WO2012089588A1 - Vorrichtung zur nicht-invasiven, elektrischen tiefenhirnstimulation - Google Patents

Vorrichtung zur nicht-invasiven, elektrischen tiefenhirnstimulation Download PDF

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WO2012089588A1
WO2012089588A1 PCT/EP2011/073619 EP2011073619W WO2012089588A1 WO 2012089588 A1 WO2012089588 A1 WO 2012089588A1 EP 2011073619 W EP2011073619 W EP 2011073619W WO 2012089588 A1 WO2012089588 A1 WO 2012089588A1
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electrodes
electrode
treated
brain
stimulation
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PCT/EP2011/073619
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Walter Paulus
Udo Warschewske
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Ebs Technologies Gmbh
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    • A61N1/3603—Control systems
    • A61N1/36034—Control systems specified by the stimulation parameters

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for transcranial, non-invasive, deep-brain electrical stimulation, as used in particular in the treatment of neurological and psychiatric disorders and disorders of the motor / cognitive functions in the human brain.
  • Deep brain stimulation is generally a precision neurosurgical procedure in which brain structures, particularly pathologically overactive core regions in the brain, can be inhibited by delivering a low amplitude current, effectively alleviating the debilitating symptoms
  • DBS Deep brain stimulation
  • Clinical trials include epilepsy, depression, obsessive-compulsive disorder, cluster headache, and Tourette's syndrome.
  • the state of the art currently distinguishes essentially two basic methods for deep brain electrical stimulation, namely invasive deep brain stimulation and noninvasive deep brain stimulation.
  • Invasive deep brain stimulation is, according to the state of the art, a neurosurgical intervention in the brain which is intended to correct illness-related dysfunctions.
  • the patient is usually implanted with one or two thin electrodes, which are connected via subcutaneously routed cables to a pulse generator in the region of the chest or the upper abdomen.
  • This pulse generator permanently emits electrical impulses to the target region in the brain, which - depending on the current frequency - can either be deactivated or stimulated. Since the electrical impulses are delivered permanently during invasive deep brain stimulation, this procedure is also referred to as chronic deep brain stimulation; the associated medical devices are known by the common name "brain pacemaker".
  • the electrodes are usually introduced into the brain via a small hole in the skull of the person to be treated and placed precisely in the area of the brain to be stimulated. at previously precisely defined locations in the brain to manipulate the brain activity by electrical stimulation targeted and permanent or chronic.
  • transcranial non-invasive deep brain treatment in particular transcranial direct current stimulation (tDCS) and transcranial AC stimulation (tACS), which require therapeutic stimulation without interventional intervention in the brain gets along.
  • the treatment is "transcranial", ie from outside the skull "through the skull”.
  • tDCS Transcranial direct current stimulation
  • tACS transcranial AC stimulation
  • two electrodes are placed on the scalp of the patient and for a limited period of up to 15 minutes to stimulate the neural circuits in the brain with a DC or
  • a method for transcranial AC stimulation for the reduction of headache in which a high-frequency AC voltage is applied via two electrodes placed on the head of the patient.
  • the frequency range of the AC voltage is in the range of 12 to 20 kHz.
  • a first electrode is placed on one side of the head and another electrode on the opposite side of the head.
  • DE 102008043973 AI discloses a device for transcranial
  • DC stimulation which is used in the treatment or stimulation of neuronal brain structures.
  • tDCS DC stimulation
  • this method over a large area electrode arrangement, e.g. like a matrix in a cap, applying a weak continuous direct current to the scalp.
  • individual electrode pairs of this grid-like arranged amount of surface electrodes can be stimulated for stimulation purposes.
  • the determination of this optimum electrode surface takes place taking into account the contact resistance between the electrode surface and the scalp.
  • the entire contiguous electrode surface for application of a direct current can be variably adjusted. That the electrode area used can be chosen larger or smaller in order to more or less stimulate a brain area located between the electrode arrangement (focusing of the induced total charge).
  • Transcranial direct current stimulation has been shown to have long-term effects in terms of stimulation treatment. After switching off the active stimulation current, a DC stimulation of about 10 minutes causes an excitability increase in the treated brain area of up to one hour, and a DC stimulation of about 15 minutes causes an excitability increase of up to two hours in the treated brain area.
  • the study by Park et. al. (NOVEL ARRAY-TYPE TRANSCRANIAL DIRECT CURRENT STIMULATION (tDCS) SYSTEM) is concerned with methods for increasing the density / intensity of the stimulation DC current in the brain area to be treated.
  • two electrodes are placed on the head so that the trajectory of the stimulation DC current passes exactly through the brain area to be treated.
  • two electrode arrays are used, which form a plurality of electrode pairs in a spatial arrangement, wherein mutually opposite electrodes each form an electrode pair. The individual electrode pairs can in turn be driven with different DC signals.
  • the resistance distributions are determined on the basis of a skull model and on the basis of which the current intensities to be injected at the individual electrode pairs are determined for an improved stimulation current density.
  • the determination of the optimal injected current distributions is based on the superposition principle.
  • tDCS DC stimulation
  • a further disadvantage is that, when a current is applied, trajectories arise which run essentially parallel or at least next to each other. Although the current densities in the brain area to be treated are thus increased, they are still increasing Brain areas directly adjacent to the intended treatment target area. Targeted stimulation treatment is therefore only possible to a limited extent.
  • a device for transcranial AC stimulation (tASC) of deep brain areas comprising at least one signal generator for generating an electrical alternating current signal, an electrode arrangement which can be placed on the head of a person to be treated and electrically connected to the signal generator, in order to apply an alternating current signal, wherein by means of the electrode arrangement at least two alternating current signals can be applied whose trajectories intersect the brain area or the target region to be treated.
  • Trajectories are understood here to mean space curves along which the alternating currents pass through the brain of a person to be treated.
  • Stimulation is carried out without an invasive interventional intervention in the brain and for this purpose the relevant functional area of the brain is specifically stimulated with alternating electrical currents, with adjacent areas are not or only slightly or subliminal burdened. This is achieved by a special spatial arrangement of the electrodes, between which the
  • Electric stimulation is applied by means of alternating current such that the
  • Stimulation trajectories cross the area to be stimulated in the depth, whereby a compression of the stimulation current and thus a focus of the energy supply in the area to be treated is effected. It has been found that, for the effectiveness of deep brain stimulation, i.a. the relative stimulation difference between the current density injected in the target region and the surrounding brain areas is relevant. The greater the relative difference of the current densities of target area and areas adjacent to the target area, the greater the stimulation effect.
  • transcranial AC stimulation as well as transcranial DC stimulation (tDCS) has been shown to maintain retention of the stimulation effect after switching off the active stimulation current, i.e., with a short term treatment of up to 10 minutes. a certain long-term effect is given.
  • transcranial AC stimulation tACS
  • tDCS transcranial DC stimulation
  • the electrode arrangement can be placed on the head in such a way and / or the applied alternating current with respect to the amplitude and / or the frequency can be adjusted such that the trajectories of at least two applied alternating current signals intersect in the target region.
  • the trajectors may intersect from two different planes in the target region, in particular at a defined point, which preferably lies in the spatial center of the target region, so that the superimposition effect in the target region is further enhanced, while the surrounding brain regions are even less burdened.
  • the stimulation difference between the target region and adjacent brain regions can be increased and accordingly the stimulation effect can be improved.
  • an applied current signal is a high-frequency AC signal having a frequency of between 1 kHz and 50 kHz.
  • high-frequency alternating current signals lead to an increased stimulation effect in the target region, which is due to the increased sensitivity of neuronal networks by modulation of the electric field in the target region
  • the applied AC signal is preferably a pulsed AC signal.
  • AC signal waveforms such as e.g. Sinusoidal waveform, triangular waveform, sawtooth waveform, but also a
  • Noise signal to be applied Since stimuli in the human conduction system are typically transmitted in the form of electrical pulses, a pulsed AC signal may advantageously approach the waveform inherent in the human body and thus provide an enhanced stimulation effect.
  • the electrical stimulation parameters such as frequency, amplitude, waveform and pulse sequence of the AC signal as well as the duration of the stimulation, the timing of the therapy sessions and the size and location of the target area can be varied depending on the therapeutic approach.
  • the electrode arrangement comprises at least two pairs of electrodes which can be spatially positioned such that the trajectories of at least two applied current signals cross the target region or intersect and concentrate in the target region.
  • a current application control device for controlling the current signals applied to the at least one pair of electrodes, which can be operated such that the at least two current signals are applied sequentially, in particular alternately.
  • current signals are applied in succession, which cross the target region along different trajectories, whereby a permanent stimulation signal is generated in the target region. Effect results, however, arise in the brain areas adjacent to the target region stimulation-free phases, so that the excitation effect can be further lowered in these areas.
  • the application of a high-frequency alternating current and the sequential control increased stimulation in the target area can be achieved at the same time reduced excitation effect in the surrounding area of the brain.
  • a total of two pairs of electrodes in different spatial arrangements i. a first and a second positions may be provided on the head of the person to be treated, wherein alternately the pair of electrodes at the first and the second position, a stimulation alternating current is supplied.
  • the AC pulses are applied only for a very short duration.
  • the electrode arrangement comprises an electrode array pair, wherein each electrode array comprises a plurality of grid-like electrodes, wherein preferably an electrode array acts as a target electrode and an electrode array as a reference electrode, and wherein the number of target electrodes of the Number of reference electrodes corresponds.
  • each electrode array comprises a plurality of grid-like electrodes, wherein preferably an electrode array acts as a target electrode and an electrode array as a reference electrode, and wherein the number of target electrodes of the Number of reference electrodes corresponds.
  • a pair of electrodes from an electrode array e.g. forming the target side and a single electrode corresponding to the reference side.
  • the current application control device is able to select and control precisely those electrode pairings from the plurality of electrodes whose current signal trajectories intersect the target region, in particular whose current signal trajectories intersect in the target region , The current application control device can sequentially actuate and activate these electrode pairs as a function of the time course pattern of the therapy and a corresponding pre-selection of electrode pairings.
  • the pairs of electrodes may be directly connected to a plurality of independent stimulation signal generators and independently driven.
  • the current application control device comprises a matrix switch and a controller device, which in turn drives the matrix switch.
  • a freely selectable electrode pair can be assigned to a signal generator or function generator via the matrix switch, wherein the switching of the electrodes by means of the matrix switch is coordinated by the controller with the signals of one or more signal or function generators.
  • the fixation of one or more pairs of electrodes or the electrode arrays in a spatial arrangement at the head of the person to be treated by means of a fastener is a belt or a hood, wherein the electrode arrays or the individual electrodes are integrated in the respective fastening means.
  • the electrodes are provided as surface electrodes, in particular as patch electrodes, which have an adhesive portion in the region of the contact surface of the electrodes.
  • the electrodes of the electrode pairs are formed flat and preferably have an area of a few mm 2 to cm 2 .
  • the hood may consist of a textile spacer fabric with integrated electrodes.
  • one possibility of the volumetric stimulation concept is to use a pair of electrodes e.g.
  • the current application control device comprises a positioning device on which a pair of electrodes is provided, the positioning device holding the electrode pair on the head of the person to be treated in a first electrode pair position and in a second electrode pair position, wherein the first and the second spatial Electrode pair position are offset from each other such that the trajectories of the in the first and in the second electrode pair position applied current signals crossing the target region or intersect the trajectories of these current signals in the target region.
