FI100458B - Ohjelmoitava sähkömagneettisen kentän applikaattori etenkin keskus- ja ääreishermoston stimuloimiseksi sekä kudosterapia- ja hypertermiasove llutuksiin - Google Patents

Description

, 100458

Ohjelmoitava sähkömagneettisen kentän applikaattori etenkin keskus-ja ääreishermoston stimuloimiseksi sekä kudosterapia- ja hypertermiasovellutuksiin

Keksinnön kohteena on patenttivaatimusten 1—5 mukainen laite sähkö-ja magneettikenttien kenttäjakauman valitsemiseksi, valitun kenttäjakauman synnyttämiseksi 5 ja portaattomaksi säätämiseksi etenkin keskus- ja ääreishermoston stimuloinnissa ja terapia-, kudosstimulaatio-ja hypertermiasovellutuksissa.

Ennestään tunnetusti voidaan biologiseen kudokseen ja muuhun johtavaan väliaineiseen vaikuttaa kohdistamalla siihen sähkömagneettinen kenttä, joka koostuu sähkökentästä E ja magneettikentästä B; mm. joitakin kudoksia kuten aivoja ja sydäntä voidaan stimuloida 10 sähkökentän avulla. Sähkökentän seurauksena johtavaan väliaineeseen syntyy sähkövirtatiheys J(r) = a(r)E(r), missä o(r) on johtavuus pisteessä r. Sähkövirralla on useita tunnettuja vaikutuksia väliaineessa: 1) Varaustiheys p(r) muuttuu yhtälön dp/dt = -V J mukaisesti. Tämä voi aiheuttaa suuria paikallisia muutoksia sähkökenttään Maxwellin yhtälön V-E = ρ/εο mukaisesti, siis 1S varaustihentymä aiheuttaa ympärilleen samanmerkkisiä varauksia hylkivän kentän.

Tällöin esimerkiksi voi hermosolun solukalvo depolarisoitua ja sen seurauksena solu aktivoitua.

2) Koska varauksenkuljettajina ovat ionit, ionikonsentraatiojakauma muuttuu sähkövirran seurauksena. Tällä voi olla vaikutusta joidenkin kudosvaurioiden paranemisprosessiin.

20 3) Väliaineen lämpötila nousee, sillä sähkövirta lämmittää väliainetta tehotiheydellä AP/AV = σΕ2.

4) Kudoksen pisteessä r olevaan tilavuusalkioon AV kohdistuu voima AF = [J(r) x B] AV.

Ennestään tunnetusti voidaan mainittuja vaikutuksia hyödyntää seuraavasti: 25 1) Kohdistamalla hermosoluja aktivoiva sähkökenttä haluttuun paikkaan hermossa tai . ‘ aivoissa voidaan tutkia hermoston kuntoa. Jos näin aktivoidaan esim. motorisen aivokuoren sormien edustusaluetta, voidaan terveellä henkilöllä havaita signaalin etenemisajan jälkeen sormilihasten liikettä. Signaalin eteneminen ääreishermossa 2 100458 voidaan havaita myös sähkökenttää iholta mittaamalla. Poikkeava tai puuttuva reaktio 30 tai viivästynyt sähköinen signaali voi olla hyödyllisenä merkkinä hermostovauriosta.

2) Voidaan myös tutkia terveiden aivojen toimintaa häiritsemällä aivojen valittujen osien normaalia toimintaa koehenkilön suorittaman tehtävän aikana. Jos esim. näköaivokuorta häiritään ärsyttämällä sitä sähköisesti sen jälkeen kun koehenkilölle on näytetty kirjaimia eikä tämä pysty sanaa tunnistamaan, voidaan tietyillä edellytyksillä 35 päätellä, että ärsytetty osa aivokuoresta oli ärsytyksen vaikutusaikana tekemisessä sanan käsittelyn kanssa. Voidaan siis seurata, miten informaatio etenee aivojen suorittamien erilaisten tehtävien aikana.

3) Hypertermia-hoidossa pyritään tuhoamaan esim. syöpäsolukkoa lämmittämällä kudos 42 Celcius-asteen yläpuolelle.

