JP5449768B2 - 経頭蓋磁気刺激用頭部固定具及び経頭蓋磁気刺激装置 - Google Patents

Description

本発明は、反復的経頭蓋磁気刺激療法による求心路遮断痛（神経因性疼痛）の軽減を行う反復的経頭蓋磁気刺激装置に関する。

求心路遮断痛に対して、大脳皮質ニューロンを刺激する反復的経頭蓋磁気刺激療法（repetitive transcranial magnetic stimulation: rTMS）によって、電気刺激と同様の疼痛軽減効果が得られるという報告が近年なされている（非特許文献１参照）。反復的経頭蓋磁気刺激療法は、コイル（図６参照）に電流を瞬間的に流すことにより電磁誘導の原理を用いて大脳皮質に微小な磁界及び電流を発生させ、非侵襲的に大脳皮質ニューロンを刺激する療法である。

図９は、反復的経頭蓋磁気刺激療法を行う従来の経頭蓋磁気刺激装置を示す。従来の経頭蓋磁気刺激装置は、概略、磁気刺激制御装置１０’、コイルを含む磁界生成手段８’、及びそれらを繋ぐケーブル７’とから構成される。磁気刺激制御装置１０’は、比較的高い周波数（例えば、５Ｈｚ〜２０Ｈｚ）の電流パルスを連続的若しくは断続的に生成する。磁界生成手段８’は、磁気刺激制御装置１０’からの電流パルスが流れるコイルを内部に含んでいる。このコイルにより生成される磁界を被験者の頭蓋の外から大脳皮質ニューロンに当てて、大脳皮質ニューロンを刺激する。

"Reduction of intractable deafferentation pain with navigation-guided repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) of the primary motor cortex",A. Hirayama, Y. Saitoh et al., PAIN 122: 22-27, 2006

これに対して発明者らは、上記経頭蓋磁気刺激装置を用いて求心路遮断痛の軽減につき鋭意研究を進めて、以下のような知見を得た。

（１）疼痛軽減効果を上げるためには、磁気刺激の対象となる大脳皮質におけるターゲットは、所定の症状を持つ被験者毎に固有のスポット状のものになる。即ち、ある症状を有する被験者に対しては、ターゲットの位置、磁界の角度、コイルの方向は概ね一義的なものとなる。具体的には、ターゲットは直径１０ｍｍ程度の領域となり、このようなスポット状のターゲットを刺激するには、磁界生成手段の指向性は相当に高い方がよい。

（２）上記（１）を踏まえて反復的経頭蓋磁気刺激療法を行うと、疼痛軽減は数時間程度持続する。しかし、疼痛軽減の効果が数日間持続するまでには到らない。従って、あまり時間間隔を空けずにできれば毎日、継続的に上記療法を行うことが疼痛軽減の観点からは望ましい。

一方で、次のような問題点も浮かび上がってきた。つまり、従来の装置は大掛かりなものであり、従来の装置を用いて磁気刺激療法を行うには相当に広い空間や設備が必要である。更に、磁気を大脳皮質のスポット状のターゲット（位置、方向、角度）に加えることは非常に困難である。

以上の知見に基づき、反復的経頭蓋磁気刺激療法においては、（Ａ）全体装置を小型化し、且つ簡易化し、（Ｂ）更に、一般人である被験者（患者）が、日常的に、大脳皮質のターゲットスポットに同じように磁気刺激を加えることができるような経頭蓋磁気刺激装置が求められていることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明は、実効的に経頭蓋磁気刺激療法を行える反復的経頭蓋磁気刺激装置であって、被験者がかかりつけの医院や自宅などで日常的に継続反復して経頭蓋磁気刺激療法を行える簡素化・小型化された経頭蓋磁気刺激装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するためになされたものである。本発明に係る経頭蓋磁気刺激治療用の頭部固定具（例えば、ヘルメット等）は、
磁界生成手段を着脱可能に固定する固定手段を備え、被験者の頭部を覆い被験者固有の頭部形状と噛み合って固定される頭部固定具であって、
上記固定手段に磁界生成手段を固定することにより、
頭蓋内部の大脳皮質一次運動野の、個々人で異なる、直径１０ｍｍ以下のターゲットスポットに、上記磁界生成手段が生成する磁界により誘導される電流の密度最大点が定常的に配置され、且つ上記磁界生成手段が生成する磁界の方向と上記ターゲットスポットの向きとが一定の関係となるように、被験者の頭部に対する上記磁界生成手段の相対位置が一定に保持されることを特徴とするものである。

