルを導くために用いることができる診断データを測定するために用いられることになる。rTMSを使用する、うつ病治療のために用いられる通常の治療プロトコルは、10Hzで送達される40パルスのバースト(図2〜図4における矢印14)と、その後の26秒の待機時間(図2〜図4における矢印20)とからなり、3000パルスが送達されるまで繰り返される。
Based on established safety guidelines, TMS treatment protocols are often active stimuli (corresponding to
システム10は、患者に適用されているTMS治療プロトコルに関連付けられる自発的EEGデータを測定するEEGシステム22を更に備える。EEGシステム22の目的は、後に更に詳細に説明されるように、治療プロトコル中に診断情報を抽出するために、患者の脳活動を監視することである。
The
システム10は、TMSデバイス12及びEEGシステム22と通信する制御手段24を更に備える。制御手段24は、図2〜図4においてブロック28によって示されるように、TMSデバイス12がパルスを生成していない時間中にEEGシステム22を起動するコントローラー26を備える。このようにして、EEGデータ測定は、治療効果を監視し、潜在的な発作を検出できるように、連続して適用されるか、又はTMS治療と交互に行われる。
The
一実施形態では、TMSデバイス12は、アクティブ状態にないときに(すなわち、治療プロトコル中の「非刺激」イベント、すなわち、図2〜図4の矢印20に対応する)信号を生成し、制御手段24に送信するように構成される。制御手段24は、それに応じて、TMSデバイス12がアクティブでないときに、EEGシステム22の動作をトリガーするように構成される。
In one embodiment, the
システム10は、測定されたEEGデータを記憶する記憶手段30を備えることができる。一実施形態では、TMSデバイス12が複数のパルスを印加する前に、TMSデバイス12は、EEGシステム22に予備信号を送信し、予備信号は、記憶手段30の中にEEGデータを記録するレコーダー32をトリガーするために制御手段24によって用いられる。
The
一実施形態では、システム10は、患者の発作を検出又は予測する発作監視モジュール34(EEGシステム22内に具現される場合がある)を備える。発作監視モジュール34は、TMSデバイス12がパルスを生成していないときに自発的な振動性脳活動の周波数、バースト抑圧及び位相同期振動を含むスペクトル特性を測定し、結果として生成された測定結果を予想されるプロファイル、又は望まれるプロファイルと比較する。言い換えると、モジュール34は、TMSデバイス12の動作が患者に及ぼす影響を判断できるように、測定されたスペクトル特性を個々のEEG特性(すなわち、患者の通常の発作前活動)と照合する。
In one embodiment, the
発作監視モジュール34は制御手段24と通信し、それにより、発作が検出又は予測される場合に、制御手段24は、TMSデバイス12の動作を停止することができる。この応用形態では、測定されたEEG信号のスペクトル特性を定量化し、記憶手段30に記録し、その後、この定量化されたデータをベンチマークEEGと比較する。通常、発作前活動が検出された場合には、操作者は、治療を停止すべきか判断するように通知される。発作活動が検出された場合には、操作者は、治療を停止するように通知される。
The seizure monitoring module 34 communicates with the control means 24 so that if a seizure is detected or predicted, the control means 24 can stop the operation of the
一実施形態では、発作監視モジュール34は、EEGシステム22と同様に、図2〜図4のブロック20に対応する、TMSデバイス12がパルスを生成していない時間中に起動されるように構成される。
In one embodiment, seizure monitoring module 34 is configured to be activated during times when
更なる応用形態では、EEGシステム10は、単極及び双極EEG測定を可能にするために、脳の神経活動に関連付けられる生体電位を増幅する増幅器36と、TMSデバイスに関連付けられる高い電圧及び電流に対応するように設計された保護回路38と、EEGシステム22の構成要素を接続し、制御する制御ユニット40とを備える。制御手段24は、保護回路38を起動できるように、TMS磁気パルスが生成される前に、EEGシステム22に予備信号を送信し、それにより、増幅器飽和を防ぐように構成することができる。
In a further application, the
一実施形態では、TMSデバイス12は、電流を生成し、それにより、磁界を誘導して磁気パルスを与えるコンデンサー42と、磁気パルスを送達するコイル又はプローブ44と、コンデンサー42を充電する高電圧充電回路46と、制御ユニット48とを備える。コンデンサー42は数秒間充電され、蓄積されたエネルギーはその後、単一のパルス又は複数のパルスとしてコイル44の中に放出される。
In one embodiment, the
一実施形態では、TMSデバイス12は、TMSデバイス12がコンデンサー42を充電していない時間中にアクティブ状態でない時点を示す信号を生成し、制御手段24に送信するように構成される。これにより、EEGシステム22は、一般的に知られているアーティファクトを受けない環境において動作できるようになる。
In one embodiment, the
