JP2022051571A - 局所ニューロモデュレーション技術を行うための皮質刺激部位の識別及び誘導方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、局所ニューロモデュレーション技術を行うための、特により深部の皮質領域又は皮質下領域を操作することによる、皮質領域の識別に関する。
[発明の背景]
電磁刺激を用いるための方法及びシステムを説明する。この方法では、例えば、皮質領域を識別することができる。このようにして識別された皮質領域は、その後に、例えばうつ状態における、例えば経頭蓋磁気刺激法、すなわちTMSという治療行為に使用することができる。
(1)Schutter,D.J.L.G.「大うつ病性障害における脳に対する低速周波数磁気刺激法の有効性の量的考察(Quantitative review of
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(2)Schutter,D.J.L.G.「二重盲検方式に基づく同時対照試験における左背外側前頭前野に対する高周波数経頭蓋磁気刺激法の抗うつ有効性:メタ分析(Antidepressant efficacy of high-frequency
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(3)M.T.,Van den Eynde,F.& Jeff Daskalakis,Z.「初期大うつ病の治療のための低周波反復性経頭蓋磁気刺激法(rTMS)の臨床的に意義のある有効性及び受容性:無作為の二重盲検方式に基づく同時対照試験のメタ分析(Clinically Meaningful Efficacy and Acceptability of Low-Frequency Repetitive
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(5)Dua,S.,&MacLean,P.D..「陰茎勃起に関する前頭葉内側面における位置特定(Localization for Penile Erection in Medial Frontal Lobe)」The American J
ournal of Physiology,207,1425-34,(1964年)
さらに、Peter T.Fox及びJack L.Lancasterが発明者であり、生物的に誘導されたフィードバックを用いて脳機能領域に対するコイル位置の設定を行う、経頭蓋磁気刺激(TMS)のコンピュータ支援型のロボットによる送出装置及び方法について説明している、米国特許出願公開第2013/0085316号明細書を参照する。この装置は、ロボット部材に実装されたTMSコイルを有している。刺激コイルの位置は、TMSによって誘発された様々なタイプの生物学的反応を用いて、自動的に最適化することができる。
[発明の概要]
例えば経頭蓋磁気刺激(TMS)パルスによる電磁刺激を用いて、的確な皮質領域(区域1)を識別して、例えば脳機能の効果的な治療・検査を可能にする方法が記載されている。
被験者の異なる皮質領域に第2局所ニューロモデュレーション技術のパルスを印加すること、
皮質領域でのパルス印加と同時に、当該皮質領域について、被験者の心拍に代表される精神生理学的信号を測定すること、及び
精神生理学的信号の規則的な変化を認めると、治療の標的を提示するために、対応する皮質領域を、前帯状皮質膝下部及び吻側前帯状皮質を含む腹内側前頭前野の脳深部領域に機能的に結合されている少なくとも1つの皮質刺激部位として識別すること、を含む。
被験者の異なる皮質領域に第2局所ニューロモデュレーション技術のパルスを印加するモデュレーション装置であって、規定された位置において、被験者の頭部上を動くように構成されているモデュレーション装置と、
モデュレーション装置から行われる皮質領域でのパルス印加と同時に、当該皮質領域について、被験者の心拍に代表される精神生理学的信号を測定する検出器と、を備え、
検出器はモデュレーション装置に機能的に結合されて、モデュレーション装置がニューロモデュレーションを行っている間に同時に精神生理学的信号を測定し、
モデュレーション装置及び検出器は機能的に結合されて、精神生理学的信号の規則的な変化を認めると、対応する皮質領域の位置を、前帯状皮質膝下部及び吻側前帯状皮質を含む腹内側前頭前野の脳深部領域に機能的に接続されている少なくとも1つの皮質刺激部位
