JPH0910322A - 神経刺激による昏睡状態の患者の治療 - Google Patents
神経刺激による昏睡状態の患者の治療Info
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Abstract
し、パルス波型を調節して患者を昏睡状態から覚醒させ
るように神経の電気的活性を変調させることによって昏
睡状態の患者を治療する。 【解決手段】治療に対する患者の反応をモニターし、担
当医がグラスゴーコーマ尺度で評価する。好ましい脳神
経は迷走神経であり、急性治療の場合には患者の食道に
電極を設置して患者頸部の迷走神経領域を刺激し、長期
治療の場合には迷走神経上に神経電極を埋め込んで刺激
する。プログラミングで調節可能なパルス波型の電気的
パラメータにはパルス周波数、パルス幅、パルス電流、
パルス電圧、パルス波型オン時間、パルス波型オフ時間
が含まれる。プログラミングは迷走神経の電気的活性を
変調させて患者のEEG活性を制御するように行う。E
EG活性は非同期化するのが好ましい。
Description
たは神経束に変調電気信号を加えて疾患、精神障害また
は神経障害を治療またはコントロールする方法および装
置に関するものであり、特に埋め込み式の神経刺激装置
を用いて所定の脳神経、特に迷走神経に信号を与えるこ
とによって昏睡状態の患者(comatose patients) を治療
する方法に関するものである。
を覚醒させることができないような深い意識不明の状態
と定義することができる。この名前は深い眠りを意味す
るギリシャ語のKomaに由来するが、実際は昏睡状態は睡
眠とは全く異なり、一般に怪我または病気によって起こ
る意識不明の状態である。一般に、ナルコレプシー(制
御不可能な突然の睡眠発作)やカタプレクシー(睡眠発
作、眠りに落ちる時にしばしば幻覚または幻聴を伴う)
のような非常に深い眠りの状態にある患者とは異なり、
昏睡状態の患者は無意識の眼球の動きを示さず、痛みを
伴う刺激にも応答せず(深い昏睡状態)、さらに話すこ
ともできない。しかし、患者の意識障害の中にはグラス
ゴーコーマ尺度(Glasgow coma scale)で測定した時に昏
睡状態のレベルには至らない程度のものがある。この尺
度は最大限の運動応答、最大限の言語応答、目を開かせ
るのに必要な最小限の刺激をテストして3〜15までの点
数で評価する。3点は運動応答なし(原因に係わら
ず)、苦痛を伴う刺激に対しても発声がなく、さらに苦
痛を伴う刺激に対して目を開くことがないことを示す。
グラスゴー尺度で7点以下の場合を昏睡状態とする。
病、中毒、その他の様々な原因によって生じるものであ
り、様々な意識不明のレベルによって特徴付けられる
が、本発明の主目的は昏睡状態を構成する意識障害に悩
む患者をその原因に係わらず治療するための改良された
新規な方法を提供することにある。
性を変調させるような電気インパルスまたは電気波型で
迷走神経(第10番目の脳神経)に電気刺激を直接与える
ことを特徴とする昏睡状態の患者の治療方法を提供す
る。変調は求心性神経が脳の網様体に向かって変調され
た電気パターンを伝えて患者のEEGを非同期化させる
ように選択するのが好ましい。比較的まれなケースであ
るが、EEGを同期化するように迷走神経活性を変調さ
せるのが好ましいこともある。いずれの場合も、大脳辺
縁系および海馬状隆起並びに網様体を含む多数の脳の構
造物の活性を変調させる方法である。
る間は連続的に行うのが好ましく、運動反応、言語反応
および開眼反応によって患者が昏睡状態から覚醒し、し
かし意識障害の程度は依然として深刻である場合には周
期的に続けるのが好ましい。あるいは、周期的またはラ
ンダムな迷走神経刺激で治療することもできる。これは
刺激後に刺激の利点が維持される「キャリーオーバー」
または不応期が有るか否かに依存する。治療期間中は
(刺激を行わないインターバルの間も)患者のEEGを
モニターしてその活性の同期化または非同期化の状態を
評価し、状態の変化を検出する。
印加するパルス波型の電気的パラメータを適当に調節ま
たはプログラミングして迷走神経の電気活性を選択的に
変調させることによって行うことができる。この迷走神
経刺激によって患者の反応が改善され、少なくとも部分
