RU2654271C1

RU2654271C1 - Transcranial magnetic stimulation method

Info

Publication number: RU2654271C1
Application number: RU2017125312A
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Юнг
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2018-05-17

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medicine, namely to physiotherapy. Magnetic field is applied, which is formed by two coils of inductors connected via a magnetic flux by a flexible magnetic core. Magnetic field is moved around the recipient's head along the arc of the circle in an arbitrary direction with controlled and equal angular velocity and with possibility of rotating with controlled speed the trajectory plane of the coils of inductors around the horizontal axis passing through the brain stimulation zone and normal to the vertical axis passing through the center of the circle. In this case center of rotation of the trajectory of the movement of the coils passes through the stimulation zone of the brain. When moving the coils of inductors around the head of the recipient establish the presence of forbidden brain regions, through which the motion of the vector of magnetic field induction is dangerous or prohibited. When the magnetic induction vector is approached, the induction values of the magnetic field are minimized. Measure the intensity of the magnetic field acting on the stimulation zone and forbidden zones, and set the permissible values of this effect at a safe level.

EFFECT: method allows to increase accuracy of dosed, safe stimulation of deep brain structures, which is achieved by increasing the share of magnetic flux, passing precisely through the stimulation zone of the brain, regardless of the spatial location of the trajectory plane of the coils around the horizontal axis.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины, когнитивных технологий и смежных областей и предназначено для использования в терапии болезней нервной системы и заболеваний головного мозга, в технологиях активизации творческих способностей и восстановления утраченных функций сенсоров пациентов.The invention relates to the field of medicine, cognitive technologies and related fields, and is intended for use in the treatment of diseases of the nervous system and diseases of the brain, in technologies for activating creative abilities and restoring lost functions of patient sensors.

Известны различные способы и устройства транскраниальной магнитной стимуляции.Various methods and devices of transcranial magnetic stimulation are known.

Известны способы транскраниальной магнитной стимуляции и устройства для его осуществления (см. патенты US9352167 B2 и US20100113959A1), включающие проведение транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), при котором осуществляется пространственное суммирование магнитных потоков за счет множества электромагнитов, расположенных в пространстве вокруг головы реципиента на определенном шаге друг от друга и с числом обмоток на катушке от одного до двух.Known methods of transcranial magnetic stimulation and devices for its implementation (see patents US9352167 B2 and US20100113959A1), including transcranial magnetic stimulation (TMS), in which the spatial summation of magnetic flux due to many electromagnets located in the space around the head of the recipient at a certain step from each other and with the number of windings on the coil from one to two.

Известен также способ транскраниальной магнитной стимуляции (см. патенты US 8052591 B2), включающий проведение транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), в заданных местах головного или спинного мозга множеством электромагнитов, расположенных в заданной конфигурации.There is also known a method of transcranial magnetic stimulation (see patents US 8052591 B2), including transcranial magnetic stimulation (TMS), in predetermined places of the brain or spinal cord with many electromagnets located in a given configuration.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ транкраниальной магнитной стимуляции, включающий воздействие магнитным полем, формируемым катушками индукторов (см. патент US 20050228209 A1), включающий перемещение одной и более катушек относительно зоны стимуляции, причем магнитные поля катушек воздействуют на зону стимуляции из нескольких точек, в результате суммарная энергия магнитного поля от катушек больше в зоне стимуляции, чем энергия магнитного поля в областях вблизи зоны стимуляции на том же расстоянии от катушки.Closest to the claimed invention is a method of transcranial magnetic stimulation, including exposure to a magnetic field generated by inductor coils (see US patent 20050228209 A1), including the movement of one or more coils relative to the stimulation zone, and the magnetic fields of the coils affect the stimulation zone from several points, as a result, the total magnetic field energy from the coils is greater in the stimulation zone than the magnetic field energy in the regions near the stimulation zone at the same distance from the coil.

Общим недостатком перечисленных известных способов является, наличие значительных по уровню электромагнитных помех из-за необходимости применения множества перемещающихся по кругу электромагнитов, воздействующих на мозг реципиента, что приводит к низкой технологичности, эффективности и точности.A common drawback of these known methods is the presence of significant electromagnetic interference due to the need to use a plurality of electromagnets moving in a circle, affecting the recipient’s brain, which leads to low manufacturability, efficiency and accuracy.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности и технологичности.The problem to which the invention is directed, is to increase efficiency and manufacturability.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, заключается в снижении уровня электромагнитных помех, что также повышает эффективность воздействия на мозг за счет увеличения доли магнитного потока, проходящего именно через зону стимуляции мозга. Кроме того, обеспечиваются необходимые условия, при которых вектор индукции магнитного поля проходит через зону стимуляции мозга независимо от пространственного размещения плоскости траектории катушек индукторов вокруг горизонтальной оси, что повышает эффективность и технологичность стимуляции. Кроме того, снижают угловую скорость катушки индуктора вблизи зоны стимуляции и увеличивают в опасных и запрещенных зонах, а также, увеличивают скорость поворота плоскости траектории катушек индукторов вокруг горизонтальной оси вблизи опасных и запрещенных зон, что также повышает эффективность и технологичность стимуляции.The technical result obtained in solving this problem is to reduce the level of electromagnetic interference, which also increases the efficiency of exposure to the brain by increasing the proportion of magnetic flux passing through the brain stimulation zone. In addition, the necessary conditions are provided under which the magnetic field induction vector passes through the brain stimulation zone, regardless of the spatial location of the plane of the trajectory of the inductor coils around the horizontal axis, which increases the efficiency and manufacturability of the stimulation. In addition, they reduce the angular velocity of the inductor coils near the stimulation zone and increase in dangerous and forbidden zones, and also increase the speed of rotation of the plane of the trajectory of the inductor coils around a horizontal axis near dangerous and forbidden zones, which also increases the efficiency and manufacturability of stimulation.