として識別して、治療の標的を提示する。
一実施形態において、第2局所ニューロモデュレーション技術は電気刺激技術を含む。
一施形態において、局所ニューロモデュレーション技術の少なくとも1つは、様々な前頭部区域において、その下にある皮質組織を刺激又は調節するように適用される技術を含む。
一実施形態において、第1及び第2局所ニューロモデュレーション技術のうちの少なくとも1つは経頭蓋磁気刺激(TMS)を含む。
一実施形態において、規則的な変化は、遠隔作用、経シナプス作用、及びこれらの組み合わせから選択される。
本発明はさらに、TMS刺激の角度感度を推定し、最適な刺激を行うためのrTMSコイルの最適角度を最適化する方法の使用に関する。
一実施形態において、本方法はさらに、rTMS刺激中に刺激コイルの移動をモニタリングすることを含み、rTMSパルスが精神生理学的パラメータの変化をもはやもたらさないときに、刺激コイルとrTMS刺激を受ける人の頭部とが互いに対して移動される。
一実施形態において、精神生理学的信号は、筋電図検査(EMG)、電気皮膚反応(GSR)、皮膚電位(EDA)、瞳孔測定、呼吸記録法、及びこれらの組み合わせによって生じる。
一実施形態において、経頭蓋磁気刺激は、特に1Hz以下の周波数、又は単一パルスを用いて、一連の低周波刺激を印加することを含む。
検出器はモデュレーション装置に機能的に結合されて、モデュレーション装置がニューロモデュレーションを行っている間に同時に精神生理学的信号を測定し、
本システムはさらに、局所ニューロモデュレーションを行っている間、人の頭部上でモデュレーション装置を移動させるアクチュエータを備え、
検出器は、精神生理学的信号の所定の変化が生じたら移動を停止させるために、アクチュエータに機能的に結合される。
被験者の決定された皮質領域に第2局所ニューロモデュレーション技術のパルスを印加するモデュレーション装置と、
皮質領域におけるモデュレーション装置からのパルス印加と同時に、皮質領域についての、被験者の心拍に代表される精神生理学的信号を測定する検出器とを備え、
検出器はモデュレーション装置に機能的に結合されて、モデュレーション装置がニューロモデュレーションを行っている間に同時に精神生理学的信号を測定し、
モデュレーション装置及び検出器は互いに機能的に結合されて、精神生理学的信号の規則的な変化を認めると、対応する皮質領域の位置を、前帯状皮質膝下部及び吻側前帯状皮質を含む腹内側前頭前野の脳深部領域に機能的に接続されている少なくとも1つの皮質刺激部位として識別して、治療の標的を提示する。
第1局所ニューロモデュレーション技術を用いることによって行う、前帯状皮質膝下部及び吻側前帯状皮質を含む腹内側前頭前野の脳深部領域に関係する精神疾患又は神経疾患の治療のために使用可能な標的として、印加対象者における少なくとも1つの皮質刺激部位を識別するシステムを備え、
さらに、モデュレーション装置及び検出器に機能的に結合されるコンピュータシステム、又は前述のコンピュータシステムを備え、また、該コンピュータシステム上で実行されたときに、パルスを印加するモデュレーション装置を同時に制御するとともに、精神生理学的信号を測定する検出器を同時に制御し、精神生理学的信号をモニタリングして、皮質刺激部位の局所ニューロモデュレーションをモニタリングする、さらなるコンピュータプログラムを備える。
結合も含み得る。
状皮質(rACC)の両方を含む、腹内側前頭前野(VMPFC)の刺激を間接的に実現することであると想定すると、rTMSについて個々の皮質標的を最適化する別の取り組みは、これらの区域の機能に関する解剖学的知識に依存することである。VMPFCは、感情情報の処理、及び続いて起こる心拍等の神経及び内臓反応の調整に関係があるとされてきた。概要は(4)を参照されたい。
や変化がみられないときに、刺激の正確性をリアルタイムで確実に検証できるからである。この方法は、神経・心臓誘導rTMS、又はNCG-rTMSと称されている。
異なる皮質領域にTMSパルスを印加すること、
同時に精神生理学的信号を測定すること、
1つ以上の特定の皮質領域を刺激した結果としての精神生理学的信号の規則的な変化を観察することであって、該規則的な変化は当該皮質領域がその区域に機能的に結合されていることによってのみ生じ得る、規則的な変化を観察すること、及び
精神疾患又は神経疾患を治療するために、これらの部位のうちの少なくとも1つを、局所ニューロモデュレーションを行う標的として用いること
を含む。