40 4) Kudosstimulaatiolla voidaan saada aikaan terapeuttinen, kipua lieventävä tai hoitava vaikutus.

5) Joidenkin vaurioituneiden kudosten paraneminen voi nopeutua kudokseen kohdistetun sähkökentän seurauksena.

Ennestään tunnetusti sähkökenttä saadaan aikaan syöttämällä kohteeseen sähkövirtaa 45 elektrodeilla.

Ennestään tunnetusti sähkökenttä saadaan aikaan myös tuottamalla kohteeseen ajasta t riippuva magneettikenttä B(r,f) asettamalla kohteen lähelle johdinsilmukka (Kuviot la ja 2a) ja syöttämällä silmukkaan yleensä pulssinomaisesti muuttuva, esim. kondensaattorin varaus purkamalla tuotettu virta, jolloin kudokseen indusoituu sähkökenttä Maxwellin 50 yhtälön V x E = -9B/9f mukaisesti. Johtimissa ja kelassa kulkeva ajasta t ja paikasta r’ riippuva sähkövirtatiheys Jc(r',f) synnyttää magneettikentän Ampere-Laplacen lain mukaisesti: B(r, t) = (μο/4π)ί Jc(r',r) x R/R3 dV, (1) missä B(r, t) on magneettikenttä paikassa r hetkellä /. R = r - r’ on vektori lähdepisteestä 55 kenttäpisteeseen. Magneettikenttä on vektoripotentiaalin A roottori: B = V x A.

Sähkökenttä voidaan laskea suoraan Jc:stä seuraavasti: 3 100458 E = -dAJdt = -(μ0/4π)9/9ί i Jc(r V)//? dV. (2)

Jos kela on tehty ohuesta johtimesta, jossa kulkee sähkövirta 7(t), indusoituneen sähkökentän lauseke saa yksinkertaisen muodon: 60 E = -(μο/4π)0/(Ο/3/ Jc dl//?, (3) jossa integrointi on pitkin johdinta c, jonka pituusalkio on dl.

Indusoidun sähkökentän laskemista mutkistaa se, että sen aiheuttama sähkövirta synnyttää oman, sekundäärisen magneettikenttänsä. Kaavat 1—3 eivät siis ole tarkkoja, mutta tyypillisillä eksitaatiokentän taajuuskomponenteilla (alle 10 kHz), kun kohde on biologista 65 kudosta eikä siten kovin hyvä johde, virhe on pienehkö. Suurilla taajuuksilla ajasta riippuvat termit Maxwellin yhtälöissä on otettava kokonaisuudessaan huomioon.

Ennestään tunnetusti synnytetään yksinkertaisella kelalla synnytettävää kenttäjakaumaa fokusoituneempi jakauma kahdeksikkokelalla (Kuvio 2a), joka muodostuu kahdesta vierekkäisestä vastakkaisiin suuntiin kierretystä virtasilmukasta. Silmukoiden välisellä 70 normaalitasolla ja sen läheisyydessä silmukoiden synnyttämät kentät vahvistavat toisiaan, kun taas kauempana kentät osittain kumoavat toisiansa. Näin syntyy yhden silmukan kenttäjakaumaan (Kuvio Ib) verrattuna kapeampi kenttämaksimi (Kuvio 2b).

Ennestään tunnetusti sähkö-ja magneettikenttiä voidaan ohjata para-, dia-ja ferromagneettisilla kappaleilla sekä johdekappaleilla.

75 Yhtenä ongelmana tunnetun tekniikan mukaisilla menetelmillä ja laitteilla joissakin sovellutuksissa on se, että eksitaation vaikutuspaikkaa ei voida portaattomasti säätää * elektrodeja tai keloja siirtämättä.

Toisena ongelmana tunnetun tekniikan mukaisilla laitteilla on se, että eksitaatiokeloihin syötettävä sähkövirta lämmittää keloja voimakkaasti rajoittaen sitä maksimitaajuutta, jolla 80 virtapulsseja voidaan antaa.

