KR20120101647A - 신경정신병학적 장애들의 치료를 위한 시스템, 장치 및 방법 - Google Patents

신경정신병학적 장애들의 치료를 위한 시스템, 장치 및 방법 Download PDF

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KR20120101647A
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크리스토퍼 엠. 디지오르지오
이안 에이. 쿡
알레잔드로 코발린
패트릭 알. 밀러
라라 슈레이더
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더 리젠트스 오브 더 유니이버시티 오브 캘리포니아
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Abstract

본 명세서는 3차 신경("TNS")의 표면 요소들의 자극을 통해 감정, 불안, 외상후 스트레스 장애, 및 인식 장애와 행동 장애(집합적으로 신경정신병학적 장애)의 치료를 위해 사용되는 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 안면의 두개 밖으로 위치한 3차 신경의 표면 가지들, 즉 안가지 신경, 안와하 신경, 턱끝 신경, 활차상 신경, 활차하 신경, 관골측두 신경, 관골안면 신경, 관골 안와공 신경, 비(코)신경, 및 이개측두 신경(집합적으로, 표면 3차 신경이라 부름)의 자극하는 피부적 방법이 개시된다. 또한 eTNS(외부 3차 신경 자극)을 이용하여 감정 장애와 기타 신경정신병학적 장애를 치료하기 위한 방법이 제공된다.

Description

신경정신병학적 장애들의 치료를 위한 시스템, 장치 및 방법{SYSTEMS, DEVICES AND METHODS FOR THE TREATMENT OF NEUROPSYCHIATRIC DISORDERS}
본 출원은 미국특허법 §119(e)에 따라 "정신질환의 치료를 위한 장치 및 방법"이란 제목으로 2009년 10월 5일에 출원된 미국특허출원 제61/248,827호; 신경정신병학적 질환의 치료를 위한 두개강내 임플란트 가능 장치, 시스템 및 방법"이란 제목으로 2009년 12월 23일에 출원된 미국특허출원 제61/289,829호; 신경정신병학적 질환의 치료를 위한 시스템, 장치 및 방법"이란 제목으로 2010년 2월 17일에 출원된 미국특허출원 제61/305,514호; 및 "신경질환의 치료를 위한 두개강내 임플란트가능 장치, 시스템 및 방법"이란 제목으로 2010년 7월 14일에 출원된 미국특허출원 제61/354,641호에 대해 우선권을 주장하며, 상기 미국특허출원들 각각은 본 명세서에서 참조로 포함된다.
또한 본 출원은 변리사 문서 제001659-5007-US호와 동일자로 출원되었으며 "신경정신병리학적 질환의 치료를 위한 두개강내 임플란트가능 장치, 시스템 및 방법"이란 제목으로 출원계류중인 미국특허출원 제_____[2010-396-2]호; 변리사 문서 제001659-5001-US호와 동일자로 출원되었으며 "신경정신병학적 질환의 치료를 위한 장치, 시스템 및 방법"이란 제목으로 출원계류중인 미국특허출원 제_____[2007-292-2]호; 변리사 문서 제001659-5005-US호와 동일자로 출원되었으며 "신경질환의 치료를 위한 두개강내 임플란트가능 장치, 시스템 및 방법"이란 제목으로 출원계류중인 미국특허출원 제_____[2010-588-US]호와 관련이 있으며, 상기 미국특허출원 각각은 본 명세서에서 참조로 포함된다.
본 명세서는 일반적으로 피부 신경조절 장치 및 시스템과 이들을 사용하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세히는 3차 신경 자극("TNS")을 통해 기분, 인지 및 행동 장애들과 같은 신경정신병학적 장애들의 치료를 위해 구성된 방법, 장치 및 시스템들이 제공된다. 두개(cranial) 신경의 표면 감각 가지들의 자극을 위해 구성된 장치와 시스템 및 이를 적용하는 방법이 개시된다.
정신의학 또는 신경정신병학적 장애들, 예컨대 종종 우울증 또는 불안 장애(anxiety disorders)로 불리는 우울장애(DD)는 전통적으로 약물요법 및 정신치료법으로 치료되었다. 그러나, 이러한 증상을 갖는 상당수의 환자들은 많은 치료를 시도하고도 회복하지 못하고 있다. 전통적으로, 뇌 자극은 주된 치료 대안법이였으며, 전기충격 요법(ECT, 또는 "전기쇼크" 요법)은 20세기 초반 이후로 우세한 뇌 자극 방법이 되었다. ECT는 기억과 기타 인식의 부분적(side) 효과, 상당한 비용 및 마취위험을 수반한다. 두 개의 임플란트 방법: 전극들이 뇌 안에 직접 이식되는 심부뇌 자극(DBS), 및 자극 전극이 목의 미주 신경에 임플란트되는 미주신경 자극(VNS)가 개시되었다. 미국 식약청(FDA)은 파킨슨씨 병을 치료하기 위해 심부뇌 자극을 위한 시스템을 승인하였지만, DBS는 현재 다른 신경정신병학적 장애를 위한 실험 단계에 있다. DBS의 위험은 감염, 출혈, 및 심부 뇌 구조물의 손상을 포함한다. VNS에 대한 임상 연구 보고에서, VNS 치료를 겪은 많은 환자들이 차도가 없으며, 임플란트된 VNS 장치로부터 우수한 결과를 신뢰있게 예측하지 못한다.
본 명세서의 주된 사항의 일 태양은 정신의학적 장애를 치료하기 위한 방법과 3차 신경의 안가지(ophthalmic)(안와상(supra-orbital)) 가지(branch), 하안와(infraorbital) 가지, 및 턱끝가지(mentalis)를 자극하도록 구성된 시스템과 장치를 제공함으로써, 특히 3차 신경 자극(TNS)을 이용하여 정신의학적 장애들을 치료하는 방법을 제공함으로써, 상기 언급한 필요성을 다룬다.
본 명세서의 또 다른 태양에서는 3차 신경의 피부 자극을 위해 구성된 전극 어셈블리가 제공된다.
본 명세서의 또 다른 태양에서는 개시된 전극 어셈블리를 이용하여 신경정신병학적 장애들을 치료하는 방법이 제공된다.
환자의 신경정신병학적 장애를 치료하는 방법은
3차 신경의 가지들 중 적어도 하나의 피부 분포 위에 피부표면이 접촉하도록 환자에 적어도 하나의 전극을 경피적으로 부착시키는 단계; 및
적어도 하나의 전극을 통해 환자의 3차 신경들 중 적어도 하나에 조절가능한 전기 신호들을 제공하는 단계를 포함한다.
3차 신경들의 안가지 또는 안와상 구심성 신경들 중 적어도 하나를 경피적으로 자극하도록 구성된 전극 어셈블리는: 환자의 안면의 오른쪽에 배치되도록 구성된 제 1 접촉부; 환자의 안면의 왼쪽에 배치되도록 구성된 제 2 접촉부; 및 제 1 접촉부와 제 2 접촉부를 접속시키는 절연 접속 영역을 포함하며; 제 1 접촉부와 제 2 접촉부는 3차 신경의 적어도 하나의 가지의 피부 분포 위에 환자의 피부의 일부가 접촉하도록 구성된다.
환자의 신경정신병학적 장애를 치료하기 위한 방법은: 청구항 제 2항에 따라 제공된 전극 어셈블리를 제공하는 단계; 안가지 신경 또는 안와상 신경 중 적어도 하나 위에 피부 표면과 접촉하도록 환자에 전극 어셈블리를 부착시키는 단계; 및 대뇌피질에서 약 20 내지 300 헤르쯔 사이의 주파수, 약 50 내지 250 마이크로초 사이의 펄스폭, 약 25mA/cm2 을 초과하지 않는 출력 전류 밀도 및 약 10 마이크로쿨롱/cm2를 초과하지 않는 출력 전하밀도에서 전기 신호들을 제공하는 단계를 포함한다.
또 다른 태양에서, 신경정신병학적 장애의 치료를 위한 3차 신경 자극용 시스템이 개시된다. 일 실시예에서, 시스템은 펄스 발생기와 피부 전극 어셈블리를 포함한다. 피부 전극 어셈블리는 환자의 안면의 제 1 영역에 피부 배치를 위해 구성된 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 제 1 전극을 포함하며, 제 1 전극은 3차 신경의 적어도 하나의 가지의 피부 분포 위에 환자의 안면의 일부와 접촉하도록 구성되고, 시스템은 환자의 뇌 안으로 전류가 최소한으로 관통하도록 구성되며, 3차 신경의 적어도 하나의 가지는: 안가지 신경, 안와하 신경, 턱끝 신경, 활차상 신경, 활차하 신경, 관골측두 신경, 관골안면 신경, 관골 안와공 신경, 비(코)신경, 및 이개측두 신경으로 이루어진 그룹 중에서 선택된다. 일부 실시예들에서, 시스템은 환자 안면의 제 2 영역에서 피부 배치를 위해 구성된 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 제 2 전극을 더 포함할 수 있으며, 상기 제 2 전극은 3차 신경의 적어도 하나의 가지의 피부 분포 위에 환자 안면의 일부와 접촉하게 구성되며, 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 안가지 신경, 안와하 신경, 턱끝 신경, 활차상 신경, 활차하 신경, 관골측두 신경, 관골안면 신경, 관골 안와공 신경, 비(코)신경, 및 이개측두 신경으로 이루어진 그룹 중에서 선택된다. 일부 실시예에서, 제 1 전극과 제 2 전극은 3차 신경의 동일한 가지 위의 피부 분포 위에 환자 안면의 일부와 접촉하게 구성된다. 일부 실시예에서, 제 1 전극과 제 2 전극은 3차 신경의 상이한 가지의 피부 분포 위에 환자 안면의 일부에 접촉하도록 구성된다. 상기 시스템은 펄스 발생기와 피부 전극 어셈블리를 동작가능하게 접속시키는 선을 더 포함할 수 있다. 시스템은 약 30-50 mA 아래로 최대 전하 밸런싱 출력 전류를 조절하도록 구성된 조절 장치를 더 포함할 수 있다. 일부 태양에서, 신경정신병학적 장애는: 감정 장애, 인식 장애, 행동 장애 및 불안 장애로 이루어진 그룹에서 선택된다. 일부 태양에서, 펄스 발생기는 약 20 내지 300 헤르쯔 사이의 주파수, 약 50 내지 500 마이크로초 사이의 펄스폭, 약 25mA/cm2 을 초과하지 않는 출력 전류 밀도 및 약 10 마이크로쿨롱/cm2를 초과하지 않는 출력 전하 밀도에서 전기 신호를 제공하도록 구성된다.