  • the current application control device also comprises a controller device which presets the operation of the positioning device as well as the operation of the function generator in order to tune the positioning of the electrode pair and the current application in the different electrode pair positions.
  • the position and dimensions of the target region are determined on a planning station.
  • the basis for target planning are, for example, volumetric anatomical image data such as CT or MRI.
  • the areas can also be demarcated by means of functional brain atlases (eg Atlas von Switchbrand-Wahren).
  • Further planning options are based on the use of spatial functional data, such as fMRI, 3D EEG 2 or impedance tomography. It is also possible to correlate several data sets with each other (eg with the multimodal image data fusion).
  • the spatial correlation of the pairs of electrodes with the patient's brain or the target region can e.g. done using image-based navigation.
  • the spatial data with respect to the target region are compared with the positioning system of the navigation system and extended by the positions of the electrode pairs.
  • preconfigured electrode arrays these may be e.g. by means of impression material or appropriate bite plates attached to the head so that when used again the fit ensures an accurate correlation with the target region and no re-correlation of the electrodes with the target region is required.
  • the spatial correlation of electrode position and target area can also be done without the use of an additional position measuring system.
  • the electrodes are localized directly in a data set (eg by image data analysis using suitable CT or MRI markers on the electrodes or electrode sockets, by referencing to electrodes of the 3D EEG derivative or impedance tomography).
  • stimulation sequences are determined using suitable electrode pairings and stimulation parameters suitable for the therapy target are selected.
  • a feedback device is provided in order to record the biofeedback of the patient and to be able to evaluate the success of the therapy or, if necessary, to detect risks to the patient (eg epileptic seizure).
  • the feedback data may be used in a pacing parameter optimization control loop monitored by the controller.
  • the device described and claimed in claims 1 to 15 finds application in methods for the treatment of dysfunctions of the brain, in particular for the therapeutic treatment of Parkinson's disease, in particular tremors (tremor), rigidity (rigor), sedentary lifestyle (bradykinesis), stroke, Paralysis, depression, schizophrenia, obsessive-compulsive disorder, anxiety and panic disorder, dementia, focal neuro-psychological deficits, multiple sclerosis, restless legs syndrome, pain, headache, migraine, dystonia, epilepsy, and Tourette syndrome.
  • tremor tremor
  • rigidity rigor
  • bradykinesis sedentary lifestyle
  • a method for transcranial non-invasive AC stimulation (tACS) of deep brain areas comprising the following steps:
  • the electrode pairs are simultaneously or sequentially or successively, in particular alternately applied to an alternating current signal.
  • the alternating current signal is set to a frequency of between 1 kHz and 50 kHz and / or the alternating current signal is applied as a pulsed alternating current signal and / or the electrical stimulation parameters such as frequency, amplitude, waveform and pulse sequence are varied.
  • the brain areas to be stimulated are determined before the stimulation treatment, in particular their location and dimensions, in particular by means of volumetric anatomical image data such as CT or MRI.
  • a method for transcranial, non-invasive, AC stimulation (tACS) of deep brain areas comprising the steps of: providing a pair of electrodes and connecting the pair of electrodes to the AC source; Successively placing the pair of electrodes at least at two different positions on the head of a subject to be treated, the positions selected such that the expected trajectories of the applied AC signals cross the target region or intersect at the target region, and applying an AC signal to the plurality of positions to stimulate the deep brain area.
  • tACS transcranial, non-invasive, AC stimulation
  • the step of sequentially placing the total treatment time is repeated for a corresponding length of time.
  • the alternating current signal is set to a frequency of between 1 kHz and 50 kHz and / or the alternating current signal is applied as a pulsed alternating current signal and / or the electrical stimulation parameters such as frequency, amplitude, waveform and pulse sequence are varied.
  • the brain areas to be stimulated are determined prior to the stimulation treatment, in particular their position and dimensions, again in particular by means of volumetric anatomical image data such as e.g. CT or MRI.
  • 1 is a schematic block diagram of a deep brain stimulator
  • Fig. 2 shows a view (from above) of the electrode assembly
  • FIG. 3 shows a view (from above) of the electrode assembly operated according to a second variant of the locally focused therapy
  • Fig. 4 shows a view (from above) of the electrode assembly
  • FIG. 5 shows an electrode array pair according to that shown in FIG.
  • Therapeutic variant shows schematically in a spatial arrangement
  • Fig. 6 shows a schematic diagram of a deep brain stimulator with positioning device according to a second preferred embodiment.
  • the deep brain stimulator 1 shows a first preferred embodiment of a device for transcranial AC stimulation (tASC) of deep brain areas, which is referred to below as the deep brain stimulator and is indicated by the reference numeral 1.
  • the deep brain stimulator 1 comprises one or more independent signal generators 2a, 2b for generating, e.g. pulsed, alternating electrical currents.
  • signal generators one or more commercially available function generators are used in which the stimulation signals with respect to frequency, amplitude, waveform and pulse trains are freely modulated.
  • the deep brain stimulator 1 comprises an electrode assembly 3 with a plurality of electrodes 3a-3p, which are distributed over the outer peripheral surface of the head 4 of a person to be treated. As can be seen in the top view of the head 4, electrodes are present on all areas of the head 4, i. Front, back and side areas are located.
  • a matrix switch 8 is disposed between the electrode assembly 3 and the function generators 2a, 2b and includes a matrix circuit having a total of twelve output terminals 14, each one of electrodes 3a-3p assigned and electrically connected to this. Each output port 14 may act as a negative or positive pole.
  • the matrix switch 8 assigns signals from a function generator to each selected electrode pair, establishes an electrical connection and interrupts them again. In Fig. 1, the matrix switch 8 selects exactly those pairings of electrodes 3a-3p whose trajectory 5 the brain area to be treated or the
  • Target region 6 crosses, i. in Fig. 1 e.g. mating 3c-3i, and put one
  • Electrode pairing 3c-3i is applied with a pulsed AC voltage to cause a current flow through the target region 6 and a corresponding stimulation of this region.
  • controller 9 The selection of the electrode pairings, the assignment between the electrode pairings and the function generators 2a, 2b,..., And the control of the matrix switch 8 are performed by a controller 9.
  • controller is understood to mean a control unit that controls or regulates various processes.
  • the present controller is a microcontroller.
  • the controller 9 is also electrically connected to the function generators 2a, 2b.
  • the switching of the electrode pairs 3a-3p by means of the matrix switch 8 can be tuned by the controller 9 with the signals of one or more function generators 2a, 2b.
  • mutually different AC current signals that are provided by different function generators can be applied or at the same time only one AC signal of a function generator can be applied via a plurality of selected electrode pairings.
  • a planning station 15 is connected to the controller 9, which determines the position and the dimensions of the target region 6 as well as the
  • the planning station 15 has a function for selecting the electrodes corresponding to the target region 6.
  • Basis for the target planning are eg volumetric anatomical image data such as CT or MRI.
  • the areas can also be demarcated by means of functional brain atlases (eg Atlas von Switchbrand-Wahren).
  • Further planning options are based on the use of spatial functional data, such as fMRI, 3D EEG 2 or the impedance mography, as described in more detail below. It is also possible to correlate several data sets with each other (eg with the multimodal
  • EIT Electrical Impedance Tomography
  • the electrode pairs 3a-3p placed on the head 4 can be used as sensor elements, wherein on a pair of electrodes, e.g. 3a / 3i, a measuring current supplied and an electric potential distribution at the other electrode pairs 3b-3h & 3j-3p can be determined.
  • the EIT utilizes the distribution of conductivity in a body which i.a. also depends on physiological parameters. Impedance tomography can thus be used to obtain information regarding morphology and function.
  • the measuring currents used are higher-frequency alternating currents in the frequency range from 10 to 100 kHz and have a low current intensity in the range of 1 to 10
  • the method of impedance tomography as a feedback analysis of the stimulation according to the invention. That is, the AC stimulation is triggered and at the same time determines the resistance. The stimulation excites the nerve cells, which reduces the resistance. The stimulation intensity and / or the frequency can then be adjusted accordingly.
  • the deep brain stimulator 1 has the possibility of evaluating the therapeutic success by means of biofeedback or, if necessary, recognizing endangering of the patient (for example epileptic seizure).
  • a feedback data feedback branch is provided, in which a bio-feedback amplifier 16 is connected between the placed sensor electrodes and the controller 9. This creates a control loop for optimizing the stimulation parameters, which is monitored by the controller 9, which specifies the respective therapy program.
  • the electrodes are placed on the head of the person to be treated.
  • a plurality of electrodes are advantageously used, which are integrated either in a belt or a hood (not visible in the figure).
  • the electrode belt or the electrode cover can be fixed on the head without consideration of the exact target region.
  • Electrodes registered with respect to the target region i. the relative position of the target region on the one hand and electrodes on the other hand is determined or a correlation between the electrodes and the target region is determined.
  • the number of alternating current signals used and their parameters such as duration of stimulation, temporal sequence of therapy phases, frequencies of the signals, amplitudes, waveforms and pulse sequences of electrostimulation are entered.
  • the controller executes predetermined therapy programs so that only the clinical picture and / or the therapeutic approach is added to the planning station.
  • the controller 9 determines at least one pair of electrodes whose trajectory extends through the brain to be stimulated Arial.
  • the trajectory 5 of the electrode pair indicated by reference numeral 3c / 3i extends through the target area 6.
  • the target area 6 is correspondingly stimulated.
  • multiple pairs of electrodes crossing the target area e.g. also the pairing 3f / 3o be used simultaneously or sequentially or successively, in each case with identical or else with different signal shapes, amplitudes and frequencies.
  • the various AC signals are provided by the multiple independent function generators 2a, 2b.
  • FIGS. 2 to 4 various variants for cortically locally focused therapy are schematically illustrated, respectively, in views from above of the head 4 of a person to be treated.
  • the electrode pairs are selected such that the trajectories 5 of these electrode pairs, namely the pairings 3a / 3a ', 3b / 3b', 3c / 3c ', 3d / 3d', 3e / 3e '& 3f / 3f, crossing the target area 6 and substantially parallel to each other run.
  • This variant is particularly advantageous if as many closely adjacent electrodes as possible are placed on the head 4 of the person to be treated.
  • FIG. 3 shows a second variant in which the electrodes are arranged at greater intervals in the circumferential direction around the head 4.
  • those electrodes 3a-3l are selected as an electrode pairing, which are arranged on opposite sides of the head 4 and have the smallest distance from one another.
  • the current flowing between the respective electrode pairs 3a / 3a ', 3b / 3b', 3c / 3c ', 3d / 3d', 3e / 3e '& 3f / 3f' becomes dependent on the electrical resistance of the resistor resulting from the Transition resistance between the electrode surface and the scalp and the resistance properties of the skull and the brain results, adjusted so that the trajectories 5 of pairs of electrodes, their distance lines not normally by the target area but substantially along a (in Fig. 3 dash-dotted line) direct distance line 20 would take arcuate and in particular parabolic courses, in such a way that the trajectories 5 of these pairs cross the target area 6, as shown in Fig. 3 can be seen.