: Kolmantena ongelmana tunnetun tekniikan mukaisilla laitteilla on se, että käyttäjä ei saa havainnollista tietoa eksitaatiokentän vaikutusalueesta kohteessa.

4 100458

Keksinnön kohteena olevalla laitteella voidaan sähkö- ja magneettikenttä fokusoida tunnetun tekniikan mukaisia menetelmiä ja laitteita tarkemmin ja kätevämmin haluttuun 85 paikkaan ja kenttämaksimia ja siten kentän vaikutuspaikkaa voidaan portaattomasti siirtää ja säätää esim. elektronisesti ja ennalta laitteen muistiin tallennetun ohjelman mukaisesti ilman että elektrodeja tai keloja tarvitsee siirtää ja siten, että käyttäjä saa havainnollisesti esitetyn tiedon kenttäjakaumasta ja vaikutusalueesta kohteessa. Mikäli kelat on tehty suprajohtavasta materiaalista tai mikäli kelajoukko on varustettu jäähdytysmekanismilla, 90 voidaan eksitaatiopulsseja antaa nykyisen tekniikan sallimaa taajemmin.

Keksinnön kohteena on laite sähkö- ja magneettikenttien kenttäjakauman valitsemiseksi, valitun kenttäjakauman synnyttämiseksi ja portaattomaksi säätämiseksi, erityisesti sellaisia sovellutuksia varten, joilla stimuloidaan hermoja, aivoja, sydäntä tai muuta eksitoituvaa kudosta esim. tutkimus- diagnoosi-, terapia- tai hoitotarkoituksessa. Menetelmää voidaan 95 kuitenkin soveltaa yleisemminkin. Yhden sovellutusesimerkin muodostavat lämpötilan ajallispaikalliset säätöjärjestelmät, joissa johtavan väliaineen lämpötilaa voidaan muuttaa paikan ja ajan funktiona joustavasti ja portaattomasti kohdistamalla siihen säädettävä ja fokusoituvissa oleva väliainetta lämmittävä sähkökenttä. Hypertermia on yksi lääketieteellinen sovellutusesimerkki, jossa lämpötilan paikallinen kohottaminen aiheuttaa 100 syöpäkudoksen tuhoutumista.

Esillä olevan keksinnön ymmärtämiseksi on eduksi tarkastella yksittäisellä kelasilmukalla, kahdeksikkokelalla sekä elektrodiparilla synnytettäviä sähkö-ja magneettikenttiä. Nämä tunnetut kenttäjakaumat tarjoavat vertailukohdan esillä olevan keksinnön kohteena olevan menetelmän tarkoittamille fokusoitaville ja portaattomasti säädettäville ja kohdennettaville , 105 kenttäjakaumille.

Kuvioissa 1—2 vertaillaan yksinkertaiseen virtasilmukkaan ja kahdeksikkokelaan syötetyn muuttuvan sähkövirran indusoimaa sähkökenttäjakaumaa eräässä erikoistapauksessa.