또 다른 태양에서, 신경정신병학적 질환의 치료를 위한 3차 신경 자극용 피부 전극 어셈블리가 개시된다. 일 실시예에서, 어셈블리는 환자 안면의 제 1 영역에서 피부에 배치되도록 구성된 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 제 1 전극을 포함하며, 제 1 전극은 3차 신경의 적어도 하나의 가지의 피부 분포 위에 환자 안면의 일부와 접촉하게 구성되며, 상기 어셈블리는 환자의 뇌 안으로 최소한의 전류가 관통하도록 구성되고, 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 안가지 신경, 안와하 신경, 턱끝 신경, 활차상 신경, 활차하 신경, 관골측두 신경, 관골안면 신경, 관골 안와공 신경, 비(코)신경, 및 이개측두 신경으로 이루어진 그룹 중에서 선택된다. 일부 실시예에서, 상기 어셈블리는 환자 안면의 제 2 영역에서 피부에 배치되도록 구성된 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 제 2 전극을 더 포함하며, 상기 제 2 전극은 3차 신경의 적어도 하나의 가지의 피부 분포 위에 환자 안면의 일부와 접촉하게 구성되며, 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 안가지 신경, 안와하 신경, 턱끝 신경, 활차상 신경, 활차하 신경, 관골측두 신경, 관골안면 신경, 관골 안와공 신경, 비(코)신경, 및 이개측두 신경으로 이루어진 그룹 중에서 선택된다. 일 실시예에서, 제 1 전극과 제 2 전극은 3차 신경의 동일한 가지의 피부 분포 위에 환자 안면의 일부와 접촉하게 구성된다. 일 실시예에서, 제 1 전극과 제 2 전극은 3차 신경의 상이한 가지의 피부 분포 위에 환자 안면의 일부에 접촉하도록 구성된다. 일 실시예에서, 신경정신병학적 질환은 감정 장애, 인식 장애, 행동 장애 및 불안 장애로 이루어진 그룹에서 선택된다.
또 다른 태양에서, 3차 신경 자극을 이용하여 신경정신병학적 질환을 치료하기 위한 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 상기 방법은 피부 전극 어셈블리를 이용하여 환자 안면의 제 1 영역을 접촉하는 단계를 포함하며, 상기 피부 전극 어셈블리는 환자 안면의 제 1 영역에서 피부 배치를 위해 구성된 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 제 1 전극을 포함하며, 제 1 전극은 3차 신경의 적어도 하나의 가지의 피부 분포 위에 환자 안면의 일부와 접촉하게 구성되며, 상기 어셈블리는 환자의 뇌 안으로 최소한의 전류가 관통하도록 구성되고, 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 안가지 신경, 안와하 신경, 턱끝 신경, 활차상 신경, 활차하 신경, 관골측두 신경, 관골안면 신경, 관골 안와공 신경, 비(코)신경, 및 이개측두 신경으로 이루어진 그룹 중에서 선택되고, 신경정신병학적 질환을 치료하기 위해 특정 동작 파라미터들에서 전기 신호들을 전극 어셈블리에 제공하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 전극 어셈블리는 환자 안면의 제 2 영역에서 피부 배치를 위해 구성된 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 제 2 전극을 더 포함하며, 상기 제 2 전극은 3차 신경의 적어도 하나의 가지의 피부 분포 위에 환자 안면의 일부와 접촉하게 구성되며, 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 안가지 신경, 안와하 신경, 턱끝 신경, 활차상 신경, 활차하 신경, 관골측두 신경, 관골안면 신경, 관골 안와공 신경, 비(코)신경, 및 이개측두 신경으로 이루어진 그룹 중에서 선택된다. 일 실시예에서, 전기 신호들을 제공하는 단계는 약 20 내지 300 헤르쯔 사이의 주파수, 0.05 내지 5 밀리암페어(mA)의 전류 및 500 마이크로초보다 작거나 같은 펄스폭에서 전기 신호들을 제공하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 전기 신호들을 제공하는 단계는 대뇌 피질에서 약 20 내지 300 헤르쯔 사이의 주파수, 약 50 내지 500 마이크로초 사이의 펄스폭, 약 25 mA/cm2 을 초과하지 않는 출력 전류 밀도 및 약 10 마이크로쿨롱/cm2를 초과하지 않는 출력 전하 밀도에서 전기 신호를 제공하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 신경정신병학적 질환은 감정 장애, 인식 장애, 행동 장애 및 불안 장애로 이루어진 그룹에서 선택된다.
또 다른 태양에서, 신경정신병학적 질환을 치료하기 위한 3차 신경 자극용 키트(kit)가 개시된다. 일 실시예에서, 상기 키트는 본 명세서에 개시된 것과 같은 피부 전극 어셈블리 및 신경정신병학적 질환의 치료를 위해 환자에게 전극 어셈블리를 배치시키기 위한 명령어들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 키트는 펄스 발생기 및 신경정신병학적 질환의 치료를 위해 전극 어셈블리에 전기 신호들을 제공하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다.
본 발명은 정신의학적 장애를 치료하기 위한 방법과 3차 신경의 안가지(ophthalmic)(안와상(supra-orbital)) 가지(branch), 하안와(infraorbital) 가지, 및 턱끝가지(mentalis)를 자극하도록 구성된 시스템과 장치를 제공한다.
본 명세서는 목적과 장점을 포함하여 발명의 구성 및 동작을 위한 방법 모두와 관련하여, 하기 설명을 참조하여 이해될 수 있으며, 설명은 첨부된 도면과 함께 전개된다.
도 1A와 1B는 3차 신경의 몇몇 가지들(신경들)의 위치 및 3차 신경의 표면 가지들에 대한 주 구멍들(major foramina)의 위치를 도시한다;
도 2는 본 명세서의 태양들에 따라 제공된 전극 어셈블리를 포함하는 시스템의 일 실시예를 도시한다;
도 3A는 도 2의 전극 어셈블리의 확대도이다;
도 3B는 도 3A의 전극 어셈블리의 대표 치수를 도시한다;
도 4A-4C는 도 2의 피부 전극 어셈블리의 다양한 실시예들을 도시한다;
도 5는 도 2의 시스템에서 사용될 수 있는 전극 어셈블리의 또 다른 실시예를 도시한다;
도 6A는 본 명세서의 태양들을 이용하여 신경정신병학적 장애를 위한 치료 연구의 사전 치료 및 사후 치료의 네 개 평가 테스트의 결과의 평균을 도시하는 표이다;
도 6B는 도 6A에 도시된 데이터의 막대 그래프이다;
도 6C는 도 6A에 도시된 데이터의 시간 대비 변화를 나타내는 그래프이다;
도 7은 안와상 신경의 피부 자극에 노출된 피험자에 대한 전류, 전하, 전류밀도 및 전하 밀도 파라미터의 일 실시예를 요약한다.
본 명세서는 3차 신경("TNS")의 표면 요소들의 자극을 통해 감정, 불안, 외상후 스트레스 장애, 및 인식 장애와 행동 장애(집합적으로 신경정신병학적 장애)의 치료를 위해 사용되는 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 안면의 두개 밖으로 위치한 3차 신경의 표면 가지들, 즉 안가지 신경, 안와하 신경, 턱끝 신경, 활차상 신경, 활차하 신경, 관골측두 신경, 관골안면 신경, 관골 안와공 신경, 비(코)신경, 및 이개측두 신경(집합적으로, 표면 3차 신경이라 부름)의 자극하는 피부적 방법이 개시된다. 또한 eTNS(외부 3차 신경 자극)을 이용하여 감정 장애와 기타 신경정신병학적 장애를 치료하기 위한 방법이 제공된다. 표면 3차 신경과 같은 3차 신경 또는 그 가지들의 치료 자극을 위해 구성된 시스템과 장치들 및 적용 방법이 개시된다. 감각, 처리, 주의력, 감정, 인식 및 자율 기능과 관련된 3차 신경의 고유한 해부구조, 및 뇌줄기, 시상, 편도체, 섬(insula), 전측대상회 및 기타 피층 영역과 피질 하부 영역의 중요한 영역과 직접 및 간접 접속은 자극이 바람직할 수 있는 다양한 신경정신병학적 장애에 대한 외부 자극의 사용을 가능케 할 수 있다. 본 명세서에 개시된 방법, 시스템 및 장치는 비침습성이거나 최소한으로 침습성이다.
일부 뇌 자극 방법들은 큰 부피의 대뇌 피질에 전류를 생성하고 벌크 도전체로서 뇌를 다루며, 예컨대 전체 뇌엽 수준(whole-lobe level)에서의 ECT(전기 치료 요법)와 큰 영역 수준(즉, 배외측전전두피질(dorsolateral prefrontal cortex))에서의 rTMS를 돕는다. 또한, 심부뇌 자극은 일반적으로 매우 많은 수의 세포들에 방출시킬 수 있도록 작지만 국부적인 체적(volume)의 자극에 기반한다. 본 명세서의 시스템과 장치 및 방법은 어떤 경우라도 최소의 전류를 뇌 안으로 전송하며; 대신에 신호들은 관련된 신경해부학적 구조의 활동을 조절하기 위해 뇌 안으로 전송된다. 특별한 이론을 적용하지 않더라도, 전기 펄스는 3차 신경의 피부 가지들에 신호들을 발생시키고 전기장은 일반적으로 피부조직에 한정되며 어떠한 경우라도 최소한으로 뇌 안으로 누설된다. 이러한 전기 펄스들은 뉴런의 특정 망들의 매우 제한되고 정밀한 점증(recruitment)을 포함하는 뉴런의 신호 이벤트에서의 변화를 위한 캐스케이드(cascade)를 트리거링시킨다. 신경해부학적 경로는 우울증과 관련된 영역(청반(locus coeruleus), 전측 대상회(aterior cingulate), 섬(insular), 편도체(amygdala), 및 기타 대뇌 피질과 피질 하부 구조물)에서의 활동을 목적한데로 조절하게 할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 시스템, 장치 및 방법은 관심있는 목표 영역에 신호를 전송하도록 뇌에 존재하는 기반구조를 활용한다. 본 명세서의 문맥에서, 최소한의 전류 관통은 (1) 대뇌 피질에서 약 0 uC/cm2의 전하 밀도를 의미하고, 또는 (2) 하기 임계치 아래로 전하 밀도를 계산, 측정 또는 모델링한다. 임계치는 (a) 피라미드형 뉴런과 축색돌기(exon)들의 직접적인 활동을 유발하기 쉽지 않은 전류, 전하 밀도 또는 위상 당 전하(charge per phase); 및 (b) 뇌손상을 방지하기 위해, 일 실시예에서는 10 uC/cm2 미만의 전하 밀도, 및 다른 실시예에서는 1.0 uC/cm2 미만의 전 하밀도, 일부 실시예들에서는 0.001 내지 0.1 uC/cm2 미만의 전하 밀도, 및 뇌손상을 유발하는 것으로 알려지지 않은 전하 밀도와 위상 당 전하의 조합이다. 일부 실시예들에서, 보다 낮은 전하 밀도는 개별 환자의 중앙 신경 시스템이 보다 낮은 레벨의 자극에 충분히 민감하여 보다 낮은 레벨이 계속해서 치료 효과를 누적시킬 수 있는 때 사용될 수 있다.