また、本発明に係る経頭蓋磁気刺激装置は、
本発明に係る経頭蓋磁気刺激治療用頭部固定具と、
上記頭部固定具に着脱可能に固定される、コイルを含む磁界生成手段と、
上記磁界生成手段のコイルに電流を流して磁界を誘導する磁気刺激制御装置とを含むことを特徴とするものである。

本発明に係る経頭蓋磁気刺激用頭部固定具及び経頭蓋磁気刺激装置を用いることにより、日常的に反復継続して経頭蓋磁気刺激療法を施すことができる。

本発明の第１の実施形態に係る経頭蓋磁気刺激装置の全体図である。 経頭蓋磁気刺激装置で利用する磁界生成手段（コイル）の例の斜視図である。 大脳皮質のＭＲＩ画像と磁界の矢印を表示する光学式ナビゲーションガイドシステムのコンピュータである。 ２０人の被験者に対して、本発明の第１の実施形態に係る経頭蓋磁気刺激装置による反復的経頭蓋磁気刺激療法を施した際の、刺激前、刺激中、刺激直後、刺激後３０分、６０分、９０分、１８０分におけるＶＡＳの平均値の推移を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る反復的経頭蓋磁気刺激装置の全体図である。 メッシュ状シェル部を頭部に装着する様子を示す斜視図である。 頭部に巻かれたメッシュ状シェル部に頭部固定具本体部を被せ、夫々の対応する止め具及び止め部材を係合させたときの様子を示す斜視図である。 頭部固定具本体部に設けられたコイル固定手段と、磁界生成手段のコイル固定手段受け部材とを契合させ、頭部固定具本体部に対して磁界生成手段を固定したときの様子を示す斜視図である。 従来の経頭蓋磁気刺激装置の斜視図である。 ２つの円形コイルを頭蓋表面に並べて夫々に仮想的に電流を流す際に、頭蓋表面、及び、大脳皮質表面に生成されるべき磁場分布、及び、電流分布を示すシミュレーションの図である。図１０（１）に示す２つの円形コイルは、図２（１）に示す８の字型の磁界生成手段に相当するものである。図１０（２）は、頭蓋表面に生成されるべき磁場分布のシミュレーションの図である。図１０（３）は、大脳皮質表面に生成されるべき磁場分布のシミュレーションの図である。図１０（４）は、生成される磁場により誘導される大脳皮質表面の電流分布（電流密度）のシミュレーションの図である。 本発明の第２の実施形態に係る反復的経頭蓋磁気刺激装置を、患者（被験者）が自宅などで専門的な操作者の介在無く日常的に利用する様子を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る頭部固定具作成方法の、概略の手順を示すフロー図である。 本発明の第３の実施形態で利用されるコンピュータ、ＭＲＩ撮像装置、及び位置把握手段の関係を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態で利用されるコンピュータの動作を示す概略のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において、磁界生成手段（コイル）の方向とは、被験者の頭表面における磁界生成手段（コイル）の向きのことであり、磁界生成手段（コイル）の角度とは、被験者の頭表面の法線と磁界方向とが為す角度のことであるとする。

［第１の実施形態］
図１は、全体が１で表される本発明の第１の実施形態に係る反復的経頭蓋磁気刺激装置の概略図である。第１の実施形態に係る経頭蓋磁気刺激装置１は、経頭蓋磁気刺激制御装置１０、コイルを含む磁界生成手段８、及びそれらを繋ぐケーブルを含む。更に、第１の実施形態に係る経頭蓋磁気刺激装置１は、光学系ナビゲーションガイドシステムを含む。光学系ナビゲーションガイドシステムは、図３に示すコンピュータ２１、コンピュータ２１に接続された光学的位置把握手段２８、治療台２２に固定された第１の位置表示手段２４、及び磁界生成手段８に付随する第２の位置表示手段２６を含んでいる。

第１の実施形態に係る経頭蓋磁気刺激装置１を利用する操作者は、コンピュータ２１のディスプレイに表示される被験者の大脳皮質のＭＲＩ（magnetic resonance imaging；磁気共鳴映像法）画像に基づいてターゲットを確認しつつ、コイルの位置や脳表に対する方向・角度をリアルタイムにモニタしながら、大脳皮質を刺激できる。被験者の大脳皮質のＭＲＩ画像の表示、及び大脳皮質に対するコイル（磁界生成手段）の相対位置の表示は、光学式ナビゲーションガイドシステムが行う。図１に示す光学式ナビゲーションガイドシステムは、Brainsight Frameless Navigation system（登録商標）（Rogue Research Inc, Montreal, Canada）が基礎になっている。

