IT202000028589A1 - Dispositivo per la stimolazione magnetica transcranica fisiologica del tessuto cerebrale - Google Patents
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Description
Descrizione dell?invenzione Industriale avente per titolo: ?DISPOSITIVO PER LA STIMOLAZIONE MAGNETICA TRANSCRANICA FISIOLOGICA DEL TESSUTO CEREBRALE?
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per la stimolazione magnetica transcranica fisiologica (fTMS) del tessuto cerebrale, per utilizzi in ambito neuroriabilitativo.
? nota l?efficacia della stimolazione corticale cerebrale nella riabilitazione fisica/cognitiva.
Detto dispositivo rappresenta l?evoluzione della TMS (Transcranial Magnetic Stimulation) che ? una tecnica non invasiva di stimolazione elettromagnetica del tessuto cerebrale effettuata posizionando dei potenti magneti in prossimit? della cute. Mediante questa tecnica, ? possibile stimolare e studiare il funzionamento dei circuiti e delle connessioni neuronali del cervello, provocando una alterazione della attivit? elettrica piuttosto ridotta e transitoria. Detta attivit? elettrica essendo limitata ai tessuti pi? esterni.
La TMS viene utilizzata per ricerche di mappatura cerebrale sulle risposte a varie stimolazioni ed anche come strumento per il trattamento di diverse patologie o disturbi in ambito neurologico.
Le evidenze sperimentali dimostrano detta efficacia nella cura di diverse patologie quali: il dolore, i disturbi del movimento, l'ictus, la sclerosi laterale amiotrofica, la sclerosi multipla, l?epilessia, il tinnito, la depressione, i disturbi d'ansia, i disturbi ossessivo compulsivi, la schizofrenia e le dipendenze.
Le TMS presenti attualmente sul mercato utilizzano unicamente un campo magnetico pulsante che permette di arrivare negli strati pi? profondi della corteccia e nelle zone sottocorticali ma produce allo stesso tempo numerosi effetti indesiderati e controlaterali durante e a seguito del trattamento (rumore nelle orecchie, cefalea transitoria o persistente dopo il trattamento, irritazione in corrispondenza della zona di applicazione della bobina, nausea).
Il modello che sta alla base di questo metodo prevede che un?area deficitaria in un emisfero possa essere supportata e potenziata dall?attivit? della sua area omologa nell?emisfero controlaterale.
Scopo della presente invenzione ? quello di fornire un dispositivo che attui detto metodo e agisca unicamente sulla superficie corticale esterna, in modo da non avere i numerosi effetti indesiderati e controlaterali durante e a seguito del trattamento, tipici delle TMS della tecnica nota.
Quello descritto e altri scopi, come verr? esplicitato nel seguito, vengono raggiunti con un sistema e un metodo conformi rispettivamente alle rivendicazioni 1 e 7.
Il sistema per la stimolazione magnetica transcranica fisiologica (fTMS) del tessuto cerebrale, per utilizzi in ambito neuropsichiatrico, del tipo che prevede l?utilizzo di un campo magnetico atto a generare una corrente elettrica a basso Hertz, ? caratterizzato dal fatto di comprendere:
- un dispositivo per la generazione di una corrente a basso Hertz, tramite un campo magnetico statico;
- una coppia di coils, collegati elettricamente al dispositivo (1a), per la generazione del campo elettromagnetico da applicare alla testa del paziente;
- una cuffia di silicone, da applicare alla testa del paziente, per mantenere in posizione detti coils (1a) sulla testa di detto paziente.
Il metodo per la stimolazione magnetica transcranica fisiologica (fTMS) del tessuto cerebrale, per utilizzi in ambito neuroriabilitativo, del tipo che prevede l?utilizzo di un campo magnetico statico atto a generare una corrente elettrica a basso Hertz, ? caratterizzato dal fatto che detta corrente elettrica interagisce con il campo bioelettrico del sistema neuronale, detta combinazione di forza magnetica e forza bioelettrica essendo messa in connessione con due cavi collegati a dei solenoidi posizionati su aree cerebrali funzionali omologhe dei due emisferi cerebrali mettendo in collegamento dette due aree omologhe in modo tale che un?area deficitaria in un emisfero possa essere supportata e potenziata dall?attivit? della sua area omologa nell?emisfero controlaterale.
Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l?oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
In pratica i solenoidi raccolgono la funzione elettrica di base dell?area sana, riproducendola a sostegno di quella danneggiata, riequilibrando i due emisferi cerebrali e migliorando la comunicazione tra loro. Il dispositivo utilizza come propulsore dell?impulso il campo magnetico stabile presente nel corpo del dispositivo stesso.
In definitiva la stimolazione magnetica transcranica fisiologica (fTMS) ? un trattamento non invasivo e indolore, basato sulla stimolazione elettromagnetica in grado di influenzare positivamente la plasticit? neuronale.
? particolarmente vantaggiosa per l?assenza di effetti collaterali, che ne determina un?ottima tollerabilit?, con risultati incoraggianti se usata in supporto a processi riabilitativi in pazienti con deficit motori e cognitivi causati da danni cerebrali, accorciando i tempi di risposta.
I disturbi trattati con fTMS sono relativi a problematiche di connessione inter-emisferica ovvero in patologie in cui viene colpita una specifica area in uno dei due emisferi. L?idea sottostante questa metodica sta nel fatto che essendo il campo magnetico prodotto di bassa intensit? e statico, esso faciliter? la ristrutturazione neuronale dell?area nell?emisfero leso grazie all?integrit? funzionale dell?area omologa dell?emisfero opposto. Il funzionamento del magnetismo statico facilita l?area cerebrale in difficolt? sfruttando l?integrit? della sua stessa area omologa controlaterale.
Quindi, vengono trattate di seguito patologie che in primis inficiano aree cerebrali di un emisfero solo e quindi patologie derivate da danni cerebrali acquisiti, post-nascita, nell?adulto.
Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.
Risulter? immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalit? equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione, come appare dalle rivendicazioni allegate.
La presente invenzione verr? meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la FIG. 1 mostra un sistema secondo l?invenzione;
- le FIGG. 2 e 3 mostrano un dispositivo per la generazione di una corrente a basso Hertz tramite un campo magnetico statico;
- la FIG. 4 mostra un coil per la generazione del campo elettromagnetico da applicare alla testa del paziente;
- la FIG. 5 mostra una cuffia di silicone, da applicare alla testa del paziente per mantenere in posizione detti coils sulla testa del paziente.
Con riferimento alle figure allegate, con (1) ? indicato l?insieme dei componenti di un sistema secondo l?invenzione.
Detto sistema (1) comprende:
- un dispositivo (1a) per la generazione di una corrente a basso Hertz tramite un campo magnetico statico;
- una coppia di coils (1b), collegati elettricamente al dispositivo (1a), per la generazione del campo elettromagnetico da applicare alla testa del paziente;
- una cuffia di silicone (1c), da applicare alla testa del paziente per mantenere in posizione detti coils (1a) sulla testa di detto paziente.
Il dispositivo (1) (FIGG. 2, 3) per la generazione di una corrente a basso Hertz comprende:
- un corpo macchina (2) su cui sono ricavate:
- una prima cavit? cilindrica (3) nella parte superiore;
- una seconda cavit? cilindrica (4) nella parte inferiore;
- una pluralit? di logge ad asse verticale (5) (ad esempio in numero di otto) disposte lungo una circonferenza e atte ad alloggiare dei magneti sferici (6), ciascuna di dette logge (5) essendo in comunicazione con la parte inferiore di detto corpo macchina (2) tramite dei fori (5a) coassiali con dette logge (5);
- un coperchio (7), preferibilmente di forma conica, che si innesta su detta prima cavit? cilindrica (3), in modo da chiuderla;
- un fondello (8) che chiude il corpo macchina (2) nella parte inferiore, detto fondello (8) essendo provvisto di pomello (9) atto a permetterne la rimozione e, quindi, l?accesso all?interno del corpo macchina (2);
- un primo magnete (10) posto, in posizione assiale, al di sotto di detto coperchio (7), in modo da affacciarsi a detta prima cavit? cilindrica (3);
- un secondo magnete (11) posto, in posizione assiale, nella parte alta di detta seconda cavit? cilindrica (4);
- un terzo magnete (12) alloggiato alla base della chiusura ove ? presente detto pomello (9) per l?apertura del corpo macchina (2);
- una struttura a ragno (13) (FIG. 3), realizzata in materiale conducibile PLA conduttivo, posta al di sotto del corpo macchina (2) e comprendente un numero di bracci (13a) pari al numero delle logge (5), le estremit? di detti bracci (13a) essendo piegate ad angolo retto per inserirsi in detti fori (5a), in modo da supportare detti magneti sferici (6).