  • FIG. 4 shows a third variant in which precisely those pairings of electrodes, namely 3d / 3f, 3e / 3d 'and 3f / 3b', are selected whose trajectories 5 cross the target area 6 and whose trajectories 5 are again in the target area 6 cross.
  • a maximum stimulation can be achieved in the target area, while at the same time the surrounding brain area is minimally stimulated. Accordingly, the energy supply is focused on the area to be treated and only slightly affected surrounding areas of the brain.
  • this variant despite a smaller number of electrodes all areas in the brain can be achieved.
  • FIG. 5 diagrammatically shows the principle of cortically locally focused therapy by means of an electrode array pair 12, 13 in a three-dimensional view.
  • each electrode array can also comprise 64 and preferably 128 electrodes.
  • the trajectories 5 cross both the target area 6 and the other trajectories in the target area 6.
  • the electrode arrays 12, 13 are arranged in a matrix or raster-like manner in rows and columns, but it is also possible to use other arrangements which are formed differently, for example, depending on the target area to be treated and have areas of higher and lower electrode density.
  • the electrode 12a can not form a mating with one of the electrodes 13a-13t whose trajectory crosses the target area 6.
  • the deep brain stimulator comprises a positioning device 11, which is provided in the form of a navigable mechatronic device. On the positioning device 11, a pair of electrodes 3a, 3a 'is arranged.
  • the positioning device 11 comprises a holder, which consists of a vertically adjustable and arranged on a fixed support height-adjustable, in particular telescopic support rod 18. At the upper end of the support rod, a Auslgerarm 19 is fixed, which preferably protrudes in a substantially right angle in the horizontal direction. At the distal end of the cantilever arm 19, an electrode holder 22 is attached.
  • the electrode holder 22 comprises a rotary arm 22 a, which projects from the distal end of the cantilever arm 19 vertically downwards and is rotatably mounted about a vertical axis of rotation Dl.
  • the electrode support 22 further includes two pivot arms 22b, 22c extending radially outward from the lower end of the pivot arm 22a. At the distal ends of the pivoting arms 22a, 22b, the electrodes 3a, 3a 'are fastened with their contact surfaces facing inwards in the direction of the head to be treated.
  • the pivot arms 22b, 22c are arc-shaped in the downward direction in order to be able to place the electrodes 3a, 3a 'in the area laterally of the skull.
  • pivot arms 22b, 22c are each about a horizontal
  • Fulcrum D2 pivotally attached to the lower end of the rotary arm 22a, so that the pivot arms 22a, 22b form a gripping assembly.
  • the electrodes 3a, 3a ' can be applied to the outside of the head 4 and moved away from it again. Due to the rotational property of the gripping arrangement about a vertical axis D1, the electrode pair 3a, 3a 'can be arranged in different rotational positions on the head 4.
  • the electrodes 3a, 3a ' are connected to a function generator (not shown). Both the function generator and the positioning device 11 are connected to a current application control device (not shown) which controls the positioning operation by the positioning device and the current application to the electrodes 3a, 3a '.
  • rotational positions can be approached in succession, in which the electrode pair 3a, 3b can be acted upon after pivoting for placement on the scalp with a short-term, pulsed alternating current whose trajectory crosses the target area.
  • rotational positions are approached one after the other, in which the trajectories of the applied alternating currents intersect in the target area.
  • the pivot arms 22b, 22c are telescopic, so that their length depending on the location of the target areas 6 in the head 4 are variably adjustable.
  • the components known from FIG. 1, such as the controller, planning station and bio-feedback device, can also be transferred to the deep-brain stimulator shown in FIG.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur transkraniellen, nicht-invasiven, elektrischen Tiefenhirnstimulation wie sie insbesondere bei der Behandlung von neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen und von Störungen der motorischen/kognitiven Funktionen im menschlichen Gehirn zum Einsatz kommen, wobei die Vorrichtung wenigstens einen Signalgenerator zur Erzeugung eines elektrischen Wechselstromsignals, eine Elektroden-Anordnung, die an dem Kopf einer zu behandelnden Person platzierbar und mit dem Signalgenerator elektrisch verbindbar ist, um ein Wechselstromsignal zu applizieren, wobei mittels der Elektroden-Anordnung wenigstens zwei Wechselstromsignale applizierbar sind, deren Trajektorien das zu behandelnde Hirnareal kreuzen, so dass sich deren Wechselströme überlagern, wodurch das zu behandelnde Hirnareal gezielt mit elektrischen Wechselströmen stimuliert wird, während benachbarte Hirnareale nicht oder nur wenig stimuliert werden.

Description

Vorrichtung zur nicht-invasiven, elektrischen Tiefenhirnstimulation
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur transkraniellen, nicht-invasiven, elektrischen Tiefenhirnstimulation wie sie insbesondere bei der Behandlung von neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen und von Störungen der motorischen/kognitiven Funktionen im menschlichen Gehirn zum Einsatz kommen.
Bei der elektrischen Tiefenhirnstimulation (engl.„Deep Brain Stimulation" (DBS)) handelt es sich allgemein um ein neurochirurgisches Präzisionsverfahren, bei dem durch Zuführen eines Stromes niedriger Amplitude Hirnstrukturen insbesondere krankhaft überaktive Kernregionen im Gehirn gehemmt und somit die behindernden Symptome wirksam gelindert werden können. Die genaue Funktions- und Wirkungsweise der Tiefenhirnstimulation ist bisher noch ungeklärt und daher Gegenstand intensiver Forschung.
Etablierte Anwendungsgebiete sind unter anderem die Parkinson-Krankheit, der Essentielle Tremor oder die Dystonie. In der klinischen Erprobung befinden sich Anwendungen in den Bereichen Epilepsie, Depression, Zwangsstörung, Cluster-Kopfschmerz und Tourette-Syndrom.
Nach dem Stand der Technik sind derzeit im Wesentlichen zwei grundlegende Verfahren für die elektrische Tiefenhirnstimulation zu unterscheiden, nämlich die invasive Tiefenhirnstimulation und die nicht-invasive Tiefenhirnstimulation.
Die invasive Tiefenhirnstimulation ist nach dem Stand der Technik ein neurochirurgischer Eingriff in das Gehirn, mit dem krankheitsbedingte Fehlleistungen korrigiert werden sollen. Für die chronische Hirnstimulation werden dem Patienten meist eine oder zwei dünne Elektroden implantiert, die über subkutan verlegte Kabel mit einem Impulsgeber im Bereich der Brust oder dem Oberbauch verbunden sind. Dieser Impulsgeber gibt dauerhaft elektrische Impulse an die Zielregion im Gehirn ab, wodurch diese - je nach Stromfrequenz - entweder deaktiviert oder stimuliert werden kann. Da die elektrischen Impulse bei der invasiven Tiefenhirnstimulation dauerhaft abgegeben werden, wird dieses Verfahren auch als chronische Tiefenhirnstimulation bezeichnet; die dazugehörigen medizinischen Vorrichtungen sind unter der verbreiteten Bezeichnung„Hirnschrittmacher" bekannt.
Bislang wurden weltweit ca. 75.000 Patienten mit einem Hirnschrittmacher operativ versorgt. Prospektive kontrollierte und randomisierte Studien der letzten Jahre belegen die anhaltende Wirksamkeit des Therapieverfahrens im individuellen Krankheitsverlauf. Dabei werden nicht nur die Krankheitssymptome wie Zittern (Tremor), Steifigkeit (Rigor) und Bewegungsarmut (Bradykinese) gebessert, sondern nachweislich auch in ganzheitlicher Hinsicht die Lebensqualität.
Bei der operativen Behandlung durch Tiefenhirnstimulation, die auch als „stereotaktische" Operation bezeichnet wird, werden die Elektroden üblicherweise über ein kleines Bohrloch im Schädel der zu behandelten Person in das Gehirn eingebracht und zielgenau im Bereich des zu stimulierenden Hirnareals platziert. Somit ist es möglich, an vorher präzise festgelegten Stellen im Gehirn die Hirnaktivität durch elektrische Stimulation gezielt und dauerhaft bzw. chronisch zu manipulieren.
Neben den hohen Kosten solcher invasiven Eingriffe am menschlichen Gehirn sind es jedoch vor allen Dingen gesundheitliche Risiken wie etwa das Auftreten von Hirnblutungen oder Gehirninfektionen, die es abzuwägen gilt. Dabei ist zu bedenken, dass gesundheitliche Risiken nicht nur unmittelbar durch den chirurgischen Eingriff selbst sondern aufgrund der Implantate auch noch während der gesamten Behandlungsdauer latent vorhanden sind. Vorteil der invasiven Stimulationsverfahren sind die Präzision, mit der die entsprechenden Gehirnareale gezielt einer Tiefenhirnstimulationsbehandlung zugeführt werden können sowie die Möglichkeit einer chronischen bzw. dauerhaften Behandlung.
Die nicht-invasiven Verfahren auf dem Gebiet der elektrischen Neurostimula- tion von Hirnarealen betreffen die sog. transkraniellen Verfahren zur nichtinvasiven Tiefenhirnbehandlung, insbesondere die transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) und die transkranielle Wechselstromstimulation (tACS), bei denen eine therapeutische Stimulation ohne einen interventionellen Eingriff in das Gehirn auskommt. Stattdessen erfolgt die Behandlung„transkraniell", d.h. von außerhalb des Schädels„durch den Schädel hindurch". Sowohl bei der transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS) als auch bei der transkraniellen Wechselstromstimulation (tACS) werden zwei Elektroden auf der Kopfhaut des Patienten platziert und für eine begrenzte Zeitdauer von bis zu 15 Minuten zur Stimulation der neuronalen Schaltkreise im Gehirn mit einem Gleich- bzw.
Wechselstrom beaufschlagt.
Aus der US4856526 ist ein Verfahren zur transkraniellen Wechselstromstimulation zur Minderung von Kopfschmerzen bekannt, bei dem über zwei am Kopf des Patienten platzierte Elektroden eine hochfrequente Wechselspannung appliziert wird. Der Frequenzbereich der Wechselspannung liegt im Bereich von 12 bis 20 kHz. Für die Behandlung werden eine erste Elektrode auf einer Kopfseite und eine weitere Elektrode auf der gegenüberliegenden Kopfseite platziert.
Die DE 102008043973 AI offenbart eine Vorrichtung zur transkraniellen
Gleichstromstimulation (tDCS), die bei der Behandlung bzw. Stimulation von neuronalen Hirnstrukturen zum Einsatz kommt. Bei diesem Verfahren wird über eine großflächige Elektrodenanordnung, die z.B. matrixartig in einer Kappe befindlich ist, auf der Kopfhaut ein schwacher kontinuierlicher Gleichstrom appliziert. Zur Einstellung einer optimalen Elektrodenfläche, mit der eine Fokussierung der induzierten Gesamtladung im Zentralnervensystem möglich ist, können einzelne Elektrodenpaare dieser rasterartig angeordneten Menge von Flächenelektroden zu Stimulationszwecken angeregt werden. Die Ermittlung dieser optimalen Elektrodenfläche erfolgt unter Berücksichtigung des Übergangswiderstands zwischen der Elektrodenfläche und der Kopfhaut. Durch selektive Ansteuerung von einzelnen Elektrodenbereichen der rasterartigen Matrix ist die gesamte zusammenhängende Elektrodenfläche zur Applizierung eines Gleichstromes variabel einstellbar. D.h. die genutzte Elektrodenfläche kann größer oder kleiner gewählt werden, um ein zwischen der Elektrodenanordnung befindliches Gehirnareal mehr oder weniger zu stimulieren (Fokussierung der induzierten Gesamtladung).
