JP2008516696A - Medical device for detection, prevention and / or treatment of neurological disorders and method related to the medical device - Google Patents
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Abstract
神経障害を検出、予防、および/または治療するための装置および方法を開示する。これらの装置および方法は、電気刺激を利用するものであり、独特な同心リング電極の構成要素を備えている。開示する方法は、哺乳動物の頭皮上で複数の電極を配置することと、その哺乳類の脳の電気パターンを監視して神経学的現象の発症を確認することと、神経学的現象を示す脳の電気パターンの位置を確認することと、経皮的または経頭蓋的な電気刺激を神経学的現象の位置に印加して、脳の電気パターンを有益に変更することとを含んでいる。開示する方法は、てんかん、パーキンソン病、ハンチントン病、アルツハイマー病、うつ、双極性障害、恐怖症、統合失調症、多重人格障害、片頭痛または頭痛、振盪、注意欠陥多動性障害、摂食障害、物質乱用および不安など、さまざまな適応症の検出、予防、および/または治療に有用となりうる。開示する方法はまた、他の周辺刺激技法と共に使用することもできる。 Disclosed are devices and methods for detecting, preventing, and / or treating neurological disorders. These devices and methods utilize electrical stimulation and have unique concentric ring electrode components. The disclosed method includes placing a plurality of electrodes on the scalp of a mammal, monitoring the electrical pattern of the mammalian brain to confirm the onset of a neurological phenomenon, and a brain exhibiting the neurological phenomenon. Identifying the location of the electrical pattern and applying percutaneous or transcranial electrical stimulation to the location of the neurological phenomenon to beneficially alter the electrical pattern of the brain. Disclosed methods include epilepsy, Parkinson's disease, Huntington's disease, Alzheimer's disease, depression, bipolar disorder, phobia, schizophrenia, multiple personality disorder, migraine or headache, shaking, attention deficit hyperactivity disorder, eating disorder Can be useful in the detection, prevention, and / or treatment of various indications, such as substance abuse and anxiety. The disclosed method can also be used with other peripheral stimulation techniques.
Description
本発明は、一般的に医療装置に関し、より具体的には、神経障害の検出、予防、および/または治療のための医療装置ならびにその医療装置に関連する方法に関する。 The present invention relates generally to medical devices, and more particularly to medical devices and methods related to the medical devices for the detection, prevention, and / or treatment of neurological disorders.
〔関連出願の相互参照〕
本願は、2004年10月18日に出願された仮出願番号第10/967891号、および2005年10月17日に出願された一部継続出願第_号の利益および優先権を主張する非仮出願であり、その仮出願と一部継続出願の双方は、本明細書に援用されている。
[Cross-reference of related applications]
This application is a non-provisional claiming the benefit and priority of provisional application No. 10/9677891 filed on October 18, 2004, and continuation-in-part application filed on October 17, 2005. Application, both provisional and partially continuation applications, are incorporated herein by reference.
てんかんは、ひどく衰弱させかつ/または危険となりうるいくつかの神経障害のうちの1つである。てんかんは、発作、特に突発的な機能障害、意識消失、異常な運動現象、心的または感覚的な障害を発生することを特徴とする。2百万人から4百万人もの米国人が、さまざまな形態のてんかんに苦しんでいるであろうと考えられている。研究により判明したところによれば、てんかんの有病率は、世界的には、特に経済的に遅れている国においてはさらに高い可能性があり、てんかん患者数の世界的な数字は、1億を超える可能性があることが示唆されている。 Epilepsy is one of several neurological disorders that can be severely debilitating and / or dangerous. Epilepsy is characterized by the occurrence of seizures, particularly sudden dysfunction, loss of consciousness, abnormal motor phenomena, mental or sensory disturbances. It is believed that between 2 and 4 million Americans will suffer from various forms of epilepsy. Studies have shown that the prevalence of epilepsy can be even higher globally, especially in countries that are economically behind, with the global number of epilepsy patients estimated at 100 million It has been suggested that
てんかんに対する従来の治療様式は適度に効果的ではあるが、それらの治療様式には、いくつかの重大な欠点がある。てんかんを抑制するための1つの技法は、ドーパミン作動薬または抗コリン剤の使用を含んでいる。この技法を用いててんかんを抑制するには、投与量の調節を繰り返して有効性と副作用とのバランスを取ることが必要である。多数の薬物、とりわけ、ロラゾパン、ジアザパン、バルプロ酸ナトリウム、フェノバルビタール/プリミドン、エトスクシミド、ギャバペンチン、フェニトインおよびカルバマゼピンなどが、てんかんの治療に認可されており、利用可能である。不都合にも、これらの薬物は通常、重大な副作用、特に毒性を有している。さらに、ほとんどの場合、正確な治療上の血清のレベルを維持して、破綻的な発作(投与量が少なすぎる場合)または中毒作用(投与量が多すぎる場合)を回避することが極めて重要である。患者を訓練する必要性は高く、特に剤併用療法を行っていることにより、その患者が回避することを望むであろう不快な副作用が生じるときには、その必要性は高いものとなる。さらに、多くのてんかん患者は、薬物治療に十分に反応するが、かなりの数(少なくとも20%〜30%)は反応しない。それらの患者に対し、現在では手術が最も確立されかつ最も実行可能な代替の治療方針である。 While conventional treatment modalities for epilepsy are reasonably effective, these treatment modalities have several significant drawbacks. One technique for suppressing epilepsy involves the use of dopaminergic or anticholinergic agents. In order to control epilepsy using this technique, it is necessary to repeat dosage adjustments to balance efficacy and side effects. A number of drugs, including lorazopan, diazapan, sodium valproate, phenobarbital / primidone, ethosuximide, gabapentin, phenytoin and carbamazepine, are approved and available for the treatment of epilepsy. Unfortunately, these drugs usually have serious side effects, especially toxicity. In addition, in most cases it is crucial to maintain accurate therapeutic serum levels to avoid catastrophic seizures (when doses are too low) or toxic effects (when doses are too high). is there. The need for training a patient is high, especially when the combination therapy results in unpleasant side effects that the patient would want to avoid. In addition, many patients with epilepsy respond well to medication, but a significant number (at least 20% to 30%) do not. For those patients, surgery is now the most established and most viable alternative treatment strategy.
医学的に治癒が困難なてんかんに対して実施されている一般的な外科手法には、大脳半球切除術、皮質切除術、肺葉切除術および部分肺葉切除術、ならびに根治性の低い病変部切除術、切断、および定位的破壊などの外科的切除がある。手術は必ずしも完全に成功するものではなく、一般に合併症の危険性がある。さらに、手術は、言語に関する(すなわち、機能的に重要な)脳の領域を損傷し、ならびにその結果としてさまざまな認知機能および他の神経学的機能の長期的な障害をもたらすことがある。外科的治療は、相当数の患者においてさまざまな理由により禁忌とされている。さらに、手術を受けたてんかん患者のうち、多くは依然として手術後もてんかんから解放されていない。 Common surgical procedures performed for medically difficult to treat epilepsy include cerebral hemispherectomy, cortical resection, lobectomy and partial lobectomy, and less radical resection of the lesion There are surgical resections, such as cutting, stereotaxic destruction. Surgery is not always completely successful and is generally at risk of complications. In addition, surgery can damage language-related (ie, functionally important) areas of the brain and result in long-term impairment of various cognitive and other neurological functions. Surgical treatment is contraindicated for a number of reasons in a significant number of patients. In addition, many epilepsy patients who have undergone surgery are still not released from epilepsy after surgery.
てんかんを抑制するための他の従来手法は、組織破壊である。組織破壊は通常、淡蒼球破壊術、視床破壊術、視床下部破壊術、および他の破壊術を含めた定位的な神経外科的手技によって実施される。これらの手法は、適度に効果的であるにすぎない。 Another conventional technique for suppressing epilepsy is tissue destruction. Tissue destruction is usually performed by stereotactic neurosurgical procedures, including pallidal bulb destruction, thalamic destruction, hypothalamic destruction, and other destruction. These approaches are only moderately effective.
組織破壊術は、固有の外科的危険性を有するだけでなく、多くの根本的な制限がある。1つの明白な制限は、組織の除去または破壊の不可逆性である。したがって、組織を過剰にまたは誤って除去すると致命的となる。 Tissue disruption not only has an inherent surgical risk, but also has a number of fundamental limitations. One obvious limitation is the irreversibility of tissue removal or destruction. Therefore, excessive or accidental removal of tissue is fatal.
電気刺激は、てんかん治療のための新進の方法である。しかしながら、現在承認されており、尚且つ利用可能な電気刺激装置は、埋め込まれた電極を囲む、または埋め込まれた電極の付近にある神経組織に連続的な電気刺激を印加するものであり、検出を実施するものではなく、簡単に言えば、それらの電気刺激装置は関連する神経学的状態に応答するわけではない。電気刺激装置の一例としては、Cyberonics,Inc.のNeurocybernetic Prosthesis(NCP)がある。この装置の迷走神経刺激器(VNS)は、例えば、連続的な電気信号を患者の迷走神経に印加する。VNSは、検査した患者の約50%において、発作を約50%減少させることが判明している。しかし、実質的な臨床的利益をもたらすためには、発作の発生率をさらに大きく減少させることが必要である。VNSは、発作の電気パターンを変化させることができ、また発作間の時間を長くすると最終的には発作を抑制することができる。しかし、ある調査が示唆するところによれば、生活の質は発作の頻度に依存し、必ずしも発作間の時間には依存しない。それゆえに、抗てんかん治療の究極的な目標は、発作パターンを変化させること、または発作間の時間を長くすることによって、単に発作の減少を促進することとすべきではなく、実際に発作を停止させることとすべきである。 Electrical stimulation is an emerging method for treating epilepsy. However, currently approved and available electrical stimulation devices are those that apply continuous electrical stimulation to the neural tissue surrounding or in the vicinity of the implanted electrode, and can be detected. In short, these electrical stimulators do not respond to the associated neurological condition. An example of an electrical stimulator is Cyberonics, Inc. There is a Neurobernetic Process (NCP). The device's vagus nerve stimulator (VNS), for example, applies a continuous electrical signal to the patient's vagus nerve. VNS has been found to reduce seizures by about 50% in about 50% of patients examined. However, in order to provide substantial clinical benefit, it is necessary to further reduce the incidence of seizures. VNS can change the electrical pattern of seizures, and can eventually suppress seizures by lengthening the time between seizures. However, one study suggests that quality of life depends on the frequency of seizures and not necessarily on the time between seizures. Therefore, the ultimate goal of anti-epileptic therapy should not merely promote seizure reduction by changing seizure patterns or increasing the time between seizures, but actually stop seizures. Should be allowed to.
また、電気刺激は他の神経障害の治療にも利用されてきた。例えば、市販されている製品、メドトロニック社(Medtronic、Inc.)のActiva脳深部刺激器は、主にパーキンソン病の治療を目的としたものであり、胸部埋込み型の連続式脳深部刺激器である。この装置は、所定の神経学的領域内に電極が埋め込まれ、選択した脳深部構造に対して連続的な電気パルスを供給する。慢性の高周波頭蓋内電気刺激は、通常組織破壊の効果を機能的に模倣する目的で、細胞活動を抑制するために用いられる。神経組織への短時間の電気刺激、ならびに神経組織の電気的記録およびインピーダンス測定は、さまざまな神経障害の治療のための神経外科手術の間に、ターゲットの位置特定など、脳構造の同定に広く用いられている方法である。 Electrical stimulation has also been used to treat other neurological disorders. For example, the commercially available product, Medtronic, Inc.'s Activa Deep Brain Stimulator is primarily intended for the treatment of Parkinson's disease and is a chest-embedded continuous deep brain stimulator. . This device has electrodes embedded within a given neurological region and provides continuous electrical pulses to selected deep brain structures. Chronic high frequency intracranial electrical stimulation is usually used to suppress cellular activity with the aim of functionally mimicking the effects of tissue destruction. Short-term electrical stimulation of nerve tissue, as well as electrical recording and impedance measurement of nerve tissue, are widely used for the identification of brain structures such as target localization during neurosurgery for the treatment of various neurological disorders. This is the method used.
てんかん治療のために脳深部構造を連続的に刺激することに、一貫した成功は見られていない。発作の停止を効果的に実現するには、てんかん発生帯の病巣の近くで刺激を実施するべきであると考えられている。病巣はしばしば新皮質にあり、その新皮質における連続的な刺激は、失語症、感覚障害、または不随意運動などを含む臨床症状を伴う重大な神経学的な欠陥を引き起こす場合がある。あるいは、全般発作の病巣は移動することがあり、したがって、病巣が移動する箇所に電極を挿入することが必要となる。これは、他の通常の治療様式と同様に、てんかんを持つ患者にいくらかの利益をもたらすが、その効果はしばしば限定的である。 There has been no consistent success in continuously stimulating deep brain structures for the treatment of epilepsy. In order to effectively stop seizures, it is believed that stimulation should be performed near the epileptic lesion. Lesions are often in the neocortex, and continuous stimulation in the neocortex can cause serious neurological deficits with clinical symptoms including aphasia, sensory disturbances, or involuntary movements. Alternatively, generalized seizure lesions can move, thus necessitating the insertion of an electrode where the lesion moves. This, like other normal treatment modalities, offers some benefit to patients with epilepsy, but its effect is often limited.
したがって、差し迫った発作の検出に基づいた自動応答式のてんかん治療も研究の対象とされてきた。Neuropace、Inc.は現在、埋込み型の応答式神経刺激器の開発と臨床試験を行っている。ここでもまた、埋込み型システムに伴う危険性が存在する。てんかんの病巣が移動する、または明確な病巣が存在しないような場合に症状が発現すると、発作病巣が存在するであろう位置のすべてに電極を配置することは、ほぼ不可能となる。埋め込む電極の数を最小にし、尚且つ有効性を最大限にするには、妥協することが必要となる。他の主な懸念事項としては、そのような装置は薬物耐性を有する突発的な発作の間に、十分迅速に埋め込むことができないということである。 Therefore, auto-responsive epilepsy treatment based on the detection of impending seizures has also been the subject of research. Neuropath, Inc. Is currently developing and clinically testing an implantable responsive neurostimulator. Again, there are risks associated with implantable systems. If symptoms develop when the epileptic focus is moving or there is no clear focus, it is almost impossible to place the electrode at all the locations where the seizure focus will be. A compromise must be made to minimize the number of electrodes to embed and still maximize effectiveness. Another major concern is that such devices cannot be implanted quickly enough during sudden attacks with drug resistance.
また、三叉神経刺激は発作活動を非同期化するための取りうる方法である。Advanced Bionics、Inc.社は、現在電気刺激を三叉神経に印加するてんかん治療用の埋込み型装置を開発している。迷走神経と同様に、三叉神経は脳のすべての領域には突出しておらず、またすべての発作を停止することはできない。また、この方法は、上述の装置と同様な埋込み型装置における懸念事項と同じ懸念事項を有している。 Trigeminal stimulation is a possible method for desynchronizing seizure activity. Advanced Bionics, Inc. The company is currently developing an implantable device for treating epilepsy that applies electrical stimulation to the trigeminal nerve. Like the vagus nerve, the trigeminal nerve does not protrude into all areas of the brain and cannot stop all seizures. This method also has the same concerns as in an implantable device similar to the device described above.
人間である患者の医学的に治癒困難な発作における電撃療法(ECT)の利用について、文献に1つのみ事例報告があり(Griesemerら、Neurology;1997 49(5): 1389−92)、この報告において、ある患者は「高強度において休止を伴う発作パターンの変化」を経験し、他の患者は「自発的発作の頻度の減少」を経験した、というものである。驚くべきことに、この方法論を動物モデルにおいてまたは人間の臨床系において調査したさらなる研究は見当たらない。電撃療法(ECT)は、通常のEEG電極を用いて実施され、この通常のEEG電極では、特定の体積の生物学的組織に刺激を集中させることはできない。ECTを実施するには、強い筋弛緩剤ならびに鎮静剤がしばしば使用される。したがって、患者を厳重に監視しなければならない。 There is only one case report in the literature regarding the use of electrical shock therapy (ECT) in medically refractory seizures in human patients (Griesemer et al., Neurology; 1997 49 (5): 1389-92). In some cases, one patient experienced “change in seizure pattern with pause at high intensity” and another patient experienced “decreased frequency of spontaneous seizures”. Surprisingly, there are no further studies investigating this methodology in animal models or in human clinical systems. Electric shock therapy (ECT) is performed using a normal EEG electrode, which does not allow the stimulation to be focused on a specific volume of biological tissue. To perform ECT, strong muscle relaxants as well as sedatives are often used. Therefore, patients must be closely monitored.
病巣、すなわちてんかん様活動の始まりにおいて、またはその近くで電気刺激を印加することができれば、発作抑制の効率が向上すると提唱されてきた。発作病巣の発見には通常、機能的磁気共鳴(fMRI)システムなど、非常に高価でかつ非可搬式の画像処理機器が必要であった。そのような精巧なシステムを用いても、発作活動のリアルタイムの解析は依然として達成することはできない。発作病巣の位置を特定するための他の手段としては、頭蓋内に穴をあけ電極を挿入し、脳からの電気活動を記録して解析し、病巣の位置を特定することである。後者の技法はきわめて健康な組織を冒すものであり、脳神経外科医を必要とし、また合併症につながる可能性がある。同様の技法が、パーキンソン病および他の神経障害の治療に適用可能である。これらの技法のいずれもが克服できない他の問題は、病巣がさまざまな他の位置に移動しうるということである。fMRIおよび陽電子放射型断層撮影法(PET)などの他の画像処理システムは血流の変化に依存しているが、その血流の変化は発生に数分間を要することがあり、したがって高速に変化する脳活動の画像を捕捉することは不可能となる。どのようにしても、移動する発作病巣を脳内に挿入された電極で写像することは困難であり、移動する病巣を追跡するには、頭蓋内に多数の電極と多数の穴が必要となる。 It has been proposed that the efficiency of seizure suppression is improved if electrical stimulation can be applied at or near the beginning of the lesion, ie, epileptiform activity. The detection of seizure lesions usually required very expensive and non-portable image processing equipment such as a functional magnetic resonance (fMRI) system. Even with such an elaborate system, real-time analysis of seizure activity still cannot be achieved. Another means for identifying the location of the stroke lesion is to drill a hole in the skull, insert an electrode, record and analyze the electrical activity from the brain, and identify the location of the lesion. The latter technique affects very healthy tissue, requires a neurosurgeon, and can lead to complications. Similar techniques are applicable for the treatment of Parkinson's disease and other neurological disorders. Another problem that none of these techniques can overcome is that the lesion can move to various other locations. Other image processing systems, such as fMRI and positron emission tomography (PET), rely on changes in blood flow, which changes in blood flow can take several minutes to occur and therefore change rapidly. It is impossible to capture an image of brain activity. In any case, it is difficult to map moving seizure lesions with electrodes inserted into the brain, and tracking the moving lesions requires many electrodes and many holes in the skull. .