的に意識のある状態が回復するものと思われる。患者の
EEGのモニタリングに加えて、医師の指導の下でグラ
スゴーコーマ尺度に準じたテストを行って患者意識障害
の程度をモニターするか、医師がグラスゴー尺度以外の
方法で患者の意識障害レベルを評価することもできる。
電流)、周波数および信号オンおよびオフ時間等のパラ
メータを有するパルス波型を出力する神経刺激装置を用
いて行われる。これらのパラメータは担当医が直接また
はテレメトリーによってプログラムすることができる。
急性の処置では、神経刺激装置の外部信号(刺激)ジェ
ネレータの出力を患者の頸部の神経上の所定位置を刺激
するために予め設置した食道電極を介して迷走神経に印
加するのが好ましい。これによって患者の身体に神経刺
激装置またはその一部を埋め込む必要がなくなる。患者
がこのような急性の処置に反応しない場合あるいは長期
治療の場合には、頸部神経上に埋め込んだ電極を有する
リードを介して刺激ジェネレータの出力を神経に印加す
る。
テリー駆動式パッケージに神経刺激装置全体を入れ、リ
ードと一緒に患者体内に埋め込む。プログラムの変更は
テレメトリーで行ってもよい。埋込み式装置の場合、刺
激ジェネレータ部分が患者の対外にある場合には、埋込
んだ装置から感染しないようにリード線の出口に十分な
注意を払う必要があることは理解できよう。本発明の主
目的は、昏睡状態の患者を治療するために脳神経、特に
迷走神経の電気的活性を選択的に変調させることにあ
る。それに関連する本発明の目的は、求心性神経腺維の
電気的活性を変調させて患者のEEGを非同期化または
同期化して意識障害を緩和することにある。本発明の上
記およびその他の目的、特徴およびそれに付随する利点
は添付した図を参照した本発明の好ましい実施例および
の説明からより明確に理解できるであろう。
は患者の体内に埋め込まれる神経刺激装置に適した刺激
ジェネレータ10の簡単なブロック図である。この神経刺
激装置の好適な実施例はリース、テリー達(Reese S. Te
rry, Jr., et al)の米国特許第 5,154,172号(以下、'1
72号特許という、この特許は本出願人に譲渡されてい
る)に詳細に説明されている。この'172号特許の全内容
は本願明細書の一部を成すが、神経刺激装置の基本部品
のいくつかについて念のため説明する。この神経刺激装
置は通常のマイクロプロセッサやその他の電気・電子部
品をさらに含んでいてもよい。刺激ジェネレータ10はリ
チウム塩化チオニル電池のような電池12を含む。この電
池の端子は電圧調整器13に接続され、この電圧調整器13
は一定の出力電圧を出す。特定用途では電圧増倍または
電圧分割を使用することもできる。電圧調整器13は刺激
ジェネレータ10の各電気部品(特にプログラム可能な機
能の制御用論理・制御部15を含む)に電圧を出す。プロ
グラム可能な機能は刺激ジェネレータ10が出すパルス波
型の電気的パラメータに関し、特に重要なプログラム可
能なパラメータには出力電流または電圧、出力信号周波
数と、出力信号パルス幅と、出力信号オン時間と、出力
信号オフ時間と、迷走神経活性の連続変調または周期的
変調のための毎日の処置時間と、出力信号開始遅延時間
とが含まれる。
出力部19は出力パルス信号を出力する。この出力パルス
信号は担当医が昏睡状態の患者の治療用にプログラムさ
れた(所定の)電気パラメータを有している。この出力
部19は本発明装置を収容するケース21に設けられた電気
接点20のソケット端子に電気的に接続されている。この
ソケット端子には末端に刺激電極を有するリード線22の
基部が差し込まれる。
23〔図2〕である。この食道電極23は昏睡状態の患者の
喉に挿入され、刺激ジェネレータ10の出力パルス波型に
よって電極が付勢された時に頸部の所定領域で迷走神経
を電気的に刺激するように配置されている。
示すようにリード/電極組立体のみまたは神経刺激装置
全体を患者の体内に埋め込むことができる。この場合に
は刺激ジェネレータ10を適当な寸法の小さい密閉ケース
21中に収容する。このケース21は患者の体液および組織
と生物学的に適合する材料、例えばチタンで作られ、外
科医によって形成された胸部の皮膚の直ぐ下のポケット