하기 설명은 당업자가 본 명세서의 내용을 사용할 수 있도록 제공된다. 그러나 다양한 수정들이 당업자에게 용이하고 자명하게 이루어질 수 있는데, 이는 개시된 내용의 원리들이 (1) 3차 신경 자극에 의해 신경정신병학적 질환을 치료하는 방법; (2) 피부 3차 신경 자극을 위해 구성된 시스템 및 전극 어셈블리; 및 (3) 상기 시스템과 전극 어셈블리를 이용하여 신경정신병학적 질환을 치료하기 위한 방법을 설명하도록 구체적으로 개시되기 때문이다.
도 1A와 1B를 참조하면, 3차 신경은 가장 큰 두개 신경이며, 뇌줄기 및 기타 뇌 구조물과의 확장된 접속을 갖는다. 3차 신경은 안면에서 세 개의 주된 감각 가지들을 가지며, 이들 모두는 쌍방향이고 높은 접근성을 갖는다. 안와상 신경 또는 안신경은 종종 V1 분기(division)로 불린다. 안와하 가지 또는 상악골 신경은 공통적으로 V2 분기로 불린다. (턱끝 가지로 알려진) 하악골 신경은 V3 분기로 불린다. 안와상 신경은 이마의 피부, 위 눈꺼풀, 코의 앞쪽 부분, 및 눈의 고통, 온도, 및 가벼운 터치에 대한 감각 정보를 공급한다. 안와하 가지는 아래 눈썹, 뺨 및 위 입술에 대한 고통, 온도, 및 가벼운 터지 감각에 대한 감각 정보를 공급한다. 턱끝 가지는 하부 안면(예컨대, 턱과 혀) 및 입술의 피부에 대해 유사한 감각 양상을 공급한다.
도 1A와 1B에서 알 수 있듯이, 이들 가지들은 세 개의 구멍을 통해 두개골을 빠져나간다. 안신경 또는 안와상 신경은 코 중앙선으로부터 (성인의 경우) 약 2.1 - 2.6 cm에 있는 구멍1(안신경 구멍 또는 노치)에서 빠져나가고, 눈썹 아래에 위치한 안와(orbital ridge) 바로 위에 위치한다. 안와하 가지 또는 상악골 신경은 코 중앙선으로부터 (성인의 경우) 약 2.4 - 3.0 cm에 있는 구멍2(안와하 구멍)에서 빠져 나가고, 턱끝 신경은 코 중앙선으로부터 (성인의 경우) 약 2.0 - 2.3 cm에 있는 구멍3(턱끝 구멍)으로 빠져나간다. 비(nasal) 신경은 안와상 신경의 분기이다. 관골안면, 관골 안와공, 관골 측두 및 이개측두를 포함하는 다른 감각 가지들은 다른 구멍들을 통해 빠져나간다.
세 개의 주 가지들로부터의 섬유들은 함께 결합하여 3차 신경절(trigeminal ganglion)을 형성한다. 여기에서부터, 섬유들은 뇌줄기(brainstem) 안으로 올라가 뇌교 수준에서 뇌교의 주 감각 뇌핵, V의 신경중간 뇌핵, 및 척수 뇌핵과 V 속(tract)과 신경교감한다(synapse). 통 섬유(pain fiber)들은 척추 뇌핵과 V 속(tract) 안으로 내려가고 다음에 시상의 복후측 내핵(VPM)으로 올라간다. 가벼운 터치 감각 섬유들은 많은 유수 섬유들이며, 이들은 시상의 복후측 외핵(VPL)으로 올라간다. 구심성 신경 감각섬유들은 3차 신경핵으로부터 시상 및 대뇌피질로 진행한다.
3차 신경핵은 호속핵(NTS), 청반, 대뇌피질, 및 미주신경으로 향한 상호 돌출부를 갖는다. NTS는 미주신경과 3차 신경핵으로부터 구심성 신경을 수용한다. NTS는 다수의 소스들로부터 입력을 통합하고, 청반을 포함하는 뇌줄기와 전두 내의 구조물들로 돌출한다.
청반은 배측 뇌교 내의 한 쌍의 신경핵 구조이며, 제4 죄실의 바닥 바로 아래에 위치한다. 청반은 많은 수의 뇌줄기, 피질하부 및 피질을 향한 확장된 축색돌기의 돌출부를 가지며, 망상 활성화 시스템의 중요한 부분이다. 청반은 뇌줄기의 노르아드레날린 경로의 중요한 부분이며, 신경전달물질 노르에피네프린을 생산한다. 노르에피네프린은 주의력, 기민성, 혈압 및 심박 조절, 불안감 및 기분을 조절하는 중요한 역할을 한다.
특정 이론을 적용하지 않더라도, 어떤 실시예에서는, 3차 신경, 청반, 시상, 편도체, 전측 대상회, 및 상기 개시한 기타 중앙 신경 시스템 구조물 사이의 접속은 (우울증과 같은) 감정, (외상후 스트레스 장애와 같은) 불안 및 기타 인식 장애와 행동 장애를 포함하는 신경정신병학적 질환에서 3차 신경의 잠재적 기능과 관련될 수 있다. 따라서, 3차 신경의 피부 자극은 이러한 신경정신병학적 질환의 치료에 효과적일 수 있다.
본 명세서의 태양들에 따른 피부 전극들을 사용하는 방법, 시스템 및 장치들의 실시예들에 대한 설명에 있어서, 도 2A-5가 참조된다. 도 2A-5는 3차 신경의 표면 가지들의 피부 자극에 사용될 수 있는 시스템과 장치들 및 이를 이용한 방법에 대한 다양한 실시예들을 도시한다.
본 명세서의 일 태양에 따르면, 3차 신경 자극("TNS")를 사용하여 신경정신병학적 질환을 치료하는 방법이 제공된다. 넓게 말하자면, TNS를 이용하여 신경정신병학적 질환을 치료하는 방법은 3차 신경(도 1A 및 1B)의 구멍 또는 가지들 중 적어도 하나 위에 또는 부근에 외부 전극을 배치시키는 단계, 및 특정 동작 파라미터에서 고정된 시간 동안 자극기를 이용하여 전극을 자극하는 단계를 포함한다. 전극들은 신경의 주 가지들에 제공될 필요가 없고, 이들은 해당 신경에 의해 공급된 피부의 영역에 제공될 수 있으며, 피부 영역은 신경의 주 가지로부터 수 인치(inch) 떨어져 있을 수 있다. 일 실시예에서, 외부 전극들은 안신경 또는 안와상 신경의 구멍(도 1A, 구멍1) 위에 배치되는데, 이는 3차 신경의 일방향 또는 쌍방향 자극은 환자 안면의 오른쪽 및/또는 왼쪽 위에 하나 또는 개별 전극들을 배치시킴으로써(예컨대, 환자의 이마 또는 다른 영역 위에 두 개의 독립된 전극들, 단일 쌍으로 이루어진 전극 또는 두 개의 쌍으로 이루어진 전극들과 같은 전극 어셈블리를 배치시킴으로써) 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 전극 어셈블리는 일방향 자극을 위해 구성된다. 일 실시예에서, 전극 어셈블리는 쌍방향 자극을 위해 구성된다. 일부 실시예들에서, 쌍방향 자극은 일방향 자극과 동일하거나 보다 우수한 효과를 제공할 수 있는데, 이는 상이한 뇌 구조물들의 기능이 오른쪽과 왼쪽이 동일하지 않기 때문이다.(예컨대, 언어적 표현은 좌반구 냉의 언어 능력에 가장 일반적으로 위치하고, 그곳의 손상은 말할 수 있는 능력을 심각하게 손상시키지만, 우반구의 대응하는 영역의 손상은 언어능력을 크게 손상시키지 않고 단지 미묘한 기능만을 바꾼다.) 또한 쌍방향 자극을 일으키는 공동성의 효과가 존재할 수도 있다. 대안적인 실시예들에서, 전극은 턱끝 신경의 구멍(안악하 신경 또는 상악 신경)(도1A, 구멍2) 또는 하악신경(턱 신경 또는 하악 신경)(도1B, 구멍3) 위에 위치할 수 있다. 다른 실시예들에서, 자극은 3차 신경의 하나의 구멍에 일방향으로 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 신경정신병학적 질환을 치료하는 방법은 다수의 구멍들에 외부 전극을 위치시키는 단계와 상이한 3차 신경들을 동시에 자극하는 단계를 포함한다. 다른 실시예들에서, 전극들은 활차상 신경, 활차하 신경, 관골측두 신경, 관골안면 신경, 관골 안와공 신경, 비(코) 신경 및/또는 이개측두 신경 및/또는 이들의 구멍들에 대응하는 (오른쪽 및/또는 왼쪽의) 환자 안면의 영역에 위치할 수 있다.
본 명세서의 일 태양에 따르면, TNS를 이용하여 신경정신병학적 질환을 치료하는 방법은 한정된 범위 내에서 각각의 환자 개인의 자극을 위한 동작 파라미터들의 환자 특정값을 설정하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 동작 파라미터의 값들은 환자가 고통 또는 불편함이 없이 이마와 두피에 약간의 따끔함과 같은 자극 감각을 경험하도록 선택된다. 일 실시예에서, 동작 파라미터들의 값들은 뇌 및/또는 안신경에 피부 자극, 화상, 원치않은 효과를 최소화하도록 선택된다. 일 실시예에서, 동작 파라미터들을 선택하는 방법은 전극의 구성과 크기, 펄스 구간, 전극 전류, 반복률 및 자극 주파수와 같은 변수들을 평가하는 단계를 포함하며; 이들 변수들은 전체 전하, 전하밀도, 및 위상 당 전하가 피부, 신경 및 뇌의 허용된 안전 한계치 내에 있도록 하는 중요한 요소들이다. 예컨대, 피부 자극을 최소화하기 위하여, 단순히 전체 전류를 고려하는 것만으로는 충분하지 않으며, 전류밀도를 한정하는 것이 필요하다. 또한, 전기 자극 구역이 안신경 또는 기타 두개 신경(피부표면 아래 약 3-4 mm 깊이)을 포함하되, 상기 설명한 두개골 아래로의 전류 관통이 최소화하거나 방지되도록 전기 자극 파라미터, 전극 구조, 및 전극 간 거리를 선택하는 것도 중요하다.