脳波(EEG)の利用は、てんかん治療に対する他の手法である。EEGは、健康な組織を冒すことなく、脳の電気活動を頭皮表面から記録する方法である。EEGは、サンプル1つあたり1.0ms未満という、非常に良好な時間分解能を有することができる。また、EEGはシステムを移動可能にすることができ、特別に高価になることはない。しかしながら、使用されている電極のタイプでは、頭蓋骨および他の体組織の平滑化効果により、脳内の発生源を位置特定することが困難であるなど、EEGには限界がある。 The use of electroencephalogram (EEG) is another approach to treating epilepsy. EEG is a method of recording brain electrical activity from the surface of the scalp without affecting healthy tissue. EEG can have a very good time resolution of less than 1.0 ms per sample. Also, EEG can make the system mobile and does not become particularly expensive. However, the type of electrode used has limitations in EEG, such as the difficulty of locating the source in the brain due to the smoothing effect of the skull and other body tissues.
生物学的な電気活動の位置を特定するための機構を開示するさまざまな方法が存在している。それらの方法はすべて、円板または双極電極のいずれかから取得したデータを後処理することを含んでいる。後処理は、シミュレートされたポテンシャルと測定されたポテンシャルを繰り返し比較すること、またはソフトウェアフィルタのバンクを使用することのいずれかを含んでいる。これらの方法による発生源の位置を特定するための解決策としては、リアルタイムにしないということであり、またMRI/CTデータを利用することがしばしば必要となる。一例において、脳磁図(MEG)が、脳内における発生源の位置を特定するために用いられている(例えば、米国特許第6697660号を参照)。MEGは、EEGと類似した高度な時間分解能を有するが、非常にコストを要し、移動不能であり、また使用するためには専用の部屋を必要とする。 There are various ways to disclose mechanisms for locating biological electrical activity. All of these methods involve post-processing data acquired from either discs or bipolar electrodes. Post-processing includes either repeatedly comparing the simulated potential with the measured potential, or using a bank of software filters. A solution for locating the source by these methods is not to be real-time, and it is often necessary to use MRI / CT data. In one example, a magnetoencephalogram (MEG) is used to locate the source in the brain (see, eg, US Pat. No. 6,697,660). MEG has a high temporal resolution similar to EEG, but is very costly, immobile, and requires a dedicated room to use.
他の例において、複数の空間フィルタが、脳内のEEG信号から電気発生源を位置特定するために使用されている(例えば、米国特許第5263488号を参照)。この技法は後処理を必要とし、また、通常のEEG電極を使用するので、分解能が制限される。 In other examples, multiple spatial filters have been used to locate electrical sources from EEG signals in the brain (see, eg, US Pat. No. 5,263,488). This technique requires post-processing and uses normal EEG electrodes, which limits resolution.
脳内の電気発生源をEEG、MRIを用いて位置特定することに関する他の例において、頭部を撮像する他の方法が、頭皮、頭蓋、脳脊髄液、および脳の形状および厚さを判定するために用いられている(例えば、米国特許第5331970号を参照)。この情報が取得されると、次いでコンピュータモデルが作成され、数学的なぼけ補正アルゴリズムが適用され、脳の皮質表面上における発生源の位置が推定される。この方法では、発生源がどこから生じるかを判定するために非常に多くの前処理時間を必要とし、リアルタイムで使用することはできない。 In other examples of locating electrical sources in the brain using EEG, MRI, other methods of imaging the head determine scalp, skull, cerebrospinal fluid, and brain shape and thickness (See, for example, US Pat. No. 5,331,970). Once this information is obtained, a computer model is then created and a mathematical blur correction algorithm is applied to estimate the location of the source on the cortical surface of the brain. This method requires a great deal of pre-processing time to determine where the source originates and cannot be used in real time.
類似の手法が、心臓の電気活動を撮像するために利用されてきた(例えば、米国特許第6856830号を参照)。この方法は、体表のECGを記録すること、患者の胴体のMRIまたはCT画像を取得すること、および両方の要素を心臓−胴体モデルに入力することを含んでいる。この方法の次のステップは後処理を含み、その後処理によって、体表のポテンシャルが、心臓内の発生源に対して計算され、測定された体表のポテンシャルと比較される。この手順は、2つの要素が所与の事前設定された誤差範囲内になるまで、反復的に繰り返されなければならない。したがって、この手順はリアルタイムで実施することはできない。さらに、発生源の明確な位置を特定することがなく、また、記録は通常のECG電極で行われるため、発生源が球状であることによる像のゆがみが明らかとなる。 Similar techniques have been utilized to image cardiac electrical activity (see, eg, US Pat. No. 6,856,830). The method includes recording an ECG of the body surface, acquiring an MRI or CT image of the patient's torso, and inputting both elements into the heart-torso model. The next step of the method involves post-processing, where the body surface potential is calculated for a source in the heart and compared to the measured body surface potential. This procedure must be iteratively repeated until the two elements are within a given preset error range. Therefore, this procedure cannot be performed in real time. Furthermore, since a clear position of the source is not specified and recording is performed with a normal ECG electrode, distortion of the image due to the spherical source is clarified.
他の例において、通常のEEG記録技法および/またはMEGが用いられ、脳の電気活動が発生しているであろう位置に制限が加えられる(例えば、米国特許出願第20030093004号を参照)。この手法は次の事実により制限されている。その事実というのは、このタイプのシステムが表面ポテンシャルから逆の位置特定を解くために、活動の位置をこの技法の実施前に知らなければならないという事実である。さらに、この技法には、頭部が体積伝導体であることにより、ぼけ効果を生じるという難点がある。 In other examples, normal EEG recording techniques and / or MEG are used to limit where brain electrical activity may occur (see, eg, US Patent Application No. 2003093004). This approach is limited by the following facts. That fact is the fact that in order for this type of system to solve the reverse localization from the surface potential, the position of the activity must be known before the technique is performed. Furthermore, this technique has the disadvantage that the head is a volume conductor, resulting in a blur effect.
他の例において、電気インピーダンスプレスチモグラフィ(EIP)が、生物学的組織の内部における電気発生源の位置を特定するために提案されている(例えば、米国特許出願第20020038095号を参照)。EIPにおいて、一定期間にわたってなされるインピーダンス特性試験が、体組織の変化を位置特定するために利用される。電気刺激が組織内に注入され、リターン信号が測定されて、インピーダンスが決定される。表面の下の発生源は、注入された信号と相互作用するので、導電度のマップが展開され、これらの導電度に基づいて組織内の発生源を反復的に位置特定するためのモデルが構築される。このタイプの装置は依然として、典型的なEEG電極に依存しており、そのEEG電極は球状の信号を受け取り、位置を特定する工程にゆがみを生じる。 In other examples, electrical impedance plethysmography (EIP) has been proposed for locating electrical sources within biological tissues (see, eg, US Patent Application No. 2003038095). In EIP, impedance characteristic tests made over a period of time are utilized to locate changes in body tissue. Electrical stimulation is injected into the tissue and the return signal is measured to determine the impedance. Sources below the surface interact with the injected signal, so the conductivity map is developed and a model is built to iteratively locate sources within the tissue based on these conductivities Is done. This type of device still relies on a typical EEG electrode, which receives a spherical signal and distorts the location process.
治療に対する現行の手法には、薬物、手術および埋込み型システムなど、現在利用可能なシステムおよび開発中であるシステムがあるが、そのような現行の手法にはさまざまな複雑な問題があるため、神経障害、特にてんかんにおいて、健康な組織を冒すことなく、てんかんを検出し、治療し、予防するシステムが必要とされている。 Current approaches to treatment include currently available and under development systems, such as drugs, surgery and implantable systems, but such current approaches have various complex issues that can There is a need for a system that detects, treats, and prevents epilepsy without affecting healthy tissue in disorders, particularly epilepsy.
現在、電撃療法は、うつなどのさまざまな障害の治療に利用されている。しかしながら、ECTやさまざまな神経障害の治療に現在用いられている薬物治療および埋込み型システムなどの他の治療方法には、さまざまな複雑な問題があり、その問題によって満足できる使用および治療の標準化は限定されている。 Currently, electric shock therapy is used to treat various disorders such as depression. However, other treatment methods such as ECT and drug treatment and implantable systems currently used to treat various neurological disorders have a variety of complex issues, and satisfactory standardization of use and treatment can be met by the problems. Limited.
上記を考慮すると、神経障害を検出、予防および/または治療することができ、健康な組織を最小限冒すだけの医療装置が必要とされている。好ましくは、そのような装置は電気刺激を伴うが、それは、この手法が所望の結果を達成する大きな可能性を示しているからである。また、安全で効果的であり、持続時間が短く、かつ健康な組織を冒さない、または最小限しか冒さないで検出し、予防し、および/または治療する方法が得られることが望ましい。 In view of the above, there is a need for medical devices that can detect, prevent, and / or treat neurological disorders and that minimally affect healthy tissue. Preferably, such devices involve electrical stimulation because this approach shows great potential to achieve the desired result. It would also be desirable to have a method of detecting, preventing and / or treating that is safe, effective, short in duration, and with minimal or minimal impact on healthy tissue.
したがって、本発明の目的は、所望の結果を安全かつ一貫した方式でもたらすことができるような神経障害の検出、予防、および/または治療のための医療装置を提供することである。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a medical device for the detection, prevention and / or treatment of neurological disorders that can produce the desired results in a safe and consistent manner.
本発明の他の目的は、脳の電気活動を直接測定することによって身体の体積伝導体内にあるさまざまな電気発生源を区別する独特な電極システムを利用した電気刺激器を提供することであり、尚且つフィードバック装置のような医療装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide an electrical stimulator utilizing a unique electrode system that distinguishes between various sources of electricity within the body's volumetric conductor by directly measuring brain electrical activity, Furthermore, it is to provide a medical device such as a feedback device.
本発明の他の目的は、発生源の位置特定を改良することができるような医療装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide such a medical device that can improve the location of the source.
本発明の他の目的は、神経障害の検出、予防、および/または治療のための方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method for the detection, prevention and / or treatment of neurological disorders.
本発明のさらなる他の目的は、電気刺激の印加によって発作を検出、予防、および/または治療するための方法を提供することである。 Yet another object of the present invention is to provide a method for detecting, preventing and / or treating seizures by application of electrical stimulation.
本発明のさらなる目的は、安全で効果的であり、健康な組織を冒すことが最小限であり、かつ治療期間が短くなるような方法を提供することである。 It is a further object of the present invention to provide a method that is safe, effective, minimally affecting healthy tissue, and shortening the treatment period.
本発明は、電気刺激に基づいた神経障害の検出、予防、および/または治療のための医療装置に関する。本発明の一実施形態において、そのような装置は独特な電極システムを備えており、その電極システムは、脳の電気活動を直接測定することによって、身体の体積伝導体内にあるさまざまな電気発生源を区別することができる。電極は、少なくとも1つの外側導電要素と、1つの中心導電要素とを備えていることが好ましく、外側導電要素は中心導電要素を囲み、それによって同心構成を形成している。この同心リング電極は、非常に高い球状の信号減衰性を有し、それによって位置特定の処理を改善している。電極の導電要素は、リング、正方形、長方形、楕円形、または任意の数の辺を有する多角形の同心の幾何学的構成で配置することができる。電極は、金属、非金属の導電材料、またはそれらの組合せから製作され、その金属または非金属の導電材料は生体適合性を有するか、または導電性の生体適合コーティングを備えている。 The present invention relates to a medical device for the detection, prevention and / or treatment of neurological disorders based on electrical stimulation. In one embodiment of the present invention, such a device comprises a unique electrode system that can be used to measure various electrical sources within the body volume conductor by directly measuring brain electrical activity. Can be distinguished. The electrode preferably comprises at least one outer conductive element and one central conductive element, which surrounds the central conductive element and thereby forms a concentric configuration. This concentric ring electrode has a very high spherical signal attenuation, thereby improving the localization process. The conductive elements of the electrodes can be arranged in rings, squares, rectangles, ovals, or polygonal concentric geometric configurations having any number of sides. The electrode is fabricated from a metal, a non-metallic conductive material, or a combination thereof, the metal or non-metallic conductive material being biocompatible or provided with a conductive biocompatible coating.
本発明の一実施形態において、生体電気神経装置は、制御モジュールと、1つまたは複数の電極と、電源とを備えている。制御モジュールは、刺激サブシステムと、通信サブシステムと、中央処理装置(CPU)とを備えている。クロックは、CPUの外部に取り付けられていてもよく、またCPU内に組み込まれていてもよい。電極調停器は、方向付けロジック制御器と、1つまたは複数の電子スイッチとを備えている。検出サブシステムは、1つまたは複数の増幅器と、1つまたは複数のアナログ−デジタル(A/D)変換器と、デジタル信号プロセッサ(DSP)とを備えている。インピーダンスサブシステムは、1つまたは複数のインピーダンス信号発生器と、インピーダンス制御器とを備えている。刺激サブシステムは、1つまたは複数の刺激信号発生器と、刺激制御器と、高圧電源とを備えている。 In one embodiment of the present invention, a bioelectric nerve device includes a control module, one or more electrodes, and a power source. The control module includes a stimulation subsystem, a communication subsystem, and a central processing unit (CPU). The clock may be attached to the outside of the CPU or may be incorporated in the CPU. The electrode arbiter includes a directing logic controller and one or more electronic switches. The detection subsystem includes one or more amplifiers, one or more analog-to-digital (A / D) converters, and a digital signal processor (DSP). The impedance subsystem includes one or more impedance signal generators and an impedance controller. The stimulation subsystem includes one or more stimulation signal generators, a stimulation controller, and a high voltage power source.
本発明の一実施形態において、電極からの電線は、電極調停器、検出サブシステムおよび刺激サブシステムに接続されている。電線は、脳波図(EEG)信号などの信号を電極から電極調停器に伝える。患者の一部に取り付けられた電極は、電極調停器を介して刺激サブシステムによって刺激され、それによって電極はエネルギーを与えられる。電極は好ましくは、頭皮の上もしくは下に配置することによって、または頭皮と脳の間の任意の場所、もしくは脳内の任意の場所に配置することによって、患者の頭皮に取り付けることができる。この取付けによって、脳の刺激が促進される。 In one embodiment of the invention, the wires from the electrodes are connected to the electrode arbiter, detection subsystem and stimulation subsystem. The electric wire transmits a signal such as an electroencephalogram (EEG) signal from the electrode to the electrode mediator. Electrodes attached to a part of the patient are stimulated by the stimulation subsystem via an electrode mediator, whereby the electrodes are energized. The electrodes can preferably be attached to the patient's scalp by placing them above or below the scalp, or by placing them anywhere between the scalp and the brain, or anywhere in the brain. This attachment promotes brain stimulation.
また、本発明は神経障害の検出、予防、および/または治療のための方法に関する。 The invention also relates to a method for the detection, prevention and / or treatment of neurological disorders.
一実施形態において、この方法は、2つの要素による電極を少なくとも1つ哺乳動物の一部に配置することと、哺乳動物の脳の電気信号パターンを監視して神経学的現象の存在または発症を確認することと、神経学的現象を示す脳の電気パターンの位置を電気刺激の印加前に確認することと、電気刺激を印加して脳の電気パターンを有益に変化させることとを含んでいる。 In one embodiment, the method includes placing at least one two-element electrode on a portion of the mammal and monitoring the electrical signal pattern of the mammalian brain to detect the presence or onset of a neurological phenomenon. Including confirming, confirming the position of the brain electrical pattern exhibiting neurological phenomena before applying electrical stimulation, and applying electrical stimulation to beneficially change the electrical pattern of the brain .
本発明の一実施形態において、脳の電気信号は、特定の構成で配置された少なくとも9つの電極によって、少なくとも2つの特定の体積の組織を直接に位置特定する。他の実施形態において、この直接的な位置特定は、三極以上の同心電極構成によって達成される。 In one embodiment of the present invention, brain electrical signals directly locate at least two specific volumes of tissue with at least nine electrodes arranged in a specific configuration. In other embodiments, this direct localization is achieved by a tripolar or more concentric electrode configuration.
本発明の方法は、経皮的、経頭蓋的または組み合わせた電気刺激の印加を含んでいる。電気刺激は、持続的電流、パルス電流、特定のパルスパターンの持続的電圧、パルス電圧、またはそれらの任意の組合せの形式で印加することができる。本明細書での使用に適切な電気刺激の周波数は、約0.1Hzから約2500Hzの範囲にあり、本明細書での使用に適切なパルス幅は、約10μ秒から約10秒の範囲にあり、本明細書での使用に適切な刺激の持続時間は、約15秒から約30分の範囲にある。本発明の方法は、約500mVから約2kV、好ましくは約30ボルトから約100ボルトの範囲の電圧と、約0.01mAから約1000mA、好ましくは約5.0mAから約50mAの範囲の電流振幅で印加することを含んでいる。 The methods of the present invention include the application of electrical stimulation percutaneously, transcranial or in combination. The electrical stimulation can be applied in the form of a continuous current, a pulse current, a continuous voltage of a specific pulse pattern, a pulse voltage, or any combination thereof. Suitable electrical stimulation frequencies for use herein are in the range of about 0.1 Hz to about 2500 Hz, and suitable pulse widths for use herein are in the range of about 10 μs to about 10 seconds. Yes, suitable stimulation durations for use herein range from about 15 seconds to about 30 minutes. The method of the present invention provides a voltage in the range of about 500 mV to about 2 kV, preferably about 30 volts to about 100 volts, and a current amplitude in the range of about 0.01 mA to about 1000 mA, preferably about 5.0 mA to about 50 mA. Including applying.