内に埋め込まれる。リード/電極システム24、25の末端
の詳細は〔図4〕に示してある。リード24の刺激電極ア
レイ25は患者の迷走神経上に直接埋め込まれる。リード
の基部は標準的なコネクタとヘッダ20とを介して刺激ジ
ェネレータに接続されて刺激ジェネレータの出力信号が
迷走神経に直接印加されるようになっている。ジェネレ
ータとリードとの組立体によって神経刺激装置全体が構
成される。外部の刺激ジェネレータに電気的に接続され
る形で電極アレイとリード部分のみを埋め込む場合に
は、リード線端部を外に出し、それに刺激ジェネレータ
を接続する。
4日発行の米国特許第 4,573,481号に記載の形式のバイ
ポーラ刺激電極で構成するのが好ましい。電極アレイは
外科手術によって患者頸部に埋め込み、迷走神経27に取
付けるのが好ましい。この特許'481号に記載のように、
電極アレイの2つの電極25-1、25-2を迷走神経の周りに
巻付け、全体を本出願人に譲渡された1990年12月25日発
行の米国特許第4,979,511 号に記載の螺旋状固定鎖(tet
her)28によって迷走神経に固定する。胸や首を動かすこ
とができる状態でリードが迷走神経上を移動するのを防
ぐように近くの組織に縫合接続30する。
法が決まる可撓性のある螺旋構造をしているので、迷走
神経の物理的破損の危険が最小になり、迷走神経と体液
との交換が可能になる。各電極は神経形状に合い、神経
との接触面積が相対的に広くなるので刺激の閾値が低く
なる。構造的には、電極アレイは2本のプラチナ製のリ
ボン電極を含み、各リボン電極は各電極アレイの螺旋ル
ープ電極25-1、25-2の内側表面に接着されている。この
導体のリボン電極には導体のリードワイヤが溶接されて
いる。電極アレイに関する詳細は特許'481号に記載され
ている。
か、埋込み式神経刺激装置の場合には刺激ジェネレータ
の論理・制御部15に接続された外部コンピュータを介し
て医師が刺激ジェネレータの出力パルス波型をプログラ
ムすることによって電極を介して刺激が与え、それによ
って迷走神経27の電気的活性を変調させることができ
る。刺激ジェネレータ10の論理・制御機能用タイミング
信号は周期的またはランダム刺激用のクロックを含めて
水晶発振器16によって与えられる。埋込み型の場合には
内蔵アンテナ17によって刺激ジェネレータと外部コンピ
ュータのプログラム/モニター装置との間の通信をし
て、パルス波型の電気的パラメータを所望値にプログラ
ミングしたり、ジェネレータからのパラメータ値をテレ
メトリー伝送することができる。
C)32〔図3〕に本出願人が著作権登録したプログラミ
ングソフトウェアやその他適当なソフトウェアを用いる
ことができる。このシステムは一度プログラムすれば担
当医師によって再度プログラムされるまで同じ設定で動
作し続ける。外部PCのプログラマーと埋め込まれた刺
激ジェネレータとの間の通信は通常の非同期式直列テレ
メトリー伝送で行われ、プログラミング装置33は埋込み
式電子医療機器の一般的方法で使用できる。
ルス波型を出力部19からの出力信号で示したものであ
る。図から分かるように、パルス波型の電気的パラメー
タは信号オン時間、信号オフ時間、信号周波数、パルス
幅および信号電流または電圧を含む。本発明の神経刺激
装置はプログラムされた出力パルス波型を周期的または
連続的に電極に印加するために使用される。以下、電気
的パラメータのプログラミング法を説明する。
法の異なる約 100,000本の腺維(軸索)を有し、それら
が脳および身体の他の部分へまたは脳から身体の他の部
分へ信号を伝送する。一般にミエリン化されたAおよび
B腺維はミエリン化されていないC腺維に比べて大き
く、伝導速度が速く、刺激閾値が低く、所定の刺激パル
スに対して特定の強度−時間曲線を示す。A腺維および
B腺維は比較的狭いパルス幅、例えば50〜200 μsで刺
激され、一方C腺維を刺激するには一般により幅が広く
(例えば300 〜100 μs)、振幅の高いパルスが必要で
ある。
経信号が流れるが、迷走神経軸索は正常な状態では一方
向のみの電気伝導を示す。迷走神経の体腔および内臓の
求心性腺維(インパルスを脳または脊髄などの神経中枢
へ伝送する内側へ向かって伝える神経腺維)と遠心性腺
