JP2016147023A - 磁気刺激装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気刺激療法による治療中、てんかん発作などの有害事象が認められたときには、速やかに治療を抑制する。【解決手段】生体の頭部に磁気刺激を与えるコイル１１０と、コイル１１０による磁気刺激の強度を制御する強度制御部１２２と、生体から生体信号を取得する取得部１５０と、取得部１５０が取得した生体信号から生体の有害事象を検出する検出部１３０と、検出部１３０により生体の有害事象が検出されたときには、強度制御部１２２による磁気刺激の強度を抑制する強度抑制部１４０と、を有する。【選択図】図１
Description
本発明は、パーキンソン病、うつ病などの脳神経疾患を非侵襲的に治療することができる磁気刺激装置に関する。
パーキンソン病、うつ病などの脳神経疾患は、精神分析療法、薬理学療法、脳を直接刺激する療法のいずれかの治療法によって治療される。これらの治療法の内、一部の脳神経疾患については、脳を直接刺激する療法が特に有効であることがわかっている。
近年では、脳を直接刺激する療法として、患者の頭部の特定の部位に磁気刺激を与える磁気刺激療法が用いられつつある。磁気刺激療法は、頭蓋内に電場を誘導させることによって神経を刺激する治療法であり、磁気エネルギーを散逸させずに組織を刺激でき、脳をより正確にかつ確実に刺激できる（下記特許文献１を参照）。
しかし、磁気刺激療法は、たとえば１Ｈｚ以上の高頻度で磁気刺激を与える治療を行った場合、患者によっては、その副作用として、痙攣発作を起こす可能性があることが知られている。
本発明は、上記従来技術の問題点を解消するために成されたものであり、磁気刺激療法による治療中、てんかん発作などの有害事象が認められたときには、速やかに治療を抑制し、脳神経疾患を非侵襲的に治療することができる磁気刺激装置の提供を目的とする。
本発明の上記課題は、以下の手段によって解決される。
本発明に係る磁気刺激装置は、コイル、強度制御部、取得部、検出部及び強度抑制部を有する。
コイルは生体の頭部に磁気刺激を与える。強度制御部はコイルによる磁気刺激の強度を制御する。取得部は生体から生体信号を取得する。検出部は取得部が取得した生体信号から生体の有害事象を検出する。強度抑制部は予測部により生体の有害事象が予測されたときには、強度制御部による磁気刺激の強度を抑制する。
本願発明に係る磁気刺激装置によれば、パーキンソン病、うつ病などの脳神経疾患の治療中、てんかん発作などの有害事象が認められたときには、速やかに治療を抑制することができ、脳神経疾患を安全に治療することができる。
以下、本発明に係る磁気刺激装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。本発明に係る磁気刺激装置は、脳神経疾患のうちでも、特に、パーキンソン病の治療に有効である。
図１は本実施形態に係る磁気刺激装置のブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る磁気刺激装置１００は、コイル１１０、磁気刺激装置本体１２０及び取得部１５０を備える。
コイル１１０は生体（患者）の頭部に磁気刺激を与える。磁気刺激は患者の頭部の特定の部位に正確に与えなければならない。このため、コイル１１０は図示していないアームに固定され、アームによってコイル１１０の位置決めを高精度で行えるようにしている。コイル１１０は円形状、８の字形状、円錐形状などの形状を採用することができる。それぞれの形状によって頭部に与える磁場形状が異なるので、たとえば脳神経疾患の種類に応じて、採用するコイルの形状を選定する。コイル１１０には数千Ａオーダの大電流が流されるため、コイル１１０の周囲にはコイル１１０を冷却する冷却装置が取り付けられている。
取得部１５０は生体から生体信号を取得する。具体的には、取得部１５０は、生体信号として、患者の心電信号（心電図データを生成するため）、患者の指先を流れる血液の赤色光と赤外光との透過度（動脈血酸素飽和度（以下、ＳｐＯ２という）を測定するため）、生体の筋電信号（筋電図データを生成するため）をそれぞれ取得する。
磁気刺激装置本体１２０は、図示しないが、患者が治療時に着座する椅子部分、コイル１１０に大電流を供給するための電気部品を収納する制御盤、制御盤に各種の指令をしたり制御盤から送られてくる情報を表示したりするコンソールを有する。コンソールは、一般的に用いられているパーソナルコンピュータ（ＰＣ）によって構成することができる。磁気刺激装置本体１２０は、取得部１５０が取得する生体信号を用いて、コイル１１０が生体に与える磁気刺激の強度を制御する。