Detta struttura a ragno (13) comprende una parte centrale costituita da un avvolgimento di rame (14), le cui due estremit? confluiscono singolarmente in apposite prese jack femmine (15).
In FIG. 4 ? mostrato uno di detti coils (1b). Il coil (1b), che ha una forma a farfalla per favorire la penetrazione del campo elettromagnetico all?interno dello scalpo del paziente, comprende un corpo in silicone (20), che ingloba una coppia di solenoidi (21a, 21b), collegati elettricamente, tramite un cavetto (22), con uno spinotto jack maschio (23), da inserire in detta presa jack femmina (15). Il coil ? realizzato in materiale PLA conduttivo caratterizzato da una resistivit? di circa 15 ohm/cm lungo i layer e 20 ohm/cm perpendicolarmente agli strati, AlfaOhm ? completamente atossico ed inodore fino alle alte temperature;
Secondo una forma preferita di attuazione, il coil (1b) comprende anche una coppia di ganci (24a, 24b) che hanno la funzione di fissare detto coil (1b) all?interno di detta cuffia (1c), in modo da tenerlo fisso nella posizione prescelta.
La forma a farfalla del coil (1b) permette una penetrazione molto pi? focale rispetto ad un coil singolo ed ? massimo nella parte centrale del coil (1b), cio? dove si incontrano i due solenoidi (21a, 21b). La forma a farfalla, cio? del doppio coil, convoglia la stimolazione magnetica nel punto esatto dell?area cerebrale corticale che si vuole trattare.
In FIG. 5 ? mostrata detta cuffia in silicone (1c).
Il punto (Cz) sulla sommit? della cuffia (1c) rappresenta un punto di repere importante insieme a NASION, INION e i punti auricolari (A1) e (A2) per permettere il corretto centraggio della cuffia sulla testa. In particolare:
? Nasion (punto nasale) ? il punto mediano della sutura naso-frontale;
? Inion ? il punto mediano pi? sporgente della protuberanza occipitale;
? Auricola (1 e 2) sono i punti pi? elevati del margine superiore del meato acustico esterno (sinistro e destro);
- l?area (Cz) ? il punto di intersezione tra il solco centrale e la linea mediana; si ottiene dall?intersezione di Nasion, Inion, (A1) e (A2) e corrisponde al punto centrale tra (C3) e (C4)
In FIG. 5 ? mostrata la mappatura della cuffia della fTMS con le rispettive aree cerebrali codificate. La fTMS segue la mappatura internazionale 10-20 delle aree cerebrali. Dette aree sono:
- le aree (Fp1) e (Fp2) (aree 9 e 10 di Brodmann), identificate come il polo frontale della corteccia prefrontale che includono non soltanto l'area 10 ma anche parte dell'area 9 di Brodmann; - le aree (F3) e (F4) (area 8 di Brodmann), identificate come parte della corteccia frontale, includono i campi visivi frontali (cos? chiamati perch? si ritiene che svolgano un ruolo importante nel controllo dei movimenti oculari);
- le aree (F7) e (F8) (area 47 di Brodmann), sono parte della corteccia frontale ed hanno una curvatura che va dalla superficie laterale del lobo frontale fino alla corteccia frontale orbitale;
- le aree (C3) e (C4) (aree 01 e 04 di Brodmann), identificano diverse aree centrali sempre inserite all?interno della corteccia motoria primaria seguendo l?Homunculus di Penfield con la rappresentazione delle gambe e del tronco che si piegano all?interno della linea mediana;
- le aree (T3) e (T4) (area 22 di Brodmann), identificano parte della corteccia temporale;
- le aree (P3) e (P4) (area 39 di Brodmann), identificano una regione del lobo parietale nella corteccia cerebrale.