人の皮質領域に局所ニューロモデュレーションを行うモデュレーション装置と、
局所ニューロモデュレーションを行っている間、人の頭部上でモデュレーション装置を移動させるアクチュエータと、
精神生理学的信号を測定する検出器と、を備え、
検出器は、モデュレーション装置に機能的に結合されていることで、モデュレーション装置がニューロモデュレーションを行っている間に同時に精神生理学的信号を測定し、検出器は、精神生理学的信号に所定の変化が生じたら移動を停止させるために、アクチュエータに機能的に結合される。
人の皮質領域に局所ニューロモデュレーションを行うモデュレーション装置と、
精神生理学的信号を測定する検出器と、を備え、
検出器は、モデュレーション装置に機能的に結合されていることで、モデュレーション検出器がニューロモデュレーションを行っている間に同時に精神生理学的信号を測定し、検出器及びモデュレーション装置のうちの少なくとも一方は、精神生理学的信号に所定の変化が生じたら、知覚的に感知できる信号を供給するインジケータを備える。
encloses)」内や「ほぼ~まで伸びている(substantially extends up to)」内にあるような、「ほぼ(substantially)」という語について理解されよう。「ほぼ(substantially)」には、「全体に(entirely)」、「完全に(completely)」、「全て(all)」等の語を有する実施形態が含まれていてもよい。したがって、各実施形態では、形容詞的に用いられている「ほぼ(substantially)」を削除してもよい。当てはまる場合、「ほぼ(substantially)」という語は、100%を含め、90%以上、例えば95%以上、特に99%以上、さらには99.5%以上の場合も含む。「備える、含む(comprise)」という語には、「備える、含む(comprise)」が「~からなる(consist of)」のことを意味する実施形態も含まれている。
説明するために用いられているものではない。このように用いられている語同士は、適切な状況下では交換可能であり、本明細書で説明されている本発明の各実施形態は、本明細書で説明されている又は図示されている以外の順序でも動作可能であることは理解されよう。
上述の各実施形態は、本発明を限定するものではなく、例示するものであり、当業者であれば、添付の請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施形態を設計できることに注目すべきである。各請求項において、括弧内のいずれの参照符号も、特許請求の範囲を限定するものとして解釈するものではない。動詞「備える、含む(to comprise)」及びその活用形を使用することは、請求項に記載されている要素や工程以外のものが存在することを排除するものではない。要素の前に置かれる冠詞「a」又は「an」は、このような要素が複数存在することを排除するものではない。本発明の実施は、別個の要素を数個備えたハードウェアを用いて行ってもよく、また、適切にプログラミングされたコンピュータを用いて行ってもよい。数個の手段を列挙する装置又は機器に関する請求項において、これらの手段のうちのいくつかは、同じ一つのハードウェア製品によって具現化されてもよい。互いに異なる従属請求項に特定の手段が記載されているという事実のみで、これらの手段の組み合わせを効果的に使用できないことを示すものではない。
本特許で説明した種々の態様は、さらなる効果を提供するために組み合わせることができる。さらに、特徴のうちのいくつかは、1つ以上の分割出願の基礎を構成し得る。
図面は必ずしも縮尺通りではない。
図1において、人1の皮質領域に局所ニューロモデュレーションを行うシステムの一実施形態が示されている。本実施形態では、本システムは、人1の皮質領域に局所ニューロモデュレーションを行うモデュレーション装置2を備えている。モデュレーション装置2はモデュレーション信号送信器ヘッド3を有している。本実施形態におけるモデュレーション信号送信器ヘッド3は、送信器3から離れた特定の地点、ここでは人1の頭部内の地点に向けた磁気パルスを送出する。ここで、送信器ヘッド3は、その人の頭上において手動で移動させられる。あるいは、本実施形態では例えば送信器ヘッド3であるものを、局所ニューロモデュレーションを行っている間にモデュレーション装置2をその人の頭上で移動させるアクチュエータに装着し、又は組み込んでもよい。人1にはさらに、精神生理学的信号を測定する検出器4を備えている。図1の本実施形態において、検出器4は心拍数モニタを備えている。本実施形態における検出器4は、精神生理学的信号を処理するとともに、精神生理学的信号の所定の変化が起こったかどうか、及びそれがいつ起こったかを判定するコンピュータプログラムを備えている。一実施形態において、検出器4及び/又はモデュレーション装置2には、精神生理学的信号に所定の変化が起きたときに、知覚的に感知できる信号を供給する信号器を設けることもできる。検出器2とモデュレーション装置2は、例えば有線又は無線で、機能的に結合されてもよい。一実施形態では、説明