Da im Gegensatz zur invasiven Tiefenhirnstimulation bei der nicht-invasiven, transkraniellen elektrischen Tiefenhirnstimulation unter Berücksichtigung eines höheren Widerstands, d.h. Übergangswiderstand zwischen Elektroden und Kopf bzw. Kopfhaut des Patienten, ein höherer Stimulationsstrom appliziert werden muss, um in dem Hirnareal die für eine erfolgreiche Behandlung erforderliche Gesamtladung zuzuführen, ist bei der Gleichstromstimulation aus Sicherheitsgründen die Behandlungsdauer auf in etwa 15 Minuten begrenzt.
Bei der transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS) konnten im Hinblick auf die Stimulationsbehandlung Langzeiteffekte festgestellt werden. Nach dem Abschalten des aktiven Stimulationsstromes bewirkt eine Gleichstromstimulation von etwa 10 Minuten eine Erregbarkeitserhöhung in dem behandelten Gehirnareal von bis zu einer Stunde, und eine Gleichstromstimulation von etwa 15 Minuten bewirkt in dem behandelten Gehirnareal eine Erregbarkeitserhöhung von bis zu zwei Stunden.
Die Studie von Park et. al. (NOVEL ARRAY-TYPE TRANSCRANIAL DIRECT CURRENT STIMULATION (tDCS) SYSTEM) befasst sich mit Verfahren zur Erhöhung der Dichte/Intensität des Stimulationsgleichstroms in dem zu behandelnden Gehirnareal. Bei einer ersten Lösung werden zwei Elektroden so an dem Kopf platziert, dass die Trajektorie des Stimulationsgleichstroms genau durch das zu behandelnde Gehirnareal verläuft. Bei einer zweiten Lösung werden zwei Elektrodenarrays verwendet, die in einer räumlichen Anordnung mehrere Elektrodenpaare bilden, wobei einander gegenüberliegende Elektroden jeweils ein Elektrodenpaar bilden. Die einzelnen Elektrodenpaare können wiederum mit unterschiedlichen Gleichstromsignalen angesteuert werden. Zur Erreichung der optimalen Stimulationsstromdichte in dem zu behandelnden Gehirnareal werden anhand eines Schädelmodells die Widerstandsverteilungen ermittelt und auf deren Grundlage die für eine verbesserte Stimulationsstromdichte an den einzelnen Elektrodenpaaren zu injizierenden Stromstärken ermittelt. Die Ermittlung der optimalen injizierten Stromverteilungen basiert auf dem Überlagerungsprinzip.
Ein entscheidender Nachteil der Gleichstromstimulation (tDCS) besteht darin, dass durch die Verwendung von Flächenelektroden der maximale Wirkbereich des Gleichstromes nicht an den Orten der Elektroden erfolgt, so dass eine kortikal lokal fokussierte Therapie nur bedingt möglich ist.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei Applizierung eines Stromes Trajektorien entstehen, die im Wesentlichen parallel oder zumindest nebeneinander liegend verlaufen. Zwar werden somit die Stromdichten in dem zu behandelnden Hirnareal erhöht, jedoch werden nach wie vor verstärkt Hirnareale mitbehandelt, die an dem zur Behandlung beabsichtigten Zielareal unmittelbar angrenzen. Eine gezielte Stimulationsbehandlung ist daher nur eingeschränkt möglich.
Schließlich ist die maximale durchgehende Behandlungsdauer bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen der nicht-invasiven elektrischen Tiefenhirn- stimulation nach wie vor unzufriedenstellend. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem Verfahren sowie einer Vorrichtung zur transkraniellen elektrischen Tiefenhirnstimulation, bei denen längere Behandlungsphasen möglich sind.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur nicht-invasiven, elektrischen Tiefenhirnstimulation zu schaffen, mit welchen eine zielgenaue und effektive Behandlung von Hirnarealen einfach und kostengünstig realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur transkraniellen Wechselstromstimulation (tASC) von tiefen Hirnarealen, aufweisend wenigstens einen Signalgenerator zur Erzeugung eines elektrischen Wechselstromsignals, eine Elektroden-Anordnung, die an dem Kopf einer zu behandelnden Person platzierbar und mit dem Signalgenerator elektrisch verbindbar ist, um ein Wechselstromsignal zu applizieren, wobei mittels der Elektroden-Anordnung wenigstens zwei Wechselstromsignale applizierbar sind, deren Trajektorien das zu behandelnde Hirnareal bzw. die Zielregion kreuzen. Als Trajektorien werden hierin Raumkurven verstanden, entlang welcher die Wechselströme das Gehirn einer zu behandelnden Person durchqueren.
Es wird hierbei die erfindungsgemäße Erkenntnis genutzt, dass nahezu geradlinige Trajektorien vorliegen, wenn Wechselströme mit einer Frequenz im kHz- Bereich genutzt werden. Im Gegensatz hierzu fließen Wechselströme mit einer Frequenz von unter 200 Hz entlang der Nervenfasern, was eine genaue zielführende Behandlung erschwert. Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass eine therapeutische
Stimulation ohne einen invasiven interventionellen Eingriff in das Gehirn erfolgt und hierzu das betreffende funktionale Areal des Gehirns gezielt mit elektrischen Wechselströmen angeregt wird, wobei benachbarte Areale nicht oder nur wenig bzw. unterschwellig belastet werden. Dies wird erreicht durch eine spezielle räumliche Anordnung der Elektroden, zwischen denen die
Elektrostimulation mittels Wechselstrom derart appliziert wird, dass die
Stimulationstrajektorien das in der Tiefe zu stimulierende Areal kreuzen, wodurch eine Verdichtung des Stimulationsstromes und damit eine Fokussie- rung der Energiezufuhr im zu behandelnden Areal bewirkt wird. Es wurde festgestellt, dass für die Wirksamkeit einer Tiefenhirnstimulation u.a. die relative Stimulationsdifferenz zwischen der in der Zielregion und den umgebenden Hirnarealen injizierte Stromdichte maßgeblich ist. Je größer die relative Differenz der Stromdichten von Zielareal und an dem Zielareal angrenzenden Arealen, desto größer der Stimulationseffekt.
Weiterhin ergibt sich durch die Applizierung eines Wechselstromes - im
Gegensatz zur Gleichstromapplikation - eine verbesserte Nachwirkung der Elektrostimulation. Es konnte zwar sowohl bei der transkraniellen Wechselstromstimulation (tACS) als auch bei der transkraniellen Gleichstromstimulation (tDCS) aufgezeigt werden, dass bei entsprechender kurzzeitiger, bis zu zehnminütiger Behandlung eine Beibehaltung des Stimulationseffektes nach dem Abschalten des aktiven Stimulationsstromes, d.h. eine gewisse Langzeitwirkung gegeben ist. Insgesamt konnte jedoch festgestellt werden, dass die transkranielle Wechselstromstimulation (tACS) gegenüber der transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) höhere Langzeiteffekte, d.h. eine Beibehaltung der Stimulationswirkung, bewirkt, was auf die zeitlich an- und abschwellende Stimulationswirkung durch den Wechselstrom zurückzuführen ist.
Des Weiteren kann die Elektroden-Anordnung derart an dem Kopf platziert sein und/oder der applizierte Wechselstrom in Bezug auf die Amplitude und/oder die Frequenz so eingestellt werden, dass sich die Trajektorien wenigstens zweier applizierter Wechselstromsignale in der Zielregion kreuzen. Insbesondere können sich die Trajektoren ausgehend von zwei verschiedenen Ebenen in der Zielregion, insbesondere in einem definierten Punkt kreuzen, der vorzugsweise im räumlichen Zentrum der Zielregion liegt, so dass der Überlagerungseffekt in der Zielregion weiter verstärkt wird, während die umgebenden Hirn- regionen noch weniger belastet werden. Dadurch kann die Stimulationsdifferenz zwischen Zielregion und benachbarten Hirnregionen vergrößert und dementsprechend die Stimulationswirkung verbessert werden.
Vorzugsweise ist ein appliziertes Stromsignal ein hochfrequentes Wechselstromsignal mit einer Frequenz von zwischen 1 kHz und 50 kHz. Überraschenderweise führen derartige hochfrequente Wechselstromsignale zu einer erhöhten Stimulationswirkung in der Zielregion, was auf die erhöhte Empfindlichkeit neuronaler Netzwerke durch Modulation des elektrischen Feldes in der
Zielregion zurückzuführen ist.
Das applizierte Wechselstromsignal ist vorzugsweise ein gepulstes Wechselstromsignal. Es können jedoch auch andere Wechselstromsignalformen wie z.B. Sinussignalform, Dreiecksignalform, Sägezahnsignalform, aber auch ein
Rauschsignal appliziert werden. Da Reize im menschlichen Erregungsleitungssystem typischerweise in Form von elektrischen Impulsen übertragen werden, kann durch ein gepulstes Wechselstromsignal in vorteilhafter Weise eine Annäherung an die dem menschlichen Körper inhärente Kurvenform und damit eine verbesserte Erregungs- bzw. Stimulationswirkung erreicht werden. Die elektrischen Stimulationsparameter wie Frequenz, Amplitude, Kurvenform und Pulsfolge des Wechselstromsignals sowie die Dauer der Stimulation, die zeitliche Abfolge der Therapiesitzungen und die Größe und Lage des Zielareals können je nach Therapieansatz variiert werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Elektroden-Anordnung wenigstens zwei Elektrodenpaare, welches derart räumlich positionierbar ist, dass die Trajektorien wenigstens zweier applizierter Stromsignale die Zielregion kreuzen oder sich in der Zielregion kreuzen und dort konzentrieren und verstärken.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass eine Strom- applikations-Steuerungseinrichtung zur Steuerung der an dem wenigstens einen Elektrodenpaar applizierten Stromsignale bereitgestellt ist, die derart betreibbar ist, dass die wenigstens zwei Stromsignale sequentiell, insbesondere wechselseitig, appliziert werden. Demzufolge werden nacheinander Stromsignale appliziert, die entlang verschiedener Trajektorien die Zielregion kreuzen, wodurch sich zwar in der Zielregion eine dauerhafte Stimulations- Wirkung ergibt, jedoch in den zur Zielregion benachbarten Hirnarealen stimulationsfreie Phasen entstehen, so dass die Erregungswirkung in diesen Bereichen weiter abgesenkt werden kann.
Vorteilhafterweise kann durch die Applizierung eines hochfrequenten Wechselstroms und der sequentiellen Ansteuerung eine erhöhte Stimulation im Zielareal bei gleichzeitig verminderter Erregungswirkung im umliegenden Hirnareal erreicht werden. Z.B. können insgesamt zwei Elektrodenpaare in verschiedenen räumlichen Anordnungen, d.h. einer ersten und einer zweiten Positionen an dem Kopf der zu behandelnden Person vorgesehen sein, wobei wechselseitig dem Elektrodenpaar an der ersten und der zweiten Position ein Stimulationswechselstrom zugeführt wird. Vorzugsweise werden die Wechselstromimpulse jeweils nur für eine sehr kurze Dauer appliziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Lösung umfasst die Elektroden- Anordnung ein Elektrodenarray-Paar, wobei jedes Elektrodenarray eine Vielzahl von rasterartig bzw. matrixartig angeordneten Elektroden umfasst, wobei vorzugsweise ein Elektrodenarray als Zielelektrode und ein Elektrodenarray als Referenzelektrode fungiert, und wobei die Anzahl der Zielelektroden der Anzahl der Referenzelektroden entspricht. Es kann jedoch auch ein Elektrodenpaar aus einem Elektroden-Array, das z.B. die Zielseite bildet, und einer einzelnen Elektrode, die entsprechend die Referenzseite bildet, vorgesehen sein.
