JP2018175161A

JP2018175161A - 経頭蓋電気刺激用電極

Info

Publication number: JP2018175161A
Application number: JP2017076782A
Authority: JP
Inventors: 亮介冨尾; Ryosuke Tomio
Original assignee: Keio University
Current assignee: Keio University
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2018-11-15

Abstract

【課題】電流漏れを抑え、電流量を低減し、脳表を効率よく刺激して精度の高い運動誘発電位検査を行うことができる経頭蓋電気刺激用電極を提供する。【解決手段】螺旋状の電極針３の基端側を把持可能に覆う電極ホルダ４は、頭皮表面に当接可能となる当接面４３を備える。電極針３は、電極ホルダ４の当接面４３から露出する穿刺部３２を備える。穿刺部３２は、絶縁部３２０と、先端導電部３２１とを備える。穿刺部３２の穿刺深さ寸法Ｂは、頭皮表面から頭蓋骨に至る長さ寸法に対応する。【選択図】図２

Description

本発明は、頭蓋骨を介して脳に電気的な刺激を与える際に頭皮に刺入する経頭蓋電気刺激用電極に関する。

脳神経外科や整形外科において脳や脊髄近傍の病変に対する手術操作を行う際には、術中の運動神経機能を評価するために運動誘発電位（ＭＥＰ：Motor Evoked Potential）検査が行われている（例えば、特許文献１参照）。

術中の運動誘発電位検査では、経頭蓋電気刺激運動誘発電位測定用の定電流刺激装置等の給電手段にリード線を介して接続された電極が用いられ、当該電極から頭皮に印加される電流により脳表の運動野を刺激して、その運動野から錐体路を伝って末梢の筋肉群に発生する筋収縮からの電気信号（筋電図）を得ることで運動機能を評価している。

近年、この種の電極として、リード線に接続された螺旋状の電極針と、該電極針の基端側を把持可能に覆う電極ホルダとを備える所謂コークスクリュー型電極が知られている。螺旋状の電極針を備える電極を用いることにより、電極ホルダを把持して回転させるだけで電極針の頭皮への刺入や抜去が容易に行える。また、電極針が螺旋状であるため頭皮に刺入されたときには外れ難く、電極の固定状態を確実に維持することができる。

特開２０１４−１５０９３０号公報

しかし、この種の電極においては、頭皮内脳波用の電極を流用する場合もあり、頭皮内脳波用の電極は螺旋状の電極針を備えるものの、穿刺量（穿刺したときの深さ）は頭の表皮から真皮に到達する程度であるから比較的浅い。

このため、脳表を刺激するために電極から印加する刺激用の電流量については軽減の余地があり、現状では患者の頭部へ不必要に大きな電流量が流れている。電流量が多くなると、電極針からの電流漏れの量も大きくなるため、漏れ電流の影響で頸部筋群が刺激され術中に患者頭部が動き、固定された頭部および頸部に負担がかかるだけでなく、精密な手術操作を妨げることがある。また、顔面の筋群などの機能を評価する際には当該筋群が漏れ電流によって刺激されてしまい、運動誘発電位検査自体が正確に行えないおそれがある。

上記の点に鑑み、本発明は電流量を低減し、脳表を効率よく刺激して精度の高い運動誘発電位検査を行うことができる経頭蓋電気刺激用電極を提供することを目的とする。

本発明は、かかる目的を達成するために、リード線と、該リード線に接続された螺旋状の電極針と、該電極針の基端側を把持可能に覆う電極ホルダとを備え、前記電極ホルダは、頭皮表面に当接可能となる当接面を備え、前記電極針は、前記電極ホルダの前記当接面から露出する先端鋭利な穿刺部を備え、前記穿刺部は、外表面に電気的絶縁層が設けられた絶縁部と、鋭利な先端から前記絶縁部にかけて導電性が維持された先端導電部とを備え、前記電極ホルダの当接面から露出する前記穿刺部の穿刺深さ寸法は、頭皮表面から頭蓋骨に至る長さ寸法に対応することを特徴とする。

本発明においては、電極針の長さ寸法を大きく形成し、穿刺量を深く（頭蓋に達する深さに）して脳の表面により強い電場を生成する。更に電極針の先端部以外を絶縁することによって、脳表により電場を集中することができる。

即ち、前記穿刺部は、絶縁部と先端導電部とで構成されている。絶縁部は穿刺部の外表面に電気的絶縁層を設けることにより形成されている。絶縁部を設けたことにより、電気的絶縁層の部分からの電流の頭皮表層への漏れが抑えられ、効率的に脳表を刺激することで術中の患者の不用意な動きを防止することができる。しかも、前記穿刺部の穿刺深さ寸法は、表皮から頭蓋骨表面に至る長さ寸法に対応する。これにより、前記電極針を十分に深く刺入することができ、電流量を低減させて脳表を効率よく刺激することができる。

本発明の実施形態の経頭蓋電気刺激用電極の側面図。本実施形態の経頭蓋電気刺激用電極の要部を一部破断して示す説明図。本実施形態の経頭蓋電気刺激用電極における電極針の穿刺部を直線に伸ばして示す図。本実施形態の経頭蓋電気刺激用電極の使用状態を示す説明図。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の経頭蓋電気刺激用電極１は、リード線２と、電極針３と、電極ホルダ４とを備えている。

電極ホルダ４は、合成樹脂により形成され、図２に示すように、電極針３の一部を収容する収容部４１と、リード線２が挿通される挿通部４２とを備えている。収容部４１の先端開口側の端面は、頭皮表面に当接させるための当接面４３となっている。