維(インパルスを効果器に伝送してそれを刺激し、活性
化させる外側へ向かって伝える神経腺維)は一般にC型
のものであり、内臓の求心性腺維は頸部の本体すなわち
神経節の所にあるセルを有する。中央突起は腺維を脳の
各領域(視床下部、視床および扁桃体を含む)へと送る
単独路の核で終わっており、その他は骨髄、小脳、けつ
状束核、その他の領域の中間網様体へ続いている。
与えると、これら全ての領域で検出可能なEEGの変化
が起こる。この変化の種類および程度は刺激パラメータ
に依存する。本出願人は、EEGの同期化は高周波数
(>70Hz)の弱い刺激がミエリン化された神経腺維(A
およびB)だけを活性化した時に起こり、刺激の強度が
ミエリン化されていない神経腺維(C)を活性化するレ
ベルまで上昇した時にはEEGの非同期化が起こると考
えた。
る好ましい方法では、EEGが非同期化するように迷走
神経の電気活性を変調するが、場合によってはEEGを
同期化するのが望ましい場合もある。実際の治療では神
経刺激装置が発生するパルス波型の電気的パラメータを
選択(調節またはプログラム)して各迷走神経腺維が活
性化され、所定の電気的活性の変調が起こるようにす
る。迷走神経腺維はパルス幅、電圧(または電流)、そ
の他のパラメータを設定することによって選択的に刺激
することができ、例えば、Aを刺激し、BとCを刺激し
ない;AとBとを刺激し、Cを刺激しない;AとBとを
刺激し、Cを刺激しない;あるいはA、BおよびCを刺
激する等にすることができる。C腺維は相対的にゆっく
りと信号を伝えるので、速い刺激に対しては応答性がよ
くなく、例えば50HzでC腺維を刺激してEEGの非同期
活性を増加させたい場合には、刺激のために長いパルス
列よりも短いパルス列を用いるのがより効果的であろ
う。この腺維は短時間で刺激に対して無反応になるので
長いパルス列を辿ることはできない。適当な回復期をは
さんで短いパルス列を繰り返すこともできる。正確な波
型パターンは個々の患者に合わせて調節する。
は適当な神経腺維がEEGの非同期化に合うように選択
され、好ましくは信号レベル約 0.1ボルトで周波数20〜
75Hzの範囲で迷走神経を刺激するように選択するのが好
ましい。75Hz以上の周波数では信号レベルは3V以上に
すべきである。実際に必要な電圧は電極の種類、形状お
よび電極と組織との境界のインピーダンスで決まる。E
EG活性を非同期化して昏睡状態の患者を治療する場合
には、神経刺激装置のパルス波型を例えばパルス周波数
20Hz、出力電流 1.5mA、パルス幅 0.5msとなるよう
にプログラムする。〔表1〕は患者のEEG活性を非同
期化するのに適した刺激パラメータ範囲を示し、治療の
ための刺激出力信号の各パラメータの代表値が記載され
ている。
ータの範囲と、それに適した刺激出力信号の代表値を具
体的に示したものである。
のが好ましいが、周期的またはランダムに印加すること
もできる。
同期化されたEEGを示す場合には神経刺激装置のマイ
クロプロセッサが非同期化させるように予め決定された
出力パルス波型の電気的パラメータの組み合わせを自動
的に選択し、その信号を所定の時間迷走神経に印加す
る。EEGをモニターし、同期化されたままならば、再
度所定の時間だけ迷走神経に非同期化信号を印加する。
しかし、昏睡状態の患者が初めに非同期化されたEEG
パターンを示す場合には、同期化効果を持つような刺激
信号を選択し、その信号を迷走神経に印加する。
な位置に配置された電極を用いて通常の方法でモニター
する。さらに、医師は運動応答、言語応答、所定の刺激
に対する開眼応答を含めたグラスゴーコーマ尺度で用い
られるファクターを用いて患者の状況をモニターするこ
ともできる。〔図6〕は刺激の前後でEEGとグラスゴ
ーモニターを用いて治療を行う方法のフローダイヤグラ
ムである。以上、以上昏睡状態の患者の治療に好ましい
具体例と方法を説明したが、当業者は本発明の範囲を逸
脱することなしに上記記載から種々応用、変更すること
ができるということは明らかである。例えば、適当なエ
ネルギーレベルを有するRF電源装置を用いて実質的に
体外で用いられる刺激ジェネレータを単純化し、埋め込
まれる部品をリード/電極組立体および/またはそれに
接続されたコイルおよびDC整流器のみにすることがで