Im Falle der Verwendung von, z.B. vorgefertigten, Elektrodenarrays, werden diese räumlich mit der Zielregion korreliert. Danach werden die Paarungen Elektroden ermittelt und verwendet, deren Trajektorien die Zielregion kreuzen. Hierzu ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Stromappli- kations-Steuerungseinrichtung in der Lage, genau diejenigen Elektrodenpaarungen aus der Vielzahl von Elektroden auszuwählen und anzusteuern, deren Stromsignal-Trajektorien die Zielregion kreuzen, insbesondere deren Stromsig- nal-Trajektorien sich in der Zielregion kreuzen. Die Stromapplikations- Steuerungseinrichtung kann diese Elektrodenpaare in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlaufsmuster der Therapie und einer entsprechenden Vorauswahl von Elektrodenpaarungen, sequentiell ansteuern und aktivieren. Die Elektrodenpaare können z.B. direkt an mehreren unabhängigen Stimulationssignalgeneratoren angeschlossen sein und unabhängig angesteuert werden. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Stromapplikations- Steuerungseinrichtung einen Matrix-Schalter und eine Controller-Einrichtung, die wiederum den Matrixschalter ansteuert. Über den Matrixschalter kann ein frei wählbares Elektrodenpaar einem Signalgenerator oder Funktionsgenerator zugeordnet werden, wobei das Schalten der Elektroden mittels des Matrixschalters durch den Controller mit den Signalen eines oder mehrerer Signaloder Funktionsgeneratoren abgestimmt wird.
Die Fixierung eines oder mehrerer Elektrodenpaare oder der Elektrodenarrays in einer räumlichen Anordnung am Kopf der zu behandelnden Person erfolgt mit Hilfe eines Befestigungsmittels. Als Befestigungsmittel dient ein Gurt oder eine Haube, wobei die Elektrodenarrays oder die einzelnen Elektroden in dem jeweiligen Befestigungsmittel integriert sind. Im einfachsten Fall sind die Elektroden als Flächenelektroden, insbesondere als Pflaster-Elektroden, vorgesehen, die im Bereich der Kontaktfläche der Elektroden einen Haftabschnitt aufweisen.
Vorzugsweise sind die Elektroden der Elektrodenpaare flächig ausgebildet und haben vorzugsweise eine Fläche von einigen mm2 bis cm2.
Die Haube kann aus einem textilen Abstandsgewirke mit integrierten Elektroden bestehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht eine Möglichkeit des volumetrischen Stimulationskonzeptes darin, ein Elektrodenpaar z.B.
mittels einer navigierbaren mechatronischen Einrichtung schnell und gezielt derart zu versetzen, dass es Positionen in einer bestimmten Abfolge einnimmt. So wird die Energiezufuhr auf das zu behandelnde Areal fokussiert und umgebende Bereiche des Gehirns nur geringfügig beeinträchtigt. Hierzu umfasst die Stromapplikations-Steuerungseinrichtung eine Positioniervorrichtung, an welcher ein Elektrodenpaar vorgesehen ist, wobei die Positioniervorrichtung das Elektrodenpaar an dem Kopf der zu behandelnden Person in einer ersten Elektrodenpaar-Stellung sowie in einer zweiten Elektrodenpaar-Stellung hält, wobei die erste und die zweite räumliche Elektrodenpaar-Stellung derart zueinander versetzt sind, dass die Trajektorien der in der ersten und in der zweiten Elektrodenpaar-Stellung applizierten Stromsignale die Zielregion kreuzen oder sich die Trajektorien dieser Stromsignale in der Zielregion kreuzen. Die Stromapplikations-Steuerungseinrichtung umfasst zudem eine Controller-Einrichtung, die den Betrieb der Positioniervorrichtung sowie den Betrieb des Funktionsgenerators vorgibt, um die Positionierung des Elektrodenpaares und die Stromapplizierung in den verschiedenen Elektrodenpaar- Stellungen abzustimmen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Lage und Ausmaße der Zielregion auf einer Planungsstation bestimmt werden. Grundlage für die Zielplanung sind z.B. volumetrische anatomische Bilddaten wie z.B. CT oder MRT. Zusätzlich können die Areale auch mittels funktioneller Hirnatlanten (z.B. Atlas von Schaltenbrand-Wahren) abgegrenzt werden. Weitere Planungsmöglichkeiten basieren auf der Nutzung räumlicher funktioneller Daten, wie z.B. fMRT, 3D EEG2 oder der Impedanztomographie. Es ist auch möglich, mehrere Datensätze miteinander zu korrelieren (z.B. mit der multimodalen Bilddatenfusion).
Die räumliche Korrelation der Elektrodenpaare mit dem Patientenhirn bzw. der Zielregion kann z.B. mittels bildgestützter Navigation erfolgen. Dabei werden die räumlichen Daten bzgl. der Zielregion mit dem Positionssystem des Navigationssystems abgeglichen und um die Positionen der Elektrodenpaare erweitert. Bei Verwendung von vorkonfigurierten Elektrodenarrays können diese z.B. mittels Abformmasse oder geeigneter Bissplatten am Kopf befestigt werden, so dass bei erneuter Verwendung die Passform eine akkurate Korrelation mit der Zielregion sicherstellt und keine erneute Korrelation der Elektroden mit der Zielregion erforderlich ist.
Die räumliche Korrelation von Elektrodenposition und Zielgebiet kann auch ohne das Verwenden eines zusätzlichen Positionsmesssystems erfolgen. Dazu werden die Elektroden direkt in einem Datensatz lokalisiert (z.B. durch Bilddatenanalyse bei Verwendung geeigneter CT oder MRT Marker an den Elektroden oder Elektrodensockeln, durch das Referenzieren auf Elektroden der 3D EEG Ableitung oder Impedanztomographie). In einem zweiten Schritt werden Stimulationssequenzen unter Verwendung geeigneter Elektrodenpaarungen festgelegt und für das Therapieziel geeignete Stimulationsparameter gewählt. Zusätzlich ist eine Feedback-Einrichtung vorgesehen, um das Biofeedback des Patienten aufzunehmen und den Therapieerfolg bewerten zu können oder ggf. Gefährdungen des Patienten (z.B. epileptischer Anfall) zu erkennen. Die Feedbackdaten können in einem von dem Controller überwachten Regelkreis zur Optimierung der Stimulationsparameter verwendet werden.
Die beschriebene und in den Ansprüchen 1 bis 15 beanspruchte Vorrichtung findet Anwendung in Verfahren zur Behandlung von Funktionsstörungen des Gehirns, insbesondere zur therapeutischen Behandlung der Parkinson-Krankheit, insbesondere von Zittern (Tremor), Steifigkeit (Rigor), Bewegungsarmut (Bradykinese), Schlaganfall, Lähmungen, Depression, Schizophrenie, Zwangsstörungen, Angsterkrankungen und Panikstörungen, Demenz, fokalen neuro- psychologischen Defiziten, Multipler Sklerose, Restless legs Syndrom, Schmerzen, Kopfschmerz, Migräne, der Dystonie, der Epilepsie, und des Tourette- Syndroms.
Es wird weiterhin ein Verfahren vorgeschlagen zur transkraniellen, nicht invasiven, Wechselstromstimulation (tACS) von tiefen Hirnarealen umfassend folgende Schritte:
Platzieren wenigstens zweier Elektrodenpaare an Positionen am Kopf einer zu behandelnden Person, an denen die Trajektorien der applizierten Wechselstromsignale das zu behandelnde Hirnareal bzw. die Zielregion kreuzen oder die Trajektorien der Wechselstromsignale sich in der Zielregion kreuzen; oder Platzieren eines Elektrodenarray-Paares in Korrelation mit der zu behandelnden Zielregion am Kopf einer zu behandelnden Person und Ermitteln der Paarungen von Elektroden, deren Trajektorien die Zielregion kreuzen oder deren Trajektorien sich in der Zielregion kreuzen; Anschließen der Elektrodenpaare an die Wechselstromquelle; und Applizieren eines Wechselstromsignals an den Elektroden zur Stimulierung der Zielregion.
Vorzugsweise werden die Elektrodenpaare gleichzeitig oder sequentiell bzw. nacheinander, insbesondere wechselseitig mit einem Wechselstromsignal beaufschlagt. Vorzugsweise wird das Wechselstromsignal auf eine Frequenz von zwischen 1 kHz und 50 kHz eingestellt und/oder das Wechselstromsignal als gepulstes Wechselstromsignal appliziert und/oder die elektrischen Stimulationsparameter wie Frequenz, Amplitude, Kurvenform und Pulsfolge variiert. Vorzugsweise werden die zu stimulierenden Hirnareale vor der Stimulationsbehandlung bestimmt, insbesondere deren Lage und Ausmaße, insbesondere mittels volumetrischer anatomischer Bilddaten wie z.B. CT oder MRT.
Es wird zudem ein Verfahren vorgeschlagen zur transkraniellen, nicht invasiven, Wechselstromstimulation (tACS) von tiefen Hirnarealen umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Elektrodenpaares und Anschließen des Elektrodenpaares an die Wechselstromquelle; Nacheinander Platzieren des Elektrodenpaares wenigstens an zwei verschiedenen Positionen an dem Kopf einer zu behandelnden Person, wobei die Positionen derart ausgewählt werden, dass die zu erwartenden Trajektorien der applizierten Wechselstromsignale die Zielregion kreuzen oder sich in der Zielregion kreuzen, und Applizieren eines Wechselstromsignals an den mehreren Position zur Stimulierung des tiefen Hirnareals.
Vorzugsweise wird der Schritt des nacheinander Platzierens der Gesamtbe- handlungszeit entsprechend lange wiederholt. Vorzugsweise wird das Wechselstromsignal auf eine Frequenz von zwischen 1 kHz und 50 kHz eingestellt und/oder das Wechselstromsignal als gepulstes Wechselstromsignal appliziert und/oder die elektrischen Stimulationsparameter wie Frequenz, Amplitude, Kurvenform und Pulsfolge variiert. Vorzugsweise werden die zu stimulierenden Hirnareale vor der Stimulationsbehandlung bestimmt, insbesondere deren Lage und Ausmaße, wiederum insbesondere mittels volumetrischer anatomischer Bilddaten wie z.B. CT oder MRT.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, in denen
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Tiefenhirnstimulators
gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform zeigt;
Fig. 2 eine Ansicht (von oben) der Elektroden-Anordnung zeigt, die
gemäß einer ersten Variante der lokal fokussierten Therapie betrieben wird; Fig. 3 eine Ansicht (von oben) der Elektroden-Anordnung zeigt, die gemäß einer zweiten Variante der lokal fokussierten Therapie betrieben wird;
Fig. 4 eine Ansicht (von oben) der Elektroden-Anordnung zeigt, die
gemäß einer dritten Variante der lokal fokussierten Therapie betrieben wird;
Fig. 5 ein Elektrodenarray-Paar gemäß der in Fig. 4 gezeigten
Therapievariante schematisch in einer räumlichen Anordnung zeigt; und
Fig. 6 eine Prinzipdarstellung eines Tiefenhirnstimulators mit Positioniervorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform zeigt.