Kuvio 3 esittää elekrodiparilla synnytettyä sähkökentän jakaumaa pallomaisena kuvatussa päässä. Oleellista esillä olevan keksinnön ymmärtämisen kannalta on se tunnettu seikka, ' 110 että magneettikentän välityksellä indusoituva sähkökenttä on verrannollinen eksitaatiokelaan syötettyyn virtaan ja että elektrodien avulla aikaansaatu sähkökenttä on verrannollinen elektrodin kautta syötettävään virtaan. Toisin sanoen ilmiö on lineaarinen: jos yhteen kelaan tai elektrodikytkentään syötettävän virran amplitudia kasvatetaan, pysyy 5 100458 kohteeseen syntyvä sähkökenttäjakauma samanmuotoisena, mutta kentän amplitudi 115 jokaisessa kohteen pisteessä kasvaa verrannollisena syöttövirtaan. Sen lisäksi, että yhden eksitaatiokanavan synnyttämä kenttäjakauma on lineaarinen tuohon kanavaan syötettyyn virtaan nähden, on useaan kanavaan samanaikaisesti syötettyjen eksitaatiovirtojen synnyttämä kokonaiskenttäjakauma erikseen syötettyjen kenttäjakaumien vektorisumma.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa laitteessa käytetään useita eksitaatiokeloja ja/tai 120 elektrodeja yhdessä siten, että kenttä voidaan fokusoida haluttuun pisteeseen, jonka paikka on portaattomasti valittavissa, ja siten, että kenttävektori orientoidaan haluttuun suuntaan syöttämällä kuhunkin yksittäiseen virtasilmukkaan sellainen virta, että silmukoiden yhdessä muodostama summakenttä saavuttaa maksimin halutussa kohdassa ja jopa halutun suuntaisena. Hajakenttää voidaan tietyissä rajoissa valikoidusti säätää 125 pienemmäksi valituissa kohdissa. Käyttäjä voi esimerkiksi tutkia kohta kohdalta testipulsseilla kokeillen, miten herkkiä kallon ulkopuolinen ihoja lihakset ovat hajakentälle. Rajoitusehtona voidaan sitten käyttää sitä, että lopullinen eksitaatiokenttä ei saa aiheuttaa kipua tai lihasliikkeitä tai silmänliikkeitä eikä muita haitallisia tai ei-toivottuja vaikutuksia. Keksintö antaa mahdollisuuden säätää kenttämuoto siten, että haitta- tai 130 sivuvaikutukset ovat hyväksyttävällä tasolla.

Esillä oleva keksintö mahdollistaa myös sellaiset nopeat stimulaatiosekvenssit, joissa perättäiset ärsykkeet suunnataan korteksin eri kohtiin keloja siirtämättä. Ensimmäinen eksitaatiopulssi voidaan kohdistaa yhteen paikkaan, toinen toiseen paikkaan, kolmas kolmanteen jne.; nämä pulssit voivat olla esim. 100 millisekunnin aikavälein, jolloin on 135 mahdollista tutkia joitakin dynaamisia ilmiöitä, joissa aivoalueiden väliset transmissio- ja . käsittelyajat ovat oleellisia. Toinen mahdollisuus on antaa pulssit hyvin lyhyin aikavälein, esim. millisekunnin välein, jolloin aivojen joidenkin toimintojen kannalta ne olisivat käytännössä samanaikaisia. Näin voitaisiin siis jäljestää kahden tai useamman kohdan tai solupopulaation oleellisesti samanaikainen ärsytys, vaikka solupopulaatiot olisivatkin 140 samassa tai lähes samassa paikassa siten eri suuntaisina, ettei niitä voida täsmälleen samanaikaisesti stimuloida. Voidaan myös superponoida kahta tai useampaa kohdetta : ärsyttävät stimulukset ja antaa siten monen pisteen ärsytys kerralla.

> Seuraavassa esitetään eräs käytännölinen tapa laskea kuhunkin eksitaatiokelaan ja elektrodikanavaan syötettävän virran amplidudi. Lähtökohtana on se, että käyttäjä ilmaisee 6 100458 145 laskentalaitteelle synnytettävän sähkökentän maksimin paikan rm ja halutun sähkökentän suunnan em siinä. Lasketaan aluksi, millaisia sähkö-ja magneettikenttiä syntyisi, jos pisteessä r olisi em-suuntainen yksikkövirtadipoli, siis pieni aktiivinen virtaelementti pisteestä r pisteeseen r+ÄLem, jossa kulkisi virta I = 1/AL, jolloin virran ja elementin pituuden tulo olisi yksi. Pisteessä r olisi tällöin nielu virralle / ja pisteessä r+ALem 150 vastaavasti lähde; virta palaisi lähteestä nieluun ympäröivää johtavaa väliainetta pitkin.