Для решения поставленной задачи способ транскраниальной магнитной стимуляции, включающий воздействие магнитным полем, формируемым катушками индукторов, отличается тем, что используют две катушки индукторов магнитного поля, которые соединяют по магнитному потоку гибким магнитопроводом и перемещают вокруг головы реципиента по дуге окружности в произвольном направлении с регулируемой и равной их угловой скоростью и с возможностью регулируемой скорости поворота плоскости траектории катушек индукторов вокруг горизонтальной оси, проходящей через зону стимуляции мозга и нормальной к вертикальной оси, проходящего через центр окружности, при этом центр вращения траектории перемещения катушек, проходит через зону стимуляции мозга.To solve this problem, the method of transcranial magnetic stimulation, including exposure to a magnetic field formed by the inductor coils, is characterized in that two coils of the magnetic field inductors are used, which are connected along the magnetic flux by a flexible magnetic circuit and moved around the recipient’s head along an arc of a circle in an arbitrary direction with an adjustable and equal to their angular velocity and with the possibility of an adjustable speed of rotation of the plane of the trajectory of the inductor coils around the horizontal axis, flowing through the zone of stimulation of the brain and normal to the vertical axis passing through the center of the circle, while the center of rotation of the trajectory of movement of the coils passes through the zone of stimulation of the brain.

Кроме того, при перемещении катушек индукторов вокруг головы реципиента устанавливают наличие запрещенных зон мозга, через которые движение вектора индукции магнитного поля опасно или запрещено, при этом при приближении вектора индукции магнитного поля к этим зонам минимизируют значения индукции магнитного поля.In addition, when moving the inductor coils around the recipient’s head, the presence of forbidden zones of the brain through which the motion of the magnetic field induction vector is dangerous or prohibited is established, while minimizing the values of magnetic field induction when the magnetic field induction vector approaches these zones.

Кроме того, контролируют значения энергии магнитного поля, воздействующих на зону стимуляции и запрещенные зоны мозга реципиента, для чего измеряют напряженность магнитного поля, действующих в указанных зонах и фиксируют длительность этого воздействия, при этом устанавливают допустимые значения этого воздействия на безопасном уровне.In addition, the values of the magnetic field energy acting on the stimulation zone and the forbidden zones of the recipient's brain are monitored, for which the magnetic field strengths acting in these zones are measured and the duration of this effect is recorded, while the permissible values of this effect are established at a safe level.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the signs of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.The features of the characterizing part of the claims provide a solution to a set of functional tasks.

Признаки, указывающие, что «используют две катушки индукторов магнитного поля, которые соединяют по магнитному потоку гибким магнитопроводом», обеспечивают снижение электромагнитных помех за счет движения магнитного потока, формируемого катушками индукторов вокруг головы реципиента, по гибкому магнитопроводу, а также, повышают эффективность воздействия на мозг за счет увеличения магнитного потока, проходящего через зону стимуляции мозга.Signs indicating that “they use two coils of magnetic field inductors that connect along a magnetic flux with a flexible magnetic circuit” provide a reduction in electromagnetic interference due to the movement of magnetic flux generated by coils of inductors around the recipient’s head through a flexible magnetic circuit, and also increase the efficiency of the brain by increasing the magnetic flux passing through the stimulation zone of the brain.

Признаки, указывающие, что «катушки индукторов перемещают вокруг головы реципиента по дуге окружности», обеспечивают возможность подачи магнитного потока через зону стимуляции мозга с произвольных точек вокруг головы реципиента.Signs indicating that “inductor coils move around the recipient’s head in an arc of a circle” provide the ability to supply magnetic flux through the brain stimulation zone from arbitrary points around the recipient’s head.

Признаки, указывающие, что катушки индукторов перемещают вокруг головы реципиента «в произвольном направлении с регулируемой и равной их угловой скоростью» обеспечивают необходимые и достаточные условия, при которых вектор индукции магнитного поля проходит через зону стимуляции мозга при перемещении катушек индукторов вокруг головы реципиента, и повышают эффективность и безопасность стимуляции за счет снижения угловой скорости катушки индуктора вблизи зоны стимуляции и его увеличении в опасных и запрещенных зонах.Signs indicating that the inductor coils move around the recipient’s head “in an arbitrary direction with an adjustable and equal angular velocity” provide the necessary and sufficient conditions under which the magnetic field induction vector passes through the brain stimulation zone when moving the inductor coils around the recipient’s head, and increase efficiency and safety of stimulation by reducing the angular velocity of the inductor coil near the stimulation zone and increasing it in dangerous and forbidden zones.

Признаки, указывающие, что катушки индукторов перемещают вокруг головы реципиента по дуге окружности «с возможностью регулируемой скорости поворота плоскости траектории катушек индукторов вокруг горизонтальной оси, проходящей через зону стимуляции мозга и нормальной к вертикальной оси, проходящего через центр окружности, при этом центр вращения траектории перемещения катушек, проходит через зону стимуляции мозга», упрощают процедуру обеспечения необходимых и достаточных условий, при которых вектор индукции магнитного поля проходит через зону стимуляции мозга при повороте плоскости траектории катушек индукторов вокруг горизонтальной оси, и повышают эффективность и безопасность стимуляции за счет увеличения скорости поворота плоскости траектории катушек индукторов вокруг горизонтальной оси вблизи опасных и запрещенных зон.Signs indicating that the inductor coils move around the recipient’s head along an arc of a circle “with the possibility of an adjustable speed of rotation of the plane of the trajectory of the inductor coils around a horizontal axis passing through the brain stimulation zone and normal to the vertical axis passing through the center of the circle, while the center of rotation of the trajectory coils, passes through the brain stimulation zone ”, simplify the procedure for providing the necessary and sufficient conditions under which the magnetic field induction vector passes through brain stimulation zone when turning trajectory plane inductor coils around a horizontal axis, and increases efficiency and safety pacing by increasing the speed of rotation trajectory plane inductor coils around a horizontal axis near the dangerous and prohibited zones.