図１に示すように、磁気刺激装置本体１２０は、強度制御部１２２、表示制御部１２４、表示部１２６、検出部１３０及び強度抑制部１４０を有する。
強度制御部１２２はコイル１１０による磁気刺激の強度を制御する。強度制御部１２２は、コイル１１０に出力する電流の大きさ、電流を流す間隔及び時間を変化させることで磁気刺激の強度を調整する。強度制御部１２２は、刺激頻度（１秒間に何回刺激するか、たとえば５回（５Ｈｚ））、刺激強度（運動閾値（筋活動が誘発できる最小の強さ）の何％であるか、たとえば３２％）、継続時間（何回の刺激を与えるか、たとえば５０回（１０.０ｓｅｃ））などの治療モードでコイル１１０を駆動する。
治療モードは、脳神経疾患の種類及び患者ごとに記憶しておくことが好ましい。患者の治療を正確かつ迅速に行うことができるからである。治療モードは後述の表示制御部１２４に出力され、後述の表示部１２６で確認できる。治療モードは、刺激頻度、刺激強度、継続時間などとして表示される。
検出部１３０は取得部１５０が取得した生体信号から生体の有害事象を検出又は予測する。取得した生体信号が心電信号であるときには、検出部１３０は取得した心電信号を用いて心電図データを生成する。検出部１３０は生成した心電図データを用いて生体の有害事象を検出又は予測する。取得した生成信号が透過度であるときには、検出部１３０は取得した透過度を用いてＳｐＯ２を測定する。検出部１３０は測定したＳｐＯ２を用いて生体の有害事象を検出する。取得した生体信号が筋電信号であるときには、検出部１３０は取得した筋電信号を用いて筋電図データを生成する。ここで、有害事象とは、治療の継続に支障をきたす、てんかん発作の発生、不整脈の発生、ＳｐＯ２の低下などの症状を言う。
心電図データ、ＳｐＯ２、筋電図データは後述の表示制御部１２４に出力され、後述の表示部１２６で確認できる。心電図データは表示部１２６に心電図として、筋電図データは表示部１２６に筋電図として表示される。ＳｐＯ２は表示部１２６に数値として表示される。心電図及びＳｐＯ２によって治療中の患者の状態が手に取るようにわかる。また、筋電図によってコイル１１０の位置が患者の治療に適した位置にあるか否か、患者の体に不自然な力が入っているか否か、を操作者が確認できる。
強度抑制部１４０は、検出部１３０により生体の有害事象が検出されたときには、強度制御部１２２による磁気刺激の強度を抑制する。検出部１３０が有害事象を検出すると、強度抑制部１４０から磁気刺激強度抑制信号が強度制御部１２２に出力される。強度制御部１２２は、磁気刺激強度抑制信号を受けて、磁気刺激の強度を抑制する。すなわち、強度制御部１２２は、コイル１１０に出力する電流の大きさ、電流を流す間隔及び時間を減少させて磁気刺激の強度を低下させたり、コイル１１０に出力する電流を遮断して磁気刺激を停止させたりする。
表示制御部１２４は、検出部１３０により生成された心電図データ、測定されたＳｐＯ２、生成された筋電図データのうちの少なくとも１つを表示部１２６に表示させる。また、表示制御部１２４は、強度制御部１２２から出力される、上述の治療モードを表示部１２６に表示させる。
表示部１２６は、上記の、心電図データ、ＳｐＯ２、筋電図データ、治療モードなどを表示する。表示部１２６による表示の一例は、図３に示す通りである。表示の内容については後述する。
本実施形態に係る磁気刺激装置１００は概略次のように動作する。治療が開始されると、強度制御部１２２が所定の治療モードでコイル１１０に電流を供給する。これにより、患者の頭部に磁気刺激が付与される。この磁気刺激で、たとえば、パーキンソン病などの脳神経疾患の治療を行なう。
治療中は、取得部１５０が患者の生体信号（心電信号、透過度、筋電信号）を取得し、検出部１３０がこれらの生体信号から患者の有害事象を検出する。万が一、検出部１３０が「心室細動や心室頻拍のような不整脈」という有害事象の検出や「患者がてんかん発作をおこしそう」だといった有害事象を予測したら、強度抑制部１４０が強度制御部１２２に磁気刺激強度抑制信号を出力し、強度制御部１２２による磁気刺激の強度を抑制させる。
パーキンソン病などの脳神経疾患の治療においては、てんかん発作は重大な副作用として認識されている。したがって、本実施形態に係る磁気刺激装置１００では、てんかんなどの重大な副作用の発生が事前に予測できるようにし、その発生が予測されたときには、一時的に治療を抑制させる。これによって、患者は安全に治療を受けることができる。