経頭蓋磁気刺激装置１による治療に先立ち、まずマーカを付した被験者頭部のＭＲＩ画像が撮影されて、それを元にコンピュータ２１で脳表の立体画像が構築される。次に、治療台２２上で被験者頭部の位置決めがなされる。このとき、被験者毎に頭部にメッシュ状シェル２０が被せられ、このときの頭部位置・形状が各被験者のためのメッシュ状シェル２０、及びその固定台１９により保存される。このメッシュ状シェル２０は、定位的放射線治療で使用する熱可塑性樹脂製のメッシュ状シェルであるのが望ましい。メッシュ状シェル２０はその熱可塑性により頭部形状を保存できるようになっている。従って、このＭＲＩ撮影・保存作業以降、形状保存したメッシュ状シェル２０及び固定台１９を利用して被験者頭部を固定することで、治療台２２に対する各被験者の頭部の固定位置が正確に再現されるようになる。

この頭部位置決め時に、被験者の頭部に付されたマーカの位置と、治療台２２に固定される第１の位置表示手段２４の位置が（後述する）光学的位置把握手段２８を介してコンピュータ２１に把握される。更に、被験者頭部に付されたマーカの位置データと、ＭＲＩ立体画像上のマーカデータとの結び付けがコンピュータ２１によりなされる。そうすると、コンピュータ２１は、ＭＲＩ画像、被験者頭部（大脳）位置、及び治療台２２位置を結び付けて把握できることになる。

次に、図１に示す反復的経頭蓋磁気刺激装置１による経頭蓋磁気刺激療法の実施時には、被験者を治療台２２に仰臥位とし、被験者の頭部顔面を上記メッシュ状シェル２０で固定して、刺激治療中被験者の頭部が動かないようにする。

光学式ナビゲーションガイドシステムでは、使用する磁界生成手段８の、被験者頭部に対する相対位置をコンピュータ２１が把握できるようになっている。つまり、光学的位置把握手段２８が、治療台２２に固定される第１の位置表示手段２４の位置と、磁界生成手段８に付随する第２の位置表示手段２６の位置とを連続的に把握する。光学的位置把握手段２８は、接続するコンピュータ２１に第１の位置表示手段２４の第１の位置情報と、第２の位置表示手段２６の第２の位置情報とを与える。コンピュータ２１が、上記の被験者の大脳（頭部）の治療台２２に対する相対位置情報を把握しているならば、この相対位置情報、上記第１の位置情報、及び上記第２の位置情報により、被験者の大脳皮質に対する磁界生成手段８の位置、方向及び角度をリアルタイムで算出して表示し得ることになる。

コンピュータ２１は、図３に示すように大脳皮質のＭＲＩ画像と、磁界生成手段８の位置、方向及び角度とを表示する。図３では、矢印２３が磁界生成手段８及び生成磁界の位置、方向及び角度を示す。

頭部が治療台２２に対して被験者固有の固定位置に固定された後、磁界生成手段８内部のコイルに頭蓋磁気刺激制御装置１０によって発生された電流パルスが連続的に流される。操作者はコンピュータ２１のディスプレイ２５上の被験者のＭＲＩ画像及び磁界生成手段情報を確認しつつ、大脳皮質の適切な位置への刺激を行う。

図２は、反復的経頭蓋磁気刺激装置で利用する磁界生成手段（コイル）８の斜視図である。図２（２）に示す磁界生成手段は円形コイルを含むものである。この場合の磁界生成手段は、固定が容易であり広範囲の刺激を行うのに向いている。一方、図２（１）に示す磁界生成手段は、２つの円形コイルを同一平面上で８の字型に並べたものであり、電流は２つのコイルを逆方向に流れる。８の字型の磁界生成手段は、８の字の交点に相当する点直下にて誘導電流密度が最大となり、固定がやや難しいが限局した刺激をするのに向いている。更に、図２（３）に示す磁界生成手段は、２つの円形コイルが所定の角度を挟んで山型をなすように配置されたもの（例えば、ダブルコーン形状と称されるもの）である。図２（１）（２）（３）に示すいずれの磁界生成手段８も樹脂成形されているものが望ましい。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る反復的経頭蓋磁気刺激装置１により２０人の被験者に対して反復的経頭蓋磁気刺激療法を施した際の、刺激直前、刺激最中、刺激直後、刺激後３０分、６０分、９０分、１８０分におけるＶＡＳ（Ｖｉｓｕａｌ Ａｎａｌｏｇｕｅ Ｓｃａｌｅ）の平均値の推移を示すグラフである。ここでのＶＡＳは、被験者における疼痛尺度であり「０」〜「１０」の値から被験者自身が選択する。「０」が全く痛みを感じない状態を示し、「１０」が最も痛みが激しいと感じられる状態を示す。