このようにして、使用時に、一実施形態では、図2〜図4に示されるように、システム10は治療シーケンス、例えば、10Hz/4秒の連続刺激と、バースト間の26秒の間隔とを開始する。刺激中に、上記で示されたように、増幅器飽和を防ぐことができるように、EEGシステム22はオフに切り替えられる。刺激後に、TMSデバイス12が、待機期間の開始に対応する「非刺激」信号をEEGシステム22に送信するのに応答して、EEG監視が起動される。TMSコンデンサー42が充電される必要がある場合には、TMSデバイス12は、EEGシステム22に予備信号を送信し、充電手順中に記録が行われるのを防ぐ。
Thus, in use, in one embodiment, as shown in FIGS. 2-4, the
更なる応用形態では、図1、図2及び図4を具体的に参照すると、システム10は、通常EEGシステム22内に具現され、操作者が後続の治療プロトコルにおいてTMSシステム12によって与えられるパルスの投与量を調整できるようにする投与量監視モジュール50を備える。この投与量監視能力は、図3及び図4においてそれぞれ参照される2つの方法のうちの1つで行うことができる。
In a further application, with specific reference to FIGS. 1, 2 and 4, the
最初に図3を参照すると、TMS治療シーケンスを、従来どおりに、すなわち、上記のように、10Hz/4秒の連続刺激と、待機期間を定義するバースト間の26秒の間隔とにおいて適用することができ、通常の治療は75回のそのようなシーケンスを含む。この応用形態では、EEGシステム22の投与量監視モジュール50は、妥当な信号対雑音比を有する平均化されたEEGエポックの収集を容易にし、定量的監視(例えば、スペクトル、コヒーレンス及び接続性)を実行するように構成される。
Referring initially to FIG. 3, applying the TMS treatment sequence as usual, ie, as described above, with a continuous stimulation of 10 Hz / 4 seconds and an interval of 26 seconds between bursts defining a waiting period. Normal treatment includes 75 such sequences. In this application, the
ここで図4を参照すると、上記のTMS治療シーケンス、すなわち、10Hz/4秒の連続刺激と、バースト間の26秒の間隔とを適用することができる。さらに、この応用形態では、TMSデバイス12は、待機期間20中にランダムな間隔で複数の、例えば3〜7個の個別のパルス16を印加するように構成される。上記のように、待機期間20は、治療プロトコルの観点からパルスのバースト14間の時間であると定義される。
Referring now to FIG. 4, the TMS treatment sequence described above can be applied, i.e., a 10 Hz / 4 second continuous stimulus and a 26 second interval between bursts. Furthermore, in this application, the
制御手段24は、図2〜図4の長方形ブロック52によって示されるように、これらのパルスの送信中にEEGシステム22の動作を停止し、その後、ブロック28によって示されるように、直後にEEGシステム22を起動し、患者の反応を監視及び測定するように構成される。
The control means 24 stops the operation of the
上記のように、待機期間20中に複数の個別のパルス16を印加する前に、TMSデバイス12は、制御手段24を介してEEGシステム22に予備信号を送信し、EEGシステム22がその保護回路38を起動できるようにする。
As described above, before applying a plurality of
使用時に、各治療シーケンス後に、局所的な興奮性(例えば、振幅、潜時、表面特性等)及び広域的な接続性(例えば、半球間伝導時間、振幅比等)の尺度を抽出するために、誘発された反応の特性が定量化される。治療セッションの終了時に、比較又は傾向確認のために、結果として生成されたデータが記憶手段30に記憶される。治療セッション中に記録された情報に基づいて、操作者は、必要に応じて投与量を調整することができる。 In use, to extract measures of local excitability (eg, amplitude, latency, surface characteristics, etc.) and global connectivity (eg, interhemispheric conduction time, amplitude ratio, etc.) after each treatment sequence The characteristics of the induced response are quantified. At the end of the treatment session, the resulting data is stored in the storage means 30 for comparison or trend confirmation. Based on the information recorded during the treatment session, the operator can adjust the dose as needed.