Признаки первого дополнительного пункта формулы изобретения позволяют, при необходимости, ввести опасные и запрещенные зоны в мозге при проведении глубокой транскраниальной магнитной стимуляции, а также, поясняют принцип управления значениями индукции магнитного поля при движении вектора магнитной индукции вблизи опасных и запрещенных зон в мозге.The signs of the first additional claim allow, if necessary, to introduce dangerous and forbidden zones in the brain during deep transcranial magnetic stimulation, and also explain the principle of controlling the values of magnetic field induction when the magnetic induction vector moves near dangerous and forbidden zones in the brain.

Признаки второго дополнительного пункта формулы изобретения позволяют обеспечить контроль и условия дозированного безопасного воздействия магнитным полем на зону стимуляции и запрещенные зоны мозга реципиента.The features of the second additional claim make it possible to provide control and conditions for a dosed safe magnetic field exposure to the stimulation zone and forbidden zones of the recipient's brain.

На фиг. 1: N и S - северный и южный полюсы катушек индукторов магнитного поля; ГМ - гибкий магнитопровод; D1 и D2 - дуги окружности; O – центр окружности и начало координат в цилиндрической или сферической системе координат; В - вектор магнитной индукции магнитного поля между катушками индукторов; ZC, ZZ и ZD – соответственно, зона стимуляции, запрещенные и опасные зоны мозга; α - угол поворота катушек индукторов; ZC, ZZ и ZD, соответственно, зона стимуляции, запрещенные и опасные зоны; X – X, ось вращения поворотных платформ; Y – Y, вертикальная ось, проходящая через центр окружности O (на чертежах не показано) ; На фиг. 2 и 3:1 - неподвижная плита; 2 – двигатель; 3 – рама; 4 и 5 - винты; 6 и 7 - двигатели; 8, 9, 10 и 11 - направляющие; 12 и 13 - платформы; 14 и 15 - двигатели; 16 и 17 – поворотные платформы; 18 и 19 - кольца; 20 и 21 – двигатели вращения колец; 22 и 23 – концевые выключатели; 24 и 25 – стопорные ограничители; 26 и 27 – концевые выключатели; 28 и 29 - стопорные ограничители; 30 и 31 - катушки индукторов магнитного поля; 32 - гибкий магнитопровод; 33 - оптический датчик положения устройства; 34 и 35 - концевые выключатели; На фиг. 3: 36 и 37 – крепления катушек; На фиг. 4: 38 - концентратор магнитного поля; 39 - защитный наконечник концентратора магнитного поля; 40 - наночастицы магнитной жидкости; 41 - внутренняя оболочка гибкого магнитопровода; 42 - внешняя оболочка гибкого магнитопровода.In FIG. 1: N and S are the north and south poles of the coils of the magnetic field inductors; GM - flexible magnetic circuit; D1 and D2 - circular arcs; O is the center of the circle and the origin in a cylindrical or spherical coordinate system; B is the vector of magnetic induction of the magnetic field between the coils of the inductors; ZC, ZZ and ZD - respectively, the stimulation zone, the forbidden and dangerous zones of the brain; α is the angle of rotation of the coils of the inductors; ZC, ZZ and ZD, respectively, stimulation zone, forbidden and dangerous zones; X - X, rotation axis of turntables; Y - Y, the vertical axis passing through the center of the circle O (not shown in the drawings); In FIG. 2 and 3: 1 - fixed plate; 2 - engine; 3 - frame; 4 and 5 - screws; 6 and 7 - engines; 8, 9, 10 and 11 - guides; 12 and 13 - platforms; 14 and 15 - engines; 16 and 17 - rotary platforms; 18 and 19 - rings; 20 and 21 - ring rotation motors; 22 and 23 - limit switches; 24 and 25 - stop limiters; 26 and 27 - limit switches; 28 and 29 - stop limiters; 30 and 31 are coils of magnetic field inductors; 32 - flexible magnetic circuit; 33 - optical position sensor of the device; 34 and 35 - limit switches; In FIG. 3: 36 and 37 - mounting coils; In FIG. 4: 38 - magnetic field concentrator; 39 - a protective tip of the concentrator of the magnetic field; 40 - nanoparticles of magnetic fluid; 41 - the inner shell of a flexible magnetic circuit; 42 - the outer shell of the flexible magnetic circuit.