도 2A-5와 관련하여 하기에 상세히 설명하는 것처럼, 전극들은 신경자극기로부터 전기적 자극을 전달하기 위한 리드(lead)에 접속된다. 일부 실시예에서, 신경자극은 하기 예시적인 설정값: 주파수 20-150 Hz, 전류 1-10 mA, 50-250 마이크로초의 펄스 구간(펄스 폭), 10% 내지 50% 의 반복률(duty cycle), 하루에 적어도 한 시간 동안으로 전기 신경자극기를 사용하여 제공될 수 있다. 환자의 편안함과 낮은 전력 소모를 위하여, 이들 범위에서 낮은 값의 자극 파라미터들이 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 동작 파라미터들의 상이한 값들이 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 단일 외부 전극이 사용될 수 있다. 하기에 상세히 설명될 일부 실시예들에서, 환자의 의복에 부착할 수 있는 휴대용 외부 자극기가 사용된다.
일 실시예에서, 도 2-5에서 알 수 있듯이, TNS를 통해 신경정신병학적 질환을 치료하기 위한 시스템(200)은 전극 어셈블리(100), 전기 케이블 또는 선(120) 및 외부 신경자극기 또는 펄스 발생기(122)를 포함한다. 일부 실시예에서, 펄스 발생기는 내부 펄스 발생기일 수 있다. 전극 어셈블리는 안신경의 쌍방향 동시성 및 비동시성 자극을 위해 구성될 수 있다. 신경자극기 또는 펄스 발생기는 임의 타입의 적절한 자극을 주는 신호-발생 장치일 수 있다. 도시된 실시예에서, 발생기(122)는 휴대용이며 환자(20)의 벨트에 부착된다. 그러나, 휴대용 또는 비휴대용 펄스 발생기가 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 것처럼, 전극 어셈블리(100)는 전기 케이블(120)에 접속된 리드 선(124) 또는 무선으로 외부 자극기(122)에 접속될 수 있다. 즉, 일 실시예에서, 전기 케이블 또는 선(120)은 리드 선(124)을 통해 발생기(122)와 전극 어셈블리(100) 사이의 물리적 및 전기적 연결을 제공하도록 구성된다. 다른 실시예들에서, 발생기(122)와 전극 어셈블리(100)는 무선으로 소통한다(즉, 선(120)과 리드 선(124)이 사용되지 않는다). 시스템(200) 또는 전극 어셈블리(100)와 같은 그 구성요소는 키트의 일부로서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 키트는 전극 시스템 및/또는 시스템의 배치를 위한 명령어들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 키트는 본 명세서에 개시된 방법에 따라 신경정신병학적 질환의 치료를 위한 명령어를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템(200)은 시스템의 안전한 사용을 보장하기 위해 조절 장치를 포함할 수 있다. 조절 장치는 펄스 발생기(122)에 부착되도록 구성되고 뇌로 관통하는 전류를 최소화하고 환자의 허용치를 높이도록 대략 30-50 mA 아래의 최대 전하 밸런싱 출력 전류를 제어하도록 구성된다. 조절 장치는 내부적으로 전극의 표면적, 위치 및 방향에 따라 0.25-5.0 mA, 0-10 mA, 0-15 mA의 범위로 초기에 프로그래밍될 수 있으며, 전극이 두개골 부근 또는 인접한 곳, 또는 전류 범위가 두개골로부터 멀리 떨어진 곳(턱)을 자극하는지에 따라 전류 범위가 높거나 낮을 수 있다. 전류 TENS 유닛은 100 mA 이상의 최대 출력 전류를 이용하여 자극하며, 이는 두개골을 관통하고 허용할 수 없는 전류를 야기한다.
일부 실시예에서, 전극 어셈블리(100)는 환자 이마에 전극 어셈블리를 고정하도록 구성된 리테이너 엘리먼트(130)를 포함한다. 일 실시예에서, 리테이너 엘리먼트(130)는 탄성 밴드 또는 스트랩일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 전극 어셈블리(100)는 전극 어셈블리를 보이지 않게 할 수 있는 모자, 또는 캡(cap)에 의해 제자리에 고정될 수 있다. 다른 실시예에서, 전극 어셈블리는 접착제 스트립, 도전 영역을 뒤에서 둘러싸는 접착제 또는 접착성 도전 겔과 같은 접착제에 의해 고정될 수 있다.
일부 실시예에서, 전극 어셈블리는 적어도 하나의 접촉부를 갖는 전극을 포함한다. 일부 실시예들에서, 단일 전극은 다수의 접촉부들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 전극 어셈블리는 한 쌍의 접촉부들을 갖는 전극 쌍을 포함한다. 일부 실시예들에서, 전극 어셈블리는 적어도 하나의 접촉부를 갖는 스트립 전극일 수 있다. 일부 실시예들에서, 스트립 전극은 다수의 접촉부들을 포함할 수 있다.
도 2-3B에 도시된 전극 어셈블리는 쌍방향 안와상 전극으로 불린다. 도 2-3B에 도시된 것처럼, 전극 어셈블리(100)는 환자 안면의 제 1 영역 위에 배치되는 제 1 접촉부 쌍(112a, 112b), 환자 안면의 제 2 영역 위에 배치되는 제 2 접촉부 쌍(114a, 114b)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 1 영역은 환자 안면의 오른쪽이고 제 2 영역은 환자 안면의 왼쪽이다. 제 1 접촉부 쌍은 제 1 상부 접촉부(112a) 및 제 1 하부 접촉부(112b)를 포함하고, 제 2 접촉부 쌍은 제 2 상부 접촉부(114a) 및 제 2 하부 접촉부(114b)를 포함한다. 제 1 및 제 2 접촉부 쌍들은 절연 접속 영역(116)에 의해 서로 접속된다. 전극 어셈블리(100)는 환자 피부와 네 개의 접촉 영역에서 접촉하는 내부 접촉 표면(118)을 포함하며, 네 개의 접촉 영역은 각각 네 개의 접촉부(112a, 112b, 114a, 114b) 중 하나에 대응한다. 네 개의 접촉 영역을 포함하는 내부 접촉 표면(118)은 피부 자극을 최소화하며 우수한 전기적 도전성을 제공하는 완충식(buffered) 겔-형 접착제를 포함할 수 있으며, 이러한 접착제의 예는 암겔 테크놀로지(AmGel Technologies, Fallbrook, CA, USA)로부터 상업적으로 이용가능한 히드로겔을 포함한다.
일 실시예에서, 전극 어셈블리(100)는 오른쪽 및 왼쪽 안신경 모두를 동시에 또는 비동시적으로 자극하도록 구성된다. 절연 접속 영역(116)은 안신경들 모두 위에 전극 어셈블리(100)를 적절히 배치시키도록 코의 중앙선과 전극 어셈블리(100)를 일치하도록 환자를 돕는 기능을 하며, 안신경들은 성인 환자의 경우 코의 중앙선으로부터 평균 약 2.1 내지 2.6 cm에 위치한다. 따라서, 전극 어셈블리는 안 신경의 위치 또는 신경과 관련한 중요한 랜드마크를 알지 못하더라도 (예컨대 환자에 의해) 정확하게 배치될 수 있으며, 이로써 전극의 위치 오차로 인한 부적절한 자극의 가능성을 감소시킨다.
코 중앙선의 마주하는 측에서 제 1 접촉부 쌍(112a, 112b)과 제 2 접촉부 쌍(114a, 114b)의 배치는 자극 전류가 순방향으로 또는 구심성 안신경 또는 안와상 신경의 방향으로 이동하게 한다. 또한, 이러한 전극 어셈블리(100)의 구성은 접촉부 쌍(112a, 112b, 114a, 114b)이 독립적으로 및/또는 일방향으로 자극하게 하고, 자극에 대한 반응은 국부화되며 이로써 중앙선의 일측으로부터 다른측으로 바뀔 수 있게 한다. 즉, 개시된 전극 어셈블리는 적용에 따라 제 1 영역 및 제 2 영역 또는 오른쪽 및 왼쪽에 대해 전류의 개별 조정을 가능케 하고, 이로써 비대칭 자극 및/또는 허용된 비대칭 자극을 감소시킨다. 도 4A-4C는 전극 어셈블리(100)의 다른 실시예들을 도시하며, 이 구성은 오른쪽 및/또는 왼쪽 안신경, 및/또는 관골 안면 신경 및/또는 이개측두 신경과 같이 본 명세서에 개시된 것과 같은 3차 신경의 다른 가지들을 자극하는데 사용될 수 있다. G하나 이상의 접촉부들을 갖는 단일 전극 또는 하나 이상의 접촉부들을 갖는 다중 전극들이 사용될 수도 있다. 쌍방향 안와상 전극은 쌍방향 안와상 자극을 위해 구성된다. 뇌로의 전류 관통을 무효화 또는 최소화 또는 안전하게 이루어지도록 컴퓨터 모델링을 통해 사용 위치, 자극 파라미터들 및 입력값에 기초하여 측정가능하다. 피부 자극이 발생할 수 있기 때문에, 유사한 구성은 일방향으로 제공되어, 이마의 일측에 대한 신뢰를 제공하고 피부 허용을 촉진하며 자극의 위험을 감소시킨다. 크기 및 전극 간 거리의 다른 구성은 3차 신경의 상이한 가지들에 대해 인정될 수 있으며, 이는 도 4A-4C에 도시된 것을 포함하며 반드시 이들로 제한되지는 않는다. 일 실시예에서, 적어도 두 개의 접촉부들을 는 갖는 스트립 전극이 이개측두 신경 및/또는 관골 안면 신경을 자극하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 두 개의 독립된 전극들이 이개측두 신경 및/또는 관골 안면 신경을 자극하는데 사용될 수 있다.
단일 극성(단상(monophase)- 모든 양 펄스 또는 모든 음 펄스 중 하나)의 전기 펄스가 발생되는 자극에 있어서, 상부 접촉부(112a,114a)와 하부 접촉부(112b,114b)가 고정된 극성을 가질 수 있다. 교호하는 극성(쌍상(biphase)-양 및 음 펄스 또는 펄스 트레인(train)이 교호)이 발생하는 자극에 있어서, 상부 접촉부(112a,114a)와 하부 접촉부(112b,114b)는 교호하는 극성을 갖는다. 또한, 하위 전극은 통상적으로 자극 펄스의 리딩 위상에 대한 캐소드로서 기능한다. 단상 자극의 경우에, 하위 전극은 일반적으로 캐소드가 된다.