また、本発明の方法は、薬物などの他の周辺刺激技法と共に、同心電極を介して電気刺激を送出するために、生体電気神経装置を使用することに関する。 The method of the present invention also relates to the use of a bioelectric neural device to deliver electrical stimulation via concentric electrodes, along with other peripheral stimulation techniques such as drugs.
本発明の生体電気神経装置およびその装置に関連する方法は、健康な組織を冒すことを最小限にし、好ましくは健康な組織が冒されることがないようにすることができる。 The bioelectric neurological device and methods associated with the device of the present invention can minimize the impact on healthy tissue and preferably prevent the healthy tissue from being affected.
上記の本発明の概要は、図示した実施形態のそれぞれ、または本発明のすべての実施形態を説明することを意図したものではない。以下の図および詳細な説明によって、これらの実施形態を具体的に例示する。 The above summary of the present invention is not intended to describe each illustrated embodiment or every implementation of the present invention. These embodiments are specifically illustrated by the following figures and detailed description.
本発明はさまざまな修正および代替の形態に容易に応じるが、その詳細は、一例として図面に示してあり、また詳しく説明することにする。しかしながら、その意図は、本発明を、特定の実施形態に限定するわけではないことを理解されたい。逆に、その意図は、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨と範囲に含まれるすべての修正物、等価物、ならびに代替物を含むことである。 While the invention is readily amenable to various modifications and alternative forms, the details thereof are shown by way of example in the drawings and will be described in detail. However, it is to be understood that the intention is not to limit the invention to the specific embodiments. On the contrary, the intent is to include all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
本発明は、電気刺激に基づいて神経障害を検出、予防、および/または治療するための医療装置に関する。また、本発明はそのような装置を利用して神経障害を検出、予防、および/または治療するための方法に関する。 The present invention relates to a medical device for detecting, preventing and / or treating a neurological disorder based on electrical stimulation. The invention also relates to methods for detecting, preventing and / or treating neurological disorders utilizing such devices.
〔1. 定義〕
「生体電気神経装置」という語は、本明細書で使用するとき、電気刺激を通じた神経障害の検出、予防、および/または治療のための医療装置を指す。
[1. Definition)
The term “bioelectric neural device” as used herein refers to a medical device for the detection, prevention, and / or treatment of neurological disorders through electrical stimulation.
「同心」という語は、本明細書で使用するとき、より大きい要素がより小さい要素を囲んでいる電極要素を指す。好ましい実施形態において、連続的に増加する半径を有するリングとして構成された導電要素が、中心の導電円板を囲んでいる。 The term “concentric” as used herein refers to an electrode element in which a larger element surrounds a smaller element. In a preferred embodiment, a conductive element configured as a ring with a continuously increasing radius surrounds the central conductive disk.
他の実施形態において、中心の電極要素を囲む導電要素は、正方形、長方形、楕円形、または任意の数の辺を有する多角形であってもよい。 In other embodiments, the conductive elements surrounding the central electrode element may be square, rectangular, elliptical, or polygonal with any number of sides.
「電気発生源」という語は、本明細書で使用するとき、概して、脳内で電気信号を生成するニューロンまたは神経を指す。しかしながら、脳深部刺激療法などの人工の電気発生源を位置特定することが好ましいことがあるため、そのような人工の電気発生源もまたここでは意図することができる。 The term “electric source” as used herein generally refers to a neuron or nerve that produces an electrical signal in the brain. However, since it may be preferable to locate an artificial electricity source, such as deep brain stimulation therapy, such an artificial electricity source can also be contemplated herein.
「電極」という語は、本明細書で使用するとき、電流が電解槽または他の媒体に出入りする際に通過する導電体のことを指す。 The term “electrode” as used herein refers to a conductor through which current passes as it enters and exits an electrolytic cell or other medium.
「ラプラシアン」という語は、ポテンシャルの2階微分から導かれ、そのフランス人の発明者であるピエール・ラプラス(Pierre Laplace)(1749〜1827年)にちなんだものであり、本明細書で使用するとき、同心リング電極によって測定された感知電位の2階空間微分を指す。ラプラシアンは空間周波数を増加させる。刺激を行うために使用すると、これらの同心リング電極は同じように、典型的な電極よりも明確に電界を組織内に集中させる。 The term “Laplacian” is derived from the second derivative of the potential and is named after its French inventor, Pierre Laplace (1749-1827), and is used herein. Sometimes refers to the second-order spatial differentiation of the sensed potential measured by the concentric ring electrodes. Laplacian increases the spatial frequency. When used to perform stimulation, these concentric ring electrodes similarly concentrate the electric field in the tissue more clearly than typical electrodes.
「神経障害」という語は、本明細書で使用するとき、神経学的、精神医学的、心理学的、かつ/または脳血管性の症状もしくは起源による、あるいはそれらから生じる障害、疾患、および/または症候群を指す。神経障害には、てんかんまたは他の全般発作障害もしくは部分発作障害、パーキンソン病、ハンチントン病、アルツハイマー病、ピック病、パーキンソン症、硬直、半側バリスム、舞踏病アテトーシス、ジストニア、無道症、運動緩徐、運動亢進症、うつ、双極性障害、不安、恐怖症、統合失調症、多重人格障害、物質乱用、注意欠陥多動性障害、摂食障害、攻撃性の制御異常もしくは性行動の制御異常、頭痛もしくは慢性頭痛、片頭痛、振盪、脳振盪後症候群、ストレス関連疾患、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。 The term “neurological disorder” as used herein refers to disorders, diseases, and / or due to or resulting from neurological, psychiatric, psychological, and / or cerebrovascular symptoms or origins. Or refers to syndrome. Neurological disorders include epilepsy or other general or partial seizure disorders, Parkinson's disease, Huntington's disease, Alzheimer's disease, Pick's disease, Parkinsonism, rigidity, half-sided ballism, chorea athetosis, dystonia, inequity, slow movement, Hyperactivity, depression, bipolar disorder, anxiety, phobia, schizophrenia, multiple personality disorder, substance abuse, attention deficit / hyperactivity disorder, eating disorder, abnormal control of aggression or sexual behavior, headache Or include, but are not limited to, chronic headache, migraine, shaking, post-concussion syndrome, stress-related disease, or any combination thereof.
「神経学的現象」という語は、本明細書で使用するとき、発作、片頭痛、うつなどの異常な神経活動を指す。 The term “neurological phenomenon” as used herein refers to abnormal neural activity such as seizures, migraine, depression.
「刺激」という語は、本明細書で使用するとき、頭皮や脳組織もしくは脳組織の付近、または顔もしくは首などの皮膚面に印加される1つまたは複数の電気信号を指す。 The term “stimulus” as used herein refers to one or more electrical signals applied to the scalp, brain tissue or the vicinity of brain tissue, or the skin surface such as the face or neck.
「N」という語は、本明細書で使用するとき、ある項目が、例えば1からNなど、不定数すなわち重複して存在することを指す。 The term “N” as used herein refers to an indefinite or overlapping occurrence of an item, eg 1 to N.
「感度」という語は、本明細書で使用するとき、電極の中心の真下にある電気発生源から電極によって検出された信号と、電極の中心の真下でないところにある電気発生源から電極によって検出された信号との比を指す。 The term “sensitivity” as used herein refers to signals detected by an electrode from an electrical source directly below the center of the electrode and detected by the electrode from an electrical source that is not directly below the center of the electrode. The ratio to the measured signal.
理解されたいこととして、「1つの」および「その」という単数形は、本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用するとき、文脈に別段の明確な指示がない限り、複数を指すことを含んでいる。 It should be understood that the singular forms “a” and “the”, when used in the specification and the appended claims, refer to the plural unless the context clearly dictates otherwise. Contains.
〔2. 生体電気神経装置〕
本発明の医療装置、すなわち生体電気神経装置100の実施形態を図1に示すが、この装置は、制御モジュール110と、1つまたは複数の電極120と、電源130とを備えている。生体電気神経装置100は、信号を観測するための外部機器と、装置制御部と、電線とをさらに備えていてもよい。用途に応じて、本発明の医療装置は、その機能および/または構成が異なっていてもよい。例えば、てんかん発作などの発作の検出、予防、および/または治療に対しては、この装置は発作用刺激器または細動器であってもよく、うつの治療に対しては、この装置はうつ用刺激器であってもよく、その他の用途についても同様である。発作用細動器の機能には、てんかんなどの神経障害による、またはその神経障害から生じる特定の電気活動を検出することが含まれている。うつ用刺激器の機能には、うつによる、またはうつから生じる特定の電気信号を検出することが含まれている。意図する用途にかかわらず、この装置は、独特な同心電極設計を含んでおり、その同心電極設計は、電気発生源の直接的な深度検出、体表での発生源の位置特定、および高分解能の電気信号の検出に使用することができる。したがって、生体電気神経装置は、発生する電気的活動の発生源を位置特定する能力を有している。さらに、この装置は、通常の電極で可能となるよりも、領域をより制限してターゲットとし、より均一な刺激を送出して、神経障害を迅速に改善することができる。また、生体電気神経装置は、刺激を印加する前後の状態を比較して、さらなる供与量の刺激が必要であるかどうかを判定することもできる。より多くの刺激が必要であると判定すると、装置はさらなる刺激を印加することができ、また、刺激がそれ以上必要でないと判定すると、装置は引き続き電気信号を分析して、将来の処置が必要であるかどうかを判定する。
[2. (Bioelectric nerve device)
An embodiment of a medical device of the present invention, ie, a bioelectric
生体電気神経装置の制御モジュール110は、電極調停器111と、検出サブシステム112と、インピーダンスサブシステム113と、メモリサブシステム114と、刺激サブシステム115と、通信サブシステム116と、中央処理装置(CPU)117とを備えている。クロック117aは、CPU117の外部に取り付けられていてもよく、またCPU117内に組み込まれていてもよい。電極調停器111は、その実施形態が図2に示されており、方向付けロジック制御器111aと、1つまたは複数の電子スイッチ111bとを備えている。検出サブシステム112は、その一実施形態が図3に示されており、1つまたは複数の増幅器112aと、1つまたは複数のアナログ−デジタル(A/D)変換器112bと、デジタル信号プロセッサ(DSP)112cとを備えている。インピーダンスサブシステム113は、その一実施形態が図6に示されており、1つまたは複数のインピーダンス信号発生器113aと、インピーダンス制御器113bとを備えている。刺激サブシステム115は、その一実施形態が図7に示されており、1つまたは複数の刺激信号発生器115aと、刺激制御器115bと、高圧電源115cとを備えている。
The
本発明の装置で使用されるアナログ−デジタル変換器112b、デジタル信号プロセッサ112c、デジタルメモリ114、マイクロコンピュータであってもよい中央処理装置117および増幅器112aの構成部品は、当技術分野で知られている構成部品であっても、または市販されているような任意の構成部品であってもよい。これらの構成部品を配線してプログラムする技法は、当技術分野で知られているような任意の技法であってもよい。あるいは、本発明の装置は、これらの構成部品またはこれらの構成部品の機能の任意の組み合わせを備えた特注の超大規模集積回路(VLSI)またはハイブリッド回路を利用することもできる。
The analog-to-
本発明の一実施形態において、電極120からの電線は、図1に示すように、電極調停器111に、また検出サブシステム112および刺激サブシステム115に接続されている。電線は、脳波(EEG)信号などの信号を電極120から電極調停器111に伝える。患者の頭皮に取り付けられた電極120は、電極調停器111を通じて刺激サブシステム115によって刺激され、それによって電極120は患者に電流を注入する。電極120は、頭皮の上もしくは下に配置することによって頭皮に取り付けられ、または頭皮と脳の間の任意の場所、もしくは脳内の任意の場所に取り付けることができる。この取付けによって、脳の刺激が促進される。別の実施形態において、電極120の個別の集合および関連付けられた電線が、各サブシステムで利用される。そのような構成において、電極調停器111を含む必要がない場合もある。
In one embodiment of the invention, the wires from
本発明の生体電気神経装置100は、健康な組織を冒すことを最小限にし、また好ましくは健康な組織を冒すことがないようにすることができる。このことは、さまざまな理由で有利になりうる。例えば、外科処置を実施して装置を埋め込む必要なく、装置を使用することができる。したがって、装置は、緊急の状況において非常に迅速に、人に対して作用させることができる。研究によれば、より早期に処置を施して発作を抑えると、その結果はより良好なものとなる。さらに、電極の取換えに外科処置が不要となる。電極は、必要に応じて容易に交換することができる。また、既存の電極は、新たな電極設計がより有効であると判定された場合に、外科処置なしで交換することができる。また、電極の位置も手術に頼ることなく変更することができる。電極の取付け機構の再構成のみが、この作業を成し遂げるために必要となり、その再構成は神経外科チームではなく技術者によって実施することができる。さらに、電池は手術をする必要なく取り換えることができる。この作業は、技術者など、神経外科チーム以外の誰もが実施することができる。これらおよび他の利点により、生体電気神経装置の使用は非常に費用の面で効果的となる。この装置における1つの具体的な費用の面での効果的な性質は、1台の埋込み型装置の場合には1人の治療にしか使用できないのに対して、装置1台を複数人の治療に使用できることである。このことは、医学的観点から特に重要であり、それは、緊急の状況で装置を使用する際に、単に1人ではなく複数人の必要性に対処できるからである。
The bioelectric
〔2.1 検出サブシステム〕
発作用細動器などの生体電気神経装置100の検出サブシステム112は、神経学的現象を検出する役割を果たしている。検出サブシステム112は、神経学的現象を自動的に検出する。本発明の一実施形態において、検出サブシステム112は、図3に示すように、信号、例えばEEG信号(システムのアースを基準とする)を脳または他の発生源から受け取り、その信号を処理して、てんかん発作またはてんかん発作の前兆などの神経学的現象を識別する。中央処理装置(CPU)117およびメモリサブシステム114は、発作用細動器のすべての機能を制御して調整するように機能する。CPU117は、プログラミングパラメータおよび命令を、相互接続を通じて検出サブシステム112に伝送する。検出サブシステム112は、神経学的現象の検出を確認するCPU117に信号を伝送する。また、検出サブシステム112は、EEGおよび他の関連するデータをメモリサブシステム114に伝送して記憶させることができる。現在利用可能なメモリ技法は、EEGの記憶に適している。例えば、サンプル1つ当たり16ビット(2バイト)を1秒間当たり500サンプルのサンプリング速度(最大100ヘルツ(Hz)のサンプリング周波数の5倍超)で使用する42電極のシステムに対するEEG記憶には、1分間当たり2,520,000バイトのデータ記憶装置が必要となる。一般に、フラッシュメモリは約100分間のデータ記憶が可能な256メガバイトの装置として入手可能である。
[2.1 Detection Subsystem]
The
検出サブシステム112は、1つまたは複数の増幅器112aと、1つまたは複数のアナログ−デジタル(A/D)変換器112bと、デジタル信号プロセッサ(DSP)112cとを備えている。増幅器112aは、帯域フィルタなど、さらなる信号処理回路を備えていてもよい。帯域フィルタは、外部からの信号の周波数成分、あるいはより高域の検出サブシステム112の成分に干渉しうる信号の周波数成分を除去することができる前置フィルタとして動作する。通常、帯域フィルタは低周波および高周波が伝達されることを制限する。健康な組織を冒すことなく頭皮表面へ取り付けられるために必要な帯域フィルタは、健康な組織を冒すような装置で用いられている周波数パラメータと同じものを用いてはならない。頭皮表面上では、肌と電極との接触によって、周波数が、埋め込まれた電極からの周波数よりも低くなるという人工的な結果を生じることがある。また、被験者が動くことによっても、周波数が、健康な組織を冒すような電極を用いた場合に見られる周波数よりも低くなるという人工的な結果が生じることがある。健康な組織を冒すことのない外部装置に対しては、高域フィルタの遮断周波数(カットオフ)を、健康な組織を冒すようなシステムに対する周波数よりも高く設定すると有利になることがある。通常、脳波活動に存在する40Hzを超える信号は多くない。低域フィルタを40Hzに対して設定する場合、60Hzまたは50Hzのノッチフィルタは必要でないことがある。
The
これらの構成部品は、モジュール式であることが好ましく、個別の構造(アーキテクチャ)を有することもできるが、スペース、電力またはコストの問題により、専用の集積回路内に組み込まれていてもよい。その専用の集積回路は、単一の混合型であってもよいし、または、アナログ処理用の1つの回路とデジタル変換および処理用の1つの回路とを含んだ二重型であってもよい。検出サブシステム112は、独立型(スタンドアロン)ユニットとして存在してもよく、また、電極、増幅器112a、刺激サブシステム115、または刺激装置の他の構成部品と一体化されていてもよい。
These components are preferably modular and may have a separate structure (architecture), but may be incorporated into a dedicated integrated circuit due to space, power or cost issues. The dedicated integrated circuit may be a single mixed type, or may be a dual type including one circuit for analog processing and one circuit for digital conversion and processing. The
検出サブシステム112の構成部品は、被験者の体の中または上に配置することができる。例えば、検出サブシステム112および他の発作用細動器の構成部品は、被験者の皮下に配置して、発作用細動器を被験者の体内で完全に独立させることができる。
The components of the
通常、神経学的現象が存在しない被験者の脳内に発生する電気活動(脳波で記録される)は、正常であり、一般にはほとんど大きさが変化しない一定の信号である。発作などの神経学的現象の間、電気活動は同期して加算的な効果を有し、正常なEEGよりも高いまたは低いEEGを生じる。 Usually, the electrical activity (recorded by electroencephalogram) generated in the subject's brain where no neurological phenomenon exists is normal, and is generally a constant signal that hardly changes in magnitude. During neurological phenomena such as seizures, electrical activity has a synchronous additive effect, resulting in an EEG that is higher or lower than normal EEG.