Tällaisen virtadipolin sähkö-ja magneettikenttä voidaan laskea tunnettuja menetelmiä käyttäen automaattisesti, kun vielä tunnetaan väliaineen johtavuus paikan funktiona. Sitten määrätään eri keloihin ja/tai elektrodeihin syötettävä virta-amplitudi sellaiseksi, että kohteeseen syntyvä virtatiheysjakauma näillä syöttövirta-amplitudeilla on sellainen, että 155 saman virtatiheysjakauman omaava aktiivinen lähdevirta kudoksessa synnyttäisi saman magneettivuon kussakin eksitaatiokelassaja saman jännitteen kussakin eksitaatioelektrodikanavassa kuin mitä laskentalaitteeseen syöttötietona annetun halutun eksitaatiovirtatiheysjakauman kaltainen lähdevirtajakauma synnyttäisi. Näin saatua eksitaatiovirtajakaumaa voidaan laskentalaitteen avulla vuorovaikutteisesti tai 160 automaattisesti edelleen haluttaessa säätää siten, että kenttäjakauman tai virtatiheysjakauman halutut ominaisuudet tulevat optimoiduiksi tai käyttäjän vaatimusten mukaisiksi tai mahdollisimman lähelle niitä.

Mikäli käyttäjä niin haluaa, hän voi määritellä esim. haluamansa magneettikentän gradientin maksimipalkan tai muita kentän toivottuja ominaisuuksia, ja laskentalaitteelle 165 voidaan kehittää algoritmeja, joilla käyttäjän toivoma kenttäkuvio saadaan mahdollisimman tarkasti toteutettua.

• Esillä olevan keksinnön mukainen laite voidaan tehdä myös sellaiseksi, että laitteen käyttäjä säätää vuorovaikutteisesti fokusointipisteen paikkaaja säätää hajakenttää samalla seuraten tietokoneen monitorilta, miten stimulaatiokenttä muuttuu. Tietokone laskee 170 kentän, kun tunnetaan kuhunkin eksitaatiokanavaan syötetty jännite tai virta sekä kohteen sähkönjohtavuus paikan funktiona. Lääketieteellisissä sovellutuksissa stimulaatiokentän muotoja voimakkuus voidaan esittää anatomisten poikkileikkauskuvien päälle • superponoituna. Käyttäjä voi myös antaa koestimulaatioita ja koestimulaatioista saatujen tulosten perusteella edelleen säätää stimulaatiokentän muotoa ennen lopullisen tai 175 lopullisten stimulusten antamista.

7 100458

Keksinnön ensimmäiselle toteutusmuodolle on tunnusomaista se, että kohteeseen synnytetään nopeasti muuttuva magneettikenttä useilla kohteen ulkopuolella olevilla keloilla, joihin kuhunkin syötetään erikseen siten määrättyjä säädetty sähkövirta, että syntyvällä magneettikentällä on käyttäjän haluama ja valitsema jakauma kohteessa.

180 Keksinnön toiselle toteutusmuodolle on tunnusomaista se, että kelojen lisäksi tai sijasta käytetään joko ohmisesti tai kapasitiivesti kytkettyjä elektrodeja, joihin sähkövirtaa syöttämällä saadaan aikaan sähkökenttä kudoksessa. Näin on mahdollista vielä parantaa keloilla saavutettavaa fokusointiresoluutiota sekä.saada aikaan virtakuvioita, jotka olisivat mahdottomia pelkästään magneettisella stimulaatiolla. Elektrodeihin syötettävän virran 185 vaihe valitaan siten, että niiden synnyttämä sähkökenttä on halutussa, yleensä samassa, vaiheessa magneettikentän indusoiman sähkökentän kanssa.

Keksinnön kolmannelle toteutusmuodolle on tunnusomaista se, että keloista tehdään pieniä ja kelojen välimatkat tehdään pieniksi siten, että niillä yksin tai yhdessä aivokuoreen kiinnitetyillä elektrodeilla voidaan valikoidusti ja tarkasti stimuloida aivokuorta 190 aivoleikkauksen, esim. epilepsialeikkauksen, aikana. Kun kelat saadaan lähelle kohdetta, tarvittavat virrat ovat huomattavasti pienempiä kuin pään ulkopuolelta stimuloitaessa sekä synnytettävä sähkömagneettinen kenttä voidaan fokusoida tarkemmin kuin suurilla, kauempana kohteesta olevilla elektrodeilla.