도 3B에서 알 수 있듯이, 각각의 접촉부(112a, 112b, 114a, 114b)는 초과 전류 밀도 및/또는 전하 밀도로 인한 피부 손상을 최소화하고 두개골 뼈의 내부 표면을 넘어 관통하는 전류를 최소화하거나 제거하기 위해 충분히 넓은 표면적에 대한 전기 펄스를 전달할 수 있는 크기를 갖는다. 제 1 접촉부 쌍(112a, 112b)과 제 2 접촉부 쌍(114a, 114b) 사이의 거리는 안신경을 자극하며 뇌의 표면으로의 전류 전달을 최소화하거나 제거하도록 구성된다. 일 실시예에서, 각각의 접촉부의 중앙-지점은 코 중앙선으로부터 약 2.5 cm (1.5-3.5 cm 범위)이다. 전극 크기와 전극 간 거리는 해부학적 구조의 차이에 기초하여 어린이와 어른에 따라, 그리고 남자와 여자에 따라 다를 수 있다. 일 실시예에서, 전극은 길이가 약 32.5 mm이고 높이가 12.5 mm이며, 예컨대 상부 전극 쌍(112a, 114a) 사이의 전극 간 거리는 17.5 mm이고 예컨대 상부 전극(112a)과 하부 전극(112b) 사이의 전극 간 거리는 20 mm이다. 다른 실시예에서, 전극의 길이는 32.5 mm보다 크거나 작을 수 있으며, 높이는 12.5 mm보다 크거나 작을 수 있다. 다른 실시예에서, 전극 간 거리는 20 mm 이상 및/또는 17.5 mm 미만의 범위에 있을 수 있다. 다양한 실시예들에서, 각각의 접촉부(112a,112b,114a,114b)의 표면적은 약 0.5 cm2 내지 약 20 cm2 의 범위 내에 있을 수 있다. 다양한 실시예들에서, 접촉부(112a와 112b) 사이의 거리와 접촉부(114a,114b) 사이의 거리는 약 0.5 cm 내지 약 10 cm 의 범위에 있을 수 있다. 당업자는 상기 거리들 중 하나 이상이 거리 범위의 경계로 사용될 수 있다는 것을 알 것이다.
도 5는 전극 어셈블리(100)의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 5에 도시된 것처럼, 환자(10)는 이마, 안신경의 구멍에 대응하는 각각의 눈썹 위에 하나에 두 개의 독립 전극(12)을 착용하고 있다.
당업자는 전극 어셈블리(100)에 대한 상기 설명한 실시예들의 다양한 적용과 수정이 본 명세서의 사상과 범위 내에 있다는 것을 알 것이다. 예컨대, 본 장치의 일 실시예는 안신경의 일방향 자극을 위해 구성된 일방향 전극 어셈블리를 포함한다. 또한, 임시 전극 어셈블리가 본 명세서에 개시된 것처럼 상악 신경 또는 하악 신경 또는 기타 다른 신경의 자극을 위해 구성될 수 있다. 대안적으로, 다수의 3차 신경 가지들을 동시에 자극하도록 구성된 전극 어셈블리가 본 명세서의 범위 내에 있다. 일 실시예에서, 본 명세서에 개시된 시스템 또는 전극 어셈블리는 이개측두 신경을 자극하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 본 명세서에 개시된 시스템 또는 전극 어셈블리는 관골 안면 신경을 자극하도록 구성될 수 있다.
사용시, 전극 어셈블리(100)는 환자(20)의 이마 위에 위치하여 절연 접속 영역(116)이 환자의 코의 중앙선과 일치하게 된다. 일부 실시예들에서, 전극 어셈블리(100)는 코 중앙선으로부터 수평으로 약 2.1-2.6 cm의 안와(orbital ridge) 위에 위치한 안와상 구멍 위에 배치된다. 다음에 전극 어셈블리(100)는 전기 케이블(120)과 리드 선(124)을 통해 외부 신경자극기(122)에 접속될 수 있다. 다른 실시예에서, 전극 어셈블리(100)는 무선 접속을 통해 신경 자극기(122)에 접속된다. 다음에 본 명세서에서 설명한 방법에 따라 결정된 환자의 특별한 동작 파라미터들에 따른 자극이 적용된다.
본 명세서의 일 태양에 따라, 상기 설명한 것처럼, 전극 어셈블리(100)를 이용하여 신경정신병학적 질환을 치료하기 위한 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 신경정신병학적 질환을 치료하는 방법은 환자의 이마에 전극 어셈블리(100)를 위치시키는 단계, 전극 어셈블리(100)를 외부 자극기(122)에 접속시키는 단계, 및 본 명세서에서 설명한 것처럼 동작 파라미터들의 한정된 값에서 전극 어셈블리(100)를 자극하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 일 태양에 따르면, 본 명세서에 개시된 전극 어셈블리의 일 실시예를 이용하여 신경정신병학적 질환을 치료하는 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 정신의학적 질환을 치료하는 방법은 환자의 안면의 제 1 영역에 전극 어셈블리를 위치시키는 단계, 전극 어셈블리를 외부 자극기에 접속시키는 단계, 및 본 명세서에서 설명한 것처럼 동작 파라미터들의 한정된 값에서 전극 어셈블리를 자극하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 영역은 이개측두 신경에 대응하는 영역이다. 일 실시예에서, 제 1 영역은 관골 안면 신경에 대응하는 영역이다. 일 실시예에서, 제 1 영역은 안와상 신경에 대응하는 영역이다.
일 실시예에서, 도 2-3B에 도시된 쌍방향 안와상 전극(100)은 대뇌피질에서 약 20 Hz 내지 약 300 Hz 사이의 자극 주파수, 50 마이크로초(μsec) 내지 250 μsec 사이의 펄스 구간, 약 25 mA/cm2 보다 작은 출력 전류 밀도 및 uCoulomb/cm2 미만의 출력 전하 밀도를 하루에 적어도 한 시간 반 내지 한 시간 동안 자극된다. 일반적으로, 자극은 대뇌에서 전하 밀도가 없거나 무시할 만하다. 여러 경우에, 자극은 하루에 한 시간 반 미만으로 제공될 수 있다. 당업자는 상기 파라미터들 중 하나 이상이 파라미터 범위의 경계로서 사용될 수 있다는 것을 알 것이다.
다양한 실시예들에서, 자극은 특정 펄스 폭 또는 펄스 폭의 범위(또는 펄스 구간)에서 전달된다. 자극은 약 10 마이크로초의 하한치와 약 3 초의 상한치의 범위의 펄스 폭을 전달하도록 설정될 수 있다. 자극은 50㎲, 60㎲, 70㎲, 80㎲, 90㎲, 100㎲, 125㎲, 150㎲, 175㎲, 200㎲, 225㎲, 250㎲, 500㎲ 이상 중 하나 이상보다 크고 및/또는 작은 범위에서 팔스 폭들을 전달하도록 설정될 수 있다. 당업자는 상기 시간들 중 하나 이상이 펄스 폭들의 범위로서 사용될 수 있다는 것을 알 것이다.
일부 실시예들에서, 자극 진폭은 전압 또는 전류 제어 자극으로서 전달된다. 다른 실시예들에서 용량성 방전으로서 전달될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전류 진폭은 전극의 표면적, 전극 간 거리, 자극된 가지(들), 및 상기 설명한 것과 같은 모델링 데이터에 따라 약 300㎂의 하한치와 약 30mA-35mA의 상한치의 범위에 있을 수 있다. 여러 실시예들에서, 진폭은 50㎂, 75㎂, 100㎂, 125㎂, 150㎂, 175㎂, 200㎂, 225㎂, 250㎂, 275㎂, 300㎂, 325㎂, 350㎂, 375㎂, 400㎂, 425㎂, 450㎂, 475㎂, 500㎂, 525㎂, 550㎂, 575㎂, 600㎂, 625㎂, 650㎂, 675㎂, 700㎂, 725㎂, 750㎂, 775㎂, 800㎂, 825㎂, 850㎂, 875㎂, 900㎂, 925㎂, 950㎂, 975㎂, 1mA, 2mA, 3mA, 4mA, 5mA, 6mA, 7mA, 8mA, 9mA, 10mA, 11mA, 12mA, 13mA, 14mA, 15mA, 16mA, 17mA, 18mA, 19mA 및 20mA 중 하나 이상보다 크고 및/또는 작은 범위에 있을 수 있다. 당업자는 상기 진폭들 중 하나 이상이 진폭들 범위의 경계로서 사용될 수 있다는 것을 알 것이다.
여러 실시예에서, 자극은 하나 이상의 주파수에서 또는 주파수들 범위 내에서 전달될 수 있다. 자극은 약 500 Hz의 상한치와 약 10 Hz의 하한치의 범위에 있는 주파수로 전달되도록 설정될 수 있다. 여러 실시예에서, 자극은 50Hz, 45Hz, 40Hz, 35Hz, 30Hz, 25Hz, 20Hz, 15Hz, 또는 10Hz 중 하나 이상 보다 작고 및/또는 큰 주파수에서 전달되도록 설정될 수 있다. 여러 실시예에서, 자극은 20Hz, 30Hz, 40Hz, 50Hz, 60Hz, 70Hz, 80Hz, 90Hz, 100Hz, 125Hz, 150Hz, 300Hz 이상 중 하나 이상보다 크고 및/또는 작은 주파수에서 전달되도록 설정될 수 있다. 당업자는 상기 주파수들 중 하나 이상이 주파수 범위의 경계로서 사용될 수 있다는 것을 알 것이다.
여러 실시예들에서, 자극은 100% 내지 약 5%의 범위에서 특정 반복률 또는 반복률로 전달된다. 자극은 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 또는 100% 이상 중 하나 이상보다 크고 및/또는 작은 범위의 반복률에서 전달되도록 설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 신경을 보호하기 위해, 10% 내지 50%의 반복률이 바람직할 수 있다. 일부 실시예들에서, 100% 이상의 반복률은 특정 환경에서 유용할 수 있다. 당업자는 상기 퍼센티지들 중 하나 이상이 반복률 범위의 경계로서 사용될 수 있다는 것을 알 것이다.