一実施形態では、制御手段24は、TMSデバイス12によって生成されたパルスのプロファイルを自動的に調整し、及び/又は後続の治療プロトコルにおいてTMSデバイス12によって生成されることになるパルスの調整済みプロファイルを推奨するように構成される。
In one embodiment, the control means 24 automatically adjusts the profile of the pulses generated by the
一実施形態では、システム10は、TMSデバイスの正確な位置決め(すなわち、コイル又はプローブ44の位置決め)を助けるナビゲーションシステムを備える。
In one embodiment, the
一実施形態では、システム10は、通常、EEGシステム22内に埋め込まれ、視覚タイプ、感覚タイプ、聴覚タイプ又は他のタイプの刺激を誘導する患者−反応デバイス54を備える。この刺激は、後続の測定のために、TMS12がパルスを生成していないときに加えられる。ここでもまた、誘導された刺激に対する患者の反応の結果は通常、記憶手段30に記憶される。
In one embodiment, the
最後に、図5を参照して、ここで、TMS中に患者のEEGを監視する方法80を説明する。その方法は、ブロック82によって示されるように、複数の磁気パルスを生成するステップを含み、磁気パルスは、1つにグループ化された複数のパルスを含むバーストとして、又は個別のパルスとして患者の頭部に印加することができる。これは、TMS治療プロトコルに従って行うことができる。
Finally, referring to FIG. 5, a
方法80は、ブロック84によって示されるように、患者に適用されているTMS治療プロトコルから生じるEEGデータを測定するステップを更に含む。EEGデータは磁気パルスが生成されていない時間中に測定され、EEGデータを測定するステップは、治療効果を監視し、潜在的な発作を検出できるように、連続して適用されるか、又はTMS治療プロトコルに従って磁気パルスが生成されるのと交互に行われる。
The
このようにして、本開示は、刺激パターンによって構成されるTMS治療プロトコル中に自発的EEG及び誘発された反応を、アーティファクトを受けることなく測定できるようにする構成を提供する。TMS治療中にEEG測定を組み込むか、又はTMS治療と交互に行うことによって、治療シーケンスを個人化し、最適化できるようになる。 In this way, the present disclosure provides a configuration that allows spontaneous EEG and evoked responses to be measured without subjecting artifacts during a TMS treatment protocol configured by a stimulation pattern. Incorporating EEG measurements during TMS treatment or alternating with TMS treatment allows the treatment sequence to be personalized and optimized.
開示される本発明の実施形態は、本明細書において開示される特定の構造、プロセスステップ又は材料に限定されるのではなく、当業者によって認識されるようなその均等物に拡張されることは理解されたい。また、本明細書において利用される用語は、特定の実施形態を説明するためにのみ用いられており、制限することは意図していないことも理解されたい。 The disclosed embodiments of the invention are not limited to the specific structures, process steps, or materials disclosed herein, but are extended to their equivalents as will be appreciated by those skilled in the art. I want you to understand. It is also to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting.
本明細書を通して「一実施形態」又は「1つの実施形態」を参照することは、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造又は特性が本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して種々の場所において「一実施形態では」又は「1つの実施形態では」という言い回しが現れても、必ずしも全てが同じ実施形態を参照しているとは限らない。 Reference to “one embodiment” or “one embodiment” throughout this specification includes that particular feature, structure, or characteristic described in connection with that embodiment is included in at least one embodiment of the invention. Means that Thus, the appearances of the phrases “in one embodiment” or “in one embodiment” in various places throughout this specification are not necessarily all referring to the same embodiment.
本明細書において用いられるとき、複数の物品、構造的要素、組成的要素及び/又は材料は、便宜上、共通のリストにおいて提示される場合がある。しかしながら、これらのリストは、そのリストの各構成要素が個別の、かつ特有の構成要素として個々に識別されるかのように解釈されるべきである。したがって、そのようなリストの個々の構成要素は、それとは反対に示されない限り、単に共通のグループにおいて提示されることだけに基づいて同じリストの任意の他の構成要素と事実上同等であると解釈されるべきではない。さらに、本発明の種々の実施形態及び例は、本明細書において、その種々の構成要素に代わる代替形態とともに参照される場合がある。そのような実施形態、例及び代替形態は、互いに事実上同等と解釈されるべきではなく、本発明の別々の独立した表現とみなされるべきであることは理解されたい。 As used herein, multiple articles, structural elements, compositional elements and / or materials may be presented in a common list for convenience. However, these lists should be interpreted as if each component of the list was individually identified as a separate and unique component. Thus, individual components of such lists, unless indicated to the contrary, are effectively equivalent to any other component of the same list based solely on being presented in a common group. Should not be interpreted. Moreover, various embodiments and examples of the invention may be referred to herein with alternatives to their various components. It is to be understood that such embodiments, examples, and alternatives should not be construed as substantially equivalent to each other, but should be considered separate and independent representations of the invention.