На чертежах показаны: (см. фиг. 1) N и S северный и южный полюсы катушек индукторов магнитного поля, связанные гибким магнитопроводом (ГМ), и перемещающиеся по дуге окружности, соответственно D1 и D2, с центром вращения, относительно точки O и вектора магнитной индукции B вокруг головы реципиента с центром вращения, проходящего через зону стимуляции ZC мозга в произвольном направлении с регулируемой и равной их угловой скоростью; α – угол поворота катушек индукторов по дуге окружности D1 и D2, предельно допустимый по условиям технологичности и безопасности; ZZ и ZD, соответственно, запрещенные и опасные зоны, прохождение вектора индукции магнитного поля в которых, запрещено или опасно; X – X, ось вращения поворотных платформ, проходящая через оси вращения, соответственно, двигателей 14 и 15, выполненная с возможностью регулирования скорости его поворота, причем, зона стимуляции ZC мозга лежит на оси X – X; Y – Y, вертикальная ось, проходящая через центр окружности O и ось вращения двигателя 2 (на чертежах не показаны). На фиг. 1 ось Y – Y проходит вертикально к плоскости чертежа. Посредством осей Х – Х и Y – Y задаются, соответственно, зенитный θ и азимутальный β углы зон ZC, ZZ и ZD, а также, расстояние r от начала координат до указанных зон в сферической системе координат в рабочем пространстве устройства. В случае, когда зона стимуляции ZC мозга лежит на оси X – X, зенитный θ угол для зоны стимуляции ZC равен нулю, расстояние r равно расстоянию от зоны стимуляции ZC до центра окружности O; на неподвижной плите 1 (см. фиг.2) жестко закреплен двигатель 2, с возможностью вращения рамы 3 вокруг вертикальной оси Y – Y; винты 4 и 5 установлены на раме 3 с возможностью их вращения, соответственно, двигателями 6 и 7 для перемещения по направляющим 8, 9, 10 и 11 платформ 12 и 13 вдоль вертикальной оси рабочего пространства устройства; двигатели 14 и 15 закреплены, соответственно, на платформах 12 и 13, с возможностью регулирования скорости поворота плоскости траектории катушек индукторов 30 и 31 вокруг поворотной оси Х – Х, проходящей через зону стимуляции мозга ZC и нормальной к вертикальной оси Y - Y, проходящей через центр окружности O; кольца 18 и 19 размещены на поворотных платформах 16 и 17 с возможностью их вращения, соответственно, двигателями 20 и 21 вокруг вертикальной оси Y – Y внутри рабочего пространства в произвольном направлении с регулируемой и равной их угловой скоростью; концевые выключатели 22 и 23 используют для выключения двигателя 20 на границах допустимого углового перемещения кольца 18; стопорные ограничители 24 и 25 используют для ограничения углового перемещения кольца 18 двигателем 20; концевые выключатели 26 и 27 используют для выключения двигателя 21 на границах допустимого углового перемещения кольца 19; стопорные ограничители 28 и 29 используют для ограничения углового перемещения кольца 19 двигателем 21; 30 и 31 – катушки индукторов магнитного поля, закреплены, соответственно, на кольцах 18 и 19, причем, (см. фиг. 3 и 4) защитный наконечник 39 концентратора 38 магнитного поля лежит в плоскости, проходящей посередине между плоскостями, образованными кольцами 18 и 19 (в дальнейшем, поворотная плоскость); 32 – гибкий магнитопровод, концы которых присоединены к катушкам индукторов магнитного поля 30 и 31, которые посредством креплений 36 и 37 закреплены к кольцам, соответственно, 31 и 30 и подвешены к раме 3; оптический датчик 33 показывает угловое положение устройства при его вращении вокруг вертикальной оси Y - Y; концевые выключатели 34 и 35, соответственно, двигателей 6 и 7, определяют нижнюю границу вертикального перемещения платформ 12 и 13; концентратор магнитного поля 38 (см. фиг. 4), обеспечивает максимальное значение напряженности магнитного поля на его конце; защитный наконечник 39 концентратора магнитного поля защищает концентратор 38 магнитного поля от механических повреждений и обеспечивает безопасность реципиента при случайном с ним контакте; наночастицы магнитной жидкости 40 обеспечивают минимальное сопротивление магнитному потоку в гибком магнитопроводе 32; внутренняя 41 и внешняя 42 оболочки гибкого магнитопровода 32, обеспечивают его, соответственно, герметичность и механическую прочность.The drawings show: (see Fig. 1) the N and S north and south poles of the coils of the magnetic field inductors connected by a flexible magnetic circuit (GM) and moving along the arc of a circle, respectively D1 and D2, with the center of rotation, relative to point O and vector magnetic induction B around the recipient’s head with a center of rotation passing through the zone of ZC stimulation of the brain in an arbitrary direction with an adjustable and equal angular velocity; α is the angle of rotation of the inductor coils along an arc of a circle D1 and D2, the maximum permissible under the conditions of manufacturability and safety; ZZ and ZD, respectively, forbidden and dangerous zones, the passage of the vector of the magnetic field induction in which is prohibited or dangerous; X - X, the axis of rotation of the turntables passing through the axis of rotation of the engines 14 and 15, respectively, configured to control the speed of its rotation, moreover, the stimulation zone ZC of the brain lies on the axis X - X; Y - Y, the vertical axis passing through the center of the circle O and the axis of rotation of the engine 2 (not shown in the drawings). In FIG. 1 axis Y - Y runs vertically to the plane of the drawing. Using the X - X and Y - Y axes, respectively, the zenith θ and azimuthal β angles of the zones ZC, ZZ and ZD, as well as the distance r from the origin to the indicated zones in the spherical coordinate system in the working space of the device, are set. In the case when the ZC stimulation zone of the brain lies on the X - X axis, the zenith θ angle for the ZC stimulation zone is zero, the distance r is equal to the distance from the ZC stimulation zone to the center of the circle O; on a fixed plate 1 (see figure 2), the engine 2 is rigidly fixed, with the possibility of rotation of the frame 3 around the vertical axis Y - Y; screws 4 and 5 are mounted on the frame 3 with the possibility of rotation, respectively, by engines 6 and 7 to move along the guides 8, 9, 10 and 11 of the platforms 12 and 13 along the vertical axis of the working space of the device; motors 14 and 15 are mounted, respectively, on platforms 12 and 13, with the ability to control the rotation speed of the plane of the trajectory of the inductor coils 30 and 31 around the rotary axis X - X passing through the brain stimulation zone ZC and normal to the vertical axis Y - Y passing through circle center O; rings 18 and 19 are placed on rotary platforms 16 and 17 with the possibility of rotation, respectively, by engines 20 and 21 around the vertical axis Y - Y inside the working space in an arbitrary direction with an adjustable and equal angular velocity; limit switches 22 and 23 are used to turn off the engine 20 at the boundaries of the permissible angular movement of the ring 18; locking stops 24 and 25 are used to limit the angular movement of the ring 18 by the engine 20; limit switches 26 and 27 are used to turn off the engine 21 at the boundaries of the permissible angular movement of the ring 19; locking stops 28 and 29 are used to limit the angular movement of the ring 19 by the engine 21; 30 and 31 — coils of magnetic field inductors, are fixed, respectively, on rings 18 and 19, and, (see FIGS. 3 and 4) the protective tip 39 of the magnetic field concentrator 38 lies in a plane passing in the middle between the planes formed by the rings 18 and 19 (hereinafter, the rotary plane); 32 is a flexible magnetic circuit, the ends of which are connected to the coils of the inductors of the magnetic field 30 and 31, which are attached to the rings, respectively, 31 and 30 by means of the fasteners 36 and 37 and suspended from the frame 3; the optical sensor 33 shows the angular position of the device when it rotates around the vertical axis Y - Y; limit switches 34 and 35, respectively, of engines 6 and 7, determine the lower boundary of the vertical movement of the platforms 12 and 13; the magnetic field concentrator 38 (see Fig. 4), provides the maximum value of the magnetic field at its end; the protective tip 39 of the magnetic field concentrator protects the magnetic field concentrator 38 from mechanical damage and ensures the safety of the recipient in case of accidental contact with it; magnetic fluid nanoparticles 40 provide minimal resistance to magnetic flux in the flexible magnetic circuit 32; the inner 41 and outer 42 shell of the flexible magnetic circuit 32, provide it, respectively, tightness and mechanical strength.