刺激条件は以下の通りである。
（１）磁界生成手段は８の字型コイルを含むものである。
（２）強度は、安静運動誘発閾値（resting motor threshold）の９０％である。
（３）刺激頻度は５Ｈｚである。
（４）刺激時間１０秒、刺激間隔５０秒として、５０回刺激を１０回行った。刺激は計５００回行ったことになる。
安静運動誘発閾値については、最初に一次運動野を刺激して運動誘発閾値を決定した（安静運動誘発閾値の測定不能の被験者に対しては、一律１００Ａ／μｓとした）。刺激対象は、一次運動野（Ｍ１）、一次感覚野（Ｓ１）、補足運動野（ＳＭＡ）、前前頭野（ｐｒｅＭ）の４ヶ所とした。ｓｈａｍ（偽の）刺激も行った。

グラフから明らかなように、一次運動野（Ｍ１）への刺激を行うと、直前には約８．２のＶＡＳが、最中には約５．８にまで低下し、その後徐々に上昇しつつも、１８０分後にも約７．５の値を維持している。その他の部位では、最中及びその後にＶＡＳが低下する傾向が見られるものの、低下は顕著でない。従って、一次運動野（Ｍ１）への刺激でのみ有効な除痛効果が得られていると考えられ、除痛の効果は、刺激後数時間（図４のグラフでは少なくとも１８０分間）継続しているといえる。

前述のように、発明者らは、経頭蓋磁気刺激装置を用いた求心路遮断痛の軽減につき鋭意研究を進めた結果、以下のような新たな知見を得ている。疼痛軽減効果をあげるための、磁気刺激の対象となる大脳皮質におけるターゲットは、所定の症状を持つ被験者毎に固有のスポット状のものになる。即ち、ある症状を有する被験者に対しては、ターゲットの位置、磁界の角度、コイルの方向は概ね一義的なものとなる。そこで、本発明の第１の実施形態に係る反復的経頭蓋磁気刺激装置１を特に８の字型コイルを含む磁界生成手段と共に利用すれば、光学式ナビゲーションガイドシステムにより、様々な症状を持つ被験者毎に固有のスポット状のターゲットを実効的に刺激できる。このスポット状のターゲットの大きさは、発明者らの研究による知見では、直径２０ｍｍを超えるものではない。このスポット状のターゲットの領域は、好適には直径１０ｍｍ以下であることも判明している。

前に説明したように、例えば８の字型の磁界生成手段では、８の字の交点に相当する点直下にて、即ち、８の字の交点を通る法線に沿って、誘導電流密度が最大となる。従って、その誘導電流密度が最大となる線が、様々な症状を持つ被験者毎に固有の、大脳皮質における上記の直径１０ｍｍ以下のターゲットスポットを、できればその略中央部を貫くように、磁界生成手段と頭蓋との関係が決定され保持されるのが好ましい。更に、上記誘導電流密度が最大となる線は上記ターゲットスポットを一定の方向で貫くように、磁界生成手段と頭蓋との関係が決定され保持されるのがより好ましい。このことは、他の形状の磁界生成手段でも同様である。

図１０は、２つの円形コイルを頭蓋表面に並べて夫々に仮想的に電流を流す際に、頭蓋表面、及び、大脳皮質に生成されるべき磁場分布、及び、電流分布を示すシミュレーションの図である。図１０（１）に示す２つの円形コイル（図では２つの楕円で示している）は、図２（１）に示す８の字型の磁界生成手段に相当するものである。図１０（２）は、頭蓋表面に生成されるべき磁場分布のシミュレーションの図であり、図１０（３）は、大脳皮質表面に生成されるべき磁場分布のシミュレーションの図である。更に、図１０（４）は、生成されるべき磁場により誘導される大脳皮質表面の電流分布（電流密度）のシミュレーションの図である。磁場分布の単位はテスラ（Ｔ）であり、電流分布の単位はＡ／ｍ^２である。図１０（４）の中央左上部辺りに矢印及び楕円環で示すように、大脳皮質上で電流密度が高い部位がポイント状に現出する。このポイントが、被験者毎に固有の直径１０ｍｍ以下のターゲットスポットに含まれる（ターゲットスポットを貫く）ことが好ましい。