一実施形態において、発作用細動器の検出サブシステム112は、神経学的現象を特徴づける脳活動のパターンを識別するために、帯域フィルタによってフィルタ処理された信号を使用する。そのような検出サブシステム112は、多数のアルゴリズムのうちのいずれかを用いて、発作を識別することができる。そのようなアルゴリズムは、信号の成分を識別するように適合させることができ、その成分には、信号の大きさ、信号の主周波数成分、および時間周波数解析があるが、これらに限定はされない。
In one embodiment, the firing
発作などの神経学的現象が、検出サブシステム112によって検出されると、CPU117は、電極調停器111および電線を通じて電極120のうちのいずれか1つまたは複数に電気信号が伝送されるように、刺激サブシステム115に対して指令することができる。適切な電気信号を、脳の中、上、または付近の特定の位置に伝送すると、てんかん発作の通常の進行を食い止めることができると予想される。また、検出サブシステム112によって刺激信号が誤って神経学的現象と解釈されたり、刺激信号が検出サブシステム112に損傷を与えたりすることがないようにするために、刺激サブシステム115は刺激の直前に、電極調停器111を通じて検出サブシステム112を一時的に動作不能にすることが必要になることもある。
When a neurological phenomenon such as a seizure is detected by the
本発明の他の実施形態において、検出サブシステム112は、所与の神経学的現象の要件を信号が満たしている期間には信号を(CPUに、次いで)刺激サブシステム115に送り、神経学的現象に関連する脳活動が途絶えたときには信号を刺激サブシステム115に送らない。すなわち、刺激信号は神経学的現象が存在するときにのみ送られ、また、刺激信号は、EEG信号がしきい値を下回るか、または神経学的現象の既知のパターンを満たさないときには送られない。神経学的現象が存在する期間にのみ、信号を刺激サブシステム115に送ることによって、副作用を防止することができる。さらに、そのようにすることによって、組織に対する起こりえる損傷や害を最小にするか、または除くことができる。
In other embodiments of the present invention, the
検出サブシステム112は、異なる深度の発生源を直接検出して発生源の位置特定を容易にすることができ、この特徴は独特な電極設計に不可欠なものである。異なる深度の発生源は、同心円板の誘導フィールドおよびリング双極誘導法の解析に基づいて検出される。そのようなシステムにおいて、感度は、環形(リング)の外半径外の双極子に対して1/r4で急速に低下し、半径方向の双極子の位置特定に対する感度は、円板とリングとの間隙で最大値に達する。円板およびその円板の周りに2つの同心リングを有する三極電極システムは、2つの双極電極システムと考えることができ、すなわち、円板と小さい方のリングとが1つの双極システムを形成し、円板と大きい方のリングとが第2の双極システムを形成している。電気発生源が、図4の点「a」のように、円板と小さい方のリングとの間の領域の外側で、ただし大きい方のリングで囲まれた領域の内側で発見された場合、円板と小さい方のリングの双極システムによって検出された信号は、1/r4で急激に減衰し、一方で、円板と大きい方のリングの双極システムによって検出された信号は減衰しない。大きい方の電極で測定されたポテンシャルは、小さい方の電極のポテンシャルよりも大きいものとなる。発生源が、小さい方の電極の半径内にある場合、小さい方の電極によって測定されたポテンシャルは、大きい方の電極によって測定されたポテンシャルよりも大きいものとなる。したがって、それぞれの円板とリングの双極システムは、それらのシステムの半径内にある発生源を空間的に選択する。付加的により大きいリングをさらに追加すると、電極システムによって電気発生源を位置特定できる領域が、さらに拡大する。
The
発生源は、電極の平面上にある必要はない。同じ構想は、深度の検出にも当てはまる。このようにして、特定の深度の範囲を判定することができる。図4の点「b」のように、電極の平面の下方にある発生源を考える。発生源から円板の中心までの距離は、小さい方のリング双極電極(IR)の半径の外側にあり、かつ大きい方のリング双極電極(OR)の半径の内側にある。したがって、円板と小さい方のリングの双極電極によって検出される信号は、1/r4で急激に減衰するが、外側の大きい方のリングで検出される信号は減衰しない。外側のリングのポテンシャルは、円板と中間のリングの差ポテンシャルよりも大きくなる。一方で、双極子が中間のリングの半径内にある場合には、円板と中間のリングの差ポテンシャルは、外側のリングの差ポテンシャルよりも大きくなる。 The source need not be on the plane of the electrode. The same concept applies to depth detection. In this way, a specific depth range can be determined. Consider a source below the plane of the electrode, as shown at point “b” in FIG. The distance from the source to the center of the disc is outside the radius of the smaller ring bipolar electrode (IR) and inside the radius of the larger ring bipolar electrode (OR). Thus, the signal detected by the disk and the bipolar electrode of the smaller ring abruptly attenuates at 1 / r 4 , but the signal detected by the outer larger ring is not attenuated. The potential of the outer ring is greater than the difference potential between the disc and the middle ring. On the other hand, when the dipole is within the radius of the middle ring, the difference potential between the disc and the middle ring is greater than the difference potential of the outer ring.
発生源の位置を特定の体積の組織に直接限定すること、または発生源の位置を他の媒体に直接限定することは、本発明の装置が備えている独特な同心電極構成によって達成されるものであり、また、通常の電極による特定の構成によっても達成することができる。この独特な特徴は、同心電極を用いると通常の電極を用いる場合よりも著しく良好に成し遂げられるが、これは、同心電極が、球状の発生源を通常の電極よりもより一層区別できるからである。この球状に減衰する特徴により、同心電極の外側の距離を越えたところから発生するノイズが制限される。ハードウェア、すなわち電極および回路部品は、電極の差信号を、検出サブシステム112によって制御される電極120からデジタル信号プロセッサ112cへ供給する。これらの差の対は、増加する電極のサイズを組み合わせたものである。まず、円板および最も内側のリングのポテンシャル間の差が、双極の配置[円板−リング(1)]で取得され、次いで、円板および同じリングが、図5に示すように互いに短絡され、次に大きいリングと短絡された組みのポテンシャル間の差が、[1/2(円板+リング(1))−リング(2)]として測定される。短絡された電極要素の平均ポテンシャルが常に使用される。この擬似双極差分法は、いかなる数の同心要素にも適用可能である。擬似双極差分法は、電子回路を用いて実施することができ、または電極要素と基準電極との間に差動入力を取り、差分信号をデジタル式でソフトウェアアルゴリズムと結び付けることによっても実施することができる。
Limiting the location of the source directly to a specific volume of tissue, or directly limiting the location of the source to another medium is achieved by the unique concentric electrode configuration provided by the device of the present invention. It can also be achieved by a specific configuration with ordinary electrodes. This unique feature is achieved significantly better with concentric electrodes than with normal electrodes, because concentric electrodes can distinguish spherical sources much more than normal electrodes. . This spherically decaying feature limits noise that occurs beyond the distance outside the concentric electrodes. The hardware, i.e. electrodes and circuit components, provides the electrode difference signal from the
〔2.2 インピーダンスサブシステム〕
本発明の刺激インピーダンスサブシステム113は、肌と電極との間のインピーダンスを検査するために使用される。一般に、信号は、インピーダンスが低いと、より効果的に伝送される。本発明の一実施形態において、インピーダンスサブシステム113は、図6に示すように、肌と電極との接触がなされ、尚且つ維持されていることを検査して確認するために利用される。肌と電極との接触が強くなりすぎた場合、信号は、両方向において、すなわち検出側へも刺激側からも劣化する。インピーダンスサブシステム113は、既知の大きさおよび周波数の信号を生成し、特定の電極120を肌と電極とのインピーダンスに関してテストする必要があることを、電極調停器111に教示する。インピーダンス制御器113bは、どの電極をテストするかを決定し、刺激波形の間、または刺激波形シーケンスの開始時にそれらの電極を組み入れる。調停器111は、インピーダンステスト信号を特定の電極120に経路指定し、信号の復路を検出サブシステム112に経路指定する。次に、受信した信号の大きさが、送信した信号の大きさと比較され、オームの法則に基づいて肌と電極との間のインピーダンスの実部を決定することが可能となる。約1Hzから約500Hz、好ましくは約100Hzから約200Hzなど、本明細書での使用に適した低い周波数では、肌と電極とのインピーダンスは主として実数の抵抗成分となる。また、刺激サブシステム115は、インピーダンス検出に使用するための信号を生成することもできるが、しかしながら、これによって刺激信号発生器の仕様がインピーダンス検出用の用途に適さないことから、複雑な問題が生じることがある。例えば、刺激サブシステム115は通常、ミリアンペアの範囲で刺激を印加するが、その一方で、インピーダンステスト回路は、マイクロアンペアの範囲の電流を必要とする。さらに、刺激サブシステム115は、インピーダンスサブシステム113と比較して、より複雑でない刺激波形を生成することがある。
[2.2 Impedance subsystem]
The
現在使用されている埋込み型システムは、電極が線維で包まれる結果として電極のインピーダンスが増加することにより、効率が経時的に低下することがある。本発明の一実施形態において、定電流刺激が使用される。インピーダンスが変化するとき、刺激電流の大きさは依然として同じであり、効率も同様である。 Implantable systems currently in use may decrease in efficiency over time due to the electrode impedance increasing as a result of the electrode being encased in fibers. In one embodiment of the invention, constant current stimulation is used. When the impedance changes, the magnitude of the stimulation current is still the same and the efficiency is the same.
〔2.3 電極調停装置〕
本発明の刺激電極調停器111は、多重化機構である。刺激電極調停器111は、電極と刺激サブシステムなどのサブシステムとの間の接続を形成したり、または接続を断つために使用される。本発明の一実施形態において、電極調停器111は、図2に示すように、特定の電極120との間で信号を方向付けることができる。別個の電極を記録と刺激に使用する場合、調停器は必要ではない。各電極120は、検出、インピーダンスおよび刺激の3つのサブシステムに接続することができる。電極調停器111の方向付けロジックは、これらのサブシステムのそれぞれから指令を受け、どの電極120をどのサブシステムに接続するかを決定する。例えば、刺激サブシステム115が、神経学的現象を生じている領域の上にあると判定した特定の電極に刺激を印加しようとするとき、刺激サブシステム115は、その特定の電極に刺激サブシステム115を接続するように、電極調停器111に指令する。調停器111は、その電極120がまさに刺激されようとしており、検出サブシステム112に接続されていないことを、検出サブシステム111に知らせる。他の電極120は、神経学的現象に対する刺激の効果を評価するために、刺激が継続されている間、依然として検出サブシステム112に接続されていてもよい。迅速で堅実な活動化および非活動化のために、またスイッチのはね返りを防止するために、電極スイッチは電極調停器111によって利用される。電極120のさまざまな相互接続をマッピングする一連の接続が、この電気機構により可能となっている。
[2.3 Electrode Arbiter]
The
〔2.4 刺激サブシステム〕
本発明の刺激サブシステム115は、手動でまたは自動で開始することができる。刺激パラメータは、手動で入力されてもプログラムで入力されてもよく、また常駐の刺激パラメータが自動で使用されてもよい。
[2.4 Stimulation subsystem]
The
本発明の一実施形態において、図7は、刺激サブシステム115を、他のサブシステムとの相互接続を含めて示している。刺激サブシステム115は、神経学的現象が検出されると、それに応答して、頭皮、脳、または他の生物学的組織を刺激するために使用される。刺激サブシステム115の好ましい実施形態は、刺激制御器とN個の刺激信号発生器とを備えており、刺激信号発生器は電線を通じて電極調停器111を介して電極120に接続されている。CPU117からの現象検出信号は、刺激制御器によって受信され、刺激制御器はまず、相互連結(リンク)を介して信号を電極調停器111に送信して、特定の電極120を検出サブシステム112から切断する。そして、刺激している間に刺激による人工の結果が生じることに備えている。次に、刺激制御器は、事前にプログラムされた特定の期間にわたって、刺激指令信号を刺激信号発生器に供給する。刺激指令信号は同時に生じてもよく、また互いに対して相対的な遅延を有していてもよい。これらの遅延は、CPU117からの命令およびパラメータのダウンロードによってダウンロードすることができる。刺激信号発生器からの刺激信号が、同時かつ同相で脳内の神経学的現象の病巣に到達するように、遅延を調整することが望ましい場合がある。そのようにすると、神経学的現象を絶つ際の刺激サブシステム115の性能を向上させることができる。あるいは、経験から述べうるところによれば、特定の信号が神経学的現象の病巣に達したときに位相外れであると、神経学的現象を食い止める上で特に有効となることがある。
In one embodiment of the present invention, FIG. 7 shows
刺激指令信号は、刺激信号発生器の出力信号の振幅、波形、周波数、位相、および持続時間、またはそれらの任意の組み合わせの制御に使用することができる。異なる刺激パラメータを異なる電極120に適用することができ、それによって、干渉パターンを生成することが可能となる。また、刺激制御器は複数のパターンの刺激を備えていることが可能であり、この刺激は神経学的現象が検出された後にCPU117によってトリガされると自動的に実行するように事前にプログラムされている。また、CPU117を使用して刺激パラメータを指示することもできる。そのような事前設定された刺激パターンは複数の刺激シーケンスを含んでいてもよく、この刺激シーケンスはさまざまな周波数、大きさおよび/または特定の長さの時間にわたって使用される刺激パラメータの他の組み合わせを有していてもよい。
The stimulus command signal can be used to control the amplitude, waveform, frequency, phase, and duration of the output signal of the stimulus signal generator, or any combination thereof. Different stimulation parameters can be applied to
刺激信号発生器115aによって生成される典型的な刺激信号は、代表的な周波数が約10Hzから約250Hzの範囲にある二相の(すなわち、アースに対して正および負の等しいエネルギーを有する)ものであることが好ましいが、約0.1Hzから約2500Hzの範囲の周波数が効果的になることがある。また、純粋な直流電圧は、あまり望ましくはないが用いてもよいと考えられる。30Hzを超える周波数を使用する場合、刺激信号発生器を電極120に容量結合して、DC電圧を遮断することができる。二相パルスの典型的な幅は、好ましくは約50マイクロ秒と約500マイクロ秒の間であるが、約10マイクロ秒から10秒のパルス幅が、特定の患者に効果的となることがある。正および負の位相のパルス幅は、持続期間および/または大きさが異なるものであってもよい。通常、電圧は約30ボルトから約100ボルトの範囲で印加され、電流の振幅は約5.0ミリアンペア(mA)から約50mAの範囲で印加される。しかしながら、肌と電極とのインピーダンスが高く、例えば40,000オーム以上である場合は、2000Vを超える大きさを使用することが必要となる場合がある。また、電流は、この典型的範囲を超えなくても超えても効果的かつ安全となることができる。刺激は、約15秒から30分、好ましくは約30秒から約5分の持続時間にわたって印加される。
A typical stimulus signal generated by the
二相電圧(電流)発生回路は、回路設計の技術分野で周知であり、ここで図示する必要はない。同様に、刺激制御器によってさまざまな指令パラメータを刺激信号発生器に供給するプログラミングコードは、周知のプログラミング技法を使用して容易に達成される。 Two-phase voltage (current) generation circuits are well known in the art of circuit design and need not be illustrated here. Similarly, programming code that provides various command parameters to the stimulus signal generator by the stimulus controller is easily accomplished using well-known programming techniques.
刺激制御器の制御法則によって調節される波形パラメータが刺激電圧の大きさである場合、その設計では、刺激電流を制御したときにインピーダンス変動が独立することによって得られる利益を受けることはない。あるいは、刺激パルス幅の調節が望まれることがある。ある回路実装において、パルス幅の大きさを指定するための利用可能な分解能またはビット数は、パルス電圧または電流を指定するための分解能またはビット数よりも大きいことがある。そのような場合、刺激の大きさを、パルス電流またはパルス電圧の制御でなされるよりも微細に制御することが望まれるならば、パルス幅を変調することが望ましいことがある。管理されるパルス振幅パラメータとして、パルス電圧、パルス電流、またはパルス幅の調整のうちのいずれを選択するかは、刺激制御器によって決定され、その刺激制御器は、オペレータインタフェースを介した通信を用いて設定することができる。他の実施形態では、パルス周波数の変調およびバースト当たりのパルス数の変調が管理される。他のそのような特徴を、上記の特徴に加えてまたは上記の特徴に代わって管理してもよい。 If the waveform parameter adjusted by the stimulation controller's control law is the magnitude of the stimulation voltage, the design will not benefit from the independent impedance variation when controlling the stimulation current. Alternatively, adjustment of the stimulation pulse width may be desired. In certain circuit implementations, the available resolution or number of bits for specifying the magnitude of the pulse width may be greater than the resolution or number of bits for specifying the pulse voltage or current. In such cases, it may be desirable to modulate the pulse width if it is desired to control the magnitude of the stimulus more finely than is done with control of the pulse current or pulse voltage. Whether to select pulse voltage, pulse current, or pulse width adjustment as a managed pulse amplitude parameter is determined by the stimulus controller, which uses communication through the operator interface. Can be set. In other embodiments, the modulation of the pulse frequency and the number of pulses per burst are managed. Other such features may be managed in addition to or in place of the features described above.
一実施形態において、電荷を均衡化した二相波形が好ましくは生成される。与えられたパルスに含まれる正味の電荷は、パルスの持続時間にわたる刺激電流の時間積分によって決まる。二相構成において、反対極性の一対のパルスが生成され、そのパルス電流の振幅とパルス幅は、電荷の振幅の大きさが等しくなり、極性が反対になるように選択される。ある場合には、二相パルスの対を備えたパルスが、異なる振幅を有することが望ましい場合があり、この場合にはパルスの対がゼロの正味電荷を生物学的組織に導入するように、パルス幅は電荷が等しくなり、かつ反対になるように選択される。 In one embodiment, a charge balanced biphasic waveform is preferably generated. The net charge contained in a given pulse is determined by the time integration of the stimulation current over the duration of the pulse. In a two-phase configuration, a pair of pulses of opposite polarity are generated, and the amplitude and pulse width of the pulse current are selected such that the magnitude of the charge amplitude is equal and the polarity is opposite. In some cases, it may be desirable for a pulse with a pair of biphasic pulses to have different amplitudes, in which case the pulse pair introduces a net charge of zero into the biological tissue, The pulse width is selected so that the charges are equal and opposite.
パルス対の波形パラメータは、正味ゼロの電荷を送出するように計算されるが、実際にはノイズ、ならびにデジタル−アナログ変換および増幅段階における精度の限界と非線形性により、結果として、パルス対の電荷にわずかな不均衡が生じることがある。経時的に、この結果として、相当な累積正味電荷が生物学的組織に送出されることがある。正味電荷が神経組織に送出されるという可能性をなくすために、直流(DC)を遮断するコンデンサが用いられる。この技法は当技術分野で周知である。好ましい一実施形態において、DC遮断コンデンサは、刺激装置の出力経路と直列に含められる。 The pulse pair waveform parameters are calculated to deliver a net zero charge, but in practice, due to noise and accuracy limitations and non-linearities in the digital-to-analog conversion and amplification stages, the resulting charge of the pulse pair There may be slight imbalances. Over time, this can result in a substantial accumulated net charge being delivered to the biological tissue. Capacitors that block direct current (DC) are used to eliminate the possibility of net charges being delivered to the neural tissue. This technique is well known in the art. In a preferred embodiment, a DC blocking capacitor is included in series with the stimulator output path.