Fig. 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur transkraniellen Wechselstromstimulation (tASC) von tiefen Hirnarealen, die im folgenden als Tiefenhirnstimulator bezeichnet wird und mit dem Bezugszeichen 1 angegeben ist. Der Tiefenhirnstimulator 1 umfasst einen oder mehrere unabhängige Signalgeneratoren 2a, 2b zur Erzeugung, z.B. gepulster, elektrischer Wechselströme.
Als Signalgeneratoren werden ein oder mehrere handelsübliche Funktionsgeneratoren verwendet, bei denen die Stimulationssignale bezüglich Frequenz, Amplitude, Kurvenform und Pulsfolgen frei modulierbar sind.
Weiterhin umfasst der Tiefenhirnstimulator 1 eine Elektroden-Anordnung 3 mit einer Vielzahl von Elektroden 3a-3p, die über die Außenumfangsfläche des Kopfes 4 einer zu behandelnden Person verteilt angeordnet sind. Wie in der Ansicht von oben des Kopfes 4 zu sehen ist, sind Elektroden an sämtlichen Bereichen des Kopfes 4, d.h. Vorderseite, Rückseite und seitlichen Bereichen befindlich.
Ein Matrix-Schalter 8 ist zwischen der Elektroden-Anordnung 3 und den Funktionsgeneratoren 2a, 2b angeordnet und enthält eine Matrixschaltung mit insgesamt zwölf Ausgangsanschlüssen 14, die jeweils einer Elektrode 3a-3p zugeordnet und mit dieser elektrisch verbunden sind. Jeder Ausgangsanschluss 14 kann als ein Minus- oder ein Pluspol fungieren. Der Matrix-Schalter 8 ordnet jedem ausgewählten Elektrodenpaar Signale aus einem Funktionsgenerator zu, stellt eine elektrische Verbindung her und unterbricht diese wieder. In Fig. 1 wählt der Matrix-Schalter 8 genau solche Paarungen von Elektroden 3a-3p aus, deren Trajektorie 5 das zu behandelnde Hirnareal bzw. die
Zielregion 6 kreuzt, d.h. in Fig. 1 z.B. die Paarung 3c-3i, und stellt eine
Verbindung zu dem Funktionsgenerator 2a her, so dass die ausgewählte
Elektrodenpaarung 3c-3i mit einer gepulsten Wechselspannung beaufschlagt wird, um einen Stromfluss durch die Zielregion 6 und eine entsprechende Stimulierung dieser Region zu bewirken.
Die Auswahl der Elektrodenpaarungen, die Zuordnung zwischen den Elektrodenpaarungen und den Funktionsgeneratoren 2a, 2b,... sowie die Steuerung des Matrix-Schalters 8 erfolgt durch einen Controller 9. Unter Controller wird eine Steuereinheit verstanden, die verschiedene Abläufe steuert oder regelt. Bei dem vorliegenden Controller handelt es sich um einen MikroController.
Der Controller 9 ist darüber hinaus mit den Funktionsgeneratoren 2a, 2b elektrisch verbunden. Das Schalten der Elektrodenpaare 3a-3p mittels des Matrixschalters 8 kann durch den Controller 9 mit den Signalen eines oder mehrerer Funktionsgeneratoren 2a, 2b abgestimmt werden. Je nach Therapieansatz können beispielsweise wechselseitig verschiedene Wechselstromsignale, die von verschiedenen Funktionsgeneratoren bereitgestellt werden, appliziert werden oder gleichzeitig über mehrere ausgewählte Elektrodenpaarungen jeweils nur ein Wechselstromsignal eines Funktionsgenerators appliziert werden.
Wie in Fig. 1 zu sehen, ist am Controller 9 eine Planungsstation 15 angeschlossen, welche die Lage und die Ausmaße der Zielregion 6 sowie die
Stimulationsparameter wie etwa Signalform und Signalfrequenz bestimmt. Die Planungsstation 15 besitzt eine Funktion zur Auswahl der Elektroden entsprechend der Zielregion 6. Grundlage für die Zielplanung sind z.B. volumetrische anatomische Bilddaten wie z.B. CT oder MRT. Zusätzlich können die Areale auch mittels funktioneller Hirnatlanten (z.B. Atlas von Schaltenbrand-Wahren) abgegrenzt werden. Weitere Planungsmöglichkeiten basieren auf der Nutzung räumlicher funktioneller Daten, wie z.B. fMRT, 3D EEG2 oder der Impedanzto- mographie, wie nachfolgend näher beschrieben. Es ist auch möglich mehrere Datensätze miteinander zu korrelieren (z.B. mit der multimodalen
Bilddatenfusion).
Die Elektrische Impedanz-Tomografie (EIT) ist ein nicht-invasives bildgebendes Verfahren, bei dem auf Grundlage der Leitfähigkeitsverteilung im Gehirn eine tomografische Abbildung desselben erhalten wird. Vorteilhafterweise können die an dem Kopf 4 platzierten Elektrodenpaare 3a-3p als Sensorelemente verwendet werden, wobei an einem Elektrodenpaar, z.B. 3a/3i, ein Messstrom zugeführt und eine elektrische Potentialverteilung an den anderen Elektrodenpaaren 3b-3h & 3j-3p bestimmbar ist. Die EIT nutzt die Leitfähigkeitsverteilung in einem Körper, die u.a. auch von physiologischen Parametern abhängig ist. Mit der Impedanztomografie können somit Erkenntnisse betreffend die Morphologie und die Funktion gewonnen werden. Die verwendeten Messströme sind höherfrequente Wechselströme im Frequenzbereich von 10 bis 100 kHz und haben eine geringe Stromstärke im Bereich von 1 bis 10
Milliampere, so dass in der Messphase keine Stimulation stattfindet.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Ansatz besteht die Möglichkeit, das Verfahren der Impedanz-Tomografie als Feedbackanalyse der erfindungsgemäßen Stimulation zu nutzen. Das heißt, es wird die Wechselstromstimulation ausgelöst und gleichzeitig der Widerstand bestimmt. Die Stimulation erregt hierbei die Nervenzellen, wodurch der Widerstand geringer wird. Die Stimulationsintensität und/oder die Frequenz können dann entsprechend angepasst werden.
Zusätzlich verfügt der Tiefenhirnstimulator 1 über die Möglichkeit, mittels Biofeedback den Therapieerfolg zu bewerten oder ggf. Gefährdungen des Patienten (z.B. epileptischer Anfall) zu erkennen. Hierzu ist ein Feedbackdaten-Rückführungszweig vorgesehen, in welchem ein Bio-Feedback-Verstärker 16 zwischen den platzierten Sensor-Elektroden und dem Controller 9 geschaltet ist. Somit entsteht ein Regelkreis zur Optimierung der Stimulationsparameter, der von dem Controller 9, der das jeweilige Therapie-Programm vorgibt, überwacht wird.
Im Folgenden werden der Betrieb und die Arbeitsweise des Tiefenhirnstimula- tors 1 vor dem Hintergrund eines diagnostizierten Krankheitsbildes näher beschrieben. Zunächst werden die Elektroden am Kopf der zu behandelnden Person platziert. Hierzu werden vorteilhafter Weise eine Vielzahl von Elektroden verwendet, die entweder in einem Gurt oder einer Haube (nicht in der Figur zu sehen) integriert sind. Der Elektrodengurt bzw. die Elektrodenhaube kann ohne Berücksichtigung der genauen Zielregion am Kopf fixiert werden.
Entsprechend dem Krankheitsbild werden bestimmte Informationen, die für die Tiefenhirnstimulation relevant sind, wie etwa die Wahl eines speziellen Stimulationsprogramms und/oder die genauen Koordinaten der zu behandelnden Zielregion in die Planungsstation eingegeben. Anschließend werden die
Elektroden bezüglich der Zielregion registriert, d.h. die relative Lage von Zielregion einerseits und Elektroden andererseits wird ermittelt bzw. eine Korrelation zwischen Elektroden und Zielregion ermittelt. Schließlich werden je nach Therapieansatz die Anzahl der verwendeten Wechselstromsignale sowie deren Parameter wie Dauer der Stimulation, zeitliche Abfolge der Therapiephasen, Frequenzen der Signale, Amplituden, Signalformen sowie Pulsfolgen der Elektrostimulation eingegeben. Vorzugsweise führt der Controller vorher festgelegte Therapieprogramme aus, so dass an der Planungsstation lediglich das Krankheitsbild und/oder der Therapieansatz zugegeben ist.
In Abhängigkeit der eingegebenen Koordinaten der Zielregion ermittelt der Controller 9 wenigstens eine Paarung von Elektroden, deren Trajektorie durch das zu stimulierende Arial im Hirn verläuft. Wie Fig. 1 zu sehen, verläuft die Trajektorie 5 des mit dem Bezugszeichen 3c/3i angegebenen Elektrodenpaares durch das Zielareal 6. In Abhängigkeit von dem beabsichtigten Therapieansatz wird das Zielareal 6 entsprechend stimuliert. So können z.B. mehrere Paarungen von Elektroden die das Zielareal kreuzen, wie z.B. auch die Paarung 3f/3o gleichzeitig oder sequentiell bzw. nacheinander verwendet werden, und zwar jeweils mit identischen oder aber auch mit unterschiedlichen Signalformen, Amplituden und Frequenzen. Die verschiedenen Wechselstromsignale werden von den mehreren unabhängigen Funktionsgeneratoren 2a, 2b bereitgestellt.
In den Figuren 2 bis 4 sind verschiedene Varianten zur kortikal lokal fokus- sierten Therapie jeweils in Ansichten von oben des Kopfes 4 einer zu behandelnden Person schematisch dargestellt. In Fig. 2 sind gemäß einer ersten Variante die Elektrodenpaare derart gewählt, dass die Trajektorien 5 dieser Elektrodenpaare, nämlich die Paarungen 3a/3a', 3b/3b', 3c/3c', 3d/3d', 3e/3e' & 3f/3f, das Zielareal 6 kreuzen und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Diese Variante ist besonders vorteilhaft, wenn möglichst viele, eng benachbarte Elektroden an dem Kopf 4 der zu behandelnden Person platziert sind.
Fig. 3 zeigt eine zweite Variante, bei der die Elektroden in größeren Abständen in Umfangsrichtung um den Kopf 4 angeordnet sind. Bei dieser Variante werden diejenigen Elektroden 3a-3l als Elektrodenpaarung ausgewählt, die auf gegenüberliegenden Seiten des Kopfes 4 angeordnet sind und den geringsten Abstand zueinander aufweisen. Der zwischen den jeweiligen Elektrodenpaaren 3a/3a', 3b/3b', 3c/3c', 3d/3d', 3e/3e' & 3f/3f' fließende Strom wird in Abhängigkeit von dem elektrischen Widerstandsverhalten des Widerstands, der sich aus dem Übergangswiderstand zwischen der Elektrodenfläche und der Kopfhaut sowie den Widerstandseigenschaften des Schädels und des Hirns ergibt, so eingestellt, dass auch die Trajektorien 5 von Elektrodenpaaren, deren Abstandslinien normalerweise nicht durch das Zielareal sondern im Wesentlichen entlang einer (in Fig. 3 strichpunktiert angegebenen) direkten Abstandslinie 20 verlaufen würden, bogenförmige und insbesondere parabelförmige Verläufe annehmen, und zwar derart, dass auch die Trajektorien 5 dieser Paare das Zielareal 6 kreuzen, wie in Fig. 3 zu sehen ist.