ところで、そもそも反復的経頭蓋磁気刺激療法は、疼痛の緩和のみならず、うつ病の治療や脳卒中後のリハビリ促進としても、効果があることが見出されている。また、疼痛緩和では刺激対象は主として一次運動野（Ｍ１）であることが判明しているが、うつ病療法では前頭前野が、脳卒中後のリハビリ促進法では同じ一次運動野でも健側（疼痛緩和では患側である）が、刺激対象であるとされている。更に、疼痛緩和治療において同じ疼痛の症状であっても、被験者（患者）によって刺激対象たる一次運動野の部位が異なることも多くある。

また、上記第１の実施形態に係る反復的経頭蓋磁気刺激装置１は、やはり大掛かりなものであり、相当に広い空間を必要とする。従って該装置を被験者の自宅毎に設置することはやはり容易なことではない。しかも、必ず専門的な操作者が介在しなければならない。

そこで、様々な症状を持つ被験者毎に固有のスポット状のターゲットを実効的に刺激でき、且つ、簡便に利用できる反復的経頭蓋磁気刺激装置を提供することが望ましいと言える。

［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態に係る反復的経頭蓋磁気刺激装置の全体図である。本発明の第２の実施形態に係る反復的経頭蓋磁気刺激装置は、以下の条件を備えるものとした。
（１）設備が大掛かりでなく、被験者の自宅などでも日常的に行える程に小型化、簡便化されたものである。
（２）発明者らが見出したように、被験者の症状に応じて刺激対象部位は狭範囲であり且つ固定的である。従って、コイルによる磁気刺激が、常時、患者大脳の同じ部位に同じ方向・角度から与えられるようにする。

図５に示す反復的経頭蓋磁気刺激装置において、磁界生成手段（コイル）８は磁気刺激制御装置１０に接続され、磁気刺激制御装置１０によって発生された電流パルスが連続的に流されて放電が行われる。この磁気刺激制御装置１０及び磁界生成装置８は、図１に示す第１の実施形態のものと同様のものであってもよいが、磁気刺激制御装置１０を適切な半導体回路素子などで構成することにより、磁気刺激制御装置１０及び磁界生成手段８をより小型化且つ簡便化するのが好ましい。

更に、本発明の第２の実施形態に係る反復的経頭蓋磁気刺激装置は、磁界生成手段８を頭部に対して固定するための固定具、即ち磁気刺激頭部固定具２を含む。ここでの頭部固定具は、例えば、ヘルメット等であればよい。図５右部に、本発明の第２の実施形態に係る磁気刺激頭部固定具２の斜視図を示している。

上記磁気刺激頭部固定具２は、主として、メッシュ状シェル部６と、頭部固定具本体部４とから構成される。メッシュ状シェル部６と頭部固定具本体部４は、被験者毎に被験者の（鼻根点を含む）頭部形状にできるだけ合わせて隙間無く密着するように形成される。メッシュ状シェル部６と頭部固定具本体部４は、後で説明するように適切な止め具により、相対的な配置位置が固定されるようになっている。なお、図５〜図８では、メッシュ状シェル部６と頭部固定具本体部４とを、独立の部材であるとしている。後述するように、メッシュ状シェル部６と頭部固定具本体部４とは、一体形成されるものであってもよい。

図６〜図８は、磁気刺激頭部固定具２及び磁界生成手段８を頭部に装着する様子を順に示す斜視図である。まず、図６に示すように、鼻根を含む頭部をほぼ帯状に巻くメッシュ状シェル部６が装着される。図６では、個々の微細なメッシュの形状は省いてある。メッシュ状シェル部６の材質は特定のものに限定されない。例えば、メッシュ状シェル部６は、第１の実施形態と同様に、定位的放射線治療などで利用する熱可塑性樹脂製のメッシュであるのが好ましい。つまり、メッシュ状シェル部６は、個別の被験者に関する鼻根を中心とした頭部形状を保存（記憶）しつつも、熱などを与えれば塑化して頭部に装着しやすくなる薄いメッシュ状材料で構成されるのが好ましい。なお、このような形状保存性及び熱塑化性を有する限りシェル部はメッシュ状でなくてもよい。上述のようにメッシュ状シェル部６が鼻根点を中心とした頭部形状を保存（記憶）していることにより、メッシュ状シェル部６と頭部との相対配置位置は、着脱を繰り返しても常時一定のものとなる。