なお、表示部１２６には心電図データ、ＳｐＯ２、筋電図データ、治療モードなどを表示させている。これらを表示させるのは、操作者がこれらの表示を見て、治療の状況、治療中の患者の状態を容易に把握できるようにし、操作者が補助的に治療の安全を見守ることができるからである。表示部１２６の表示態様については図３に示す通りであり、詳しい説明は後述する。
図２は、図１の取得部１５０、検出部１３０及び強度抑制部１４０のブロック図である。
取得部１５０は、筋電信号取得電極１５２、心電信号取得電極１５４及びプローブ１５６を有する。
筋電信号取得電極１５２は生体の筋電信号を取得する。筋電信号取得電極１５２は、体表面に現れている筋の電位変化、すなわち筋電位を正確に捕らえることができるようにするために、患者の前腕部に取り付ける。筋電信号取得電極１５２を取り付けるのは、運動誘発電位（ＭＥＰ）を観察することによってコイル１１０の与える磁気刺激が脳の運動野という、体の運動を司る部分に磁気刺激を与えている、又は与えていないことを確認するためである。運動野に十分な強度の磁気刺激が与えられていると、表示部１２６（図１、図３参照）に表示されている筋電図上にＭＥＰが観察される。
心電信号取得電極１５４は生体の心電信号を取得する。心電信号取得電極１５４は、１チャンネルの心電図が取れるように、たとえば両腕の前腕部に取り付ける。心電信号取得電極１５４を取り付けるのは、心電図データから不整脈の検出やてんかん発作などの有害事象を予測するためである。
プローブ１５６は患者の指先に流れる血液の赤色光と赤外光との透過度を取得する。プローブ１５６は、動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を測定するために、患者の指先にクリップを取り付けるように装着する。プローブ１５６を取り付けるのは、ＳｐＯ２が異常低下するなどの有害事象を認識するためである。
検出部１３０は、筋電図生成部１３２、心電図生成部１３４、てんかん予測部１３５及びＳｐＯ２測定部１３６を有する。
筋電図生成部１３２は、筋電信号取得電極１５２が取得した筋電信号を用いて筋電図データを生成する。筋電図生成部１３２が生成した筋電図データは表示制御部１２４（図１参照）に出力され、表示制御部１２４はこの筋電図データを図３に示すような態様で表示部１２６に表示させる（図１、図３参照）。
心電図生成部１３４は、心電信号取得電極１５４が取得した心電信号を用いて心電図データを生成する。生成された心電図データはてんかん発作を予測するため、後述のてんかん予測部１３５に出力される。
また、心電図生成部１３４が生成した心電図データは表示制御部１２４（図１参照）に出力され、表示制御部１２４はこの心電図データを表示部１２６に表示させる（図１、図３参照）。心電図生成部１３４は、波形データだけでなく、心拍数も求める。
てんかん予測部１３５は、心電図生成部１３４が生成した心電図データを用いててんかん発作を予測する。てんかん予測部１３５は、てんかん発作を予測したときには、後述する低下／停止指令出力部１４５に信号を出力する。なお、てんかん発作を予測する詳細な手法は後述する。
ＳｐＯ２測定部１３６は、プローブ１５６が取得した、患者の指先に流れる血液の赤色光と赤外光との透過度を用いてＳｐＯ２を測定する。ＳｐＯ２測定部１３６は、測定したＳｐＯ２値を停止指令出力部１４６に出力する。また、ＳｐＯ２測定部１３６は、測定されたＳｐＯ２を表示制御部１２４に出力し、表示制御部１２４はこのＳｐＯ２を表示部１２６に表示させる（図１、図３参照）。
強度抑制部１４０は、低下／停止指令出力部１４５及び停止指令出力部１４６を有する。
低下／停止指令出力部１４５は、てんかん予測部１３５がてんかん発作を予測したときに出力される信号を受信し、強度制御部１２２（図１参照）による磁気刺激の強度を低下させるため、または、強度制御部１２２による磁気刺激を停止させるため、強度制御部１２２に磁気刺激強度抑制指令として低下指令または停止指令を出力する。
停止指令出力部１４６は、ＳｐＯ２測定部１３６が測定したＳｐＯ２が予め設定した閾値以下になったときに、強度制御部１２２による磁気刺激を停止させるため、強度制御部１２２に磁気刺激強度抑制指令として停止指令を出力する。
図３は、図１の表示部１２６による表示の一例を示す。
図３中、左側に表示されている患者の頭部の明るい部分は、コイル１１０によって磁気刺激を受けている部位である。また、図３中、中央上側に表示されているのは強度制御部１２２（図１参照）が実施している治療モードである。図では、治療モードとして、刺激強度が３１％、刺激頻度が５Ｈｚ、継続時間が１０ｓｅｃであるものが表示されている。図３中、中央下側に棒グラフ状の表示がある。この表示はコイル１１０の温度を示す。コイル１１０の温度は正常範囲にあることがわかる。