また、電極の複数のセットから刺激を印加することによって、刺激が集中する位置に強度が加重される重ね合わせ効果が生じることが予期される。これにより、電極の各セットに要求される刺激強度が低くなり、組織を損傷する危険性が低下するので、有益なことである。また、強度を低下させると、脳の中で発作に影響をしない領域を刺激する機会も減少する。 It is also expected that applying a stimulus from multiple sets of electrodes will produce a superposition effect where the intensity is weighted at the location where the stimulus is concentrated. This is beneficial because it reduces the stimulation intensity required for each set of electrodes and reduces the risk of damaging the tissue. Decreasing intensity also reduces the chance of stimulating areas of the brain that do not affect seizures.
検出器/刺激器の組合わせに対するフィードバック制御信号は、EEG信号および/またはEMGおよびEOGであることが好ましいが、これらに限定はされない。神経学的現象が検出されている間、刺激が加えられる。これは基本的には比例制御である。安定性および性能の要件の指示がある場合、積分器および/または微分器などの他の構成部品を制御に追加して、比例積分微分(PID)制御器を形成することができる。 The feedback control signal for the detector / stimulator combination is preferably, but not limited to, an EEG signal and / or EMG and EOG. Stimulation is applied while a neurological phenomenon is being detected. This is basically proportional control. Where there are indications of stability and performance requirements, other components such as integrators and / or differentiators can be added to the control to form a proportional integral derivative (PID) controller.
電源は、装置の各構成部品に電力を供給する。そのような電源は、通常、生体電気神経装置が要求する必要な電圧を取得するために、関連付けられたDC/DC変換器を有する一次(充電式)蓄電池を利用する。 The power supply supplies power to each component of the apparatus. Such power sources typically utilize a primary (rechargeable) storage battery with an associated DC / DC converter to obtain the necessary voltage required by the bioelectric neurological device.
〔2.5 通信サブシステム〕
本発明の通信サブシステム116は、生体電気神経装置との間の外部通信を可能にするために使用することができる。本発明の一実施形態において、生体電気神経装置は、無線テレメータに基づいた構成要素を備えており、その構成要素は、記憶されたEEG信号、検出パラメータ、または他のパラメータを、コンピュータ、データ記憶装置、または分析用の構成要素または装置に、無線式で伝送またはダウンロードするために用いることができる。また、新たな検出アルゴリズムを、無線テレメータまたは他の任意の方法によって、検出サブシステム112にダウンロードすることもできる。
[2.5 Communication subsystem]
The
一実施形態において、装置のメモリに記憶されたデータは、データ通信サブシステムが中央処理システム117に接続されているときに、無線通信リンクを介して外科医によって取り出される。あるいは、RS−232形式のシリアル接続またはUSB接続を用いて、外部データインタフェースを外部の外科医またはオペレータのワークステーションに直接接続することもできる。あるいは、シリアル接続は、モデムおよび電話回線を介して、患者の家、緊急自動車、または遠隔地から外科医のワークステーションまで接続してもよい。外科医のワークステーションのコンピュータコンポーネント内にあるソフトウェアによって、外科医は、神経学的現象の前、神経学的現象の間および神経学的現象の後のEEG情報、ならびに、患者のEEGのスパイク周波数など、神経学的現象の検出に関する特定の情報を含めて、検出された現象の履歴を読み出すことができる。また、ワークステーションによって、外科医またはオペレータは、生体電気神経装置のプログラム可能なパラメータを指定または変更することもできる。これを目的とした高周波トランシーバ回路およびアンテナは、医療装置のデータ通信において広く使用されている。
In one embodiment, data stored in the memory of the device is retrieved by the surgeon via a wireless communication link when the data communication subsystem is connected to the
〔2.6 リアルタイムクロックサブシステム〕
リアルタイムクロック117aは、CPU117に外部から取り付けられているか、あるいはCPU117に組み込まれており、生体電気神経装置のさまざまな部分を時間調整して同期化するために使用され、また、装置で検出されてメモリに記録された各神経学的現象に対応する正確な日付と時刻を装置が提供できるようにするために使用される。本発明の一実施形態において、CPU117は、正しい日付と時刻をリアルタイムクロック117aに設定するために、クロック117aにデータを送信する。
[2.6 Real-time clock subsystem]
The real-
〔2.7 同心電極〕
本明細書で使用するための電極120は、表面電極または埋込み型電極であり、それぞれタイプは異なる物理的特性および材料特性をおそらくは有している。電極120は、接触している組織に順応するように十分に軟質でたわみ性があり、かつ柔軟性があってもよく、剛性があってもよく、またそれらの間のいかなる変形であってもよい。導電電極120は、金、白金、イリジウムなどのさまざまな金属、導電性高分子材料などの非金属、またはそれらの任意の組み合わせから製作することができ、それらは生体適合性を有するか、もしくは導電性の生体適合コーティングを有する。各電極120は多極構成を有しており、少なくとも2つの導電要素を備えているが、3つの要素、3極を有する電極の実施形態について本明細書において主として開示する。1つまたは複数の導電要素が、円板などの中心導電要素を同心構成で囲んでいる。導電要素の幅は、幅が増加すると空間分解能に逆の影響を与えるように変動することができる。導電要素は、導電要素の間に間隙が形成されるように構成されている。電極間の間隙は、ラプラシアンへの最良近似を確実にするように、導電要素の幅に等しいことが好ましい。この間隙は、指数関数的なフィルタリングなどの特定の空間フィルタをなすように調整することができる。
[2.7 Concentric electrodes]
The
生体電気神経装置の多くの独特な特徴により、本発明の医療装置にさまざまな利点がもたらされる。一実施形態において、生体電気神経装置は、治療供与量の自動決定を実施する。この供与量の決定には、刺激用の電極の数、電極の極性、電極の構成、刺激周波数、刺激パラメータの波形、刺激の大きさの時間的推移、刺激の動作周期、基準刺激の大きさ、間欠刺激の大きさおよびタイミング、ならびに他の刺激パラメータを選択することが含まれている。この自動化機能により、生体電気神経装置に付加的な利点がもたらされる。 Many unique features of the bioelectric neurological device provide various advantages to the medical device of the present invention. In one embodiment, the bioelectric neurological device performs an automatic determination of treatment dose. This dose is determined by the number of stimulating electrodes, the polarity of the electrodes, the electrode configuration, the stimulation frequency, the waveform of the stimulation parameters, the temporal transition of the stimulation size, the stimulation operating period, and the reference stimulation size. Including intermittent stimulation magnitude and timing, and other stimulation parameters. This automation feature provides additional benefits to the bioelectric neurological device.
一実施形態において、生体電気神経装置は、信号処理された感覚フィードバック信号を臨床家に提供して、最適な治療のための大きさおよびパターンを臨床家が手動で選択することを支援する。臨床家と患者との間のインタフェースを介して臨床家に提供される感覚フィードバックには、発作の病巣の位置、発作の間隔、震えの推定値、EEG信号、および他の信号があるが、これらに限定はされない。 In one embodiment, the bioelectric neurological device provides the clinician with a signal processed sensory feedback signal to help the clinician manually select the size and pattern for optimal treatment. Sensory feedback provided to the clinician via the interface between the clinician and the patient includes the location of the seizure focus, seizure interval, tremor estimates, EEG signals, and other signals. It is not limited to.
一実施形態において、生体電気神経装置の独特な同心電極は、局所的な電気信号の取得を増進することを可能にし、一方で、より遠方の発生源からの電気信号を急速に減衰させる。 In one embodiment, the unique concentric electrodes of the bioelectric neurological device allow enhanced local electrical signal acquisition while rapidly attenuating electrical signals from more distant sources.
一実施形態において、生体電気神経装置の独特な同心電極は、CT、PET、MRJなどの他の画像様式を用いることなく、電気活動の深度および表面位置を直接測定する。これは特に、異常な神経学的発生源を位置特定するのに有用である。発生源が位置特定されると、それらの発生源は、集束した電気刺激のターゲットとされる。 In one embodiment, the unique concentric electrodes of the bioelectric neural device directly measure the depth and surface location of electrical activity without using other imaging modalities such as CT, PET, MRJ. This is particularly useful for locating abnormal neurological sources. Once the sources are located, they are targeted for focused electrical stimulation.
一実施形態において、生体電気神経装置の同心電極は、刺激に使用される。局所的な電気信号の検出を増進することによって得られる利点と同じ利点が、相互性により、電気刺激を加えるときにも有効となる。刺激は、同心電極を使用して、特定の体積の生物学的組織(または他の媒体)に集中させることができる。 In one embodiment, the concentric electrodes of the bioelectric neural device are used for stimulation. The same benefits gained by enhancing the detection of local electrical signals are also effective when applying electrical stimulation due to reciprocity. Stimulation can be focused on a specific volume of biological tissue (or other medium) using concentric electrodes.
一実施形態において、生体電気神経装置は、複数の同心電極から同時に電気刺激を印加するために使用され、その電気刺激は異なる部位から発生し、特定の位置に向けられており、刺激強度はその経路が交差するときに合計される。したがって、個々の電極からの刺激強度を減じることができ、それによって安全率が増加する。 In one embodiment, the bioelectric neurological device is used to apply electrical stimulation simultaneously from a plurality of concentric electrodes, where the electrical stimulation originates from different sites and is directed to a specific location, and the stimulation intensity is Summed when routes intersect. Thus, the stimulation intensity from the individual electrodes can be reduced, thereby increasing the safety factor.
本発明の開示では、同心リング電極を有する医療装置について説明しているが、長方形、楕円形、または三角形もしくは五角形のような多角形など、他の電極形状を利用することもできる。しかしながら、そのような電極のラプラシアンへの近似性は低下する。ある起こりうる状況においては、非円形の電極形状を利用して、指数または楕円フィルタリングなど、信号の空間フィルタリングを電子的捕捉の前に実施すると有利になることがある。 Although the present disclosure describes medical devices having concentric ring electrodes, other electrode shapes such as rectangles, ellipses, or polygons such as triangles or pentagons may be utilized. However, the proximity of such electrodes to the Laplacian is reduced. In some possible situations, it may be advantageous to utilize a non-circular electrode shape to perform spatial filtering of the signal prior to electronic capture, such as exponential or elliptical filtering.
〔3. 神経障害の検出、予防、および/または治療のための方法〕
本発明の生体電気神経装置を使用した神経障害の検出、予防、および/または治療のための方法について以下に説明する。図8の流れ図は、これらの方法を実施するために使用される条件判断経路を示す。実行するための基本的な手段は、図9に示すように、被験者に配置されたシステムを含んでいる。一実施形態において、神経学的現象は、外科医によって検出され、検出サブシステム112によって確認される。
[3. Method for detection, prevention, and / or treatment of neuropathy]
A method for detecting, preventing and / or treating a neurological disorder using the bioelectric nerve device of the present invention will be described below. The flowchart of FIG. 8 shows the condition decision path used to implement these methods. The basic means for performing include a system located on the subject, as shown in FIG. In one embodiment, the neurological phenomenon is detected by the surgeon and confirmed by the
他の実施形態において、検出サブシステム112は、神経学的現象を自動的に検出する。てんかんの際など、神経学的現象が検出されると、特定の起源を有する現象に対して、神経学的現象の起源の位置が決定される。その後、電気的もしくは他の刺激またはある組み合わせが、神経学的現象を治療するために印加される。信号で再びアクセスし、神経学的現象が抑制されているかどうかを判定し、抑制されていない場合は、刺激が再び加えられる。各神経学的現象は特定の特徴を有し、その特徴によって、検出サブシステムは、さまざまな神経障害、疾患、または症候群を、同じ基本ハードウェアならびに異なる検出アルゴリズムおよびパターンマッチング用データベースを使用して区別する。神経学的現象を予防するために、発生すると予測されている神経学的現象に先立って、または必要に応じて間欠的な間隔で、刺激を加えることができる。その詳細について以下で説明する。
In other embodiments, the
〔3.1 神経学的現象の検出〕
電気刺激によって発作を検出し、それに応じて治療することへの過去の取組みでは、EEGおよび皮質脳波(ECoG)波形の解析が扱われてきた。一般に、EEG信号は、患者の頭皮に取り付けられた電極を介して検出可能な総体的な神経活動ポテンシャルを表す。EEG信号に相当する脳深部の対応物であるECoG信号は、硬膜の上または下に埋め込まれた電極を介して、また通常は患者の脳内で検出可能である。文脈に別段の明確かつ明白な指示がない限り、「EEG」という語は、本明細書において総称的に使用され、EEG信号とECoG信号の双方を指すものとする。
[3.1 Detection of neurological phenomena]
Past efforts to detect seizures by electrical stimulation and treat them accordingly have dealt with analysis of EEG and cortical electroencephalogram (ECoG) waveforms. In general, the EEG signal represents the overall neural activity potential that can be detected via electrodes attached to the patient's scalp. An ECoG signal, which is a deep brain counterpart corresponding to an EEG signal, can be detected via electrodes embedded above or below the dura mater and usually in the patient's brain. Unless the context clearly dictates otherwise, the term “EEG” is used generically herein to refer to both EEG and ECoG signals.
発作抑制の効率を改善するために、発作活動の病巣は、電気刺激を印加する前に位置を突き止められる。本発明の独特な方法および装置は、電気発生源の深度Z,およびX、Yの位置を直接測定することができる。この位置特定は、神経障害の電気活動起点の位置を突き止めるために利用される。EEG信号を位置特定に使用する方法は、きわめて独特なものである。生体電気神経装置は好ましくは、「検出サブシステム」に記載したように、擬似双極法を用いて電気発生源の深度を検出する。または、同心電極は、より深い深度検出のために、5点または9点法の形式で構成される。また、深度検出の目的で、通常の電極を、同心電極を模倣するように配置することもできる。図10に示す構成を考慮すると、ここで、v0、v1からv8は、それらの位置にそれぞれ配置された通常の円板電極によって測定されたポテンシャルであるが、5点法のポテンシャル差P5は次式で与えられる。
5点法の変形、すなわち9点法は、ポテンシャル差P9を次式に従って計算するために使用される。
9点法は、5点法に類似した減衰効果を有している。しかしながら、9個の電極は5個の電極よりも広い表面を占めるため、減衰効果は発生源からより遠い距離で始まる傾向がある。9点法のこの幾分緩慢な効果は、図11に示した比較から分かる。5点法の傾きが9点法の傾きよりも急であることから分かるように、5点法および9点法でのポテンシャルの傾きは異なっている。発生源位置の変動に対する5点法および9点法におけるこの応答の差は、双極子発生源の深度を量子化するために用いることができる。円板電極は、全体的な信号除去において効果的でないため、同心電極が本発明の装置および方法で使用され、電気発生源の深度が直接測定される。 The 9-point method has an attenuation effect similar to the 5-point method. However, since 9 electrodes occupy a wider surface than 5 electrodes, the attenuation effect tends to begin at a greater distance from the source. This somewhat slower effect of the 9-point method can be seen from the comparison shown in FIG. As can be seen from the fact that the slope of the 5-point method is steeper than the slope of the 9-point method, the slopes of potentials in the 5-point method and the 9-point method are different. This difference in response in the five-point and nine-point methods for source position variation can be used to quantize the dipole source depth. Since disc electrodes are not effective in overall signal rejection, concentric electrodes are used in the apparatus and method of the present invention and the depth of the electrical source is directly measured.
複数寸法の同心電極で電気発生源の深度を測定すると、X、Yの位置が定められる。式(8)を解くと、双極子のP(X,Y)の位置となる。ここでは、深度dzは既知であるか、または、擬似双極差分法などの何らかの方法によって測定されるものと仮定している。次に、電極によって測定されたポテンシャルは、多導電度媒体内で電気発生源を位置特定するために使用される。より大きいポテンシャルが、遠方の電極よりも発生源により近い電極の上で観測されると推測する。 When the depth of the electricity generation source is measured with concentric electrodes having a plurality of dimensions, the X and Y positions are determined. When equation (8) is solved, the position of the dipole P (X, Y) is obtained. Here, it is assumed that the depth dz is known or measured by some method such as pseudo-bipolar difference method. The potential measured by the electrode is then used to locate the electrical source within the multiconducting medium. We speculate that a greater potential is observed on the electrode closer to the source than the far electrode.
電極の中心におけるラプラシアンポテンシャルは、双極の同心リング電極において式(4)によって近似することができる。
上式で、Vdisc1は円板電極上のポテンシャルであり、Voring1は外側のリング上のポテンシャルであり、roは外側のリングの半径であり、LP1は、双極電極を使用して計算されたラプラシアンポテンシャルである。三極の同心のラプラシアンポテンシャルは式(5)によって近似されることが、本発明者によって既に示されている。
上式で、Vdisc1は円板電極上のポテンシャルであり、Vmring1は中間のリング上のポテンシャルであり、Voring1は外側のリング上のポテンシャルであり、roは外側のリングの半径であり、LPN1は三極電極に対する計算されたラプラシアンポテンシャルである。 In the above equation, V disc1 is potential on the disc electrode, V mring1 is potential on the intermediate ring, V oring1 is potential on the outer ring, r o is a radius of the outer ring , LPN1 is the calculated Laplacian potential for the triode electrode.
電極上のポテンシャルは式(6)によって与えられる。球の中心からの双極子の距離をRとする。図12を参照すると、R≦R4であり、位置Pにおける双極子と電極円板P1とを結ぶ線は、位置P4において(PP1の方向に)内側の球を通り、同様にそれぞれ位置P3およびP2において他の2つの球に交差している。次いで、位置Pにおける双極子による表面電極上のポテンシャルが次式で与えられる。
上式で、VPE1は電極上のポテンシャルであり、PP4は位置PとP4との間の距離である。同様に、P4P3、P3P2、P2E1は、これらの点の間の距離であり、dz4はPとP4のz座標間の差である。同様に、dz3はP4とP3との間の差であり、dz2はP3とP2との間の差であり、dz1はP2とP1との間の差である。 Where V PE1 is the potential on the electrode and PP 4 is the distance between positions P and P 4 . Similarly, P 4 P 3 , P 3 P 2 , P 2 E 1 are the distances between these points, and dz 4 is the difference between the z coordinates of P and P 4 . Similarly, dz 3 is the difference between P 4 and P 3, dz 2 is the difference between P 3 and P 2, dz 1 is the difference between P 2 and P 1 .