다른 실시예들에서, 상이한 값들의 동작 파라미터들이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 동작 파라미터들의 값은 환자가 고통 또는 불편함이 없이 이마와 두피에 약간의 따끔함과 같은 자극 감각을 경험하도록 선택된다. 신경자극 파라미터들은 치료 방법에서 중요한 요소들이다. 일 실시예에서, 동작 파라미터들의 값들은 뇌 및/또는 안신경에 피부 자극, 화상, 원치않은 효과를 최소화하도록 선택된다. 일 실시예에서, 동작 파라미터들을 선택하는 방법은 전극의 구성과 크기, 펄스 구간, 전극 전류, 반복률 및 자극 주파수 등과 같은 변수들을 평가하는 단계를 포함하며, 이들 변수 각각은 전체 전하, 전하밀도, 및 위상당 전하가 피부, 신경 및 뇌의 허용된 안전 한계치 내에 있도록 하는 중요한 요소들이다. 예컨대, 피부 자극을 최소화하기 위하여, 단순히 전체 전류를 고려하는 것만으로는 충분하지 않으며, 전류밀도를 한정하는 것이 필요하다. 또한, 전기 자극 구역이 안신경(약 3-4 mm 깊이) 또는 기타 원하는 신경 가지를 포함하되, 두개골 아래로의 전류 관통이 최소화되거나 방지되도록 전기 자극 파라미터, 전극 구조, 및 전극 간 거리를 선택하는 것도 중요하다.
자극은 상기 설명한 값의 동작 파라미터들에서 수행된다. 동작 파라미터들의 값은 바람직하게 환자가 참을 수 없는 불편함 또는 고통을 야기하지 않고 이마 및 두피에 약간의 따끔함과 같은 자극 감각을 경험하도록 선택된다. 이러한 값들은 원하는 치료에 따라 바뀔 수 있다; 그러나, 본 명세서에 개시된 시스템과 장치는 두개골의 표면 아래 및/또는 뇌 안으로의 전류 관통이 방지되거나 최소화되게 하는 파라미터에서 자극한다.
일부 실시예들에서, 외부 장치는 본 명세서에 개시된 임플란트 전극 어셈블리에 의한 자극을 위해 환자 개인에 목표된 3차 신경의 가지 또는 가지들의 위치를 확인하는데 사용될 수 있다. 외부 장치는 3차 신경의 원하는 가지 또는 가지들을 맵핑 및 목표화하는데 사용될 수 있으며 효율과 안전에 적합한 개별 자극 파라미터들을 확인하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 장치는 다수의 외부(경피성) TNS 전극들을 포함할 수 있다. 의사는 목표 가지의 위치에 근접시키고 전극들을 환자 피부의 목표 위치 위에 고정시킨다. 자극이 제공되고 목표 가지 또는 가지들의 실제 위치 또는 바람직한 (최적의) 자극 위치가 결정될 수 있다. 또한 자극 파라미터들이 설정될 수 있다. 일단 위치 및/또는 자극 파라미터들이 외부 장치를 통해 설정되면, 이러한 데이터는 환자 개인에 대한 임플란트 전극의 위치를 유도하는 것을 돕고 환자에게 맞춰진 자극 파라미터들을 설정하는데 사용될 수 있다.
게다가, 3차 신경의 자극을 위한 외부 전극의 사용은 사람간의 다양성에 기초하여 자극의 최적 특정 위치 및 파라미터들에 부가하여 최소의 침습성 시스템으로부터 치료 장점을 얻고자 하는 개인들을 확인할 수 있다. 다양한 신경병진단, 이미지화, 또는 피부 신경 맵핑 방법이 효과 및/또는 안전성에 대해 자극을 최적화하도록 개별 해부구조의 차이를 설명할 수 있다. 또한, 최소한의 침습성 시스템의 사용은 심부뇌 자극과 같은 다른 임플란트 시스템으로부터의 장점을 유도하기 쉬운 개인들의 스크린 및 확인을 가능케 한다. 이는 단계Ⅰ(3차 신경의 외부 TNS), 단계Ⅱ(표면 3차 신경의 임플란트 TNS), 단계Ⅲ(심부뇌 자극)로서 세 개의 방법들을 연결하는 것으로 개념화될 수 있으며, 이로써 단계Ⅰ은 단계Ⅱ를 스크리닝할 수 있고, 단계Ⅱ는 단계Ⅲ에 대해 스크리닝을 할 수 있다. 혹독한 증상의 감소와 같은 유용한 치료 효과의 증거에 대해 환자를 모니터링함으로써, 한 단계에서의 치료 결과는 높은 단계로부터 보다 많은 침습성 치료를 이용한 치료의 용이한 효과를 판단하는데 사용될 수 있다.
환자의 신경정신병학적 질환의 치료를 위해 3차 신경 자극의 사용을 평가하는 방법이 본 명세서에 개시된다. 이 방법은 환자에 대한 3차 신경의 자극을 위해 피부 시스템을 제공하는 단계 및 유용한 치료 반응의 증거 또는 TNS 치료의 허용치의 증거 중 적어도 하나에 대해 환자를 모니터링하는 단계, 피하 전극 어셈블리 또는 시스템을 제공하는 단계, 신경정신병학적 질환의 치료를 위해 환자에게 피하 전극 어셈블리 또는 시스템을 임플란팅하는 단계를 포함한다.
환자의 신경 병리학적 질환의 치료를 위해 심부뇌 자극의 사용을 평가하는 방법이 본 명세서에 개시된다. 이 방법은 환자에 대한 3차 신경의 자극을 위해 피부 시스템을 제공하는 단계 및 유용한 치료 반응의 증거 또는 TNS 치료의 허용치의 증거 중 적어도 하나에 대해 환자를 모니터링하는 단계, 이로써 외부 측정 기준을 생성하는 단계, 피하 전극 어셈블리 또는 시스템을 제공하는 단계, 신경정신병학적 질환의 치료를 위해 환자에게 피하 전극 어셈블리 또는 시스템을 임플란팅하는 단계, 유용한 치료 반응 또는 임플란트된 장치의 허용치 중 적어도 하나에 대하여 환자를 모니터링하는 단계, 이로써 두개외(extracranial) 측정 기준을 생성하는 단계, 및 환자가 심부뇌 자극으로부터 이득을 얻었는지를 결정하기 위한 외부 측정 기준 및 두개외 측정 기준을 분석하는 단계를 포함한다.
하기 예들은 본 명세서의 범위에 제한을 가하지 않고 본 명세서의 주제를 보다 명확하게 설명하기 위한 것이며 신경정신병학적 질환의 치료를 위한 3차 신경 자극의 치료 장점을 설명하기 위한 것이다. 제 1 예에서, 심한 우울장애를 갖는 환자들은 외부 피부 전극을 이용한 TNS에 의해 치료되었다. 제 2 예에서, 환자는 쌍방향 안와상 자극을 위한 피부 전극을 이용하여 치료되었다.
예1
도 6A-6C는 우울증의 치료를 위해 외부 3차 신경 자극의 예비연구로부터의 결과를 도시한다. 포함기준과 배제기준을 충족한 심한 우울증을 겪는 피험자들은 UCLA에서 수행된 개방 라벨 (자각한) 연구에 8 주 동안 참여하였다.
포함기준은: 대우울 장애(MDD:Major Depressive Disoder)의 급성 및 반복적인 현상에 대해 DSM-Ⅳ 기준을 충족하며 중간 정도로 심각한 대우울 현상(MDE)를 겪는 18-65세이다. 다른 충족 기준은: 현재 MDE 기간이 4 개월 이상이여야 하고, 현재 MDE 동안 적어도 6주 간 적어도 한 번 항우울제에 반응이 없으며, 적어도 한 번 항우울제를 수반해야 한다. 모든 이들은 우세한 잔류 증상(reidual symptoms)을 가지며, 연구 진입시에 19 내지 29의 범위에서 25.4(3.9 s.d.)의 평균적인 해밀턴 우울평가 척도(HDRS-28) 점수를 갖는다. 피험자들은 하루에 적어도 8 시간 동안(주로 수면 시간 동안) 안정적인 수준을 유지하도록 조정된 전류가 공급되는 3차 신경의 안와상 가지들 위에 자극 전극들을 부착하였다. 5명의 피험자들이 시도를 완료하였다. 우세한 결과는 8주에 HDRS가 변화하였다.
배제 기준은: 현재 임신중이며; 이례적 또는 정신병적 또는 양극성 우울증에 대해 DSM-Ⅳ 기준을 충족하고; 정신분열증, 분열정동형 장애, 또는 기타 비감정 장애 정신병의 이력; 현재 섬망, 치매, 건망성 장애 또는 기타 인식 장애의 2차 DSM-Ⅳ 증상; 임상적으로 현저한 현재 자살 의도자; 심각한 심장마비, 의학적 또는 점진적 신경질환 또는 의학적 환자; 안면 고통 또는 3차 신경통; VNS 또는 심박조율기와 같은 기타 이식성 전기 장치; TENS 또는 VNS 유닛의 현재 사용, 또는 비준법성의 이력이다.
모든 피험자들은 매일 하루에 적어도 8시간 동안 자각한 TNS 증가(부속의) 치료를 받았다. 평가는 급성 치료 상태에서 2,4,6, 및 8주에 연구 참여시에 이루어졌다. 치료를 계속하길 원하는 피험자는 선택적으로 6 개월의 오랜 기간의 연장된 상태에서 매달 모니터링 방문을 하면서 참여하도록 하였다.
피험자는 텐스 프로덕츠 인크(TENS Products, Inc.(www.tensprodicts.com))로부터 상업적으로 이용가능한 EMS 모델 7500과 같은 전기 자극기를 이용하여 120 Hz의 주파수, 20 mA 미만의 전류, 250μsec의 펄스 구간, 및 30초 온 및 30초 오프의 반복률, 및 최소 8시간 동안의 자극을 경험하였다.