図３中、右上側の筋電図及び筋電図（生波形）と記載されている２つの波形（ＭＥＰ）は、筋電図生成部１３２が筋電図データによって生成した筋電図である。これらの筋電図を見たときに、波形が平坦であり激しく波打っているものではない場合には、コイル１１０の与える磁気刺激が、脳の運動野に与えられていないことがわかり、治療部位が適切であるかの判断材料となる。なお、筋電図（生波形）は筋電図データそのものの波形である。筋電図（生波形）も表示しているのは、患者に不自然な力が入っているか否かを確認できるようにするためである。
図３中、右下側の心電図と記載されている波形は、心電図生成部１３４が心電図データによって生成した心電図である。また、心電図の右側には、求められた心拍数も表示される。心電図や心拍数も、治療中の患者の状態を示す重要な指標である。操作者はこの心電図の変遷や心拍数の変動具合で患者の状態を把握することができる。
図３中、右下側の数値９８は、ＳｐＯ２測定部１３６が測定したＳｐＯ２の値である。ＳｐＯ２の表示も、治療中の患者の状態を示す重要な指標である。操作者はこのＳｐＯ２値やその値の変動具合で患者の状態を把握することができる。
なお、表示制御部１２４（図１参照）は、図３のような表示だけではなく、時々刻々と変化する心拍数とＳｐＯ２の値を、図４のように心拍数及びＳｐＯ２の数値表として表示部１２６に表示させる（図３と同一画面上にまたは別画面として）こともできる。また、表示制御部１２４は、心拍変動をグラフ化した、図５に示すような、心拍変動を示すグラフを表示部１２６に表示させる（図３と同一画面上にまたは別画面として）こともできる。
このように、心電図、心拍数、ＳｐＯ２、筋電図などの表示が表示部１２６に同時にできるようにしておくと、これらの表示から自律神経系の状態が観察できる。操作者がこれらの表示からてんかん発作などの有害事象を予測できる可能性もある。また、これらの表示から患者の状態が臨床的にわかれば、これらの表示を用いて患者の状態を警告することもできる。
図６は、図２のてんかん予測部１３５のブロック図である。てんかん予測部１３５は、記憶部１３３、心拍間隔検出部１３７、グラフ作成部１３８及び発作検出部１３９を有する。
記憶部１３３は、心電図生成部１３４（図２参照）が生成した心電図データを記憶する。記憶された心電図データは、心拍間隔検出部１３７が心拍間隔ＲＲを検出するために用いる。
心拍間隔検出部１３７は、心電図データを用いて心拍間隔ＲＲを検出する。心拍間隔ＲＲの検出は、心電図データを記憶部１３３に一旦記憶させ、記憶させた心電図データにおいて隣接するＲ波のピークをそれぞれ演算し、Ｒ波のピークの間隔を求めることにより行う。
グラフ作成部１３８は、心拍間隔検出部１３７により各心拍について連続して検出される心拍間隔ＲＲに基づいてポアンカレプロットによるグラフを生成する。すなわち、グラフ作成部１３８は、連続する心拍において任意の時点の心拍間隔ＲＲｎを横軸座標、この次の心拍間隔ＲＲｎ＋１を縦軸座標として二次元直交グラフに順次プロットしてポアンカレプロットを作成する。
ポアンカレプロットとは、連続する心拍において任意の時点の心拍間隔ＲＲｎを横軸座標、この次の心拍間隔ＲＲｎ＋１を縦軸座標として二次元直交グラフに順次プロットしたものである。ここで、心拍間隔ＲＲとは、心電図の任意の時点のＲ波のピークと次にくるＲ波のピークとの時間差である。心拍間隔ＲＲｎの添え字ｎは、心拍間隔ＲＲの順番を意味しており、心拍間隔ＲＲｎ＋１は心拍間隔ＲＲｎに続く次の心拍間隔を示している。
発作検出部１３９は、グラフ作成部１３８が作成したポアンカレプロットのグラフを用いててんかん発作を検出する。発作検出部１３９によるてんかん発作の検出方法については後述する。発作検出部１３９は、てんかん発作を検出したときには、低下／停止指令出力部１４５（図２参照）に信号を出力する。
図７は、てんかん発作前後を通じてポアンカレプロットがされたグラフを示す図である。図７に示されたグラフの横軸は心電図から得られた心拍間隔ＲＲｎを示しており、縦軸は心電図から得られた心拍間隔ＲＲｎに時間的に隣接する、次の心拍間隔ＲＲｎ＋１を示している。
図７の点線Ｐで囲まれた部分のポアンカレプロットは、てんかん発作前のポアンカレプロットであり、点線Ｉで囲まれた部分のポアンカレプロットは、てんかん発生後のポアンカレプロットである。