さらに、説明された特徴、構造又は特性は、1つ又は複数の実施形態において任意の適切なやり方で組み合わせることができる。以下の説明において、本発明の実施形態を完全に理解してもらうために、長さ、幅、形状等の例のような数多くの具体的な詳細が与えられる。しかしながら、それらの具体的な詳細のうちの1つ若しくは複数を用いることなく、又は他の方法、構成要素、材料等を用いて、本発明を実施できることは、当業者は認識されよう。他の事例では、本発明の態様を曖昧にするのを避けるために、既知の構造、材料又は動作は詳細には図示又は説明されない。 Furthermore, the described features, structures, or characteristics may be combined in any suitable manner in one or more embodiments. In the following description, numerous specific details are given, such as examples of lengths, widths, shapes, etc., in order to provide a thorough understanding of embodiments of the present invention. However, one skilled in the art will recognize that the invention may be practiced without using one or more of these specific details, or with other methods, components, materials, and the like. In other instances, well-known structures, materials, or operations are not shown or described in detail to avoid obscuring aspects of the invention.
上記の例は1つ又は複数の特定の応用形態において本発明の原理を例示するが、発明能力を訓練することなく、また、本発明の原理及び概念から逸脱することなく、実施態様の形態、使用法及び細部に関して数多くの変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、以下に記載される特許請求の範囲による場合を除いて、制限されることは意図していない。 The above examples illustrate the principles of the present invention in one or more specific applications, but without the training of inventive capabilities and without departing from the principles and concepts of the present invention, It will be apparent to those skilled in the art that many changes can be made in terms of usage and details. Accordingly, the invention is not intended to be limited except as by the claims set forth below.
Claims (24)
TMSコイルからの刺激パルス後に、EEGデバイスに刺激なし信号を送信するステップと、
刺激なし信号に基づいて、前記EEGデバイスを起動するステップと、
前記被検者からの自発的EEG信号を測定するステップと、
前記自発的EEG信号を所定のEEGテンプレートと比較するステップと、
前記比較において発作前活動及び/又は発作活動を検出するステップと、
を含む、経頭蓋磁気刺激セッション中に被検者の脳波図を監視する方法。 A method of monitoring a subject's electroencephalogram (EEG) during a transcranial magnetic stimulation (TMS) session comprising:
Sending an unstimulated signal to the EEG device after a stimulation pulse from the TMS coil;
Activating the EEG device based on a no stimulus signal;
Measuring a spontaneous EEG signal from the subject;
Comparing the spontaneous EEG signal to a predetermined EEG template;
Detecting pre-seizure activity and / or seizure activity in the comparison;
A method of monitoring an electroencephalogram of a subject during a transcranial magnetic stimulation session.
前記刺激前に測定されたEEG信号に基づいて、前記被検者のための所定のEEGテンプレートを生成するステップと、
を更に含み、
前記生成された所定のEEGテンプレートは、刺激パルス後に測定されたEEG信号との比較において用いられる、請求項1に記載の方法。 Measuring a spontaneous EEG signal from the subject prior to any stimulation pulse from the TMS coil;
Generating a predetermined EEG template for the subject based on an EEG signal measured prior to the stimulation;
Further including
The method of claim 1, wherein the generated predetermined EEG template is used in comparison with an EEG signal measured after a stimulation pulse.