電極針３は、ステンレス等の金属により螺旋状に形成され、図２に示すように、電極ホルダ４に収容された基端部３１と、電極ホルダ４の当接面４３から露出する穿刺部３２とで構成されている。

図３は、本来は螺旋状に形成されている穿刺部３２を説明の便宜上直線状に伸ばして示しており、図３に示すように、穿刺部３２は、絶縁部３２０と先端導電部３２１とを備えている。絶縁部３２０は、エポキシ樹脂等の絶縁性塗料を穿刺部３２の外表面に塗布して電気的絶縁層を設けることにより形成されている。先端導電部３２１は、電気的絶縁層が設けられていない状態の鋭利な先端を備え、表皮への刺入は、当該先端から行われる。

図２に示すように、電極針３の基端部３１には、リード線２の一端が接続されている。図１に示すように、リード線２の他端には図外の定電流刺激装置に接続するコネクタ５が設けられている。

図３を参照して、本実施形態における、穿刺部３２の先端導電部３２１の長さ寸法Ａは、先端から２〜５mmの範囲の何れかが選択的に設定される。穿刺部３２の絶縁部３２０は、先端導電部３２１を除く部分に形成される。

また、図２を参照して、本実施形態における、電極ホルダ４の当接面４３から露出している穿刺部３２による穿刺深さ寸法（当接面４３と穿刺部３２の先端との距離）Ｂは７〜１２mmの範囲の何れかの長さに選択的に設定される。

穿刺部３２の穿刺深さ寸法Ｂは、穿刺する患者の頭皮表面から頭蓋骨表面までの寸法に対応させて設定する。患者の頭皮表面から頭蓋骨表面までの寸法は個人差があるため、患者の当該寸法を予め測定し、その測定結果に基づいて穿刺部３２の穿刺深さ寸法Ｂを設定する。

また、本実施形態において、螺旋状に形成されている穿刺部３２のピッチＣは４〜５mmとされている。穿刺部３２先端の向きは頭皮表面に対して鋭角に刺入する角度とされ、スムーズな穿刺が行えるようになっている。

電極針３の穿刺部３２は、好ましくは、図４に示すように、穿刺部３２の先端が頭蓋骨に略到達する程度に穿刺する。穿刺部３２は、上記の穿刺深さ寸法Ｂを有することにより、頭皮を構成する表皮ｈ１と真皮ｈ２とを経て皮下脂肪ｈ３に刺入し、頭蓋骨ｈ４の表面又はその近傍に達する。

本発明者は、コンピューターシミュレーションを用いた試験により次の結果を得た。即ち、穿刺深さ寸法が頭蓋骨に到達するまで深くすることによって脳表へより強い電場を生成できること。また、穿刺部３２の先端導電部３２１の長さ寸法を２mm未満とした場合には、穿刺部３２からの電流漏れが極度に少なくなる反面、電気的抵抗の増大により給電効率が悪くなり、脳表を刺激するための電流量を得るに必要な電圧が刺激装置の上限を超える可能性が示唆された。また、穿刺部３２の先端導電部３２１の長さ寸法を５mmを超えて形成した場合には、皮下への電流漏れが大きくなり絶縁の効果が十分に得られない結果となった。この試験結果に基づき、先端導電部３２１の長さ範囲を２〜５mmとした。

また、本発明者は、本実施形態の経頭蓋電気刺激用電極１の効果を確認するために、本実施形態の電極針３と絶縁被覆層を備えない従来の電極針（図示せず）とを比較する試験を行った。

当該試験において、本実施形態の電極針３は、穿刺部３２の穿刺深さ寸法Ｂが９mmであり先端導電部３２１の長さ寸法が３mmのものを用いた。従来の電極針は、図示しないが、螺旋状の穿刺部の穿刺深さ寸法Ｂが３mmとされて絶縁被覆層を備えないものを用いた。

そして、本実施形態の電極針３と従来の電極針とを各別に、人頭左右の頭皮に一対の電極針を刺入し、右手の短母指外転筋からの運動誘発電位を安定記録するために必要な刺激電流量を記録した。

その結果、人頭左右の夫々において、従来の電極針では６例の平均値として４０．２mA必要であるのに対し、本実施形態の電極針３では３５．７mAであり、約１０％の電流が低減できることが明らかとなった。

以上の通り、本発明の構成を採用した本実施形態の経頭蓋電気刺激用電極１によれば、電極針３からの電流漏れの抑制と電流量の低減とを確実に両立させることができ、術中の患者の不用意な動きを防止して、しかも少ない電流で脳表を効率よく刺激することができる。

１…経頭蓋電気刺激用電極、２…リード線、３…電極針、４…電極ホルダ、４３…当接面、３２…穿刺部、３２０…絶縁部、３２１…先端導電部、Ｂ…穿刺深さ寸法、ｈ１…表皮。ｈ４…頭蓋骨。

Claims

リード線と、該リード線に接続された螺旋状の電極針と、該電極針の基端側を把持可能に覆う電極ホルダとを備え、
前記電極ホルダは、頭皮表面に当接可能となる当接面を備え、
前記電極針は、前記電極ホルダの前記当接面から露出する先端鋭利な穿刺部を備え、
前記穿刺部は、外表面に電気的絶縁層が設けられた絶縁部と、鋭利な先端から前記絶縁部にかけて導電性が維持された先端導電部とを備え、
前記電極ホルダの当接面から露出する前記穿刺部の穿刺深さ寸法は、頭皮表面から頭蓋骨に至る長さ寸法に対応することを特徴とする経頭蓋電気刺激用電極。