図７のグラフから判るように、てんかん発作が検出されると急激に心拍間隔ＲＲが減少するとともに、直線ＲＲｎ＋１＝ＲＲｎに対し垂直方向のポアンカレプロットの分布の幅であるゆらぎが減少する。すなわち、てんかん発作が検出されていないときに図７のグラフ上の右上方でゆるやかなクラスターを形成していたポアンカレプロットが、てんかん発作が検出されたときに急激に左下方に移動して直線ＲＲｎ＋１＝ＲＲｎ近傍に収束する。図７ではグラフ上に直線ＲＲｎ＋１＝ＲＲｎを表示したが、表示しなくてもよい。
本実施形態は、てんかん発作が検出されることにより生じる２つの現象、すなわち、心拍間隔ＲＲが減少する現象、およびポアンカレプロットのゆらぎが減少する現象に基づいててんかん発作を予測する。このような特徴的な２つの現象を利用しててんかん発作を予測することにより、てんかん発作を誤検出なく、かつ高感度に予測することができる。
図８は、発作検出部１３９がてんかん発作を予測する際に用いるパラメータについて説明するための図である。図７と同様に、図８に示されたグラフの横軸は心電図から得られた心拍間隔ＲＲｎを示しており、縦軸は心電図から得られた心拍間隔ＲＲｎに時間的に隣接する、次の心拍間隔ＲＲｎ＋１を示している。
図８に示す各点はポアンカレプロットであり、直線ＲＲｎ＋１＝ＲＲｎが併せて示されている。図８に示す矢印Ｖｄは、直線ＲＲｎ＋１＝ＲＲｎに対し垂直方向を示しており、矢印Ｖｄ上に太線で示したＳＤ１はポアンカレプロットの矢印Ｖｄ方向の分布の標準偏差を示している。図８に示す矢印Ｐｄは、直線ＲＲｎ＋１＝ＲＲｎに対し平行方向を示しており、矢印Ｐｄ上に太線で示したＳＤ２はポアンカレプロットの矢印Ｐｄ方向の分布の標準偏差を示している。
発作検出部１３９は、ポアンカレプロットの直線ＲＲｎ＋１＝ＲＲｎに対し垂直方向Ｖｄの分布の標準偏差ＳＤ１（以下、単に「ＳＤ１値」と称する）と、ポアンカレプロットの直線ＲＲｎ＋１＝ＲＲｎに対し平行方向Ｐｄの分布の標準偏差ＳＤ２（以下、単に「ＳＤ２値」と称する）とに基づいててんかん発作を検出する。具体的には、発作検出部１３９は、ＳＤ１値をＳＤ２値で除した値（以下、単に「ＳＤ１／ＳＤ２比」と称する）の変化に基づいててんかん発作を検出する。発作検出部１３９は、以前に算出されたＳＤ１／ＳＤ２比と今回算出されたＳＤ１／ＳＤ２比とを比較し、有意な差があると判断されたことによりてんかん発作を検出することができる。
このように、ＳＤ１／ＳＤ２比の変化に基づいててんかん発作を検出することにより、てんかん発作の誤検出率をより低下させるとともに、検出感度をより向上させることができる。
ＳＤ１／ＳＤ２比の変化によりてんかん発作を検出するための閾値は被験者ごとに設定されることが望ましい。これにより、てんかん発作の検出感度をさらに向上させることができる。
なお、ＳＤ１／ＳＤ２比を与えるＳＤ１値またはＳＤ２値に対し適当な重み付けがなされてもよい。
また、発作検出部１３９は、ＳＤ１値があらかじめ設定された閾値以下となり、かつ、ＳＤ２値があらかじめ設定された閾値以上となることによりてんかん発作を検出してもよい。すなわち、ＳＤ１値、ＳＤ２値それぞれについて個別の閾値を設定し、両方の値が閾値を超えたことによりてんかん発作を検出してもよい。
また、ＳＤ２値をＳＤ１値で除した値の変化に基づいててんかん発作を検出してもよい。
図９は、図６のてんかん予測部１３５の動作フローチャートである。
心拍間隔検出部１３７は、心電図生成部１３４から心電図データを取得する（ステップＳ１０）。取得された心電図データは記憶部１３３に一時的に記憶される。
心拍間隔検出部１３７は、記憶部１３３に記憶されている心電図データを用いて心拍間隔ＲＲを検出し、グラフ作成部１３８は、検出した心拍間隔ＲＲを用いてポアンカレプロットによるグラフを生成する（ステップＳ１１）。
発作検出部１３９は、グラフ作成部１３８により生成されたポアンカレプロットに基づいてＳＤ１／ＳＤ２比を算出する（ステップＳ１２）。発作検出部１３９は、以前に算出したＳＤ１／ＳＤ２比と今回算出されたＳＤ１／ＳＤ２比との比較で有意な差があるかを判断する（ステップＳ１３）。
以前に算出したＳＤ１／ＳＤ２比と今回算出されたＳＤ１／ＳＤ２比との比較で有意な差がないと判断された場合は（ステップＳ１３：ＮＯ）、ステップＳ１０〜ステップＳ１３を繰り返す。