したように、検出器2、及び/又はモデュレーション装置2、及び/又は送信器ヘッド3は、パルスを送信する部分を人1の頭上で動かすアクチュエータに機能的に結合されてもよい。検出器4及び/又はモデュレーション装置2上で実行されるソフトウェアが、精神生理学的信号に所定の変化が生じたと判定すると、アクチュエータが停止して治療を始めることができる。本実施形態において、第1及び第2局所ニューロモデュレーション技術は同じである。
Claims (30)
- 第1局所ニューロモデュレーション技術を用いることによって行う、前帯状皮質膝下部及び吻側前帯状皮質を含む腹内側前頭前野の脳深部領域に関係する精神疾患又は神経疾患の治療のために使用可能な標的として、印加対象者における少なくとも1つの皮質刺激部位を識別する方法であって、
前記対象者の異なる皮質領域に第2局所ニューロモデュレーション技術のパルスを印加すること、
前記皮質領域における前記パルスの印加と同時に、前記皮質領域について、前記対象者の心拍に代表される精神生理学的信号を測定すること、
前記精神生理学的信号に規則的な変化を認めると、前記治療の前記標的を提示するために、対応する皮質領域を、前帯状皮質膝下部及び吻側前帯状皮質を含む腹内側前頭前野の前記脳深部領域に機能的に接続されている少なくとも1つの皮質刺激部位として識別すること、を含む方法。 - 閉ループ刺激サイクルにおいて、心拍がECGを用いてリアルタイムで測定され、R波ピークが前記ECG中で決定され、前記R波ピークのリアルタイムでの前記検出に基づいてTMSパルスが起動され、次のR波ピークまでの時間が測定され、これら後続のR波ピーク間の待ち時間が最大である部位が前記皮質刺激部位であると判定される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1局所ニューロモデュレーション技術が電気刺激技術を含む、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記第2局所ニューロモデュレーション技術が電気刺激技術を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記局所ニューロモデュレーション技術の少なくとも1つが、様々な前頭部区域において、その下にある皮質組織を刺激又は調節するように適用される技術を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記局所ニューロモデュレーション技術は、経頭蓋直流電気刺激(tDCS)、高解像度tDCS(HD-tDCS)、経頭蓋交流電気刺激(tACS)、経頭蓋ランダムノイズ刺激(tRNS)、脳深部刺激(DBS)、超音波技術、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項5に記載の方法。
- 前記第1及び第2局所ニューロモデュレーション技術は同一の局所ニューロモデュレーション技術である、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1及び第2局所ニューロモデュレーション技術のうちの少なくとも1つは経頭蓋磁気刺激(TMS)を含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記精神生理学的信号は、心電図(ECG)、筋電図(EMG)、プレチスモグラフィー、瞳孔測定、呼吸記録法、及びこれらの組み合わせから選択される、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記規則的な変化は、遠隔作用、経シナプス作用、及びこれらの組み合わせから選択される、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記TMSパルスを前頭前野区域に向けることによって、一連のTMS刺激中における