- le aree (T5) e (T6) (area 37 di Brodmann), identificano parte del lobo temporale nella corteccia cerebrale;
- le aree (O1) e (O2) (aree 17 e 18 di Brodmann), identificano una regione del lobo occipitale nella corteccia cerebrale.
Il sistema (1) secondo l?invenzione viene utilizzato inserendo la coppia di coils (1b) nella parte interna della cuffia (1c), in corrispondenza delle aree da trattare. Quindi si assicura la cuffia (1c) alla testa del paziente e si inseriscono gli spinotti (23) nelle rispettive prese (15) sul dispositivo (1), che verr? azionato come segue.
Il cono per la chiusura (7) svolge una funzione di ?interruttore? della forza elettromagnetica generata all?interno del corpo centrale (2). Se il cono (7) ? posizionato in modo da chiudere la prima cavit? cilindrica (3), il primo magnete (10), posizionato al di sotto del cono (7) stesso, entra in attrazione magnetica con il secondo magnete (11) posizionato alla sommit? della cavit? (4), interrompendo il campo elettromagnetico che si ? venuto a creare all?interno del corpo contrale (2).
I magneti all?interno del corpo centrale (2), ovvero il secondo magnete (11) e il terzo magnete (12) si trovano in contrapposizione magnetica e in asse rispetto ai magneti sferici (6) alloggiati nelle logge (5), distribuite lungo tutta la circonferenza del corpo centrale (2).
Quando il coperchio conico (7) non chiude la cavit? (3), la forza di contrapposizione generata dal secondo magnete (11) e dal terzo magnete (12), unite alla pluralit? di magneti (6) in contatto con detta struttura a ragno conduttiva (13) genera un campo di forze elettromagnetico che induce nella nell?avvolgimento in rame (14) una corrente a basso Hertz che viene inviata, tramite i cavi (22), ai solenoidi (21a, 21b), producendo il campo elettromagnetico terapeutico.
Si sono descritte delle forme preferite di attuazione dell?invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell?ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione, come evidenziato nelle rivendicazioni allegate nelle quali i segni di riferimento posti tra parentesi non possono essere interpretati nel senso di limitare le rivendicazioni stesse. Inoltre, la parola "comprendente" non esclude la presenza di elementi e/o fasi diversi da quelli elencati nelle rivendicazioni. L?articolo ?un?, ?uno? o ?una? precedente un elemento non esclude la presenza di una pluralit? di tali elementi. Il semplice fatto che alcune caratteristiche siano citate in rivendicazioni dipendenti diverse tra loro non indica che una combinazione di queste caratteristiche non possa essere vantaggiosamente utilizzata.
Claims (8)
1. Sistema (1) per la stimolazione magnetica transcranica fisiologica (fTMS) del tessuto cerebrale, per utilizzi in ambito neuroriabilitativo, del tipo che prevede l?utilizzo di un campo magnetico atto a generare una corrente elettrica a basso Hertz, caratterizzato dal fatto di comprendere:
- un dispositivo (1a) per la generazione di una corrente a basso Hertz, tramite un campo magnetico statico;
- una coppia di coils (1b), collegati elettricamente al dispositivo (1a), per la generazione del campo elettromagnetico da applicare alla testa del paziente;
- una cuffia di silicone (1c), da applicare alla testa del paziente per mantenere in posizione detti coils (1a) sulla testa di detto paziente.