二極および三極の電極構成に対するラプラシアンポテンシャルは、式(4)および式(5)によって計算され、式(8)においてexpで表されており、表面ポテンシャルの解析的なラプラシアンは、式(7)を用いて計算され、式(8)においてcalで表されている。
上式で、LPN1 calは、計算されたラプラシアンポテンシャルであり、VPE1は式(6)で与えられる円板上のポテンシャルである。位置の特定は式(8)を用いて実施される。
上式で、
は(I+1)の反復によって位置特定された位置であり、行列ATは、次式で与えられる行列Aの転置である。
もちろん、上記の説明は、コンピュータモデルにおいて計算されたポテンシャルに対するものである。実際のシステムにおいて、電極上のポテンシャルは自動で測定され、式(8)でX、Yの位置を直接解くために使用され、また擬似双極法または他の方法を用いて深度Zを直接解くために使用される。 Of course, the above description is for the potential calculated in the computer model. In an actual system, the potential on the electrode is automatically measured and used to directly solve the X and Y positions in equation (8), and to solve the depth Z directly using pseudo-dipole or other methods. Used for.
電気発生源の深度を位置特定するための他の方法は、伝達関数を含んでいる。一般的に知られていることであるが、表面または発生源から離れて測定されるポテンシャルは、電気発生源の双極子モーメントと、体積伝導体における電気発生源の位置とに依存する。また、表面で測定されるポテンシャルも体積伝導体内で測定されるポテンシャルも、電極の寸法および形状にさらに依存することが知られている。 Other methods for locating the depth of the electricity source include a transfer function. As is generally known, the potential measured away from the surface or source depends on the dipole moment of the electricity source and the position of the electricity source in the volume conductor. It is also known that the potential measured at the surface and the potential measured in the volume conductor are further dependent on the size and shape of the electrode.
表面ポテンシャルを電極の寸法および形状に、または表面に平行な平面内の位置に関連付ける式は、多数存在する。しかしながら、電気発生源の3次元位置と電極システムの形状および寸法を同時に考慮する解析的な式は記されていない。 There are many equations that relate the surface potential to the dimensions and shape of the electrode or to a position in a plane parallel to the surface. However, there is no analytical formula describing the three-dimensional position of the electricity generation source and the shape and dimensions of the electrode system at the same time.
本発明に適用可能なものとして、体積伝導体内部の半径方向の双極子により、体積伝導体の表面上で円板電極によって測定されるポテンシャルを与える解析的な式が、次のように定義される。
上式で、Φは表面で測定されるポテンシャルであり、qは双極子の電荷であり、(xp,yp,d)は双極子の位置であり、σは体積伝導体の材料の導電度であり、rは円板の半径である。 Where Φ is the potential measured at the surface, q is the dipole charge, (xp, yp, d) is the dipole position, σ is the conductivity of the volume conductor material. Yes, r is the radius of the disc.
この式を展開して、リングがこの円板電極と同心であることにより測定されるポテンシャルを容易に決定することができる。したがって、円板および互いに結合された複数のリングに対するこの式は深度を与えられるが、これは従来技術で開示された他のどの式でも不可能である。 By developing this equation, the potential measured by the fact that the ring is concentric with the disc electrode can be easily determined. Thus, this formula for the disc and the rings coupled together gives depth, but this is not possible with any other formula disclosed in the prior art.
図1および図3に示すように、検出サブシステムは、内蔵式の機能と、神経障害を検出するための新たなアルゴリズムを受け取る能力とを有している。一般にこの目的で開示された多数のタイプのアルゴリズムが存在し、それらのアルゴリズムをこの検出サブシステムで利用することができる。同心電極は、通常の電極と比較して信号検出の著しい利点を有することが示されているため、同心電極をこれらの検出アルゴリズムと共に使用することによって、アルゴリズムの効率が改善されるはずである。 As shown in FIGS. 1 and 3, the detection subsystem has built-in functionality and the ability to receive new algorithms for detecting neurological disorders. There are generally many types of algorithms disclosed for this purpose, and these algorithms can be utilized in this detection subsystem. Since concentric electrodes have been shown to have significant advantages in signal detection compared to regular electrodes, the use of concentric electrodes with these detection algorithms should improve the efficiency of the algorithm.
〔A. てんかん活動の検出および位置特定〕
てんかん発作を抑制する第1の作業は、てんかん発作が発生していることを知ることである。てんかん発作の発生は、生体電気神経装置、例えば発作用細動器や、または外部に設置されたある手段によって判定される。発作が発生するときに発作を確認することが好ましいが、より好ましいこととしては、発作の発生前に発作を確認することである。あるアルゴリズムを用いて、発作前の活動を識別することができる。発作に関連する脳活動の顕著な特徴は、電圧値の大きな変化(すなわちスパイク)を有する信号がEEG信号の推移に現れることである。そのようなスパイクは、脳活動の過剰な同期化によって生じることがあり、正常でかつ発作と関係のない脳活動による電圧測定値を定量的に上回る。したがって、一般に、発作の存在は、EEG信号の推移に電圧スパイクが現れることで確認することができる。
[A. Detection and localization of epilepsy activity
The first task of suppressing epileptic seizures is to know that epileptic seizures are occurring. The occurrence of an epileptic seizure is determined by a bioelectric neurological device, such as a triggering fibrillator, or some means placed outside. While it is preferred to check for a seizure when it occurs, more preferred is to check the seizure prior to the occurrence of the seizure. An algorithm can be used to identify pre-seizure activity. A prominent feature of brain activity associated with seizures is that signals with large changes in voltage values (ie spikes) appear in the EEG signal transition. Such spikes can be caused by excessive synchronization of brain activity and quantitatively exceed voltage measurements due to brain activity that is normal and unrelated to seizures. Therefore, in general, the presence of a seizure can be confirmed by the appearance of a voltage spike in the transition of the EEG signal.
一実施形態において、発作用細動器の発作検出サブシステムは、予め設定されたレベルに帯域パスフィルタで処理された入力EEG信号を、所定のしきい値と比較するか、またはてんかん発作もしくはてんかん状態に関連付けられる脳活動の他のパターンと比較することによって、発作の存在を検出する。発作検出サブシステムは、標準的な回路および/またはソフトウェアを用いて入力データを解析し、入力データと発作検出アルゴリズムとの比較を実施する。 In one embodiment, the seizure detection subsystem of the fibrillator compares the input EEG signal processed by the bandpass filter to a pre-set level with a predetermined threshold or seizures or epilepsy. The presence of seizures is detected by comparison with other patterns of brain activity associated with the condition. The seizure detection subsystem analyzes the input data using standard circuitry and / or software and performs a comparison between the input data and the seizure detection algorithm.
発作検出アルゴリズムは、被験者の脳活動の明確な特徴を、てんかん発作の発生前、発生中、さらには発生後にも「学習」するように適合させることができる。このようにして、発作検出アルゴリズムは、1つまたは複数のパラメータを格納することができ、それらのパラメータは被験者のてんかん発作の間に監視される。その後に、発作が抑制されると、発作検出アルゴリズムは、データをアルゴリズム自体に組み込む。好ましくは、後の発作が発生するか、または発生すると予測されると、発作検出アルゴリズムは、測定データに基づいて発作の発症を認識し、早期に発作に対処する。発作検出アルゴリズムは、そのアルゴリズムを発作の認識および予防および/または抑制に対してより効果的になるような方式で、経時的に進化するように適合させることが好ましい。 The seizure detection algorithm can be adapted to “learn” the distinct characteristics of a subject's brain activity before, during, and even after an epileptic seizure. In this way, the seizure detection algorithm can store one or more parameters, which are monitored during the epileptic seizure of the subject. Subsequently, when the seizure is suppressed, the seizure detection algorithm incorporates data into the algorithm itself. Preferably, when a subsequent seizure occurs or is predicted to occur, the seizure detection algorithm recognizes the onset of the seizure based on the measured data and addresses the seizure early. The seizure detection algorithm is preferably adapted to evolve over time in a manner that makes it more effective for seizure recognition and prevention and / or suppression.
オペレータは、発作検出アルゴリズムを事前設定することができる。この発作検出アルゴリズムは、発作用細動器の最終設定の前または後のいずれにおいても、オペレータの通信インタフェースを介して手動で設定することができる。適切な発作検出アルゴリズムは、本発明の開示を考慮すれば当業者には明らかとなるであろう。適当な発作検出アルゴリズムは、必要に応じて変更し適合させることができ、これにより、検出サブシステムが経時的に改善することを促進することができ、また、それによって発作検出の効率が絶えず向上し、次いで、その効率の向上は、電気刺激をより効率的に印加することにもなりうる。より長期間にわたり、この結果として、発作頻度が低下し、また苦しんでいる人の生活の質が改善される。発作検出アルゴリズムは、そのアルゴリズムを発作の認識および予防および/または改善に対してより効果的にするような方式で、経時的に進化するように適合することが好ましい。 The operator can preset the seizure detection algorithm. This seizure detection algorithm can be set manually via the operator's communication interface either before or after the final setting of the triggering fibrillator. Suitable seizure detection algorithms will be apparent to those skilled in the art in view of the present disclosure. Appropriate seizure detection algorithms can be modified and adapted as needed, which can help the detection subsystem improve over time and thereby constantly improve the efficiency of seizure detection. Then, the improvement in efficiency can also apply electrical stimulation more efficiently. Over a longer period of time, this results in a reduced seizure frequency and improved quality of life for those suffering. The seizure detection algorithm is preferably adapted to evolve over time in a manner that makes the algorithm more effective for seizure recognition and prevention and / or improvement.
〔B. 疼痛の検出および位置特定〕
理解されたいこととして、頭痛などの疼痛を抑制する目的で電極を配置することが必要となりうる部位を判定するために、複数の方法を用いることができる。頭痛による疼痛の位置は患者によって異なるため、電極を配置する的確な位置は、個人を基準として決定しなければならない。電極の刺激は好ましくは診断時に実施され、疼痛緩和を最大限にする最適な1つまたは複数の刺激部位を確認する。生体電気神経装置は、必要に応じて自己投与の供与量であればオペレータによって制御することができ、そのオペレータは、外科医であっても、治療専門家であっても、さらには患者であってもよい。
[B. (Pain detection and localization)
It should be understood that a number of methods can be used to determine sites where it may be necessary to place electrodes for the purpose of suppressing pain such as headaches. Since the location of pain due to headaches varies from patient to patient, the exact location where the electrodes are placed must be determined on an individual basis. Electrode stimulation is preferably performed at diagnosis to identify the optimal stimulation site or sites that maximize pain relief. The bioelectric neurological device can be controlled by an operator as needed for self-administration doses, whether it be a surgeon, a treatment specialist, or a patient. Also good.
てんかん活動の検出および位置特定に関して先に述べたハードウェアおよび方法は、疼痛の検出および位置特定に使用されるハードウェアおよび方法と概ね類似している。さまざまな種類の疼痛に対して明らかな特定の脳波パターンが存在する。経験的データベースを、前記症状に苦しむ人のために構築することができ、そのデータを使用して、患者の脳波がデータベース内の症状のいずれかに一致するかどうかを比較により判定することができる。一致が見出された場合、適切な治療を施して疼痛を緩和することができる。特定の領域での刺激を利用して、特定の位置から生じる特定の種類の疼痛を位置特定して診断することを容易にすることができる。 The hardware and methods described above for epilepsy activity detection and localization are generally similar to the hardware and methods used for pain detection and localization. There are certain specific electroencephalogram patterns for different types of pain. An empirical database can be built for those suffering from the symptoms, and the data can be used to determine by comparison whether the patient's brain waves match any of the symptoms in the database. . If a match is found, appropriate treatment can be applied to relieve pain. Stimulation in a specific area can be used to facilitate the localization and diagnosis of a specific type of pain arising from a specific location.
本発明の方法は、さまざまな条件により生じうる疼痛を治療するために用いることができ、その疼痛には、前兆を伴う片頭痛、前兆を伴わない片頭痛、月経性片頭痛、片頭痛の亜型、非定型片頭痛、複雑型片頭痛、片麻痺性片頭痛、変容性片頭痛、および慢性的な日々の頭痛を含む片頭痛と、反復発作性緊張型頭痛と、慢性緊張型頭痛と、薬物乱用頭痛と、反復発作性群発頭痛と、慢性群発頭痛と、群発頭痛の亜型と、慢性発作性片側頭痛と、持続性片側頭痛と、外傷後頭痛と、腰椎穿刺後頭痛と、髄液圧低下による頭痛と、慢性片頭痛による神経痛、頸性頭痛と、外傷後頸部痛と、頭部または顔を含む帯状庖疹後神経痛と、骨粗鬆症に次ぐ脊柱損傷による疼痛と、脊椎における関節痛、脳血管疾患および脳卒中に関連する頭痛と、血管障害(動静脈奇形など)による頭痛と、脊椎における関節痛と、反射性交感神経性ジストロフィー、頸部痛、舌痛症、頚動脈圧痛と、輪状軟骨痛と、中耳損傷による耳痛と、胃痛と、坐骨神経痛と、上顎神経痛と、喉頭痛と、頸筋の筋肉痛と、三叉神経痛(疼痛性チックと呼ばれることもある)と、顎関節障害と、非定型顔面痛と、毛様体神経痛と、傍三叉神経痛(Raeder症候群とも呼ばれる)と、筋骨格頸部痛と、錐体神経痛と、Eagle症候群と、特発性頭蓋内圧亢進症と、口腔顔面痛と、頭部、頸部、および肩部に関する筋筋膜性疼痛症候群と、傍三叉神経麻痺と、翼口蓋神経節の神経痛(顔面下半分頭痛、下部顔面神経痛症候群、スラダー神経痛、スラダー症候群とも呼ばれる)と、頚動脈圧痛と、ビディアン神経痛と、灼熱痛とがあるが、これらに限定はされない。 The method of the present invention can be used to treat pain that can be caused by a variety of conditions, including migraine with aura, migraine without aura, menstrual migraine, sub-migraine. Migraine, including type, atypical migraine, complex migraine, hemiplegic migraine, metamorphic migraine, and chronic daily headache, recurrent paroxysmal tension headache, chronic tension headache, Drug abuse headache, recurrent paroxysmal cluster headache, chronic cluster headache, subtype of cluster headache, chronic paroxysmal unilateral headache, persistent unilateral headache, posttraumatic headache, post-lumbar puncture headache, and cerebrospinal fluid Headache due to pressure drop, neuralgia due to chronic migraine, cervical headache, posttraumatic neck pain, postherpetic neuralgia involving the head or face, pain due to spinal injury following osteoporosis, and joint pain in the spine Headaches associated with cerebrovascular disease and stroke, and vascular disorders Headache due to arteriovenous malformation), joint pain in the spine, reflex sympathetic dystrophy, neck pain, glossodynia, carotid tenderness, cricoid pain, ear pain due to middle ear injury, stomach pain, Sciatica, maxillary neuralgia, sore throat, cervical muscle pain, trigeminal neuralgia (sometimes called painful tics), temporomandibular disorders, atypical facial pain, ciliary neuralgia, Trigeminal neuralgia (also called Raeder syndrome), musculoskeletal neck pain, pyramidal neuralgia, Eagle syndrome, idiopathic intracranial hypertension, orofacial pain, head, neck, and shoulder muscles Fascial pain syndrome, paratrigemic paralysis, neuralgia of the wing and palate ganglion (also referred to as subfacial half-headache, lower facial neuralgia syndrome, Thrader neuralgia, Sladder syndrome), carotid tenderness, Vidian neuralgia, and burning pain Although there are, but are not limited to.
〔C. 他の神経障害の検出および位置特定〕
てんかん活動の検出および位置特定に関して先に述べたハードウェアおよび方法は、他の神経障害の検出および位置特定に使用されるハードウェアおよび方法と概ねに類似している。特定の運動障害に対しては、さまざまなタイプのアルゴリズムを使用してEEGのサインまたは運動障害に関する他のサインを検出できる震えを検出する手段を組み込むことが適切となることがある。他の種類の神経障害に対しては、特定の脳波パターンが明確になりうる根拠がある。経験的データベースを、前記症状に苦しむ人のために構築することができ、そのデータを使用して、患者の脳波がデータベース内の神経障害の症状のいずれかに一致するかどうかを比較により判定することができる。一致が見出された場合、適切な治療を施して神経障害を緩和することができる。特定の領域での刺激を使用して、特定の領域からの疼痛を遮断することによって、特定の位置から生じる特定の種類の神経障害を位置特定して診断することを容易にすることができる。
[C. Detection and localization of other neurological disorders)
The hardware and methods described above for detection and localization of epilepsy activity are generally similar to the hardware and methods used for detection and localization of other neurological disorders. For certain movement disorders, it may be appropriate to incorporate means of detecting tremors that can detect EEG signatures or other signs related to movement disorders using various types of algorithms. For other types of neuropathy, there is evidence that specific electroencephalogram patterns can be clear. An empirical database can be constructed for those suffering from the symptoms, and the data is used to determine by comparison whether the patient's brain waves match any of the symptoms of neuropathy in the database be able to. If a match is found, appropriate treatment can be applied to alleviate the neuropathy. Stimulation at a specific area can be used to block pain from a specific area, thereby facilitating the localization and diagnosis of a specific type of neurological disorder arising from a specific position.