心拍数の減少によって識別された、特に吻側前帯状皮質及び前帯状皮質膝下部を含む腹内側前頭前野を、間接的に、又はシナプス経由で刺激する、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。 - 前記方法は、処置と同時の又は処置前の、基礎心拍数を増加させる同時課題(認識的、身体的、又は情緒的のいずれかに関する)を用いることによって最適化される、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
- rTMSに対する抗うつ効果の有効性を高めることを特に狙いとしている、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
- TMS刺激の角度感度を推定し、かつ、最適な刺激を行うためのrTMSコイルの最適角度を最適化するための、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法の使用。
- 前記方法は、様々なコイル角度を用いて、刺激を行うのに最適なコイル角度を識別するために適用される、請求項13に記載の使用。
- rTMS刺激中に刺激コイルの移動をモニタリングすることをさらに含み、前記rTMSパルスが前記精神生理学的パラメータの変化をもはやもたらさないときに、刺激コイルとrTMS刺激を受ける人の頭部とが互いに対して移動される、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記方法は、心拍を定量化する装置、特に心電図(ECG)を生成する装置又はプレチスモグラフィー装置を用いることを含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記精神生理学的信号は、筋電図検査(EMG)、電気皮膚反応(GSR)、皮膚電位(EDA)、瞳孔測定、呼吸記録法、及びこれらの組み合わせによって生じる、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記経頭蓋磁気刺激は、特に1Hzよりも大きい周波数を用いて、一連の高周波刺激を印加することを含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記経頭蓋磁気刺激は、1Hz以下の周波数、又は単一パルスを用いて、一連の低周波刺激を印加することを含む、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 精神疾患又は神経疾患を治療するために局所ニューロモデュレーションを行う方法であって、該方法は、印加対象者における少なくとも1つの皮質刺激部位を、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法に従って、前帯状皮質膝下部及び吻側前帯状皮質を含む腹内側前頭前野の脳深部領域に関係する精神疾患又は神経疾患の治療のための標的として識別すること、及び、その後、識別された前記皮質刺激部位に対して前記第1/第2局所ニューロモデュレーションを行うこと、を含む方法。
- 閉ループ刺激サイクルにおいて、心拍がECGを用いてリアルタイムで測定され、R波ピークが前記ECG中で決定され、前記R波ピークのリアルタイムでの前記検出に基づいてTMSパルスが起動され、次のR波ピークまでの時間が測定されながら、前記治療が施される、請求項22に記載の方法。
- 特に大うつ病性障害(MDD)又はうつ病に対して適用される、請求項21に記載の方法。
- 印加対象者における少なくとも1つの皮質刺激部位を、第1局所ニューロモデュレーション技術を用いることによって行う、前帯状皮質膝下部及び吻側前帯状皮質を含む腹内側前頭前野の脳深部領域に関係する精神疾患又は神経疾患の治療のために使用可能な標的として識別するシステムであって、
対象者の異なる皮質領域に第2局所ニューロモデュレーション技術のパルスを印加するモデュレーション装置であって、規定された位置において、対象者の頭部上を移動するように構成されるモデュレーション装置と、
前記モデュレーション装置から行われる前記皮質領域でのパルス印加と同時に、前記皮質領域について、前記対象者の心拍に代表される精神生理学的信号を測定する検出器と、を備え、
前記検出器は前記モデュレーション装置に機能的に結合されて、前記モデュレーション装置が前記パルスを印加している間に同時に前記精神生理学的信号を測定し、