Keksinnön neljännelle toteutusmuodolle on tunnusomaista se, että käyttökertojen välillä 195 voidaan muuttaa eksitaatiogeometriaa, siis kelojen ja elektrodien paikkoja, muotoja ja lukumäärää tai jotain näistä.

Keksinnön viidennelle toteutusmuodolle on tunnusomaista se, että magneettikenttää synnyttävät virtakelat on tehty suprajohtavasta materiaalista, esimerkiksi korkean lämpötilan suprajohteesta. Tällöin ei syöttökeloissa ole oleellisia tehohäviöitä 200 lämmittämässä keloja, joten kelojen kuumeneminen ei rajoita pulssien toistotaajuutta. Suprajohtavat kelat voidaan myös tehdä ohuemmiksi kuin resistiivisestä materiaalista tehdyt kelat, joten niiden muoto voidaan valita vapaammin.

Keksinnön kuudennelle toteutusmuodolle on tunnusomaista se, että magneettikenttää synnyttävät virtakelat on varustettu jäähdytysmekanismilla, esim. vesi- tai g 100458 205 nestetyppijäähdytyksellä. Tällöin kelojen resistanssi laskee ja vähentyvä kelojen kuumeneminen mahdollistaa pulssien toistotaajuuden kohottamisen.

Keksinnön seitsemännelle toteutusmuodolle on tunnusomaista se, että magneettivuota ohjataan ferromagneettisilla tai muilla magneettisilla kappaleilla tai johtavilla kappaleilla.

Näin vuo saadaan ohjattua kapeampana vuokimppuna lähemmäksi ihon pintaa kuin mitä 210 tavallisilla keloilla on mahdollista ja joissakin tapauksessa jopa kohteen sisälle.

Keksinnön kahdeksannelle toteutusmuodolle on tunnusomaista se, että sähkömagneettisen kentän fokusointipistettä ja kenttäjakauman muotoa säädetään laskentalaitteen, yleensä tietokoneen, avulla automaattisesti tai interaktiivisesti. Käyttäjä voi esimerkiksi ilmoittaa laskentalaitteelle eksitaatiovirran suunnan ja paikan kudoksessa, jonka perusteella 215 laskentalaite esittää kyseiseen paikkaan fokusoituneen toivotun suuntaisen eksitaatiokenttäjakauman. Jos käyttäjä nyt huomaa hajakentän olevan voimakas sellaisessa kohdassa, johon vaikuttamista halutaan erityisesti välttää, voi käyttäjä ilmoittaa laskentalaitteelle hajakentän maksimiarvon ko. kohdassa, jonka jälkeen laskentalaite modifioi eksitaatiokuviota tämän vaatimuksen mukaisesti ja esittää saadun kuvion 220 käyttäjälle. Nämä eksitaatiokuviot voidaan esittää lukuina, mutta tyypillisesti ne esitetään graafisesti, mahdollisesti vielä superponoituna kohteen anatomisille leikkauskuville, esimerkiksi röntgentomografia- tai magneettiresonanssikuville. Tällaisista kohteen rakenteen kolmiulotteisesti esittävistä kuvista on käyttäjän helppo valita haluamansa eksitaatiokohde ja ilmoittaa se esim. suoraan kuvasta erityisellä osoituslaitteella kuten 225 kursorinäppäimillä ohjatulla kursorilla osoittamalla.

Keksinnön yhdeksännelle toteutusmuodolle on tunnusomaista se, että sähkömagneettisen kentän kohdennusmenetelmää ja -laitetta käytetään magneto- ja/tai elektroenkefalografialaitteiston yhteydessä siten, että fokusointipisteet määrätään laskennallisesti aivojen synnyttämien magneettikenttien perusteella. Näin voidaan 230 esimerkiksi kohdentaa sähkömagneettinen kenttä sellaiseen paikkaan kuten esimerkiksi epilepsiafokukseen, jonka on mittausten perusteella havaittu olevan aktiivinen.

: Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista käy ilmi keksinnön eräs edullinen suoritusmuoto.