以前に算出したＳＤ１／ＳＤ２比と今回算出されたＳＤ１／ＳＤ２比との比較で有意な差があると判断された場合は（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、発作検出部１３９は低下／停止指令出力部１４５（図２参照）に向けて信号を出力する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１０〜ステップＳ１５の処理は、てんかん発作の予測終了の指示が出るまで繰り返され（ステップＳ１５：ＮＯ）、てんかん発作の予測終了の指示が出ると（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０〜ステップＳ１５の処理が終了する。
本実施形態に係る磁気刺激装置１００においては、てんかん発作の予測精度が治療の安全性を大きく左右する。このため、てんかん発作の予測精度を下記の実施例の通り検証した。
（実施例）
本実施形態の実施例について説明する。
本実施形態の実施例について説明する。
[条件と方法]
（ａ）被験者は、１９名（男性１５名）、年齢１９〜６７歳。
（ａ）被験者は、１９名（男性１５名）、年齢１９〜６７歳。
（ｂ）難治性側頭葉てんかんのてんかん発作１９回について、サンプリング周波数２００Ｈｚまたは５００Ｈｚの心電計による心電図を用いて心拍間隔ＲＲを計測し、ポアンカレプロットを作成してＳＤ１／ＳＤ２比を算出した。
（ｃ）発作前後におけるＳＤ１、ＳＤ２、およびＳＤ１／ＳＤ２比の平均値の差が有意であるかどうかを検討した。
表１に示したｐ値とは、ＳＤ１，ＳＤ２，およびＳＤ１／ＳＤ２比がてんかん発作前後で差がないという帰無仮説を立てた場合、測定したデータが偶然に帰無仮説通りになる確率を表す。
[結果]
表１は、本実施例により測定されたＳＤ１値、ＳＤ２値、およびＳＤ１／ＳＤ２比と、ｐ値とを示している。
表１は、本実施例により測定されたＳＤ１値、ＳＤ２値、およびＳＤ１／ＳＤ２比と、ｐ値とを示している。
表１に示すように、てんかん発作前後のＳＤ１／ＳＤ２比の差は有意であり、ＳＤ１／ＳＤ２比の変化によっててんかん発作を検出することが十分に可能であることが実証された。
本実施形態に係る磁気刺激装置１００の各部の詳細な機能は以上の通りである。次に、本実施形態に係る磁気刺激装置１００の全体の動作を説明する。
図１０は、本実施形態に係る磁気刺激装置１００の動作フローチャートである。
まず、磁気刺激療法による治療を開始する前に、操作者は、コイル１１０（図１参照）の位置を、患者の症状の治療に適した位置に精密に設定する。コイル１１０の位置が適切であるか否かは、表示部１２６の表示（磁気刺激を受けている部位）で確認できる。
治療が開始されると、強度制御部１２２は、設定した治療モードでコイル１１０を駆動する。これにより、コイル１１０から患者の頭蓋内に電場が誘導される（ステップＳ１００）。
検出部１３０は取得部１５０が取得した生体信号を解析する。具体的には、筋電図生成部１３２（図２参照）が筋電信号取得電極１５２から取得した筋電信号を処理し、心電図生成部１３４が心電信号取得電極１５４から取得した心電信号を処理し、プローブ１５６から取得した透過度からＳｐＯ２測定部１３６がＳｐＯ２を測定する（ステップＳ１１０）。
表示制御部１２４は、筋電図生成部１３２が生成した筋電図データ、心電図生成部１３４が生成した心電図データ、ＳｐＯ２測定部１３６が測定したＳｐＯ２などを表示部１２６に表示させる（ステップＳ１２０）。
検出部１３０は、てんかん予測部１３５によりてんかん発作が予測されたか否かを判断する（ステップＳ１３０）。
検出部１３０は、てんかん発作が予測されなければ（ステップＳ１３０：ＮＯ）、次に、ＳｐＯ２が閾値を超えたか否かを判断する（ステップＳ１４０）。
ＳｐＯ２が閾値を超えていなければ（ステップＳ１４０：ＮＯ）、磁気刺激装置本体１２０は、治療が終了したか否かを判断する（ステップＳ１５０）。
てんかん予測部１３５によりてんかんの発生が予測されていなく（ステップＳ１３０：ＮＯ）、ＳｐＯ２も閾値を超えていなければ（ステップＳ１４０：ＮＯ）、治療が終了するまで、ステップＳ１００〜ステップＳ１５０までの処理が行われる。
てんかん予測部１３５によりてんかん発作が予測されず（ステップＳ１３０：ＮＯ）、ＳｐＯ２も閾値を超えずに（ステップＳ１４０：ＮＯ）、治療が終了すれば（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、磁気刺激装置本体１２０は、治療を終了する。
一方、てんかん予測部１３５によりてんかんの発生が予測されたときには（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、低下／停止指令出力部１４５は強度制御部１２２に磁気刺激強度抑制信号（低下指令または停止指令）を出力する。強度制御部１２２は、低下させた磁気刺激強度でコイル１１０を駆動するか、または、コイル１１０への電流供給を停止する（ステップＳ１６０）。