2. Sistema (1) per la stimolazione magnetica transcranica fisiologica (fTMS) del tessuto cerebrale, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo (1a) per la generazione di una corrente a basso Hertz tramite un campo magnetico statico comprende:
- un corpo macchina (2) su cui sono ricavate: - una prima cavit? cilindrica (3) nella parte superiore;
- una seconda cavit? cilindrica (4) nella parte inferiore;
- una pluralit? di logge ad asse verticale (5) (ad esempio in numero di otto) disposte lungo una circonferenza e atte ad alloggiare dei magneti sferici (6), ciascuna di dette logge (5) essendo in comunicazione con la parte inferiore di detto corpo macchina (2) tramite dei fori (5a) coassiali con dette logge (5);
- un coperchio (7), preferibilmente di forma conica, che si innesta su detta prima cavit? cilindrica (3), in modo da chiuderla;
- un fondello (8) che chiude il corpo macchina (2) nella parte inferiore, detto fondello (8) essendo provvisto di pomello (9) atto a permetterne la rimozione e, quindi, l?accesso all?interno del corpo macchina (2);
- un primo magnete (10) posto, in posizione assiale, al di sotto di detto coperchio (7), in modo da affacciarsi a detta prima cavit? cilindrica (3);
- un secondo magnete (11) posto, in posizione assiale, nella parte alta di detta seconda cavit? cilindrica (4);
- un terzo magnete (12) alloggiato alla base della chiusura ove ? presente detto pomello (9) per l?apertura del corpo macchina (2);
- una struttura a ragno (13) (FIG. 3), realizzata in materiale conducibile PLA conduttivo, posta al di sotto del corpo macchina (2) e comprendente un numero di bracci (13a) pari al numero delle logge (5), le estremit? di detti bracci (13a) essendo piegate ad angolo retto per inserirsi in detti fori (5a), in modo da supportare detti magneti sferici (6).
3. Sistema (1) per la stimolazione magnetica transcranica fisiologica (fTMS) del tessuto cerebrale, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta struttura a ragno (13) comprende una parte centrale costituita da un avvolgimento di rame (14), le cui due estremit? confluiscono singolarmente in apposite prese jack femmine (15).
4. Sistema (1) per la stimolazione magnetica transcranica fisiologica (fTMS) del tessuto cerebrale, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti coils (1b), collegati elettricamente al dispositivo (1a), per la generazione del campo elettromagnetico da applicare al cranio del paziente, hanno una forma a farfalla e comprendono un corpo in silicone (20), che ingloba una coppia di solenoidi (21a, 21b), collegati elettricamente, tramite un cavetto (22), con uno spinotto jack maschio (23), da inserire in detta presa jack femmina (15), il coil essendo realizzato in materiale PLA conduttivo caratterizzato da una resistivit? di circa 15 ohm/cm lungo i layer e 20 ohm/cm perpendicolarmente agli strati, AlfaOhm essendo completamente atossico ed inodore fino alle alte temperature, e potendosi altres? realizzare in tutti gli altri materiali conducibili possibili, ad esempio il rame.
5. Sistema (1) per la stimolazione magnetica transcranica fisiologica (fTMS) del tessuto cerebrale, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di prevedere una coppia di ganci (24a, 24b) che hanno la funzione di fissare detto coil (1b) all?interno di detta cuffia (1c), in modo da tenerlo fisso nella posizione prescelta.
6. Sistema (1) per la stimolazione magnetica transcranica fisiologica (fTMS) del tessuto cerebrale, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere, all?interno di detta cuffia (1c), da applicare al capo del paziente per mantenere in posizione detti coils (1a) sulla testa del paziente, appositi agganci per mantenere in posizione detti coils (1b) durante l?esecuzione della terapia.
7. Metodo per la stimolazione magnetica transcranica fisiologica (fTMS) del tessuto cerebrale, per utilizzi in ambito neuroriabilitativo, del tipo che prevede l?utilizzo di un campo magnetico statico atto a generare una corrente elettrica a basso Hertz, caratterizzato dal fatto che detta corrente elettrica interagisce con il campo bioelettrico del sistema neuronale, detta combinazione di forza magnetica e forza bioelettrica essendo messa in connessione con due cavi collegati a dei solenoidi (21a, 21b) posizionati su aree cerebrali funzionali omologhe dei due emisferi cerebrali mettendo in collegamento dette due aree omologhe in modo tale che un?area deficitaria in un emisfero possa essere supportata e potenziata dall?attivit? della sua area omologa nell?emisfero controlaterale.
8. Metodo per la stimolazione magnetica transcranica fisiologica (fTMS) del tessuto cerebrale, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di essere effettuata mediante un sistema conforme alle rivendicazioni da 1 a 6 e di comprendere le seguenti fasi:
- inserimento della coppia di coils (1b) nella parte interna della cuffia (1c), in corrispondenza delle aree da trattare;
- fissaggio della cuffia (1c) alla testa del paziente;
- inserimento degli spinotti (23) nelle rispettive prese (15) sul dispositivo (1), che verr? azionato come segue;
- attivazione del dispositivo (1a) mediante rimozione del coperchio (7).
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