前記刺激信号に基づいて前記EEGデバイスの動作を停止するステップと、
を更に含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。 Sending a stimulation signal to the EEG device before activating the TMS coil;
Stopping the operation of the EEG device based on the stimulus signal;
The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
を更に含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 Transmitting the no stimulation signal after a capacitor or capacitor bank of a TMS device connected to the TMS coil has finished charging after a stimulation pulse;
The method according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
少なくとも前記刺激なし信号及び前記付加信号に基づいて、前記EEGデバイスを起動するステップと、
を更に含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 After sending a no-stimulus signal to the EEG device, the EEG device has one or more capacitors of the TMS device connected to the TMS coil being charged after a stimulation pulse or having finished charging. Transmitting an additional signal indicating;
Activating the EEG device based on at least the no-stimulus signal and the additional signal;
The method according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
を更に含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。 Notifying the user of the TMS coil of the presence and / or absence of detected pre-seizure activity;
The method according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
前記停止信号に基づいて前記TMSコイルからのTMS刺激を防ぐステップと、
を更に含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 If pre-seizure activity and / or seizure activity is identified, sending a stop signal to the TMS coil device connected to the TMS coil;
Preventing TMS stimulation from the TMS coil based on the stop signal;
The method according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
前記EEGデバイス内の補償機構を起動するステップであって、EEG飽和を防ぐ、ステップと、
を更に含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。 Transmitting a stimulation signal to the EEG device prior to the TMS stimulation pulse;
Activating a compensation mechanism in the EEG device, preventing EEG saturation;
The method according to claim 1, further comprising:
TMS刺激パルスの所定のシーケンス後の待機期間中に、EEGデバイスに予備信号を送信するステップと、
前記予備信号に基づいて、前記被検者の誘発されたEEG反応の記録及び平均化を開始するステップと、
TMS刺激パルスの後続の所定のシーケンス前に、前記EEGデバイスに停止信号を送信するステップと、
前記停止信号に基づいて、前記被検者の誘発されたEEG反応の記録及び平均化を終了するステップと、
前記待機期間中に前記記録され、平均化された誘発されたEEG反応に基づいて局所的な興奮性及び/又は広域的な接続性を判断するステップと、
前記待機期間について前記判断された局所的な興奮性及び/又は広域的な接続性を記憶するステップと、
前記待機期間について前記記憶された判断された局所的な興奮性及び/又は広域的な接続性を、以前の待機期間について判断された局所的な興奮性及び/又は広域的な接続性と比較するステップと、
前記比較に基づいて、調整が行われるべきであると判断された場合には、TMS刺激の後続のシーケンスのためのTMS刺激の前記所定のシーケンスに対する調整を行うステップと、
を含む、被検者内の経頭蓋磁気刺激投与量蓄積を監視する方法。 A method of monitoring transcranial magnetic stimulation (TMS) dose accumulation in a subject comprising:
Transmitting a preliminary signal to the EEG device during a waiting period after a predetermined sequence of TMS stimulation pulses;
Starting recording and averaging of the subject's evoked EEG response based on the preliminary signal;
Sending a stop signal to the EEG device prior to a subsequent predetermined sequence of TMS stimulation pulses;
Ending recording and averaging of the subject's evoked EEG response based on the stop signal; and
Determining local excitability and / or global connectivity based on the recorded and averaged evoked EEG responses during the waiting period;
Storing the determined local excitability and / or global connectivity for the waiting period;
The stored determined local excitability and / or global connectivity for the waiting period is compared to the local excitability and / or global connectivity determined for a previous waiting period. Steps,
Making adjustments to the predetermined sequence of TMS stimuli for subsequent sequences of TMS stimuli if it is determined that adjustments should be made based on the comparison;
A method of monitoring transcranial magnetic stimulation dose accumulation in a subject, comprising:
局所的な興奮性及び/又は広域的な接続性の前記求められた抽出測定値に基づいて、TMS刺激の後続のシーケンス又は1組のシーケンスのためのTMS刺激の所定のシーケンスに対する調整を行うステップと、
を更に含む、請求項11〜15のいずれか一項に記載の方法。 Determining a local excitability and / or global connectivity extraction measure after a plurality of waiting periods;
Making adjustments to a predetermined sequence of TMS stimuli for a subsequent sequence or set of sequences of TMS stimuli based on the determined extracted measurements of local excitability and / or global connectivity When,
16. The method according to any one of claims 11 to 15, further comprising:
TMSコイルデバイスからの刺激中にEEG飽和を防ぐための少なくとも1つの補償機構を有する脳波図(EEG)デバイスと、
非一時的コンピュータ可読媒体と電子的に通信するプロセッサと、コンデンサーとを有するTMSデバイスであって、該TMSデバイスは前記TMSコイルに接続され、前記EEGデバイスと通信する、TMSデバイスと、
を備える、システム。 A transcranial magnetic stimulation (TMS) coil device;
An electroencephalogram (EEG) device having at least one compensation mechanism to prevent EEG saturation during stimulation from the TMS coil device;
A TMS device having a processor in electronic communication with a non-transitory computer readable medium and a capacitor, the TMS device being connected to the TMS coil and communicating with the EEG device;
A system comprising:
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