В базовой конструкции все платформы 3, 12 и 13, 16 и 17, направляющие 8, 9, 10, 11, кольца 18 и 19 выполнены из диэлектрического материала, например, из полиуретана, винты 6 и 7 из прочного износостойкого материала с низкой магнитной проницаемостью. Катушки индукторов 30 и 31 выполнены сменными в зависимости от целей стимуляции и типа магнитного поля, воздействующего на мозг реципиента, и могут быть выполнены, либо из тонкого провода с большим числом витков на катушке, либо из толстого провода с небольшим числом витков.In the basic design, all platforms 3, 12 and 13, 16 and 17, guides 8, 9, 10, 11, rings 18 and 19 are made of dielectric material, for example, polyurethane, screws 6 and 7 are made of durable wear-resistant material with low magnetic permeability . The coils of the inductors 30 and 31 are interchangeable, depending on the purpose of the stimulation and the type of magnetic field acting on the recipient's brain, and can be made either from a thin wire with a large number of turns on the coil, or from a thick wire with a small number of turns.

Концентратор магнитного поля 38 выполняет также функции сердечника катушки индукторов магнитного поля и выполнен из магнитомягкого материала, например, пермаллоя. В качестве наночастиц магнитной жидкости 40 могут быть использованы наноразмерные частицы магнитных материалов с высокой магнитной проницаемостью, например, пермаллоя или метгласса. Внутренняя 41 и наружная 42 оболочки гибкого магнитопровода выполнены, соответственно, из герметичного гибкого и прочного гибкого диэлектрических материалов. В качестве оболочки гибкого магнитопровода возможно использование шлангов высокого давления при условии отсутствия в них, в качестве укрепляющего материала, металлической сетки.The magnetic field concentrator 38 also performs the functions of the core of the coil of the magnetic field inductors and is made of soft magnetic material, for example permalloy. As nanoparticles of magnetic fluid 40, nanosized particles of magnetic materials with high magnetic permeability, for example permalloy or metglass, can be used. The inner 41 and outer 42 shell of the flexible magnetic core are made, respectively, of a sealed flexible and durable flexible dielectric materials. It is possible to use high-pressure hoses as a sheath of a flexible magnetic circuit, provided that they do not have a metal mesh as a reinforcing material.

Стандартный способ проведения транскраниальной магнитной стимуляции включает: 1) проведение магнито-резонансной томографии реципиента в режиме Т1 MPR; 2) построение 3D индивидуальной модели головного мозга пациента (NBS eXimia Nexstim); 3) соотнесение анатомических образований с ориентирами на магнито-резонансной томограмме (МРТ); 4) привязку координат 3D индивидуальной модели головного мозга реципиента внутри устройства транскраниальной магнитной стимуляции; 5) проведение стимуляции зон мозга по заданным координатам 3D модели головного мозга реципиента внутри устройства транскраниальной магнитной стимуляции (см. http://cyberleninka.ru/article/n/novyy-shag-k-personifitsirovannoy-meditsine-navigatsionnaya-sistema-transkranialnoy-magnitnoy-stimulyatsii-nbs-eximia-nexstim, или Червяков А.В., Пирадов М.А., Савицкая Н.Г., Черникова Л.А., Кремнева Е.И. Новый шаг к персонифицированной медицине. Навигационная система транскраниальной магнитной стимуляции (NBS EXIMIA NEXSTIM), ж-л, «Анналы клинической и экспериментальной неврологии», т.6, № 3, с. 39). В заявленном способе исходят из того, что первые четыре пункта стандартного способа решены известным образом и осуществлена привязка координат 3D индивидуальной модели головного мозга реципиента внутри устройства транскраниальной магнитной стимуляции и подлежит реализации только пятый пункт – т.е. проведение стимуляции зон мозга по заданным координатам 3D модели головного мозга реципиента внутри устройства транскраниальной магнитной стимуляции.The standard method for conducting transcranial magnetic stimulation includes: 1) conducting magnetic resonance imaging of the recipient in T1 MPR mode; 2) building a 3D individual model of the patient’s brain (NBS eXimia Nexstim); 3) correlation of anatomical formations with landmarks on a magnetic resonance imaging (MRI); 4) the binding of the coordinates of the 3D individual model of the recipient’s brain inside the transcranial magnetic stimulation device; 5) conducting stimulation of brain zones according to the given coordinates of the 3D model of the recipient's brain inside the transcranial magnetic stimulation device (see http://cyberleninka.ru/article/n/novyy-shag-k-personifitsirovannoy-meditsine-navigatsionnaya-sistema-transkranialnoy- magnitnoy-stimulyatsii-nbs-eximia-nexstim, or Chervyakov A.V., Piradov M.A., Savitskaya N.G., Chernikova L.A., Kremneva E.I. A new step to personalized medicine. Transcranial magnetic navigation system stimulation (NBS EXIMIA NEXSTIM), female, “Annals of Clinical and Experimental Neurology”, v.6, No. 3, p. 39). In the claimed method, it is assumed that the first four points of the standard method are solved in a known manner and the coordinates of the 3D individual model of the recipient’s brain are transformed inside the transcranial magnetic stimulation device and only the fifth point is to be implemented - i.e. stimulation of brain zones according to the given coordinates of the 3D model of the recipient's brain inside the transcranial magnetic stimulation device.