本発明の方法は、さまざまな神経障害を検出し位置特定するために用いることができ、その神経障害には、パーキンソン病、ハンチントン病、パーキンソン症、硬直、半側バリスム、舞踏病アテトーシス、無動症、運動緩徐、運動亢進症、ジストニアなどの他の運動障害、脳性麻痺、本態性振戦、半側顔面痙攣、てんかん、または全般もしくは部分発作障害、アルツハイマー病、およびピック病などの神経性障害と、うつ、双極性障害、不安、恐怖症、統合失調症、多重人格障害などの精神疾患と、物質乱用、注意欠陥多動性障害、攻撃性の制御異常、または性行動の制御異常などの精神障害と、頭痛、振盪、脳振盪後症候群、ストレス、片頭痛、慢性頭痛に関連するものなど、他の神経学的状態と、粥状動脈硬化症、脳動脈瘤、脳卒中、脳溢血などの脳血管疾患と、これらの任意の組み合わせとがあるが、それらに限定はされない。 The methods of the present invention can be used to detect and locate various neurological disorders, including Parkinson's disease, Huntington's disease, Parkinsonism, stiffness, hemi-barism, chorea athetosis, immobility Other movement disorders such as dysphagia, slow movement, hyperactivity, dystonia, cerebral palsy, essential tremor, hemifacial spasm, epilepsy, or neurological disorders such as general or partial seizure disorders, Alzheimer's disease, and Pick's disease Mental disorders such as depression, bipolar disorder, anxiety, phobias, schizophrenia, multiple personality disorders, and substance abuse, attention deficit / hyperactivity disorder, aggressive control abnormalities, or sexual behavioral abnormalities Mental disorders and other neurological conditions such as those associated with headache, shaking, post-concussion syndrome, stress, migraine, chronic headache, and atherosclerosis, cerebral aneurysm, stroke, brain And cerebrovascular diseases such as blood, although there are a any combination thereof, but is not limited to.
〔3.2 神経障害の治療および予防〕
本発明の生体電気神経装置は、神経障害を治療および/または予防するために使用することができる。この装置は、単独でまたは感覚入力と共に刺激を患者に印加して、治療としての応答を引き出すものである。感覚入力は、振動、脳組織に向けられていない他の電気信号(例えば、頭皮の単収縮または頭皮もしくは身体の他の部分における感覚による体性感覚刺激)、閃光、音響パルスなどの物理的表現を含んでいてもよい。例えば、薬物送達による他の種類の刺激を、要求に応じて検出サブシステムから供給してもよい。
[3.2 Treatment and prevention of neurological disorders]
The bioelectric neural device of the present invention can be used to treat and / or prevent neurological disorders. This device applies a stimulus to a patient alone or with sensory input to elicit a therapeutic response. Sensory inputs are physical representations such as vibration, other electrical signals not directed to brain tissue (eg, somatic sensory stimulation by scalp twitching or sensation in the scalp or other parts of the body), flash, acoustic pulses May be included. For example, other types of stimuli by drug delivery may be provided from the detection subsystem on demand.
刺激制御器115bに常駐する刺激パラメータ生成アルゴリズムは、刺激が必要な場合、発生源に達するために、どの電極に電気刺激を供給しなければならないかを判定する。刺激パラメータ生成アルゴリズムは、電極調停器111に指示してこの作業を達成する。
The stimulation parameter generation algorithm resident in the stimulation controller 115b determines which electrodes must be supplied with electrical stimulation to reach the source when stimulation is required. The stimulation parameter generation algorithm instructs the
〔A. てんかんの治療および予防〕
本発明者らによる予備研究が示したところでは、脳の発作活動の抑制に電気刺激を使用することが可能である。この考えは、内部式の発作停止装置を作り出すために、容易に変更することができる。あるいは、外部および内部構成要素の双方を使用することができる。
[A. Treatment and prevention of epilepsy
Preliminary studies by the inventors have shown that electrical stimulation can be used to suppress seizure activity in the brain. This idea can be easily changed to create an internal seizure arrester. Alternatively, both external and internal components can be used.
本発明の生体神経装置、例えば発作用細動器は、てんかんの治療および/または予防に使用される。その最も基本的な変形例において、発作用細動器は、第1のモードにおいて神経刺激を与えるが、これは非応答式の(すなわちプログラムされた)刺激であり、この刺激は神経活動を調整し、脳内で神経の脱同期化をもたらすものであり、結果として神経障害現象が減少する。非応答式の刺激および応答式の刺激は、同じ電極から送出することもできるが、それらの刺激はまた、同じ発作用細動器に接続された別個の電極から送出するようにしてもよい。刺激用の電極の位置は、刺激が神経障害の病巣を標的とできるような位置が好ましい。しかしながら、そうである必要はない。 The biological nerve device of the present invention, for example, a working fibrillator, is used for treatment and / or prevention of epilepsy. In its most basic variation, the firing fibrillator provides neural stimulation in the first mode, which is a non-responsive (ie, programmed) stimulation that regulates neural activity. However, this results in neuronal desynchronization in the brain, resulting in a decrease in neuropathy. Although non-responsive and responsive stimuli can be delivered from the same electrode, they may also be delivered from separate electrodes connected to the same triggering fibrillator. The position of the stimulation electrode is preferably such that the stimulation can target a lesion of neuropathy. However, this need not be the case.
非応答式の刺激は通常、約10Hzから約250Hzの範囲の速度で送出され、低強度で持続時間の短いパルスでできている。そのパルスは正方形のパルスであってもよく、また、指数関数状、正弦波状、三角形状、台形状など、他の形態を有してもよい。パルスは、電圧制御をするか、または好ましくは電流制御をすることができる。一般に、パルスは電荷平衡を達成するために二相となるが、正味のDC成分を有する波形もまた、適切な電極と共に使用された場合には実用性を有することがある。刺激がてんかん発生を助長する可能性を低下させるために、約10Hzから約250Hz(すなわち約100ミリ秒から約4ミリ秒のパルス間間隔)の範囲の一次周波数を有する高周波刺激を、約15秒から約30分またはそれより長い持続時間にわたって使用することができ、必要に応じて、応答式の刺激として同じ電極から、または異なる電極から送出させることができる。刺激は、定期的に、必要なときに、または患者が要求するごとに送出することができる。 Non-responsive stimuli are typically delivered at a rate in the range of about 10 Hz to about 250 Hz and are made up of low intensity, short duration pulses. The pulse may be a square pulse, and may have other forms such as an exponential shape, a sine wave shape, a triangular shape, or a trapezoidal shape. The pulses can be voltage controlled or preferably current controlled. In general, the pulse is biphasic to achieve charge balance, but waveforms with a net DC component may also have utility when used with appropriate electrodes. In order to reduce the likelihood that the stimulus will promote epilepsy, a high frequency stimulus having a primary frequency in the range of about 10 Hz to about 250 Hz (ie, an inter-pulse interval of about 100 milliseconds to about 4 milliseconds) is applied for about 15 seconds From about 30 minutes or longer, and can be delivered from the same electrode as a responsive stimulus or from a different electrode as needed. Stimulation can be delivered periodically, as needed, or as required by the patient.
生体電気神経装置の電極120は、好ましくは電圧、周波数、パルス幅、電流、および強度を変動させることができる出力刺激信号を生成するように制御可能である。さらに、電極120は、好ましくは制御器が、正および負の双方の電流を電極から生成したり、電流を電極から停止したり、電流の方向を電極から変更したりすることができるように制御可能である。電極120は、好ましくは複素指数波形などの可変出力、および線形出力の能力を有している。信号発生器は通常、電極120を制御するために使用されることが予想されるが、理解されたいこととして、本明細書で説明するようにオペレータが電極を調整できるようにするために、いかなる装置または装置の組み合わせを使用してもよい。
The
電極120からの刺激の印加、および本明細書で説明するような電極パラメータの調整は、好ましくは、外科医の指示および指導の下で実施することが推奨される。しかしながら、オペレータは技術者であっても患者であってもよく、そのオペレータは電極120を作動させて所望の領域を刺激することができる。患者が電極刺激のパラメータを外科医の指示なしに変更することができるように、電極120および電極120の制御器を構成することも可能であるが、本明細書で開示する方法の誤った適用に伴う危険を回避するために、患者が十分な知識を有していないこともあるため、そのように構成することは推奨されない。
Application of stimuli from the
一実施形態において、電極120は、電気刺激用のエネルギー源を提供する電源(蓄電池またはパルス発生器など)に接続される。電極120は、単極であっても多極であってもよい。しかしながら、多極電極を使用することが好ましい。単極刺激では通常、1つの極と1つの基準電極が利用され、比較的多量の電流が必要とされる。二極刺激では、負極(陰極)から正極(陽極)に電流が流れる状態で、隣接する極が利用され、単極刺激よりも低い電流レベルで神経組織の脱分極が生じる。ところが、多極刺激は、複数の陽極および陰極を有するので、実際にはある電極は別の電極に対する陽極に、尚且つ正の電極に対する陰極になることができる。非常に複雑な電解を生物学的組織内に多極電極構成で確立することができ、これによって、てんかん様活動の非同期化において利点を得ることができる。
In one embodiment,
一実施形態において、電極120は、刺激を印加するための電子電流を生成するように制御される。好ましくは、その電流は比較的高周波のパルスを含み、また低い周波数振幅あるいは周波数変調を有することができる。電極の電気刺激に対する的確なパラメータは、患者によって変動する可能性がある。しかしながら、脳に実施された刺激に関する既知のデータに基づくと、本明細書で使用するための適切なパラメータは以下のようになる。周波数は約0.1Hzから約2500Hzの範囲で、好ましくは約10Hzから約250Hzの範囲にあり、パルス幅は約10マイクロ秒から約10秒の範囲で、好ましくは約50マイクロ秒から約250マイクロ秒の範囲にあり、電圧振幅は約500mVから約2Kボルトの範囲で、好ましくは約30ボルトから約100ボルトの範囲にあり、電流振幅は約0.01mAから約1アンペア(A)の範囲で、好ましくは約5.0mAから約50mAの範囲にある。より短いパルス幅が、安全上の問題により好まれる。他の実施形態では、電流の高周波バーストが、基礎を成している低い周波数の連続的な刺激に重ねて生成される。好ましくは、電極は、プログラマブルコントローラに関連付けられ、そのプログラマブルコントローラは、連続的、計画的、または間欠的な応答式の刺激を生成するために利用することができる。他の実施形態において、プログラマブルコントローラは、刺激を所望の最大レベルに徐々に増加させるために利用される。あるいは、プログラマブルコントローラは、所望の最大レベルの刺激を直ちに生成するために、または最大レベルに達するための任意の数の中間ステップを実行するために利用される。
In one embodiment, the
本発明の一実施形態において、生体電気神経装置100は、神経学的現象の予防に利用される。この方法は、脳の電気活動を検出および解析して、てんかん様活動を検出し、またはそのような切迫した活動を検出することを含んでいる。てんかん様活動が存在するか、または切迫している場合、応答式の刺激を開始することができる。また、てんかん様活動を解析した結果は、非応答式の刺激のパラメータを修正して、発作または他の望ましくない神経学的現象の抑制を改善するために使用することもできる。応答式の刺激は、EEGまたは他の信号の解析により、てんかん様活動などの神経学的現象が切迫しているか、または存在することが示されたときに開始される。発作の発症が検出され、電気刺激が印加されると、発作が回避される。すべての発作が回避されると、定義上、てんかんが予防される。
In one embodiment of the present invention, the bioelectric
他の実施形態において、刺激は、てんかんを予防するために、間欠的または事前設定された期間に印加される。電気刺激は、てんかん患者によって必要に応じて印加されて、てんかん活動を予防することができる。てんかん患者が前兆を感じると、その患者は、電気刺激を開始して発作を回避することができる。VNSシステムによって、患者は、必要に応じて手動で刺激を開始することができる。発作に対して電気刺激を使用することによる持続的な作用が報告されており、寝る前に刺激を使用するなど、短い期間に刺激を使用しても、長期にわたる利益が得られることが示唆されている。 In other embodiments, the stimulus is applied intermittently or for a pre-set period to prevent epilepsy. Electrical stimulation can be applied as needed by the epileptic patient to prevent epileptic activity. When an epileptic patient feels a precursor, the patient can initiate electrical stimulation to avoid a seizure. The VNS system allows the patient to manually initiate stimulation as needed. Sustained effects of using electrical stimuli for seizures have been reported, suggesting that long-term benefits can be obtained using stimuli for short periods, such as using stimuli before going to bed. ing.
他の実施形態において、応答式の刺激のパラメータ(例えば、使用する電極数、刺激信号の形態、刺激信号のパルスまたはサイクルの数、刺激信号の振幅、パルス間の間隔または周波数、刺激信号の持続時間など)は変更される。パラメータの変更は、事前プログラムされたシーケンスに基づいてもよく、また、検出された異常な神経活動のある特徴に基づいてもよい。さらに、応答式の刺激のパラメータは、刺激自体がてんかん発生の素因を脳に与える(燃え上がり現象(キンドリング))傾向が最小になるように、自発性の異常な神経活動のさまざまな発症の間で変更される。脳の電気活動の解析は、刺激が印加されている間も、刺激されていない電極を解析することによって継続し、刺激が所望の効果を有しているかどうかを判定することができる。 In other embodiments, responsive stimulus parameters (eg, number of electrodes used, form of stimulus signal, number of pulses or cycles of stimulus signal, amplitude of stimulus signal, interval or frequency between pulses, duration of stimulus signal Time etc.) will be changed. The parameter change may be based on a pre-programmed sequence or may be based on some characteristic of detected abnormal neural activity. In addition, the response parameters of the response formula are determined between the various onsets of spontaneous abnormal neural activity, so that the stimulus itself predisposes the brain to the development of epilepsy (kindling). Be changed. Analysis of the brain's electrical activity can continue by analyzing the unstimulated electrodes while the stimulus is being applied to determine if the stimulus has the desired effect.
〔B. 他の神経障害の治療および予防〕
本発明の生体電気神経装置、例えば神経刺激器は、他の神経障害の治療および/または予防に使用される。本発明の一実施形態において、神経刺激器は刺激強度を変更する。刺激は、活性化型、抑制型、または活性型と抑制型の組合わせであってもよく、また障害は神経学的または精神医学的なものである。
[B. Treatment and prevention of other neurological disorders
The bioelectric neural device of the present invention, such as a nerve stimulator, is used for the treatment and / or prevention of other neurological disorders. In one embodiment of the invention, the neurostimulator changes the stimulation intensity. The stimulus may be activated, inhibitory, or a combination of active and inhibitory, and the disorder is neurological or psychiatric.
動作の基本モードにおいて、神経刺激器100は、てんかんに対するのと同様に、非応答式の刺激を印加するために使用される。刺激は、予防手段として所定の時間間隔で印加してもよく、また神経障害現象の検出に応答して印加してもよい。パーキンソン病などの特定の神経疾患の場合に、刺激は、疾患の発現を生じる神経活動を中断させるように印加される。脳深部の刺激においては、視床または淡蒼球の両側刺激が通常目標とされる。本明細書の使用に好ましい刺激パラメータは、開始から停止までの時間の大部分で、約100Hzから約200Hzの範囲のパルス、および約50μ秒から約100μ秒の範囲のパルス幅である。これらの刺激技法はすべて、健康な組織を冒さないように実施することができる。
In the basic mode of operation, the
非応答式および応答式モードの双方は、神経障害の予防に有益となりうる。電撃療法などの電気刺激は、神経発生を生じることが知られているため、事前設定された間隔または時折にでも非応答式の神経刺激を印加すると、患者の神経系の予防保守機構として作用させることができる。 Both non-responsive and responsive modes can be beneficial in preventing neuropathy. Electrical stimulation such as electric shock therapy is known to cause neurogenesis, so applying non-responsive neural stimulation even at preset intervals or occasionally causes it to act as a preventive maintenance mechanism for the patient's nervous system be able to.
〔C. 疼痛の治療および予防〕
論じた疼痛を生じる病態生理は、完全には明確でないことがしばしばある。例えば、片頭痛の場合、片頭痛の疼痛が発生する前に起こる多数の神経学現象および血管性の現象が確認されている。研究によれば、一次ニューロンのプロセスが硬膜血管における変化を引き起こし、このことが、三叉神経核の活動化および頭部の疼痛の発症につながる無菌性の炎症を誘発する。具体的には、脳幹における片頭痛の中心部の活動化および脈管周囲の炎症の開始に続く皮質低下によって、患者の皮質神経活動が抑制される。また、頭部の血管の拡張および収縮が発生することもある。脳内の痛みに敏感な主な構造は、太い血管、静脈洞、および髄膜であるため、脈管周囲の炎症が、多くの場合に片頭痛患者が感じる頭痛の主な原因であろうと考えられている。
[C. (Pain treatment and prevention)
The pathophysiology causing the discussed pain is often not completely clear. For example, in the case of migraine, a number of neurological and vascular events have been identified that occur before migraine pain occurs. Studies have shown that primary neuronal processes cause changes in the dural blood vessels, which induce aseptic inflammation that leads to trigeminal nucleus activation and the development of head pain. Specifically, activation of the central part of migraine in the brainstem and cortical depression following the onset of perivascular inflammation suppresses the patient's cortical nerve activity. In addition, dilation and contraction of the blood vessels in the head may occur. Because the main structures sensitive to pain in the brain are thick blood vessels, sinuses, and meninges, perivascular inflammation is thought to be the main cause of headaches often felt by migraine patients It has been.
太い脳血管、脳軟膜血管、太い静脈洞および周囲の硬膜は、三叉神経節から現れる神経線維の神経叢(大部分は無髄である)、および上側の頸部背面の神経根から現れる後頭蓋窩腫瘍によって神経支配されている。この神経線維の神経叢の形状は、硬膜洞および血管の周りを包む外筒である。神経線維の神経叢は、多数の炎症性媒介物を含んでいる。三叉神経節が刺激されると、炎症性媒介物が解放され、脈管周囲の空間の無菌性の神経原性炎症が生じる。 Thick cerebral blood vessels, cerebral puffy vasculature, thick sinus and surrounding dura mater appear after the nerve fiber plexus (mostly unmyelinated) that emerges from the trigeminal ganglion and the nerve roots on the upper cervical dorsal It is innervated by a skull cavity tumor. The nerve fiber plexus is the outer cylinder that wraps around the dural sinus and blood vessels. The nerve fiber plexus contains numerous inflammatory mediators. When the trigeminal ganglion is stimulated, inflammatory mediators are released, resulting in aseptic neurogenic inflammation of the perivascular space.
本発明の生体電気神経装置は、多数の医学的状態の治療を目的として、頭皮の上もしくは下の1つもしくは複数の電極、または、脳の上、中、もしくは近くに外科的に埋め込まれた電極、あるいはそれらの任意の組合せを使用して、静脈洞および上矢状静脈洞の隣接する硬膜または大脳鎌の電気刺激と、血脈洞、後頭静脈洞、S状静脈洞、横静脈洞、直静脈洞、下矢状静脈洞、またはそれらの組合せの合流点とを位置特定するために利用することができる。 The bioelectric neural device of the present invention is surgically implanted on or near the scalp with one or more electrodes, or on, in or near the brain for the treatment of a number of medical conditions Using electrodes, or any combination thereof, electrical stimulation of the adjacent dura or cerebral sickle of the sinus and superior sagittal sinus and blood, sinus, sigmoid, lateral sinus, It can be used to locate the junction of a straight sinus, a sagittal sinus, or a combination thereof.