なお、図６に示すメッシュ状シェル部６は、主として鼻根の形状により常時頭部の同じ位置に設けられることになる。ここで、メッシュ状シェル部６は、耳の形状や位置を保存してそれら形状・位置により常時頭部の同じ位置に設けられるようにしてもよい。

メッシュ状シェル部６の外側表面には、複数の止め具１２が設けられている。この止め具１２に対応する止め部材（図示せず）は、頭部固定具本体部４の内側の対応すべき位置に設けられている。図７は、頭部に巻かれたメッシュ状シェル部６に頭部固定具本体部４を被せ、夫々の対応する止め具１２及び止め部材（図示せず）を係合させたときの様子を示す斜視図である。メッシュ状シェル部６に頭部固定具本体部４を被せ、対応する止め具１２と止め部材（図示せず）を係合させると、メッシュ状シェル部６に対する頭部固定具本体部４の相対的位置が一定のものになる。従って、このとき、頭部に対する頭部固定具本体部４の相対的位置が確定し、この相対的位置が常時一定のものとなる。頭部固定具本体部４も、薄板の熱可塑性樹脂製で構成されているのが好ましい。

図７に示すように、頭部固定具本体部４の外側表面には、コイル固定手段１４が設けられている。これに対応して、磁界生成手段８の頭部固定具本体部４外側表面に対向する面側には、コイル固定手段受け部材（図示せず）が設けられている。例えば、コイル固定手段１４は、所定の角度で突出した多角形状の突起からなり、コイル固定手段受け部材はかかる突起と嵌合する凹部からなる。コイル固定手段１４及びコイル固定手段受け部材が複数組設けられるときには、コイル固定手段１４が所定の角度で突出した円柱形状の突起からなり、コイル固定手段受け部材がかかる突起と嵌合する凹部からなるのでもよい。

コイル固定手段１４は、そもそもは頭部固定具本体部４とは別の部材であり、コイル固定手段１４の設けられる位置により、磁界生成手段８が頭部固定具本体部４に固定される位置が決定されることになる。また、コイル固定手段１４及びコイル固定手段受け部材（図示せず）は、厚みを変更できるようになっており、これらの複数のコイル固定手段１４及びコイル固定手段受け部材（図示せず）の厚みを適宜調整することにより、磁界生成手段８の生成する磁界角度を調整することができる。コイル固定手段１４及びコイル固定手段受け部材（図示せず）により、頭部固定具本体部４に対する磁界生成手段８の（方向、角度を含む）相対的位置が確定しこの相対的位置が一定のものとなる。

図８は、頭部固定具本体部４に設けられたコイル固定手段１４と、磁界生成手段８のコイル固定手段受け部材（図示せず）とを係合させ、頭部固定具本体部４に対して磁界生成手段８を固定したときの様子を示す斜視図である。以上のことから、メッシュ状シェル部６及び頭部固定具本体部４により、頭部に相対する磁界生成手段８の配置（位置、方向、及び角度）は、たとえ被験者が自身で行った場合であっても、常に一定のものとなる。

ところで、第２の実施形態に関する上記記述では、
（Ａ）メッシュ状シェル部６と頭部固定具本体部４は、被験者の頭部に密着するように既に作成されていること、
（Ｂ）止め具１２と止め部材は、メッシュ状シェル部６の外側表面と頭部固定具本体部４の内側に、適切に配置されていること、
（Ｃ）コイル固定手段１４とコイル固定手段受け部材（図示せず）は、頭部固定具本体部４の外側表面と８の字コイル８に、適切に配置されていること、
これらを前提として説明を進めている。これらの事前準備としての作成作業や配置作業は、様々な装置や方法を用いて為すことができる。例えば、上述の光学式ナビゲーションガイドシステムを用いて、これらの作成作業や配置作業が為されてもよい（第３の実施形態参照）。

そして、第１の実施形態で述べたように、磁界生成手段による誘導電流密度が最大となる線が、様々な症状を持つ被験者毎に固有の、大脳皮質における直径１０ｍｍ以下のターゲットスポットを貫くように、磁界生成手段と頭蓋との関係が決定され保持されるのが好ましい。更に、上記誘導電流密度が最大となる線は上記ターゲットスポットを一定の方向で貫くように、磁界生成手段と頭蓋との関係が決定され保持されるのがより好ましい。

第２の実施形態では、頭部即ち大脳に対する磁界生成手段（コイル）の位置、方向及び角度が、常時保持されることが重要なポイントとなる。従って、このポイントが遵守されるのであれば、本発明を実現する他の実施形態も構成可能である。例えば、上記のメッシュ状シェル部６と頭部固定具本体部４とが、そもそも一体形成されていてもよい。