Для транскраниальной магнитной стимуляции, включающей воздействие магнитным полем, (см. фиг. 1) используют две катушки индукторов магнитного поля, связанные гибким магнитопроводом (ГМ), и перемещающиеся по дуге окружности, соответственно D1 и D2, с центром вращения, относительно точки O, и вектора магнитной индукции B вокруг головы реципиента с центром вращения, проходящего через зону стимуляции мозга ZC в произвольном направлении с регулируемой и равной их угловой скоростью на угол α, а также, задают необходимый уровень напряженности магнитного поля Н и значение суммарной энергии W в зоне стимуляции ZC и их допустимые значения в запрещенных ZZ и опасных ZD зонах, по которым, в последующем, определяются, соответственно, токи в катушках индукторов и продолжительность транскраниальной магнитной стимуляции.For transcranial magnetic stimulation, including exposure to a magnetic field (see Fig. 1), two coils of magnetic field inductors are used, connected by a flexible magnetic circuit (GM), and moving along a circular arc, respectively D1 and D2, with a center of rotation, relative to point O, and the magnetic induction vector B around the head of the recipient with the center of rotation passing through the zone of stimulation of the brain ZC in an arbitrary direction with an adjustable and equal angular velocity by an angle α, and also set the required level of tension magnetically field H and the value of the total energy W in the stimulation zone ZC and their permissible values in the forbidden ZZ and dangerous ZD zones, which subsequently determine, respectively, the currents in the inductor coils and the duration of transcranial magnetic stimulation.

Для этого задают координаты зон ZC, ZZ и ZD, например, в сферической системе в рабочем пространстве устройства посредством указания зенитного θ и азимутального β углов зон, а также, расстояния r от начала координат до указанных зон и осуществляют привязку координат 3D индивидуальной модели головного мозга реципиента внутри устройства транcкраниальной магнитной стимуляции. В данном случае, когда зона стимуляции ZC мозга лежит на оси X – X, зенитный θ угол для зоны стимуляции ZC равен нулю, расстояние r равно расстоянию от зоны стимуляции ZC до центра окружности O, что повышает эффективность и технологичность стимуляции.To do this, specify the coordinates of the zones ZC, ZZ and ZD, for example, in the spherical system in the working space of the device by indicating the zenith θ and azimuthal β angles of the zones, as well as the distance r from the origin to these zones and coordinate the 3D coordinates of the individual brain model the recipient inside the transcranial magnetic stimulation device. In this case, when the brain ZC stimulation zone lies on the X - X axis, the zenith θ angle for the ZC stimulation zone is zero, the distance r is the distance from the ZC stimulation zone to the center of the circle O, which increases the efficiency and manufacturability of the stimulation.

На реципиенте, при построении 3D индивидуальной модели головного мозга реципиента (NBS eXimia Nexstim) и соотнесении анатомических образований с ориентирами на магнитно-резонансной томограмме (МРТ), размещаются реперные точки путем их установки, например, на капе, зажатой зубами, по которым 3D индивидуальная модель головного мозга реципиента представляется в сферической или иной системе координат. Далее, для привязки координат 3D индивидуальной модели головного мозга реципиента внутри устройства траснкраниальной магнитной стимуляции используются те же реперные точки, которые использовались при построении 3D индивидуальной модели головного мозга реципиента. Для этого, капа посредством телескопических рычагов закрепляется на неподвижной части устройства, например, в основании направляющих 8, 9, 10 или 11, с возможностью реципиенту зажать капу зубами таким же образом, как и при построении 3D индивидуальной модели головного мозга реципиента с использованием МРТ (на чертежах не показаны). При этом важно, чтобы голова реципиента была зафиксирована неподвижно. Для снижения влияния динамических процессов, вызванных ударными выбросами крови из сердца и мышечными напряжениями грудной клетки в различных фазах дыхания, реципиента усаживают на жесткий стул с прямой спинкой и закрепленными на ней регулируемыми опорами (на чертежах не показаны) для костей черепа: сосцевидных отростков и скуловой кости, в спокойном расслабленном состоянии, затем подводят снизу под сосцевидные отростки и скуловые кости регулируемые опоры и фиксируют их в верхней фазе грудного вдоха, в интервале от нормального до глубокого, обеспечивающего достаточно комфортные условия для реципиента во время проведения транскраниальной стимуляции. По реперным точкам на капе, жестко связанным с неподвижной частью устройства, осуществляют привязку координат 3D индивидуальной модели головного мозга реципиента внутри устройства транскраниальной магнитной стимуляции путем преобразования сферической системы координат анатомических образований МРТ мозга, построенных с использованием трех точек в капе, в сферическую или иную систему координат внутри рабочего пространства устройства. On the recipient, when constructing a 3D individual model of the recipient’s brain (NBS eXimia Nexstim) and correlating the anatomical formations with landmarks on a magnetic resonance imaging (MRI), reference points are placed by installing them, for example, on a mouthpiece clamped by teeth along which the 3D individual the model of the recipient’s brain is represented in a spherical or other coordinate system. Further, to bind the coordinates of the 3D individual model of the recipient’s brain inside the transcranial magnetic stimulation device, the same reference points are used that were used to construct the 3D individual model of the recipient’s brain. To do this, the capa is fixed by telescopic levers on the fixed part of the device, for example, at the base of guides 8, 9, 10 or 11, with the ability for the recipient to grip the cap with his teeth in the same way as when building a 3D individual model of the recipient's brain using MRI ( not shown in the drawings). In this case, it is important that the recipient's head is fixed motionless. To reduce the influence of dynamic processes caused by shock surges of blood from the heart and muscle tension of the chest in various phases of respiration, the recipient is seated on a hard chair with a straight back and adjustable supports fixed to it (not shown) for the bones of the skull: mastoid processes and zygomatic bones, in a relaxed relaxed state, then adjustable supports are placed below the mastoid processes and cheekbones from below and fix them in the upper phase of the chest inspiration, in the range from normal to deep someone providing a sufficiently comfortable environment for the recipient during transcranial stimulation. Using reference points on the mouthpiece, rigidly connected with the fixed part of the device, the coordinates of the 3D individual model of the recipient’s brain are transformed inside the transcranial magnetic stimulation device by converting the spherical coordinate system of the anatomical form of the brain MRI constructed using three points in the mouthpiece into a spherical or other system coordinates within the workspace of the device.