9 100458

Kuvio la esittää tunnettua tekniikkaa, jossa yksinkertaisella virtakelalla synnytetään 235 vaihtuva magneettikenttä kohteessa, jossa kohteeseen indusoituu sähkökenttä E. Kohteen P läheisyyteen asetetaan kela 1, johon virransyöttölaite 2 syöttää virtaa kaapelia 3 pitkin.

* Kuvio Ib esittää indusoituneen sähkökentän E jakaumaa paikan funktiona Kuvion 1 a esittämässä tunnetun tekniikan mukaisessa tilanteessa, kun eksitaatiokela on 10 millimetrin etäisyydellä säteeltään 90-millimetrisen pallonmuotoisen johdekappaleen P 240 pinnasta ja kenttäjakauma on laskettu pallopinnalla, jonka etäisyys johdekappaleen pinnalta sisäänpäin on 15 mm. Kunkin nuolen pituus on verrannollinen nuolen keskipisteen kohdalla vaikuttavaan sähkökenttään ja nuolen suunta osoittaa kentän suunnan.

Kenttäjakauma on piirretty sellaisesta kulmasta katsoen, että eksitaatiokela on kuvion keskikohdan yläpuolella.

245 Kuvio 2a esittää tunnettua tekniikkaa, jossa kohteeseen P synnytetään vaihtuva magneettikenttä kahdeksikkokelalla 4.

Kuvio 2b esittää sähkökentän E jakaumaa paikan funktiona Kuvion 2a esittämässä tunnetun tekniikan mukaisessa tilanteessa, kun eksitaatiokela on 10 millimetrin etäisyydellä säteeltään 90-millimetrisen pallonmuotoisen johdekappaleen P pinnasta ja 250 kenttäjakauma on laskettu pallopinnalla, jonka etäisyys johdekappaleen P pinnalta sisäänpäin on 15 mm. Huomaa, että sähkökenttäkenttä E on kohdistunut selvästi pienemmälle alueelle kuin Kuviossa Ib.

Kuvio 3 esittää kaavamaisesti sähkökenttää E kohteessa P, kun sähkökenttä E synnytetään syöttämällä sähkövirtaa virtalähteestä 5 kahden elektrodin 6 kautta.

255 Kuvio 4a esittää keksinnön erästä edullista toteutusmuotoa, jossa kohteeseen P synnytetään nopeasti muuttuva magneettikenttä syöttämällä virransyöttölaitteilla 8 sähkövirtaa keloihin 9, jotka ovat kohteen P ulkopuolella, sekä elektrodeihin 10, jotka ovat kohteen pinnalla. Eri virransyöttölaitteiden 8 virta-amplitudin ja aaltomuodon säätää virransäätöyksikkö 11, jota puolestaan ohjaa laskentalaite 12. Laskentalaite esittää lasketun . . 260 kohteeseen P indusoituvan virtakuvion näyttölaitteella 13.

Kuvio 4b esittää sähkökentän E jakaumaa paikan funktiona kolmella eri virransyötön valinnalla Kuvion 4a esittämässä tilanteessa, kun kun eksitaatiokelat ovat 10 millimetrin 100458 10 etäisyydellä säteeltään 90-millimetrisen pallonmuotoisen johdekappaleen P pinnasta ja kenttäjakauma on laskettu pallopinnalla, jonka etäisyys johdekappaleen P pinnalta 265 sisäänpäin on 15 mm. Havaitaan, miten keloja siirtämättä on mahdollista siirtää kentän E maksimia M ja että kenttä on vielä paremmin kohdistunut kuin Kuviossa 2b.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.