また、図６〜図９では、磁界生成手段を８の字コイルを含むものとしている。磁界生成手段は、円形コイルを含むものであってもよい。

図１１は、本発明の第２の実施形態に係る反復的経頭蓋磁気刺激装置を、患者（被験者）が自宅などで専門的な操作者の介在無く日常的に利用する様子を示す図である。図１１では、被験者が、磁気刺激制御装置１０に接続する磁界生成手段８を固定した磁気刺激頭部固定具２を着用している様子を示す。

［第３の実施形態］
以下に述べる本発明の第３の実施形態は、図１で示される反復的経頭蓋磁気刺激装置、及び図３で示される光学系ナビゲーションガイドシステムを利用して、より正確に且つより自動的に、患者の大脳及び頭蓋に対する適切な磁界生成手段の位置を決定して頭部固定具の作成に反映し、このことにより、その適切な磁界生成手段の位置を忠実に再現するような、頭部固定具を作成する方法に関するものである。図１２は、本発明の第３の実施形態に係る頭部固定具作成方法の、概略の手順を示すフロー図である。

なお、図１３は、本発明の第３の実施形態で利用されるコンピュータ２１、ディスプレイ２５、ＭＲＩ撮像装置３０、及び位置把握手段２８の関係を示すブロック図である。図１４は、本発明の第３の実施形態で利用されるコンピュータ２１の動作を示す概略のフローチャートである。

本発明の第３の実施形態に係る頭部固定具を作成する方法では、まず、被験者頭部の詳細なＭＲＩ画像がＭＲＩ撮像装置３０によって撮影されてコンピュータ２１に送られ（図１４・Ｓ０２）、それを基にコンピュータ２１が被験者頭部に関する立体画像（三次元画像）を構築する（図１４・Ｓ０４）（図１２・工程１）。このときのＭＲＩ画像撮影では、被験者頭部を（１〜２ミリ間隔で）薄くスライスする多数の平行平面に沿って、撮像が為される。例えば、頭部に関する鉛直方向の中心軸に直交する２ｍｍ間隔の１３０枚程度の平行平面に沿って為される、頭部のＭＲＩ画像の撮像であればよい。このようなＭＲＩ画像を、以下“thin slice MRI画像”と言う。

位置把握手段２８と繋がるコンピュータ２１は、位置把握手段２８の把握する磁界生成装置８の位置・方向のデータをリアルタイムで把握する（図１４・Ｓ０６）。更に、コンピュータ２１は、上述の“thin slice MRI画像”を用いて、被験者の大脳（頭蓋）、並びにそれに対する磁界生成手段８及び生成磁界の位置、方向及び角度をリアルタイムで算出して表示する（図１４・Ｓ０８）（図３、図１３参照）。即ち、コンピュータ２１は、ＭＲＩ画像の座標系と、磁界生成手段８の位置・方向を把握する光学系位置把握手段２８の構築する座標系との関係を調整して、ＭＲＩ画像に対して、移動自在の磁界生成手段の位置及び方向データを重ねて表示する（図１２・工程２）。

コンピュータ２１が、ＭＲＩ画像、被験者頭部（大脳）位置、治療台、及び磁界生成手段を結び付けて把握し、上記のように大脳（頭蓋）、並びにそれに対する磁界生成手段８及び生成磁界の位置、方向及び角度をリアルタイムで算出して表示する仕組みは、第１の実施形態で説明した図１で示される反復的経頭蓋磁気刺激装置、及び図３で示される光学系ナビゲーションガイドシステムにおけるものと同様のものであればよい。

操作者は、上記の表示画像を参照しつつ磁気刺激制御装置１０及び磁界生成手段８を操作し、更に、被験者への問いかけと確認を繰り返しながら（図１４・Ｓ０６〜Ｓ０８）、被験者にとって最も実効的な、磁界生成手段８及び生成磁界の被験者頭部に対する相対位置を決定し決定したことをコンピュータ２１に指示する（図１４・Ｓ１０・Ｙｅｓ）。例えば、図１３に示すディスプレイ２５の表示画像では、「Ａ」で示す位置が最も実効的な生成磁界の位置であることが決定された様子を示している。コンピュータ２１は決定指示を受けて、この決定時の大脳及び頭蓋と磁界生成手段８との位置関係を表すＭＲＩ三次元画像を、位置表示三次元画像として記録する（図１４・Ｓ１２）（図１２・工程３）。