Fig. 4 zeigt eine dritte Variante, bei der genau diejenigen Paarungen von Elektroden, nämlich 3d/3f, 3e/3d' und 3f/3b', ausgewählt werden, deren Trajektorien 5 das Zielareal 6 kreuzen und deren Trajektorien 5 wiederum sich in dem Zielareal 6 kreuzen. Bei dieser Variante ist besonders vorteilhaft, dass im Zielareal eine größtmögliche Stimulation erreicht werden kann, während gleichzeitig das umliegende Gehirnareal minimal stimuliert wird. Dementsprechend wird die Energiezufuhr auf das zu behandelnde Areal fokussiert und umgebende Bereiche des Gehirns nur geringfügig beeinflusst. Darüber hinaus können bei dieser Variante trotz einer geringeren Anzahl von Elektroden sämtliche Areale im Gehirn erreicht werden.
In Fig. 5 ist das Prinzip der kortikal lokal fokussierten Therapie mittels eines Elektrodenarray-Paares 12, 13 in einer dreidimensionalen Ansicht schematisch dargestellt. Zur einfacheren Darstellung sind lediglich die beiden Elektroden- arrays 12, 13, die jeweils 20 einzelne Elektroden umfassen, sowie das Zielareal 6 des Hirns gezeigt. Jedes Elektrodenarray kann aber auch 64 und vorzugsweise 128 Elektroden umfassen. Wie durch die durchgezogenen Linien angedeutet, sind gemäß diesem Beispiel genau vier Elektrodenpaarungen ausgewählt worden, deren Trajektorien 5 sowohl das Zielareal 6 als auch die jeweils anderen Trajektorien in dem Zielareal 6 kreuzen. Die Elektrodenarrays 12, 13 sind matrix- bzw. rasterartig in Zeilen und Spalten angeordnet, es können aber auch andere Anordnungen verwendet werden, die z.B. je nach dem zu behandelnden Zielareal verschieden gebildet sind und Bereiche höherer und geringerer Elektrodendichte aufweisen. Wie beispielhaft durch die strichpunktierte Linie 23 angegeben, kann die Elektrode 12a keine Paarung mit einer der Elektrode 13a-13t bilden, deren Trajektorie das Zielareal 6 kreuzt.
Fig. 6 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tiefenhirnstimulators. Der Tiefenhirnstimulator umfasst eine Positioniervorrichtung 11, die in Form einer navigierbaren mechatronischen Vorrichtung vorgesehen ist. An der Positioniervorrichtung 11 ist ein Elektrodenpaar 3a, 3a' angeordnet. Die Positioniervorrichtung 11 umfasst eine Halterung, die als eine senkrecht stehende und an einer feststehenden Auflage angeordnete höhenverstellbare, insbesondere teleskopierbare, Stützstange 18 besteht. Am oberen Ende der Stützstange ist ein Auslgerarm 19 befestigt, der vorzugsweise in einem im Wesentlichen rechten Winkel in horizontaler Richtung absteht. An dem distalen Ende des Auslegerarms 19 ist eine Elektrodenhalterung 22 angebracht. Die Elektrodenhalterung 22 umfasst einen Dreharm 22a, der von dem distalen Ende des Auslegerarms 19 senkrecht nach unten abragt und um eine vertikale Drehachse Dl drehbar gelagert ist. Die Elektrodenhalterung 22 umfasst weiterhin zwei Schwenkarme 22b, 22c, die sich von dem unteren Ende des Dreharms 22a radial nach außen erstrecken. An den distalen Enden der Schwenkarme 22a, 22b sind die Elektroden 3a, 3a' mit deren Kontaktflächen nach innen in Richtung des zu behandelnden Kopfes weisend befestigt. Die Schwenkarme 22b, 22c sind in Richtung nach unten bogenförmig gebildet, um die Elektroden 3a, 3a' im Bereich seitlich des Schädels platzieren zu können.
Weiterhin sind die Schwenkarme 22b, 22c jeweils um eine horizontale
Drehachse D2 schwenkbar an dem unteren Ende des Dreharms 22a befestigt, so dass die Schwenkarme 22a, 22b eine Greifanordnung bilden. Durch die Greifbewegung können die Elektroden 3a, 3a' an die Außenseite des Kopfes 4 angelegt und von dieser wieder wegbewegt werden. Durch die Dreheigenschaft der Greifanordnung um eine vertikale Achse Dl kann das Elektrodenpaar 3a, 3a' in verschiedenen Drehpositionen am Kopf 4 angeordnet werden. Im Betrieb sind die Elektroden 3a, 3a' an einen (nicht gezeigten) Funktionsgenerator anschlössen. Sowohl der Funktionsgenerator als auch die Positioniervorrichtung 11 sind an eine (nicht gezeigte) Stromapplikations-Steuerungsein- richtung angeschlossen, welche den Positioniervorgang durch die Positioniervorrichtung sowie die Stromapplikation an den Elektroden 3a, 3a' steuert Somit können nacheinander Drehpositionen angefahren werden, in denen das Elektrodenpaar 3a, 3b nach dem Heranschwenken zum Platzieren an der Kopfhaut mit einem kurzzeitigen, gepulsten Wechselstrom beaufschlagt werden kann, dessen Trajektorie das Zielareal kreuzt. Bevorzugt werden nacheinander solche Drehpositionen angefahren, in denen sich die Trajektorien der applizierten Wechselströme im Zielareal kreuzen. Vorzugsweise sind die Schwenkarme 22b, 22c teleskopierbar, so dass deren Länge je nach Lage die Zielareals 6 in dem Kopf 4 variabel einstellbar sind. Die aus Fig. 1 bekannten Komponenten wie Controller, Planungsstation & Bio-Feedback-Einrichtung sind auch auf den in Fig. 6 gezeigten Tiefenhirnstimulator übertragbar.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur transkraniellen Wechselstromstimulation (tASC) von tiefen Hirnarealen, aufweisend:
wenigstens einen Signalgenerator (2a, 2b) zur Erzeugung eines elektrischen Wechselstromsignals,
eine Elektroden-Anordnung (3), die an dem Kopf (4) einer zu behandelnden Person platzierbar und mit dem Signalgenerator (2a, 2b) elektrisch verbindbar ist, um ein Wechselstromsignal zu applizieren,
wobei mittels der Elektroden-Anordnung (3) wenigstens zwei Wechselstromsignale applizierbar sind, deren Trajektorien (5) das zu behandelnde Hirnareal (6) kreuzen.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Wechselstromsignal eine Frequenz von zwischen 1 kHz und 50 kHz hat.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Wechselstromsignal ein gepulstes Wechselstromsignal ist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrischen Stimulationsparameter wie Frequenz, Amplitude, Kurvenform und Pulsfolge des Stromsignals veränderbar sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elektroden-Anordnung (3) wenigstens ein Elektrodenpaar (3a-p, 3a-p; 3a-f, 3a'-f; 12a-t, 13a-t) mit einer Ziel- (A) und einer Referenzelektrode (K) umfasst, wobei wenigstens ein Elektrodenpaar (3a-p, 3a-p; 3a-f, 3a'-f; 12a-t, 13a-t) derart räumlich positionierbar ist, dass sich die Trajektorien (5) wenigstens zweier applizierter Stromsignale in dem zu behandelnden Hirnareal (6) kreuzen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Stromapplikations-Steuerungseinrichtung (7, 7') zur Steuerung der an dem wenigstens einen Elektrodenpaar (3a-p, 3a-p; 3a-f, 3a'-f; 12a-t, 13a-t) applizierten Stromsignale bereitgestellt ist, die derart betreibbar ist, dass die wenigstens zwei Stromsignale sequentiell, insbesondere wechselseitig, appliziert werden.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elektroden-Anordnung (3) ein Elektrodenarray-Paar (12; 13) umfasst, wobei jedes Elektrodenarray (12; 13) eine Vielzahl von rasterartig bzw.
matrixartig angeordneten Elektroden (12a-12t; 13a-13t) umfasst, wobei jeweils ein Elektrodenarray (12) als die Ziel- (A) und ein Elektrodenarray (13) als die Referenzelektrode (K) fungiert, und wobei die Anzahl der Zielelektroden der Anzahl der Referenzelektroden entspricht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stromapplikations-Steuerungseinrichtung (7) selektiv betreibbar ist, um diejenigen Paarungen von Elektroden aus der Vielzahl von Elektroden auszuwählen, deren Stromsignal-Trajektorien sich in dem zu behandelnden Gehirnareal kreuzen.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stromapplikations-Steuerungseinrichtung (7) einen Matrix-Schalter (8) und eine Controller-Einrichtung (9), die den Matrix-Schalter (8) ansteuert, umfasst.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Befestigungsmittel vorgesehen ist, um das Elektrodenpaar bzw. die
Elektrodenarrays (12; 13) an dem Kopf, insbesondere der Kopfhaut, der zu behandelnden Person zu fixieren.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei dem Befestigungsmittel um einen Gurt, eine Kopfbedeckung, oder eine Kappe handelt, und die Elektroden-Arrays (12; 13) oder die Elektroden (3a, 3b,...; 3a', 3b',...) in dem Befestigungsmittel integriert sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stromapplikations-Steuerungseinrichtung (7') eine Positioniervorrichtung (11) umfasst, an der ein Elektrodenpaar (3a, 3a') vorgesehen ist, wobei die Positioniervorrichtung (11) betreibbar ist, um das Elektrodenpaar (3a, 3a') an dem Kopf der zu behandelnden Person in einer ersten Elektrodenpaar-Stellung sowie in einer zweiten Elektrodenpaar-Stellung zu positionieren, wobei die erste und die zweite räumliche Elektrodenpaar-Stellung derart zueinander versetzt sind, dass sich die Trajektorien (5) der in der ersten und der zweiten Elektrodenpaar-Stellung applizierten Stromsignale in dem zu behandelnden Hirnareal (6) kreuzen, und die Stromapplikations-Steuerungseinrichtung (7') eine Controller-Einrichtung (9) umfasst, die den Betrieb der Positioniervorrichtung (11) sowie den Betrieb des Funktionsgenerators (2a, 2b) steuert, um die Positionierung des Elektrodenpaares (3a, 3a') und die Stromapplizierung in den verschiedenen Elektrodenpaar-Stellungen abzustimmen.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
weiterhin eine Planungsstation (15) zur Bestimmung von Lage und Ausmaße der zu stimulierenden Areale des Gehirns vorgesehen ist, und die Bestimmung durch volumetrische anatomische Bilddaten wie z.B. CT oder MRT erfolgt.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Feedback-Einrichtung (16) vorgesehen ist, um Feedbackdaten betreffend den Therapieerfolg und der medizinischen Befindlichkeit des Patienten der Controller-Einrichtung (9) zur weiteren Auswertung und Optimierung der Stimulationsparameter zuzuführen.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elektroden (3a.., 3a'..) flächig ausgebildet sind und vorzugsweise eine Fläche von wenigen mm2 bis wenigen cm2 aufweisen.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15 zur Verwendung in einem Verfahren zur Behandlung von Funktionsstörungen des Gehirns.