また、てんかん予測部１３５によりてんかん発作が予測されていないが（ステップＳ１３０：ＮＯ）、ＳｐＯ２が閾値を超えたときには（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、停止指令出力部１４６は強度制御部１２２に磁気刺激強度抑制信号（停止指令）を出力する。強度制御部１２２は、コイル１１０への電流供給を停止する（ステップＳ１７０）。
磁気刺激装置本体１２０は、治療が終了したか否かを判断する（ステップＳ１８０）。治療が終了していなければ（ステップＳ１８０：ＮＯ）、ステップＳ１１０〜ステップＳ１８０までの処理が行われる。治療が終了すれば（ステップＳ１８０：ＹＥＳ）、磁気刺激装置本体１２０は、治療を終了する。
本実施形態に係る磁気刺激装置１００は、以下の効果を奏する。
本実施形態では、てんかんの発生、不整脈の発生、ＳｐＯ２の低下などの有害事象の発生が予測又は検出されたときには、磁気治療の強度を低下させたり、停止させたりするので、患者に対して安全な治療を施すことができる。
本実施形態では、表示部１２６に、患者の頭部におけるコイル１１０の位置と筋電図とを表示させることができるので、操作者は、筋電図の波形を見て、コイル１１０の位置が患者の治療に適した位置にあるか否か、患者の体に不自然な力が入っているか否か、を容易に確認できる。
本実施形態では、表示部１２６に、筋電図、心電図、ＳｐＯ２、治療モードなどを同時に表示させることができるので、操作者は、これらの表示を見て、治療中の患者の状態を監視することができ、より安全な治療を施すことができる。
以上のように、本実施形態では、パーキンソン病の治療を例示して説明したが、本実施形態に係る磁気刺激装置は、パーキンソン病以外であっても、重度のうつ病性障害、癲癇、統合失調症、トゥレット症候群、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）、多発性硬化症（ＭＳ）、アルツハイマー病、注意欠陥／多動性障害、肥満症、双極性障害／躁病、不安障害（広場恐怖症を伴うパニック障害および伴わないパニック障害、社会不安障害としても知られる対人恐怖性、急性ストレス障害、全般性不安障害）、心的外傷後ストレス症候群（ＤＳＭにおける不安障害の１つ）、強迫性障害（ＤＳＭにおける不安障害の１つ）、疼痛（片頭痛、三叉神経痛）（さらに、糖尿病性神経障害などの神経因性疼痛、線維筋痛症などの帯状疱疹後神経痛、局所性筋膜性疼痛症候群などの慢性疼痛）、脳卒中後のリハビリテーション（神経可塑性誘導）、耳鳴、統合を容易にするための移植神経細胞の刺激、物質関連障害（アルコール、コカイン、アンフェタミン、カフェイン、ニコチン、大麻に対する依存症、乱用および禁断症状）、脊髄損傷および再生／リハビリテーション、頭部外傷、睡眠遮断の反転、原発性睡眠障害（原発性不眠症、原発性過眠症、概日リズム睡眠障害）、認識促進、認知症、月経前不機嫌性障害（ＰＭＳ）、薬物送達システム（細胞膜の薬物に対する透過性を変化させる）、タンパク質合成の誘導（転写および翻訳の誘導）、吃音、失語症、嚥下障害、本態性振戦、または摂食障害（過食症、食欲不振症、過食症）などの症状の治療に対しても有効と考えられる。
１００ 磁気刺激装置、
１１０ コイル、
１２０ 磁気刺激装置本体、
１２２ 強度制御部、
１２４ 表示制御部、
１２６ 表示部、
１３０ 検出部、
１３２ 筋電図生成部、
１３３ 記憶部、
１３４ 心電図生成部、
１３５ てんかん予測部、
１３７ 心拍間隔検出部、
１３８ グラフ作成部、
１３９ 発作検出部、
１４０ 強度抑制部、
１４５ 低下/停止指令出力部、
１４６ 停止指令出力部、
１５０ 取得部、
１５２ 筋電信号取得電極、
１５４ 心電信号取得電極、
１５６ プローブ。
１１０ コイル、
１２０ 磁気刺激装置本体、
１２２ 強度制御部、
１２４ 表示制御部、
１２６ 表示部、
１３０ 検出部、
１３２ 筋電図生成部、
１３３ 記憶部、
１３４ 心電図生成部、
１３５ てんかん予測部、
１３７ 心拍間隔検出部、
１３８ グラフ作成部、
１３９ 発作検出部、
１４０ 強度抑制部、
１４５ 低下/停止指令出力部、
１４６ 停止指令出力部、
１５０ 取得部、
１５２ 筋電信号取得電極、
１５４ 心電信号取得電極、
１５６ プローブ。
Claims (9)
- 生体の頭部に磁気刺激を与えるコイルと、
前記コイルによる磁気刺激の強度を制御する強度制御部と、