Claims (5)

1. Laite sähkö-ja magneettikenttien kenttäjakauman valitsemiseksi, valitun kenttäjakauman synnyttämiseksi ja portaattomaksi säätämiseksi laitteeseen tallennetun ohjelman mukaisesti, syöttämällä virtaa yhtä käyttökertaa varten kiinteisiin paikkoihin ja 5 asentoihin mutta käyttökertojen välisinä aikoina muutettavissa oleviin paikkoihin ja asentoihin asetettaviin virtakeloihin (9) ja/tai elektrodeihin (10), etenkin keskus- ja ääreishermoston stimuloinnissa ja terapia-, kudosstimulaatio-ja hypertermiasovellutuksissa, t u n n e t t u siitä, että laskentalaite (12) laskee eri keloihin ja elektrodeihin samanaikaisesti syötettävät virrat käyttäjältä saamiensa syöttötietojen 10 perusteella ja ohjaa virransäätöyksikön (11) välityksellä virransyöttölaitteita (8) laskennan tulosten mukaisesti siten, että virran syöttämisestä eri keloihin (9) ja elektrodeihin (10) aiheutuvien sähkömagneettisten osakenttien summakentällä on mahdollisimman tarkasti käyttäjän syöttötietona laskentalaitteelle antamat stimulaatiokentän paikkajakaumaominaisuudet kuten kentän maksimipalkka tai maksimipalkat ja haluttu 15 kentän suunta tai suunnat kohteen eri pisteissä tai vaadituissa rajoissa oleva hajakenttä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että 1) eri keloihin (9) ja/tai elektrodeihin (10) syötettävä virta-amplitudi määrätään laskentalaitteella (12) sellaiseksi, että kohteeseen syntyvä virtatiheysjakauma on sellainen, että saman virtatiheysjakauman omaava aktiivinen lähdevirta kudoksessa synnyttäisi saman magneettivuon kussakin 20 eksitaatiokelassa ja saman jännitteen kussakin eksitaatioelektrodikanavassa kuin mitä 1 äskentalaitteeseen (12) syöttötietona annetun halutun eksitaatiovirtatiheysjakauman kaltainen lähdevirtajakauma synnyttäisi ja että 2) näin saatua eksitaatiovirtajakaumaa voidaan laskentalaitteen (12) avulla vuorovaikutteisesti tai automaattisesti edelleen haluttaessa säätää siten, että kenttäjakauman tai virtatiheysjakauman halutut ominaisuudet 25 tulevat optimoiduiksi tai käyttäjän vaatimusten mukaisiksi tai mahdollisimman lähelle niitä.

3. Jonkin patenttivaatimuksen 1—2 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen voidaan tallentaa ohjelma, jonka mukaisesti laskentalaite (12) ja virransäätöyksikkö (11) ohjaavat virransyöttölaitteita (8) siten, että saadaan aikaan stimulaatiosekvenssi, jonka 30 kuluessa stimulaatiokentän maksimin paikka tai maksimien paikat ja kentän suunta tai suunnat voivat muuttua. 12 100458

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1—3 mukainen laite, tunnettu siitä, että stimulaatiokentän maksimin paikka tai paikat valitaan anatomisen tai funktionaalisen kartoituksen kuten röntgentomografian, magneettisen resonanssikuvauksen, 35 positroniemissiotomografiakuvauksen, magnetoenkefalografian, elektroenkefalografian tai jonkin muun kuvausmenetelmän antamien kuvien perusteella siten, että laskentalaitteen (12) syöttötietojen perusteella määräämä eksitaatiokenttä esitetään käyttäjälle näyttölaitteella (13) funktionaalisen tai anatomisen kartoituskuvan kanssa yhdessä piirrettynä tai esitettynä siinä tarkoituksessa ja siten, että sen perusteella käyttäjä voi 40 muuttaa eksitaatiokenttää ilmoittamalla laskentalaitteelle (12) haluavansa voimistaa, heikentää, kääntää tai muuten muuttaa eksitaatiokenttää osoittamissaan tämän funktionaalisen tai anatomisen kartoituskuvan kohdissa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1—4 mukainen laite, tunnettu siitä, että laskentalaite (12) määrää fokusointipisteet laskennallisesti magneto-ja/tai 45 elektroenkefalografiamittauksien tulosten perusteella siten, että stimulaatiokenttä kohdentuu samaan paikkaan kuin missä mitattujen kenttien lähteiden voidaan olettaa sijaitsevan, esimerkiksi epilepsiafokukseen. 100458 13