このように、決定時の位置表示三次元画像を記録することによって、“thin slice MRI画像”により構築される被験者頭部の三次元画像の座標系において、最適な位置・方向・角度にある磁界生成手段８の位置・方向・角度に関する具体的な数値が与えられることになる。

上記の位置表示三次元画像はＭＲＩ画像から構築されている。一般に頭部のＭＲＩ画像は、脳に関する形状・位置の情報だけでなく、頭蓋骨・頭部皮膚に関する形状・位置の情報も含んでいる。そこで、上記位置表示三次元画像の情報から、特に、被験者頭部形状の情報と、磁界生成手段の位置・方向・角度に関する情報とを取り出すようにすれば、被験者頭部形状と磁界生成手段８の相対位置関係を三次元的に描出する画像情報を形成することになる（図１２・工程４）。

相対位置関係を三次元的に描出する上記画像情報は、
（１）被験者の頭部の詳細な形状情報、
（２）鼻根形状や耳形状の詳細な情報、
（３）被験者のターゲットスポット、及び頭部表面に対する磁界生成手段の厳密な相対位置（距離、方向）の数値化された情報
を含んでいる。ここで、例えば適切な樹脂を材料として用いるのであれば、上記（１）、（２）の情報により、被験者の頭部に密着してフィットする（ヘルメットなどの）一体型頭部固定具を生成できる。更に、上記（３）の情報により、その一体型頭部固定具の外面に、被験者のターゲットスポットに対する磁界生成手段の厳密な相対位置を常時再現する磁界生成手段固定部を形成することができる（図１２・工程５）。

上述の頭部固定具を作成する方法では、被験者頭部を撮影する撮像装置としてＭＲＩ撮像装置を用いているが、撮像した画像データを光学系ナビゲーションガイドシステムで利用でき、且つ、脳に関する形状・位置の情報や頭蓋骨・頭部皮膚に関する形状・位置の情報を採取できる限り、その他の撮像装置を用いてもよい。例えば、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置、超音波装置などであってもよい。

また、本発明の第３の実施形態に係る頭部固定具を作成する方法により作成される頭部固定具の材料は、樹脂に限定されるものではない。更に、作成される頭部固定具は、一体型のものに限られず、複数の要素で構成されるものであってもよい。

２・・・磁気刺激頭部固定具、４・・・頭部固定具本体部、６・・・メッシュ状シェル部、８・・・磁界生成手段、１０・・・磁気刺激制御装置、１２・・・止め具、１４・・・コイル固定手段、１９・・・固定台、２０・・・メッシュ状シェル、２１・・・コンピュータ、２４・・・第１の位置表示手段、２６・・・第２の位置表示手段、２８・・・光学的位置把握手段。

Claims (3)

1. 被験者頭部をスライスする多数の平行平面に沿って、被験者頭部の画像を撮影する工程と、
   上記画像の座標系と、前記被験者の疾患症状の改善効果を得るための大脳皮質における固有のターゲットスポットを照射する磁界生成手段の位置・方向を把握する所定の位置把握手段が構築する座標系との関係を調整して、上記画像に対して、移動自在の磁界生成手段の位置及び方向データを重ねる工程と、
   移動自在の磁界生成手段の位置及び方向データが重ねられた上記画像において、前記固有のターゲットスポットを照射する時点での磁界生成手段の位置及び方向データを固定し、当該位置及び方向データを上記画像と共に記録する工程と、
   記録された上記画像情報に含まれる被験者頭部の表面を表す第１の座標データと、記録された上記磁界生成手段の位置及び方向を表す第２の座標データとに基づいて、被験者頭部の表面と磁界生成手段の相対位置を示すデータを決定する工程と、
   上記相対位置を示すデータに基づいて、被験者頭部の表面に対する、記録された磁界生成手段の相対位置を、再現する磁界生成手段固定部を伴い、且つ、被験者頭部の表面に密着する、頭部固定具を形成する工程
   を含む磁界生成手段を固定するための頭部固定具製造方法。
2. 被験者頭部を撮影する画像が、ＭＲＩ画像であることを特徴とする請求項１に記載の頭部固定具製造方法。
3. 請求項１に記載の頭部固定具を製造する方法により製造された頭部固定具と、
   上記頭部固定具に着脱可能に固定される、コイルを含む磁界生成手段と、
   上記磁界生成手段のコイルに電流を流して磁界を誘導する磁気刺激制御装置とを含むことを特徴とする経頭蓋磁気刺激装置。

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