きる。プログラムされたパルス波型をRF搬送波を用い
て皮膚を介して伝送し、整流し、迷走神経に印加するパ
ルス信号を発生させることもできる。本発明は特許請求
の範囲および特許法の定義によってのみ限定されるもの
である。
神経刺激装置の電子刺激ジェネレータの単純化したブロ
ック図。
ェネレータから給電される食道電極の配置を示す単純化
した部分概念図。
まれた神経刺激装置のリード/電極システムと患者のE
EGのモニター用外部電極とを示す単純化した部分概念
図。
電極の詳細部分図。
出力される電気信号の理想化された波型。
のフローチャート。
Claims (20)
- 【請求項1】 下記段階で構成される昏睡状態の患者の
治療方法:患者の電気的に刺激するための所定の脳神経
の近くに電極を配置し、 この電極に電気パルス波型を印加して脳神経を刺激し、 パルス波型の電気的パラメータを調節して患者を昏睡状
態から覚醒させるように脳神経の電気的活性を変調させ
る。 - 【請求項2】 グラスゴーコーマ尺度に従って治療に対
する患者の反応をモニターする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 電極を患者の迷走神経と並べる請求項1
に記載の方法。 - 【請求項4】 グラスゴーコーマ尺度に従って治療に対
する患者の反応をモニターする請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 電極の配置段階で頸部の迷走神経領域を
刺激するために患者の食道に電極を配置する請求項3に
記載の方法。 - 【請求項6】 電極の配置段階で患者の頸部迷走神経に
神経電極を埋め込む請求項3に記載の方法。 - 【請求項7】 調節段階が、パルス周波数、パルス幅、
パルス電流、パルス電圧、波型オン時間、波型オフ時間
の中の少なくともいくつかを含むパルス波型の電気的パ
ラメータのプログラミングを含む請求項3に記載の方
法。 - 【請求項8】 パルス波型を周期的に迷走神経に印加す
る請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 パルス波型を連続的に迷走神経に印加す
る請求項7に記載の方法。 - 【請求項10】 パルス波型の電気的パラメータのプロ
グラミング段階が迷走神経の電気的活性を変調して患者
のEEG活性を制御して行われる請求項7に記載の方
法。 - 【請求項11】 パルス波型の電気的パラメータのプロ
グラミング段階がEEG活性を非同期化する請求項10に
記載の方法。 - 【請求項12】 パルス波型の電気的パラメータのプロ
グラミング段階がEEG活性を同期化する請求項10に記
載の方法。 - 【請求項13】 EEG活性の性質を確認するために患
者のEEGをモニタリングする請求項10に記載の方法。 - 【請求項14】 グラスゴーコーマ尺度に従って患者の
治療に対する反応をモニタリングする請求項13に記載の
方法。 - 【請求項15】 下記段階で構成される昏睡状態の患者
の治療方法:患者に電気パルス波型を印加して所定の脳
神経を刺激し、 患者を昏睡状態から覚醒させるように脳神経の電気的活
性を変調させるようにパルス波型の電気的パラメータを
プログラミングする。 - 【請求項16】 グラスゴーコーマ尺度に従って患者の
治療に対する反応をモニタリングする請求項15に記載の
方法。 - 【請求項17】 患者の迷走神経を刺激するために波型
を印加する請求項15に記載の方法。 - 【請求項18】 RFエネルギーの形で波型を患者の体
外から印加する請求項17に記載の方法。 - 【請求項19】 パルス周波数、パルス幅、パルス電
流、パルス電圧、波型オン時間、波型オフ時間の中の少
なくともいくつかを含むパルス波型の電気的パラメータ
のプログラミング段階を含む請求項17に記載の方法。 - 【請求項20】 パルス波型の電気的パラメータのプロ
グラミングが迷走神経の電気的活性を変調して患者のE
EG活性を制御するように行われる請求項19に記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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