前記生体から生体信号を取得する取得部と、
前記取得部が取得した生体信号から前記生体の有害事象を検出する検出部と、
前記検出部により前記生体の有害事象が検出されたときには、前記強度制御部による前記磁気刺激の強度を抑制する強度抑制部と、
を有することを特徴とする磁気刺激装置。 - 前記取得部は、
前記生体の心電信号を取得する心電信号取得電極を有し、
前記検出部は、
前記心電信号取得電極が取得した心電信号を用いて心電図データを生成する心電図生成部と、
前記心電図生成部が生成した心電図データを用いててんかん発作を予測するてんかん予測部と、有し、
前記強度抑制部は、
前記てんかん予測部がてんかん発作を予測したときに、前記強度制御部による前記磁気刺激の強度を低下させるため、または、前記強度制御部による前記磁気刺激を停止させるため、前記強度制御部に磁気刺激強度抑制指令を出力する低下/停止指令出力部を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気刺激装置。 - 前記てんかん予測部は、
前記心電図生成部が生成した心電図データを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている心電図データを用いて、連続する心拍の心拍間隔を検出する心拍間隔検出部と、
前記心拍間隔検出部が検出した連続する心拍において、任意の時点の心拍間隔を横軸座標、次の心拍間隔を縦軸座標として二次元直交グラフに順次プロットしてポアンカレプロットを作成するグラフ作成部と、
前記グラフ作成部が作成したポアンカレプロットのグラフにおいて、原点と、横座標と縦座標とが等しい点とを通過する直線に対する、プロットされた点群の垂直方向の分布の変化と、平行方向の分布の変化を用いてんかん発作を予測する発作検出部と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の磁気刺激装置。 - 前記発作検出部は、
前記垂直方向の分布の標準偏差ＳＤ１に対する前記平行方向の分布の標準偏差ＳＤ２の比ＳＤ１/ＳＤ２の変化により、前記てんかん発作を予測することを特徴とする請求項３に記載の磁気刺激装置。 - 前記発作検出部は、
前記垂直方向の分布の標準偏差ＳＤ１に対する前記平行方向の分布の標準偏差ＳＤ２の比ＳＤ１/ＳＤ２があらかじめ設定した閾値以下になったときに、前記てんかん発作を予測することを特徴とする請求項３に記載の磁気刺激装置。 - 前記取得部は、
前記生体の心電信号を取得する心電信号取得電極を有し、
前記検出部は、
前記心電信号取得電極が取得した心電信号を用いて心電図データを生成する心電図生成部を有し、前記心電図生成部が生成した心電図データを用いて不整脈を検出し、
前記強度抑制部は、
前記検出部が不整脈を検出したときに、前記強度制御部による前記磁気刺激の強度を低下させるため、または、前記強度制御部による前記磁気刺激を停止させるため、前記強度制御部に磁気刺激強度抑制指令を出力する低下/停止指令出力部を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気刺激装置。 - 前記取得部は、
前記生体の血液の赤色光と赤外光との透過度を取得するプローブを有し、
前記検出部は、
前記プローブが取得した透過度を用いて動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を測定するＳｐＯ２測定部を有し、
前記強度抑制部は、
前記ＳｐＯ２測定部が測定したＳｐＯ２があらかじめ設定した閾値以下になったときに、前記強度制御部による前記磁気刺激を停止させるため、前記強度制御部に磁気刺激強度抑制指令として停止指令を出力する停止指令出力部を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気刺激装置。 - 前記取得部は、さらに、
前記生体の筋電信号を取得する筋電信号取得電極を有し、
前記検出部は、さらに、
前記筋電信号取得電極が取得した筋電信号を用いて筋電図データを生成する筋電図生成部を有することを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載の磁気刺激装置。 - さらに、前記検出部により、生成された心電図データ、測定されたＳｐＯ２、生成された筋電図データのうちの少なくとも１つを表示部に表示させる表示制御部を有することを特徴とする請求項８に記載の磁気刺激装置。
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