本発明の一実施形態において、生体電気神経装置100は、硬膜洞を神経支配する神経線維を刺激することによって、神経原性炎症を断つために使用される。これは、神経線維を通過し、神経原性炎症を刺激する信号を打ち消すために、電極120を使用して電気刺激を1つもしくは複数の硬膜静脈洞ならびに/または周囲の硬膜および大脳鎌に送出することによって達成される。これは、信号を抑制するように機能するニューロンの刺激、信号を抑制するように機能する別のニューロンを活性化するニューロンの刺激、ニューロンを直接抑制するためのニューロンの刺激、神経原性炎症を刺激しうるニューロンの刺激、または以上の組合せのニューロンの刺激によって生じることがある。そのような刺激はまた、血管作用性ペプチドなどの炎症性媒介物が求心神経線維から解放されるプロセスを中断するように機能させることもできる。電極は神経線維と直接接触している必要はなく、刺激電流のみが神経線維に接触する必要がある。
In one embodiment of the present invention, the bioelectric
一実施形態において、治療方法は、神経線維を介して伝達された疼痛信号を遮断することによって、神経原性炎症を伴っていても疼痛緩和をもたらす。神経が神経原性炎症によって敏感になると、その神経は変換器として機能し、化学的な疼痛信号を電気的な疼痛信号に変化させる。次いで、神経は、生成された電気的な疼痛信号を三叉神経節に、次いで脳幹および脳の疼痛中心部に送り返し、その結果、患者が疼痛を知覚する。電極120によって印加されて1つもしくは複数の硬膜静脈洞ならびに/または周囲の硬膜および大脳鎌に達した電気刺激は、化学的な疼痛信号を電気的な疼痛信号へ変換することに影響を及ぼし、またその変換を調整することができ、さらには電気的な疼痛信号の伝達を抑制または阻止することもできる。
In one embodiment, the method of treatment provides pain relief even with neurogenic inflammation by blocking pain signals transmitted via nerve fibers. When a nerve becomes sensitive due to neurogenic inflammation, the nerve functions as a transducer, changing a chemical pain signal into an electrical pain signal. The nerve then sends the generated electrical pain signal back to the trigeminal ganglion and then to the brain stem and brain pain center, so that the patient perceives pain. Electrical stimulation applied by
また、本発明の方法は、薬物および/または音声などの他の周辺刺激技法と共に、同心電極を通じて電気刺激を送出するために生体電気装置を使用することに関係がある。 The methods of the present invention also relate to using a bioelectric device to deliver electrical stimulation through concentric electrodes, along with other peripheral stimulation techniques such as drugs and / or speech.
本発明の上記の説明は、人間である被験者(患者)について示したが、本発明はまた他の哺乳動物の治療にも適用可能であることが理解される。 Although the above description of the invention has been presented with respect to human subjects (patients), it is understood that the invention is also applicable to the treatment of other mammals.
上述のように、本発明は、神経障害を検出、予防、および/または治療するための装置、ならびにその装置に関連する方法に適用可能である。本発明は、上述の特定の実施形態に限定されるべきではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲において明確に記載されているように、本発明のすべての態様を含むものと理解されるべきである。さまざまな修正、等価な工程、ならびに本発明の適用が可能な多数の構造は、本発明の対象とされる当業者には、本発明の明細書を検討すれば容易に明らかになるであろう。特許請求の範囲は、そのような修正および装置を含むことが意図されている。 As mentioned above, the present invention is applicable to devices for detecting, preventing and / or treating neurological disorders, and methods related to the devices. The present invention should not be limited to the specific embodiments described above, but rather should be understood to include all aspects of the present invention as explicitly set forth in the appended claims. It is. Various modifications, equivalent processes, as well as numerous structures to which the present invention can be applied will be readily apparent to those of skill in the art to which the present invention is directed upon review of the present specification. . The claims are intended to cover such modifications and devices.
本発明は、添付の図面と共に、本発明のさまざまな実施形態に関する以下の詳細な説明を考慮すれば、より完全に理解されよう。 The invention will be more fully understood in view of the following detailed description of various embodiments of the invention in conjunction with the accompanying drawings.
Claims (31)
a. 2つ以上の要素による電極を少なくとも1つ哺乳動物の一部に配置するステップと、
b. 前記哺乳動物の脳の電気信号のパターンを監視して、神経学的現象の存在または発症を確認するステップと、
c. 電気刺激を印加して前記脳の電気パターンを有益に変更するステップであって、前記刺激は、経皮的に、経頭蓋的に、またはそれらの組合せで印加されるステップとを含み、
d. 神経障害の検出、予防もしくは治療、またはそれらの任意の組合せのために実施される医療方法。 A medical method,
a. Placing at least one electrode from two or more elements on a portion of a mammal;
b. Monitoring the pattern of electrical signals in the mammalian brain to confirm the presence or onset of a neurological phenomenon;
c. Applying electrical stimulation to beneficially alter the electrical pattern of the brain, wherein the stimulation is applied transcutaneously, transcranial, or a combination thereof;
d. A medical method performed for the detection, prevention or treatment of a neurological disorder, or any combination thereof.
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011517962A (en) * | 2007-10-04 | 2011-06-23 | ニューロニクス エルティーディー. | Systems and methods for the treatment of medical conditions associated with the central nervous system and for enhancing cognitive function |
JP2012509121A (en) * | 2008-11-21 | 2012-04-19 | ブロック、ブルクハルト | Portable transcranial self-stimulation device and device control and adjustment method |
KR101152282B1 (en) | 2007-10-24 | 2012-06-08 | 연세대학교 산학협력단 | Nervous device |
JP2013506532A (en) * | 2009-10-05 | 2013-02-28 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | System, apparatus and method for treating neurological disorders or conditions |
JP2013188241A (en) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Boocs | Apparatus for treating brain fatigue and/or depression, and method of use thereof |
US9364674B2 (en) | 2010-11-30 | 2016-06-14 | Ian A. Cook | Pulse generator for cranial nerve stimulation |
JP2017035494A (en) * | 2010-12-14 | 2017-02-16 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | Devices for treatment of medical disorders |
JP2017530745A (en) * | 2014-08-26 | 2017-10-19 | アヴェント インコーポレイテッド | Methods and systems for identifying and treating the source of chronic pain |
US10238862B2 (en) | 2009-10-05 | 2019-03-26 | The Regents Of The University Of California | Extracranial implantable devices, systems and methods for the treatment of medical disorders |
CN110487996A (en) * | 2019-08-05 | 2019-11-22 | 汕头大学医学院 | The mono- biphasic action potential of nerve cord while Record analysis experimental method |
JP2021523767A (en) * | 2018-05-01 | 2021-09-09 | ブレインズウェイ リミテッド | Devices and methods for real-time closed-loop brain stimulation |
US11420071B2 (en) | 2017-04-11 | 2022-08-23 | Peaklogic, Inc. | Minimum neuronal activation threshold transcranial magnetic stimulation at personalized resonant frequency |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060058853A1 (en) | 2004-09-13 | 2006-03-16 | Jonathan Bentwich | Integrated system and method for treating disease using cognitive-training and brain stimulation and computerized magnetic photo-electric stimulator (cmpes) |
WO2006074029A2 (en) | 2005-01-06 | 2006-07-13 | Cyberkinetics Neurotechnology Systems, Inc. | Neurally controlled and multi-device patient ambulation systems and related methods |
US20070032738A1 (en) | 2005-01-06 | 2007-02-08 | Flaherty J C | Adaptive patient training routine for biological interface system |
US8095209B2 (en) | 2005-01-06 | 2012-01-10 | Braingate Co., Llc | Biological interface system with gated control signal |
WO2006076175A2 (en) | 2005-01-10 | 2006-07-20 | Cyberkinetics Neurotechnology Systems, Inc. | Biological interface system with patient training apparatus |
WO2006078432A2 (en) | 2005-01-18 | 2006-07-27 | Cyberkinetics Neurotechnology Systems, Inc. | Biological interface system with automated configuration |
ES2664415T3 (en) * | 2006-07-05 | 2018-04-19 | Precisis Ag | System for the treatment of neurological disorders by electrical stimulation |
US8103341B2 (en) | 2006-08-25 | 2012-01-24 | Cardiac Pacemakers, Inc. | System for abating neural stimulation side effects |
JP4992034B2 (en) * | 2006-10-13 | 2012-08-08 | 岡山県 | Biological measurement device and biostimulation device |
US8694105B2 (en) | 2007-07-10 | 2014-04-08 | Sapiens Steering Brain Stimulation B.V. | Neurostimulation system having a controller for controlling the supply of electrical pulses |
WO2009044270A2 (en) * | 2007-10-04 | 2009-04-09 | Neuronix Ltd. | Systems and methods for assessing and treating medical conditions related to the central nervous system and for enhancing cognitive functions |
US9020576B2 (en) | 2008-03-31 | 2015-04-28 | Okayama Prefecture | Biological measurement apparatus and biological stimulation apparatus |
US8665101B2 (en) | 2009-11-16 | 2014-03-04 | Aquarius Spectrum Ltd. | System method and device for leak detection and localization in a pipe network |
AU2013251363B2 (en) * | 2012-04-27 | 2018-11-15 | Board Of Governors For Higher Education, State Of Rhode Island And Providence Plantations | Non-invasive automated electrical control systems and methods for monitoring animal conditions |
US8977364B2 (en) | 2012-05-03 | 2015-03-10 | Ioannis Mihail Skaribas | External, head-worn electrical stimulator for treating headache conditions |
FR2990137B1 (en) * | 2012-05-07 | 2019-12-20 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | DEVICES FOR ELECTRICALLY STIMULATING BIOLOGICAL TISSUE AND ITS CALIBRATION METHOD. |
US9403015B2 (en) | 2012-06-29 | 2016-08-02 | Boston Scientific Neuromodulation Corporation | High frequency neuromodulation system and method for reducing energy requirements |
BR112019012998A2 (en) * | 2016-12-23 | 2019-12-10 | Icahn School Med Mount Sinai | Method and system for assessing laryngeal and vagus nerve integrity in patients under general anesthesia |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001271203A (en) * | 2000-03-24 | 2001-10-02 | Ya Man Ltd | Health tool using pulse |
WO2002072194A2 (en) * | 2001-03-08 | 2002-09-19 | Vertis Neuroscience, Inc. | Methods and apparatus for effectuating a lasting change in a neural-function of a patient |
WO2003089057A1 (en) * | 2002-04-22 | 2003-10-30 | Medtronic, Inc. | Atrioventricular delay adjustment |
JP2003532453A (en) * | 2000-01-07 | 2003-11-05 | バイオウェイブ コーポレイション | Electric treatment method and electric treatment device |
US20040158298A1 (en) * | 2000-07-13 | 2004-08-12 | Gliner Bradford Evan | Systems and methods for automatically optimizing stimulus parameters and electrode configurations for neuro-stimulators |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3809502A (en) | 1973-04-06 | 1974-05-07 | Bertea Corp | Pressure transformer |
US3850161A (en) * | 1973-04-09 | 1974-11-26 | S Liss | Method and apparatus for monitoring and counteracting excess brain electrical energy to prevent epileptic seizures and the like |
US5683422A (en) * | 1996-04-25 | 1997-11-04 | Medtronic, Inc. | Method and apparatus for treating neurodegenerative disorders by electrical brain stimulation |
US5873898A (en) * | 1997-04-29 | 1999-02-23 | Medtronic, Inc. | Microprocessor capture detection circuit and method |
US6248080B1 (en) * | 1997-09-03 | 2001-06-19 | Medtronic, Inc. | Intracranial monitoring and therapy delivery control device, system and method |
GB2418365B (en) * | 2001-09-07 | 2006-06-14 | Desmond Bryan Mills | Contact electrode |
US7221981B2 (en) * | 2002-03-28 | 2007-05-22 | Northstar Neuroscience, Inc. | Electrode geometries for efficient neural stimulation |
US7302298B2 (en) * | 2002-11-27 | 2007-11-27 | Northstar Neuroscience, Inc | Methods and systems employing intracranial electrodes for neurostimulation and/or electroencephalography |
CA2761388C (en) | 2009-07-27 | 2016-12-13 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Signal transmission processing method and apparatus and distributed base station |
-
2005
- 2005-10-17 CA CA002626691A patent/CA2626691A1/en not_active Abandoned
- 2005-10-17 EP EP05808963A patent/EP1809369A4/en not_active Withdrawn
- 2005-10-17 WO PCT/US2005/037246 patent/WO2006044793A2/en active Application Filing
- 2005-10-17 JP JP2007536997A patent/JP2008516696A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003532453A (en) * | 2000-01-07 | 2003-11-05 | バイオウェイブ コーポレイション | Electric treatment method and electric treatment device |
JP2001271203A (en) * | 2000-03-24 | 2001-10-02 | Ya Man Ltd | Health tool using pulse |
US20040158298A1 (en) * | 2000-07-13 | 2004-08-12 | Gliner Bradford Evan | Systems and methods for automatically optimizing stimulus parameters and electrode configurations for neuro-stimulators |
WO2002072194A2 (en) * | 2001-03-08 | 2002-09-19 | Vertis Neuroscience, Inc. | Methods and apparatus for effectuating a lasting change in a neural-function of a patient |
WO2003089057A1 (en) * | 2002-04-22 | 2003-10-30 | Medtronic, Inc. | Atrioventricular delay adjustment |
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011517962A (en) * | 2007-10-04 | 2011-06-23 | ニューロニクス エルティーディー. | Systems and methods for the treatment of medical conditions associated with the central nervous system and for enhancing cognitive function |
KR101152282B1 (en) | 2007-10-24 | 2012-06-08 | 연세대학교 산학협력단 | Nervous device |
JP2012509121A (en) * | 2008-11-21 | 2012-04-19 | ブロック、ブルクハルト | Portable transcranial self-stimulation device and device control and adjustment method |
US10322283B2 (en) | 2009-10-05 | 2019-06-18 | The Regents Of The University Of California | Devices, systems and methods for treatment of neuropsychiatric disorders |
US9682236B2 (en) | 2009-10-05 | 2017-06-20 | The Regents Of The University Of California | Devices, systems and methods for treatment of neuropsychiatric disorders |
US9238139B2 (en) | 2009-10-05 | 2016-01-19 | The Regents Of The University Of California | Devices, systems and methods for treatment of neuropsychiatric disorders |
US10195435B2 (en) | 2009-10-05 | 2019-02-05 | The Regents Of The University Of California | Extracranial implantable devices, systems and methods for the treatment of neuropsychiatric disorders |
US9504827B2 (en) | 2009-10-05 | 2016-11-29 | The Regents Of The University Of California | Systems, devices and methods for the treatment of neurological disorders and conditions |
US9511223B2 (en) | 2009-10-05 | 2016-12-06 | The Regents Of The University Of California | Extracranial implantable devices, systems and methods for the treatment of neuropsychiatric disorders |
US10639468B2 (en) | 2009-10-05 | 2020-05-05 | The Regents Of The University Of California | Devices, systems and methods for the treatment of medical disorders |
US10238862B2 (en) | 2009-10-05 | 2019-03-26 | The Regents Of The University Of California | Extracranial implantable devices, systems and methods for the treatment of medical disorders |
KR101749605B1 (en) | 2009-10-05 | 2017-06-21 | 더 리젠트스 오브 더 유니이버시티 오브 캘리포니아 | Systems, devices and methods for the treatment of neurological disorders and conditions |
KR101749607B1 (en) * | 2009-10-05 | 2017-06-21 | 더 리젠트스 오브 더 유니이버시티 오브 캘리포니아 | Systems, devices and methods for the treatment of neuropsychiatric disorders |
JP2013506532A (en) * | 2009-10-05 | 2013-02-28 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | System, apparatus and method for treating neurological disorders or conditions |
US10058704B2 (en) | 2009-10-05 | 2018-08-28 | The Regents Of The University Of California | Systems, devices and methods for the treatment of neurological disorders and conditions |
US10016601B2 (en) | 2010-11-30 | 2018-07-10 | The Regents Of The University Of California | Pulse generator for cranial nerve stimulation |
US9364674B2 (en) | 2010-11-30 | 2016-06-14 | Ian A. Cook | Pulse generator for cranial nerve stimulation |
JP2017035494A (en) * | 2010-12-14 | 2017-02-16 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | Devices for treatment of medical disorders |
JP2019166378A (en) * | 2010-12-14 | 2019-10-03 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | Devices for treatment of medical disorders |
JP2021104345A (en) * | 2010-12-14 | 2021-07-26 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | Devices and methods for treatment of medical disorders |
JP2013188241A (en) * | 2012-03-12 | 2013-09-26 | Boocs | Apparatus for treating brain fatigue and/or depression, and method of use thereof |
JP2017530745A (en) * | 2014-08-26 | 2017-10-19 | アヴェント インコーポレイテッド | Methods and systems for identifying and treating the source of chronic pain |
US11420071B2 (en) | 2017-04-11 | 2022-08-23 | Peaklogic, Inc. | Minimum neuronal activation threshold transcranial magnetic stimulation at personalized resonant frequency |
JP2021523767A (en) * | 2018-05-01 | 2021-09-09 | ブレインズウェイ リミテッド | Devices and methods for real-time closed-loop brain stimulation |
CN110487996A (en) * | 2019-08-05 | 2019-11-22 | 汕头大学医学院 | The mono- biphasic action potential of nerve cord while Record analysis experimental method |
CN110487996B (en) * | 2019-08-05 | 2020-11-24 | 汕头大学医学院 | Nerve trunk single-double phase action potential simultaneous recording research experiment method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1809369A2 (en) | 2007-07-25 |
EP1809369A4 (en) | 2010-06-09 |
CA2626691A1 (en) | 2006-04-27 |
WO2006044793A2 (en) | 2006-04-27 |
WO2006044793A3 (en) | 2007-08-23 |
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---|---|---|
US8190248B2 (en) | Medical devices for the detection, prevention and/or treatment of neurological disorders, and methods related thereto | |
JP2008516696A (en) | Medical device for detection, prevention and / or treatment of neurological disorders and method related to the medical device | |
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