前記モデュレーション装置及び前記検出器は互いに機能的に結合されて、前記精神生理学的信号に規則的な変化を認めると、対応する皮質領域の位置を、前帯状皮質膝下部及び吻側前帯状皮質を含む腹内側前頭前野の前記脳深部領域に機能的に接続されている少なくとも1つの皮質刺激部位として識別して、前記治療の前記標的を提示する、システム。 - 前記検出器は前記モデュレーション装置に機能的に結合されて、前記モデュレーション装置がニューロモデュレーションを行っている間に同時に前記精神生理学的信号を測定し、
前記システムはさらに、前記局所ニューロモデュレーションを行っている間、前記人の頭部上で前記モデュレーション装置を移動させるアクチュエータを備え、
前記検出器は、前記精神生理学的信号に所定の変化が生じたら移動を停止させるために、前記アクチュエータに機能的に結合される、請求項24に記載のシステム。 - 前記モデュレーション装置に機能的に結合されるECG機器をさらに備え、閉ループ刺激サイクルにおいて、ECGを用いて心拍のリアルタイム測定を行い、前記ECG中においてR波ピークを決定し、前記R波ピークのリアルタイムでの前記検出に基づいて前記モデュレーション装置によってTMSパルスを起動し、次のR波ピークまでの時間を測定し、これら後続のR波ピーク間の待ち時間が最大である部位を示して、前記皮質刺激部位を判定する、請求項24又は25に記載のシステム。
- 治療のために人の皮質領域に局所ニューロモデュレーションを行う請求項26に記載のシステムであって、
前記対象者の決定された皮質領域に第2局所ニューロモデュレーション技術のパルスを印加するモデュレーション装置と、
前記モデュレーション装置から行われる前記皮質領域でのパルス印加と同時に、前記皮質領域について、前記対象者の心拍に代表される精神生理学的信号を測定する検出器と、を備え、
前記検出器は前記モデュレーション装置に機能的に結合されて、前記モデュレーション装置が前記パルスを印加している間に同時に前記精神生理学的信号を測定し、
前記モデュレーション装置及び前記検出器は互いに機能的に結合されて、前記精神生理学的信号に規則的な変化を認めると、対応する皮質領域の位置を、前帯状皮質膝下部及び吻側前帯状皮質を含む腹内側前頭前野の前記脳深部領域に機能的に接続されている前記少なくとも1つの皮質刺激部位として識別して、前記治療の前記標的を提示する、システム。 - 前記モデュレーション装置及び前記検出器に機能的に結合されるコンピュータシステムをさらに備え、また、コンピュータプログラムを備え、該コンピュータプログラムは、前記コンピュータシステム上で実行されたときに、前記パルスを印加する前記モデュレーシ
ョン装置を同時に制御するとともに、前記精神生理学的信号を測定する前記検出器を同時に制御し、前記精神生理学的信号に規則的な変化が生じたと判定すると、対応する皮質領域を、前帯状皮質膝下部及び吻側前帯状皮質を含む腹内側前頭前野の前記脳深部領域に機能的に結合される少なくとも1つの皮質刺激部位として識別して、前記治療の前記標的を提示する、請求項24~27のいずれか1項に記載のシステム。 - 人の皮質領域に局所ニューロモデュレーションを行うシステムであって、
第1局所ニューロモデュレーション技術を用いることによって行う、前帯状皮質膝下部及び吻側前帯状皮質を含む腹内側前頭前野の脳深部領域に関係する精神疾患又は神経疾患の治療のために使用可能な標的として、印加対象者における少なくとも1つの皮質刺激部位を識別する前記システムを備え、
前記モデュレーション装置及び前記検出器に機能的に結合されるコンピュータシステム又は前記コンピュータシステムをさらに備え、また、コンピュータプログラムをさらに備え、該コンピュータプログラムは、前記コンピュータシステム上で実行されたときに、前記パルスを印加する前記モデュレーション装置を同時に制御するとともに、前記精神生理学的信号を測定する前記検出器を同時に制御し、前記精神生理学的信号をモニタリングして、前記皮質刺激部位の前記局所ニューロモデュレーションをモニタリングする、システム。 - 前記検出器及び前記モデュレーション装置のうちの少なくとも一方は、前記精神生理学的信号に所定の変化が生じると、知覚で感知できる信号を供給するインジケータを備える、請求項24~29のいずれか1項に記載のシステム。
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