치료를 시작하기 이전으로서 부수적인 후속 평가 방문 시에, 피험자 각각에 대한 증상 심각도는 해밀턴 우울평가 척도(HDRS, 17- 내지 28-항목 버전을 사용하여 점수화함), 벡 우울증 척도(BDI:Beck Depression Inventory), 및 QIDS(Quick Inventory of Depressive Symptomatology)를 이용하여 정량화하였으며, 이들 측정에 대한 각각의 그룹 평균 값은 도 6A에 도시된 표에 개시되어 있다. 이들 세 개 도구는 모두 우울증의 심각도를 측정하기 위해 설계된 측정 도구들이다. HDRS는 우울증의 심각도를 측정하기 위해 피험자 개인을 인터뷰하고 관찰한 후에 임상의가 기록하는 훌륭하게-설정된 비율 측정이며; 본 연구시에 모두 28 항목(질문)에 대한 평가가 이루어졌고, 척도는 모든 아이템(HDRS28)과 17 항목(HDRS17)의 표준 하위집합을 사용하여 표준 방법에 따라 기록되었다. BDI는 우울증의 심각도를 측정하는데 사용되는 21-질문 다중 선택 자가-기록 조사이다. QIDS-C16은 우울증의 심각도를 측정하는데 사용되는 16-질문 임상의-평가 조사이다. 이들 측정 각각은 환자의 증상 심각도를 평가하는데 있어서 상이한 세기와 한계치를 보여주었으며(예컨대, BDI는 우울증의 인식 증상을 강조하지만, HDRS는 신경 식물적 증상을 우세하게 가중한다), 모든 측정은 공통적으로 주된 우울증의 임상 시도에 사용되었다; 다수의 측정을 사용하는 것은 주된 우울증의 치료에 대한 초기 연구에서 단일 측정 도구를 사용하는 것보다 3차 신경 자극의 효과를 보다 보완적으로 평가할 수 있게 하였다.
도 6A에 도시되고 도 6B와 6C에 그래프로 도시된 것처럼, HDRS28의 감소는 초기에 25.4(3.9 s.d.)에서 8주 후에 13.6(6.3 s.d)로 현저하였다(2-꼬리 티(t)-테스트 p<0.01, Cohen's d2.4). BDI의 반응은 26.8(8.1)에서 10.6(4.9)으로 유사하게 감소하였다(p<0.01, d 2.3). 16-항목 임상의-측정 QIDS 역시 현저히 감소하였으며, 10.8(3.4)에서 5.5(4.4)로 감소하였다(p<0.05, d 1.3). 따라서, 증상 심각도의 현저한 감소는 급성 TNS 치료의 8주 안에 이루어졌다. 더욱이, 증상의 변화는 우울증, 불안, 수면 임 에너지와 같은 모든 증상 영역에 걸쳐 발생하였다. 이러한 발견은 약물요법으로 증상을 감경시키는데 실패한 경우에 약물치료에 부가하여 사용할 수 있는 TNS 치료의 사용을 지원한다.
예 2
도 7은 안와상 신경의 피부 자극에 노출된 피험자에 기록된 전류, 전하, 전류 밀도 및 전하 밀도를 요약한 것이다. 도 7은 EMS 7500 자극기, 120 Hz, 150-250 usec, 눈썹 위 중앙으로부터 1인치에 배치된 타이코(Tyco) 수페리어 은(silver) 전극 1,25"을 이용하여 피험자에게 기록된 쌍방향 안와상 자극에 대한 대표적인 파라미터들이다. 데이터는 플루크(Fluke) 오실로스코프, 50 mV/div, 저항기=10.1Ω 을 이용하여 기록되었다. 일반적으로, 이러한 발견은 펄스 폭이 증가함에 따라 최대 허용 전류가 감소한다는 것을 보여준다.
약 1.25-인치 TENS 패치 전극을 이용한 3차 신경의 안와상 가지의 피부 전기 자극은 안전 한계치 내에 있는 전류 밀도 및 전하 밀도/위상을 유발한다. 일반적으로, 이미 연구된 TNS 환자에 의해 편안하게 허용된 최대 전류는 약 25 mA이고, 통상적으로 환자는 25 mA 아래(6-10 mA)로 설정된 진폭에서 자극을 경험하였다.
1.25-인치 TENS 전극은 반경이 1.59 cm인 원형 전극이다. 표면적은 A= Πr2 = [Π]X[1.59 cm]2 = 7.92 cm2으로 계산될 수 있다. 이들 전극을 사용하면, 통상적인 자극 전류는 6-10 mA이고 펄스 구간은 150-250 usec이다.
전류 밀도: 통상적인 피험자에서, 6-10 mA의 자극 전류는 0.76 내지 1.3 mA/cm2 범위의 전류 밀도를 형성한다. 맥크리(McCreery) 등은 두개를 관통하는 전기 자극에 있어서 자극 전극에서의 최대 안전 전류 밀도를 25 mA/cm2로 설정하였다. 표면적이 7.92 cm2인 전극에서 25 mA 이상의 높은 전류를 가정하면, 전류밀도는 최대 3.16 mA/cm2의 범위에 이를 수 있다. 0.76 mA/cm2 내지 3.16 mA/cm2의 경우에, TNS는 최대 안전 허용 전류 밀도보다 8-33배 작은 전류 밀도를 전달한다. 전하 밀도(전하 밀도/위상): 유엔(Yuen) 등은 대뇌피질에서 40 uC/cm2로 전달된 전하 밀도/위상에 대해 안전 한계치를 확인하였으며[유엔(Yuen) 등 1981] 최근에 맥크리 등은[McCreery 1990] 안전 한계치로서 10 uC/cm2로 확인하였다. 250 usec에서 10mA를 가정하면, 전하 밀도/위상은 자극 전극에서 [.010A]x[250usec]/7.92 = 0.32 uC/cm2이다. 보다 높은 수준의 자극으로서 25 mA 및 250 usec를 가정하면, 위상 당 최대 전하 밀도는 0.79 uC/cm2이다. 이러한 수준에서, 전하 밀도는 일반적으로 대뇌 피질에서 허용된 최대치보단 자극 전극에서 적은 12 내지 120분의 1이다. 대뇌 피질이 자극 전극으로부터 최소 10-13 mm이고, 피부, 지방, 뼈, 경뇌막 및 CSF의 중첩된 층들이 주어지기 때문에, 실제 전하 밀도는 현저히 낮아진다. 이는 벌크 도전체로서 뇌 조직을 직접 통과하여 전류의 원치않는 통로를 피하는데 중요하다.
도 7에 도시된 것처럼, 표면적이 7.92 cm2이고 펄스 구간이 150-250 usec인 전극을 이용한 피험자의 자극 세기 반응은 두개를 관통하는(transcranial) 자극에 대해 현재 추천된 전류 밀도 아래로서 두피에서 25 mA/cm2인 전류 밀도를 만들며, 두피에서의 전하 밀도는 대뇌피질에서의 안전 전하 밀도(0.15-0.18 uC/cm2)보다 현저히 낮다.
이상의 설명에서 본 발명은 하기에 의해 제한되지 않으면서 하기 내용을 포함하는 다양한 방식으로 구현될 수 있다:
1. 신경정신병학적 질환을 치료하기 위해 3차 신경 자극을 위한 피부 전극 어셈블리로서, 상기 피부 전극 어셈블리는: 환자의 안면의 제 1 영역에 배치되도록 구성된 제 1 접촉부 쌍; 환자의 안면의 제 2 영역에 배치되도록 구성된 제 2 접촉부 쌍; 및 상기 제 1 접촉부 쌍과 상기 제 2 접촉부 쌍을 접속시키는 절연 접속 영역을 포함하며, 상기 제 1 접촉부 쌍과 상기 제 2 접촉부 쌍은 3차 신경의 적어도 하나의 가지의 피부 분포 위에 상기 환자의 안면의 일부와 접촉하고 두개골의 표면 아래로 전류의 관통을 최소화하거나 없게 하면서 상기 신경의 가지를 자극하도록 구성되는 피부 전극 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 표면 안가지, 안와하 가지, 및 턱끝 가지로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 피부 전극 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 안와상 신경인 피부 전극 어셈블리.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 이개측두 신경인 피부 전극 어셈블리.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 관골 안면 신경인 피부 전극 어셈블리.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 어셈블리를 환자의 이마에 고정시키도록 구성된 리테이너 엘리먼트를 더 포함하는 피부 전극 어셈블리.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 신경정신병학적 질환은 우울증인 피부 전극 어셈블리.
8. 신경정신병학적 질환 또는 증상을 치료하기 위한 3차 신경 자극용 시스템으로서, 상기 시스템은: 신경자극기; 및 피부 전극 어셈블리를 포함하며, 상기 피부 전극 어셈블리는 환자의 안면의 제 1 영역에 배치되도록 구성된 제 1 접촉부 쌍; 환자의 안면의 제 2 영역에 배치되도록 구성된 제 2 접촉부 쌍; 및 상기 제 1 접촉부 쌍과 상기 제 2 접촉부 쌍을 접속시키는 절연 접속 영역을 포함하며, 상기 제 1 접촉부 쌍과 상기 제 2 접촉부 쌍은 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지의 피부 분포 위에 상기 환자의 안면의 일부와 접촉하도록 구성된 시스템.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 신경자극기와 상기 피부 전극 어셈블리를 동작가능하게 접속시키는 케이블과 리드선들을 더 포함하는 시스템.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 두개골 뼈의 표면 아래로 전류의 관통을 최소화하거나 방지하도록 전류 출력을 조절하게 구성된 조절 장치를 더 포함하는 시스템.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 표면 안가지, 안와하 가지, 및 턱끝 가지로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 시스템.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 전극 어셈블리를 상기 환자의 이마에 고정시키도록 구성된 리테이너 엘리먼트를 더 포함하는 시스템.
13. 제 8 항에 있어서, 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 안와상 신경인 시스템.
14. 제 8 항에 있어서, 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 이개측두 신경인 시스템.
15. 제 8 항에 있어서, 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 관골 안면 신경인 시스템.
16. 신경정신병학적 질환 및 증상을 치료하기 위한 3차 신경 자극용 키트(kit)로서, 상기 키트는 제 1 항에 따른 상기 피부 전극 어셈블리; 및 신경정신병학적 질환을 치료하기 위해 환자에게 상기 전극 어셈블리를 배치시키기 위한 명령어들을 포함하는 키트.
17. 제 16 항에 있어서, 신경자극기; 및 신경정신병학적 질환을 치료하기 위해 상기 전극에 전기 신호들을 제공하기 위한 명령어들을 더 포함하는 키트.
18. 3차 신경 자극을 이용하여 신경정신병학적 질환을 치료하기 위한 방법으로서, 전극 어셈블리를 환자에 부착시키는 단계를 포함하고, 상기 전극 어셈블리는 상기 환자의 안면의 제 1 영역에서 배치되도록 구성된 제 1 접촉부 쌍을 포함하며; 상기 환자의 안면의 제 2 영역에서 배치되도록 구성된 제 2 접촉부 쌍을 포함하며; 상기 제 1 접촉부 쌍과 상기 제 2 접촉부 쌍을 접속시키는 절연 접속 영역을 포함하며, 상기 제 1 접촉부 쌍과 상기 제 2 접촉부 쌍은 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지의 피부 분포 위에 상기 환자의 안면의 일부와 접촉하도록 구성되고; 두개골 아래로 전류의 관통을 최소화시키면서 신경정신병학적 질환을 치료하도록 특정 동작 파라미터에서 전극 어셈블리에 전기 신호들을 제공하는 단계를 포함하는 치료 방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 전기 신호들을 제공하는 단계는 약 20 내지 300 헤르쯔(Hertz) 사이의 주파수, 약 50 내지 500 마이크로초 이하의 펄스 구간, 25 mA/cm2 보다 크지 않은 출력 전류 밀도 및 약 10 microCoulomb/cm2 보다 크지 않은 출력 전하 밀도에서 전기 신호들을 제공하는 단계를 포함하는 치료 방법.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 전극 어셈블리는 안와상 신경 위의 피부 표면에 접촉하도록 상기 환자에 부착되는 치료 방법.