Далее, двигателем 2 по данным оптического датчика 33 устанавливают азимутальный β угол зоны стимуляции, равным нулю, двигателями 6 и 7 (см. фиг. 2 и 3) посредством винтов 4 и 5, перемещают вниз платформы 12 и 13 из верхнего горизонтального положения вдоль вертикальной оси Y – Y по направляющим 8, 9, 10 и 11, а вместе с ними и поворотные платформы 16 и 17 до совмещения оси поворотной платформы Х – Х с зоной стимуляции ZC. При этом, расстояние между центром окружности O и зоной стимуляции ZC должно быть равно проекции радиус-вектора r на поворотную ось Х – Х. В этом случае, зона стимуляции ZC оказывается лежащей на поворотной оси Х – Х. Далее, двигателями 20 и 21 посредством вращения колец 18 и 19, с возможностью регулирования их скорости, осуществляется перемещение катушек индукторов магнитного поля 30 и 31, формирующих вектор индукции магнитного поля В, на допустимый угол α, с центром вращения вектора магнитной индукции B между катушками индукторов, проходящего через зону стимуляции ZC. Перемещение катушек индукторов магнитного поля 30 и 31 производится в произвольном направлении с регулируемой и равной их угловой скоростью, что обеспечивает условия, при которых вектор индукции магнитного поля проходит через зону стимуляции ZC мозга при перемещении катушек индукторов вокруг головы реципиента.Further, according to the data of the optical sensor 33, the engine 2 sets the azimuthal β angle of the stimulation zone equal to zero by the engines 6 and 7 (see FIGS. 2 and 3) by means of screws 4 and 5, move the platforms 12 and 13 down from the upper horizontal position along the vertical axis Y - Y along the guides 8, 9, 10 and 11, and with them the rotary platforms 16 and 17 until the axis of the rotary platform X - X coincides with the stimulation zone ZC. At the same time, the distance between the center of the circle O and the stimulation zone ZC should be equal to the projection of the radius vector r on the rotary axis X - X. In this case, the stimulation zone ZC is lying on the rotary axis X - X. Next, the engines 20 and 21 by the rotation of the rings 18 and 19, with the possibility of controlling their speed, the coils of the magnetic field inductors 30 and 31 are moved, forming the magnetic field induction vector B, by an allowable angle α, with the center of rotation of the magnetic induction vector B between the inductor coils passing through stimulation zone ZC. The movement of the magnetic inductor coils 30 and 31 is carried out in an arbitrary direction with an adjustable and equal angular velocity, which provides the conditions under which the magnetic field induction vector passes through the stimulation zone ZC of the brain when moving the inductor coils around the recipient’s head.

Для повышения эффективности и технологичности стимуляции регулируют скорость поворота плоскости траектории катушек индукторов вокруг горизонтальной оси Х – Х, проходящего через зону стимуляции мозга ZC и нормальной к вертикальной оси Y - Y, проходящего через центр окружности O, во время перемещения катушек индукторов магнитного поля 30 и 31 по дуге окружности в произвольном направлении с регулируемой и равной их угловой скоростью, при этом центр вращения траектории перемещения катушек проходит через зону стимуляции мозга. Для этого (см. фиг. 2 и 3), двигателями 14 и 15, закрепленными, соответственно, на платформах 12 и 13, осуществляют регулируемый по скорости поворот плоскости траектории катушек индукторов 30 и 31 вокруг поворотной оси Х – Х, проходящей через зону стимуляции мозга ZC и нормальной к вертикальной оси Y - Y, проходящей через центр окружности O, при этом, увеличивают скорость поворота плоскости траектории катушек индукторов вокруг горизонтальной оси вблизи опасных и запрещенных зон, что также повышает эффективность и технологичность стимуляции. При этом, центр вращения траектории перемещения катушек индукторов 30 и 31 оказывается проходящим через зону стимуляции мозга ZC независимо от пространственного размещения плоскости траектории катушек индукторов вокруг поворотной оси X - X, что повышает эффективность и технологичность стимуляции и упрощает обеспечение условий, при которых вектор индукции магнитного поля проходит через зону стимуляции мозга, при повороте плоскости траектории катушек индукторов вокруг горизонтальной оси.To increase the efficiency and manufacturability of stimulation, the speed of rotation of the plane of the trajectory of the inductor coils around the horizontal axis X - X passing through the brain stimulation zone ZC and normal to the vertical axis Y - Y passing through the center of the circle O during the movement of the magnetic field coils 30 and 31 along an arc of a circle in an arbitrary direction with adjustable and equal to their angular velocity, while the center of rotation of the trajectory of movement of the coils passes through the stimulation zone of the brain. For this (see Fig. 2 and 3), motors 14 and 15, mounted respectively on platforms 12 and 13, carry out a speed-controlled rotation of the plane of the trajectory of the coils of the inductors 30 and 31 around the rotary axis X - X passing through the stimulation zone brain ZC and normal to the vertical axis Y - Y, passing through the center of the circle O, at the same time, increase the speed of rotation of the plane of the trajectory of the inductor coils around the horizontal axis near dangerous and forbidden zones, which also increases the efficiency and manufacturability of stimulation. In this case, the center of rotation of the trajectory of movement of the coils of the inductors 30 and 31 turns out to pass through the zone of brain stimulation ZC regardless of the spatial location of the plane of the trajectory of the coils of the inductors around the rotary axis X - X, which increases the efficiency and manufacturability of the stimulation and simplifies the conditions under which the magnetic induction vector field passes through the zone of brain stimulation, when you turn the plane of the trajectory of the inductor coils around a horizontal axis.

В предлагаемом способе устанавливают также наличие запрещенных ZZ и опасных ZD зон мозга, через которые движение вектора индукции магнитного поля В опасно для реципиента, или запрещено, при этом при приближении вектора индукции магнитного поля и плоскости траектории катушек индукторов к этим зонам минимизируют значения индукции магнитного поля В. Для этого ось поворотной платформы Х – Х располагают относительно зоны стимуляции ZC так, чтобы поворотная плоскость не пересекала запрещенные ZZ и опасные ZD зоны. В случае, если поворотная плоскость все же пересекает запрещенные ZZ и опасные ZD зоны, или проходит рядом, то при приближении вектора индукции магнитного поля В и плоскости траектории катушек индукторов к этим зонам минимизируют значения индукции магнитного поля, снижая или отключая токи в катушках индукторов магнитного поля 30 и 31. Для контроля значения энергии магнитного поля, воздействующих на зону стимуляции ZC и запрещенные зоны ZZ мозга реципиента, предварительно перед проведением стимуляции измеряют, известными методами, напряженность магнитного поля, действующих в указанных зонах при различных значениях тока в катушках индукторов магнитного поля, по данным которых определяют либо необходимое время воздействия на мозг реципиента, либо значения энергии магнитного поля, воздействующих на зону стимуляции ZC. Допустимые значения энергии магнитного поля, воздействующих на зону стимуляции ZC, устанавливают на безопасном уровне, задавая длительность воздействия при известных значениях напряженностей магнитного поля, предварительно измеренных перед проведением стимуляции.The proposed method also establishes the presence of forbidden ZZ and dangerous ZD brain zones through which the motion of the magnetic field induction vector B is dangerous for the recipient, or is prohibited, while minimizing the values of the magnetic field induction when the magnetic field induction vector and the plane of the path of the inductor coils to these zones B. For this, the axis of the turntable X - X is positioned relative to the stimulation zone ZC so that the rotary plane does not intersect the forbidden ZZ and dangerous ZD zones. If the rotary plane nevertheless crosses the forbidden ZZ and dangerous ZD zones, or passes side by side, then when the magnetic field induction vector B and the plane of the path of the inductor coils approach these zones, the values of the magnetic field induction are minimized, reducing or disabling currents in the magnetic inductor coils fields 30 and 31. To control the value of the magnetic field energy acting on the stimulation zone ZC and the forbidden zones ZZ of the recipient’s brain, prior to the stimulation, the intensity is measured by known methods s magnetic field acting in said zones for different values of current in the coils of the inductors of the magnetic field, which is determined according to a required time to the recipient brain, or the magnetic field energy acting on the stimulation zone ZC. Permissible values of the magnetic field energy acting on the stimulation zone ZC are set at a safe level by setting the duration of exposure at known values of the magnetic field strengths previously measured before stimulation.

По окончании заданного времени воздействия магнитным полем на зону стимуляции мозга выключают ток в катушках индукторов 30 и 31, устанавливают двигателями 14 и 15 кольца 18 и 19 в горизонтальное положение, и, далее, двигателями 6 и 7 поднимают платформы 12 и 13 в верхнее положение, затем опускают регулируемые опоры для сосцевидных отростков и скуловой кости, после чего реципиент может выйти из рабочего пространства устройства.At the end of the specified time of exposure to the brain stimulation zone with a magnetic field, the current in the coils of the inductors 30 and 31 is turned off, the rings 18 and 19 are installed in the horizontal position by the engines 14 and 15, and then the platforms 12 and 13 are raised to the upper position by the engines 6 and 7, then lower the adjustable supports for the mastoid processes and the zygomatic bone, after which the recipient can leave the working space of the device.

Предложенный способ глубокой транскраниальной магнитной стимуляции позволяет обеспечить высокую технологичность, эффективность и точность дозированной, безопасной стимуляции глубоких структур мозга, а также, значительно снизить уровень электромагнитных помех. Способ может быть использован в терапии болезней нервной системы и заболеваний головного мозга, в технологиях активизации творческих способностей, ускорения и повышения когнитивных ресурсов для молодых и пожилых людей, восстановления утраченных функций и сенсоров пациентов.The proposed method of deep transcranial magnetic stimulation allows to ensure high adaptability, efficiency and accuracy of the dosed, safe stimulation of deep brain structures, as well as significantly reduce the level of electromagnetic interference. The method can be used in the treatment of diseases of the nervous system and diseases of the brain, in technologies of activating creative abilities, accelerating and increasing cognitive resources for young and old people, restoring lost functions and sensors of patients.

Claims

1. A method of transcranial magnetic stimulation, including exposure to a magnetic field formed by the coils of the inductors, characterized in that two coils of the magnetic field inductors are used, which are connected along the magnetic flux by a flexible magnetic circuit and moved around the recipient’s head in an arbitrary direction with a circular arc in an adjustable direction equal to angular velocity and with the possibility of an adjustable speed of rotation of the plane of the trajectory of the inductor coils around a horizontal axis passing through the stimulation zone Ozga and normal to the vertical axis passing through the center of the circle, with the center of rotation of the moving path coils passes through a zone of brain stimulation.

2. The method according to p. 1, characterized in that it establishes the presence of forbidden zones of the brain through which the movement of the magnetic field induction vector is forbidden or dangerous, while when the magnetic field induction vector approaches these zones, the magnetic field induction values are minimized and the angular velocity of the coil is regulated inductors.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the values of the magnetic field energy acting on the stimulation zone and the forbidden zones of the recipient’s brain are controlled, for which the magnetic field acting in these zones is measured and the duration of this effect is recorded, while set the level of this exposure to a safe level.