21. 제 18 항에 있어서, 상기 전극 어셈블리는 이개 측두 신경 위의 피부 표면에 접촉하도록 상기 환자에 부착되는 치료 방법.
22. 제 18 항에 있어서, 상기 전극 어셈블리는 관골 안면 신경 위의 피부 표면에 접촉하도록 상기 환자에 부착되는 치료 방법.
23. 제 18 항에 있어서, 상기 신경정신병학적 질환은 우울증인 치료 방법.
당업자는 상기 설명한 바람직한 실시예들의 다양한 수정과 변형이 본 명세서의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 구성될 수 있다. 목표 신경의 자극은 자기 또는 초음파와 같은 많은 형태의 에너지의 피부 공급에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 주제는 본 명세서에서 특별히 설명한 것 이외로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 신경정신병학적 질환의 치료를 위해 3차 신경 자극을 위한 시스템으로서, 상기 시스템은
    펄스 발생기; 및
    상기 펄스 발생기와 전기적으로 소통하는 피부 전극 어셈블리
    를 포함하며,
    상기 피부 전극 어셈블리는 환자의 안면의 제 1 영역에서 피부 배치를 위해 구성된 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 제 1 전극을 포함하고,
    상기 제 1 전극은 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지(branch)의 피부 분포 위에 상기 환자의 안면의 일부에 접촉하도록 구성되고,
    상기 시스템은 환자의 뇌 안으로 전류가 최소한으로 관통하도록 구성되며,
    상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 안신경(ophthalmic nerve), 안와하 신경(infraorbital nerve), 턱끝 신경(mentalis nerve), 활차상 신경(supratrochlear nerve), 활차하 신경(infratrochlear nerve), 관골측두 신경(zygomaticotemporal nerve), 관골안면 신경(zygomaticofacial nerve), 관골 안와공 신경(zygomaticoorbital nerve), 비(코)신경(nasal nerve), 및 이개측두 신경(auriculotemporal nerve)으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 어셈블리는 상기 환자의 안면의 제 2 영역에서 피부 배치를 위해 구성된 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 제 2 전극을 더 포함하며,
    상기 제 2 전극은 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지의 피부 분포 위에 상기 환자의 안면의 일부와 접촉하도록 구성되고,
    상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는: 안신경(ophthalmic nerve), 안와하 신경(infraorbital nerve), 턱끝 신경(mentalis nerve), 활차상 신경(supratrochlear nerve), 활차하 신경(infratrochlear nerve), 관골측두 신경(zygomaticotemporal nerve), 관골안면 신경(zygomaticofacial nerve), 관골 안와공 신경(zygomaticoorbital nerve), 비(코)신경(nasal nerve), 및 이개측두 신경(auriculotemporal nerve)으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는
    시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 3차 신경의 동일한 가지의 피부 분포 위에 상기 환자의 안면의 일부와 접촉하도록 구성되는,
    시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 3차 신경의 상이한 가지의 피부 분포 위에 상기 환자의 안면의 일부와 접촉하도록 구성되는,
    시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스 발생기와 상기 피부 전극 어셈블리를 동작가능하게 접속시키는 선을 더 포함하는,
    시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    약 30-50 mA 아래의 최대 전하 밸런싱 출력 전류를 조절하도록 구성된 조절 장치를 더 포함하는,
    시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 신경정신병학적 질환은: 감정 장애, 인식 장애, 행동 장애 및 불안 장애로 이루어진 그룹 중에서 선택되는,
    시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스 발생기는 상기 대뇌 피질에서 약 20 내지 300 헤르쯔(Hertz) 사이의 주파수, 약 50 내지 500 마이크로초 사이의 펄스 구간, 약 25 mA/cm2 보다 크지 않은 출력 전류 밀도 및 약 10 마이크로쿨롱(microCoulomb)/cm2보다 크지 않은 출력 전하 밀도의 전기 신호들을 제공하도록 구성된,
    시스템.
  9. 신경정신병학적 질환의 치료를 위해 3차 신경 자극을 위한 피부 전극 어셈블리로서, 상기 피부 전극 어셈블리는
    상기 피부 전극 어셈블리는 환자의 안면의 제 1 영역에서 피부 배치를 위해 구성된 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 제 1 전극을 포함하고,
    상기 전극은 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지(branch)의 피부 분포 위에 놓이도록 상기 환자의 안면의 일부에 접촉하도록 구성되고,
    상기 어셈블리는 환자의 뇌 안으로 전류가 최소한으로 관통하도록 구성되며,
    상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 안신경(ophthalmic nerve), 안와하 신경(infraorbital nerve), 턱끝 신경(mentalis nerve), 활차상 신경(supratrochlear nerve), 활차하 신경(infratrochlear nerve), 관골측두 신경(zygomaticotemporal nerve), 관골안면 신경(zygomaticofacial nerve), 관골 안와공 신경(zygomaticoorbital nerve), 비(코)신경(nasal nerve), 및 이개측두 신경(auriculotemporal nerve)으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 피부 전극 어셈블리.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 환자의 안면의 제 2 영역에서 피부 배치를 위해 구성된 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 제 2 전극을 더 포함하며,
    상기 제 2 전극은 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지의 피부 분포 위에 상기 환자의 안면의 일부와 접촉하도록 구성되고,
    상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는: 안신경(ophthalmic nerve), 안와하 신경(infraorbital nerve), 턱끝 신경(mentalis nerve), 활차상 신경(supratrochlear nerve), 활차하 신경(infratrochlear nerve), 관골측두 신경(zygomaticotemporal nerve), 관골안면 신경(zygomaticofacial nerve), 관골 안와공 신경(zygomaticoorbital nerve), 비(코)신경(nasal nerve), 및 이개측두 신경(auriculotemporal nerve)으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는
    피부 전극 어셈블리.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 3차 신경의 동일한 가지의 피부 분포 위에 상기 환자의 안면의 일부와 접촉하도록 구성되는,
    피부 전극 어셈블리.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 상기 3차 신경의 상이한 가지의 피부 분포 위에 상기 환자의 안면의 일부와 접촉하도록 구성되는,
    피부 전극 어셈블리.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 신경정신병학적 질환은: 감정 장애, 인식 장애, 행동 장애 및 불안 장애로 이루어진 그룹 중에서 선택되는,
    피부 전극 어셈블리.
  14. 3차 신경 자극을 이용하여 신경정신병학적 질환을 치료하기 위한 방법으로서,
    피부 전극 어셈블리를 환자의 안면의 제 1 영역에 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 피부 전극 어셈블리는
    상기 환자의 안면의 제 1 영역에서 피부 배치를 위해 구성된 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 제 1 전극을 포함하며,
    상기 제 1 전극은 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지(branch)의 피부 분포 위에 상기 환자의 안면의 일부에 접촉하도록 구성되고,
    상기 어셈블리는 환자의 뇌 안으로 전류가 최소한으로 관통하도록 구성되며,
    상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는 안신경(ophthalmic nerve), 안와하 신경(infraorbital nerve), 턱끝 신경(mentalis nerve), 활차상 신경(supratrochlear nerve), 활차하 신경(infratrochlear nerve), 관골측두 신경(zygomaticotemporal nerve), 관골안면 신경(zygomaticofacial nerve), 관골 안와공 신경(zygomaticoorbital nerve), 비(코)신경(nasal nerve), 및 이개측두 신경(auriculotemporal nerve)으로 이루어진 그룹 중에서 선택되고,
    신경정신병학적 질환을 치료하기 위해 특정 동작 파라미터들에서 상기 전극 어셈블리에 전기 신호들을 제공하는 단계
    를 포함하는 치료 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 어셈블리는 상기 환자의 안면의 제 2 영역에서 피부 배치를 위해 구성된 적어도 하나의 접촉부를 포함하는 제 2 전극을 더 포함하며,
    상기 제 2 전극은 상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지의 피부 분포 위에 상기 환자의 안면의 일부와 접촉하도록 구성되고,
    상기 3차 신경의 적어도 하나의 가지는: 안신경(ophthalmic nerve), 안와하 신경(infraorbital nerve), 턱끝 신경(mentalis nerve), 활차상 신경(supratrochlear nerve), 활차하 신경(infratrochlear nerve), 관골측두 신경(zygomaticotemporal nerve), 관골안면 신경(zygomaticofacial nerve), 관골 안와공 신경(zygomaticoorbital nerve), 비(코)신경(nasal nerve), 및 이개측두 신경(auriculotemporal nerve)으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는
    치료 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기 신호들을 제공하는 단계는 약 20 내지 300 헤르쯔(Hertz) 사이의 주파수, 0.05 내지 5 밀리암페어(mA)의 전류 및 500 마이크로초 이하의 펄스 구간에서 전기 신호들을 제공하는 단계를 포함하는
    치료 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기 신호들을 제공하는 단계는 상기 대뇌 피질에서 약 20 내지 300 헤르쯔(Hertz) 사이의 주파수, 약 50 내지 500 마이크로초 사이의 펄스 구간, 약 25 mA/cm2 보다 크지 않은 출력 전류 밀도 및 약 10 마이크로쿨롱(microCoulomb)/cm2보다 크지 않은 출력 전하 밀도의 전기 신호들을 제공하는 단계를 포함하는
    치료 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 신경정신병학적 질환은: 감정 장애, 인식 장애, 행동 장애 및 불안 장애로 이루어진 그룹 중에서 선택되는,
    치료 방법.
  19. 신경정신병학적 질환을 치료하기 위한 3차 신경 자극용 키트(kit)로서, 상기 키트는
    제 1 항에 따른 상기 피부 전극 어셈블리; 및
    신경정신병학적 질환을 치료하기 위해 환자에게 상기 전극 어셈블리를 배치시키기 위한 명령어들
    을 포함하는 키트.
  20. 제 19 항에 있어서,
    펄스 발생기; 및
    신경정신병학적 질환을 치료하기 위해 상기 전극에 전기 신호들을 제공하기 위한 명령어들
    을 더 포함하는 키트.
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