17. Verfahren zur transkraniellen, nicht invasiven, Wechselstromstimulation (tACS) von tiefen Hirnarealen mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, umfassend die folgenden Schritte:
Platzieren wenigstens zweier Elektrodenpaare (3a, 3a') an Positionen am Kopf einer zu behandelnden Person, an denen die Trajektorien (5) der applizierten Wechselstromsignale das zu behandelnde Hirnareal (6) kreuzen, insbesondere die Trajektorien (5) sich in dem Hirnareal (6) kreuzen, oder Platzieren eines Elektrodenarray-Paares (12; 13) in Korrelation mit der zu behandelnden Zielregion am Kopf einer zu behandelnden Person und Ermitteln der Paarungen der Elektroden (12a-12t; 13a-13t), deren Trajektorien (5) das zu behandelnde Hirnareal (6) kreuzen, insbesondere die Trajektorien (5) sich in dem Hirnareal (6) kreuzen,
Anschließen der Elektrodenpaare an die Wechselstromquelle (2); und Applizieren eines Wechselstromsignals an den Elektroden zur Stimulierung des zu behandelnden Hirnareals (6).
18. Verfahren nach Anspruch 17;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elektrodenpaare (12a-12t; 13a-13t) gleichzeitig oder sequentiell bzw. nacheinander, insbesondere wechselseitig mit einem Wechselstromsignal beaufschlagt werden.
19. Verfahren zur transkraniellen, nicht invasiven, Wechselstromstimulation (tACS) von tiefen Hirnarealen mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Elektrodenpaares (3a, 3a') und Anschließen des Elektrodenpaares (3a) an die Wechselstromquelle (2a);
Nacheinander Platzieren des Elektrodenpaares (3a, 3a') wenigstens an zwei verschiedenen Positionen an dem Kopf einer zu behandelnden Person, wobei die Positionen derart ausgewählt werden, dass die zu erwartenden Trajektorien (5) der applizierten Wechselstromsignale das zu behandelnde Hirnareal (6) kreuzen, insbesondere die Trajektorien (5) sich in dem Hirnareal (6) kreuzen, und
Applizieren eines Wechselstromsignals an den mehreren Positionen zur Stimulierung des tiefen Hirnareals (6).
20. Verfahren nach Anspruch 19;
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schritt des nacheinander Platzierens der Gesamtbehandlungszeit entsprechend lange wiederholt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20;
dadurch gekennzeichnet, dass
das Wechselstromsignal auf eine Frequenz von zwischen 1 kHz und 50 kHz eingestellt wird und/oder das Wechselstromsignal als gepulstes Wechselstromsignal appliziert wird und/oder die elektrischen Stimulationsparameter wie Frequenz, Amplitude, Kurvenform und Pulsfolge variiert werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21;
dadurch gekennzeichnet, dass
die zu stimulierenden Hirnareale vor der Stimulationsbehandlung bestimmt werden, insbesondere deren Lage und Ausmaße, insbesondere mittels volumetrischer anatomischer Bilddaten wie z.B. CT oder MRT.
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Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8903494B2 (en) 2012-11-26 2014-12-02 Thync, Inc. Wearable transdermal electrical stimulation devices and methods of using them
US9002458B2 (en) 2013-06-29 2015-04-07 Thync, Inc. Transdermal electrical stimulation devices for modifying or inducing cognitive state
GB2524816A (en) * 2014-04-03 2015-10-07 Sooma Oy System and method for transcranial stimulation of a subject
US9333334B2 (en) 2014-05-25 2016-05-10 Thync, Inc. Methods for attaching and wearing a neurostimulator
US9393430B2 (en) 2014-05-17 2016-07-19 Thync Global, Inc. Methods and apparatuses for control of a wearable transdermal neurostimulator to apply ensemble waveforms
US9393401B2 (en) 2014-05-25 2016-07-19 Thync Global, Inc. Wearable transdermal neurostimulator having cantilevered attachment
US9399126B2 (en) 2014-02-27 2016-07-26 Thync Global, Inc. Methods for user control of neurostimulation to modify a cognitive state
US9440070B2 (en) 2012-11-26 2016-09-13 Thyne Global, Inc. Wearable transdermal electrical stimulation devices and methods of using them
JP2016540536A (ja) * 2013-10-21 2016-12-28 ニューロエレクトリクス バルセロナ， エセエレ 多部位経頭蓋電流刺激、コンピュータ可読媒体、およびコンピュータプログラムの構成を最適化する方法およびシステム
US9808641B2 (en) 2013-09-06 2017-11-07 Ebs Technologies Gmbh System and method for non-invasive neuronal stimulation
US9956405B2 (en) 2015-12-18 2018-05-01 Thyne Global, Inc. Transdermal electrical stimulation at the neck to induce neuromodulation
US10258788B2 (en) 2015-01-05 2019-04-16 Thync Global, Inc. Electrodes having surface exclusions
US10293161B2 (en) 2013-06-29 2019-05-21 Thync Global, Inc. Apparatuses and methods for transdermal electrical stimulation of nerves to modify or induce a cognitive state
US10426945B2 (en) 2015-01-04 2019-10-01 Thync Global, Inc. Methods and apparatuses for transdermal stimulation of the outer ear
US10485972B2 (en) 2015-02-27 2019-11-26 Thync Global, Inc. Apparatuses and methods for neuromodulation
US10537703B2 (en) 2012-11-26 2020-01-21 Thync Global, Inc. Systems and methods for transdermal electrical stimulation to improve sleep
US10646708B2 (en) 2016-05-20 2020-05-12 Thync Global, Inc. Transdermal electrical stimulation at the neck
US10814131B2 (en) 2012-11-26 2020-10-27 Thync Global, Inc. Apparatuses and methods for neuromodulation
US11033731B2 (en) 2015-05-29 2021-06-15 Thync Global, Inc. Methods and apparatuses for transdermal electrical stimulation
US11235148B2 (en) 2015-12-18 2022-02-01 Thync Global, Inc. Apparatuses and methods for transdermal electrical stimulation of nerves to modify or induce a cognitive state
US11278724B2 (en) 2018-04-24 2022-03-22 Thync Global, Inc. Streamlined and pre-set neuromodulators
US11534608B2 (en) 2015-01-04 2022-12-27 Ist, Llc Methods and apparatuses for transdermal stimulation of the outer ear

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013006916A1 (de) * 2013-04-20 2014-10-23 Semen Schwarzmann Behandlung der Epilepsie durch transkranielle Resonanzmodulation mit Wechselstrom
GB2521877B (en) * 2014-01-07 2016-03-23 Sooma Oy System and method for transcranial stimulation of a head region of a subject
JP6525245B2 (ja) * 2014-03-14 2019-06-05 有限会社楽電 電気治療器
DE102014104414A1 (de) * 2014-03-28 2015-10-01 Roland Mäusl Nervenstimulationsgerät
WO2016036002A1 (ko) * 2014-09-03 2016-03-10 (주)와이브레인 경두개 전류 자극(tcs) 장치
WO2016115392A1 (en) * 2015-01-14 2016-07-21 Neurotrix Llc Systems and methods for determining neurovascular reactivity to brain stimulation
US11077305B2 (en) 2016-09-12 2021-08-03 Medtronic, Inc. Identification of compromised components in a medical system
HUE058278T2 (hu) * 2017-05-18 2022-07-28 Univ New York Az agy keresztezõdõ rövid-impulzusú elektromos stimulálása
US20190167982A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-06 Y-Brain Inc. Stimulation health care module
US11027121B2 (en) 2018-01-26 2021-06-08 Regents Of The University Of Minnesota Systems, methods and media for directional coordinated reset deep brain stimulation
CN108339196A (zh) * 2018-03-23 2018-07-31 杭州谱乐天成科技有限公司 一种智能式脑损伤治疗装置
CN108742612B (zh) * 2018-05-24 2023-12-12 王开亮 基于肌电标志物的dbs有效性检测设备
CN108744273B (zh) * 2018-05-29 2020-04-28 西安交通大学 一种针对神经环路的经颅无创深部脑双焦点刺激系统和方法
CN108939292B (zh) * 2018-07-23 2024-03-29 中国人民解放军第四军医大学 一种生物组织时域干涉电刺激装置及其使用方法
CN108853718A (zh) * 2018-08-08 2018-11-23 杭州承诺医疗科技有限公司 一种深脑刺激电极植入工具
FR3090386B1 (fr) * 2018-12-20 2023-12-15 Dreem Dispositif d’analyse des ondes cérébrales comprenant un élément support textile
EP3941566A1 (de) * 2019-03-18 2022-01-26 Exoneural Network AB Medizinische therapieanordnung zur applikation einer elektrischen stimulation bei einem mensch oder tier
US11745013B2 (en) 2019-05-20 2023-09-05 Biopro Scientific Co., Ltd. Method and system for treating movement disorders
EP3744385A1 (de) 2019-05-20 2020-12-02 Biopro Scientific Co., Ltd. System zur behandlung von neuronalen erkrankungen
CN111477299B (zh) * 2020-04-08 2023-01-03 广州艾博润医疗科技有限公司 结合脑电检测分析控制的声电刺激神经调控方法及装置
KR102552199B1 (ko) * 2021-02-15 2023-07-07 뉴로엔(주) 피시술자의 긴장도를 완화시킬 수 있는 비침습적 뇌자극 헬스케어 시스템
WO2021215769A1 (ko) * 2020-04-21 2021-10-28 뉴로엔(주) 비침습적 뇌자극 헬스케어 장치
WO2023039283A1 (en) 2021-09-13 2023-03-16 Rourk Christopher J Deep brain sensing and stimulation probe
KR102425066B1 (ko) * 2022-03-25 2022-07-28 (주)리솔 실시간 eeg 신호 모니터링을 기초로, 뇌에서 동기화된 뇌파진동을 동조시키는 맞춤형 경두개교류전기자극 장치 및 방법
EP4258002A1 (de) * 2022-04-06 2023-10-11 Université de Lorraine Schätzung der leitfähigkeitsverteilung über einen teil eines gewebes eines körpers
KR102670971B1 (ko) 2023-12-28 2024-06-04 (주)리솔 개인맞춤형 뇌 자극 시스템 및 이를 이용한 뇌 자극 방법
KR102702376B1 (ko) 2023-12-28 2024-09-04 (주)리솔 개인맞춤형 뇌 자극 디바이스

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4856526A (en) 1984-01-09 1989-08-15 Pain Suppression Labs, Inc. Apparatus and methodology for treatment of headache syndromes
US20060173510A1 (en) * 2003-10-16 2006-08-03 Besio Walter G Medical devices for the detection, prevention and/or treatment of neurological disorders, and methods related thereto
US20090287108A1 (en) * 2008-05-19 2009-11-19 Levy Mark M System for study and treatment of behavior dysregulation
DE102008043973A1 (de) 2008-11-21 2010-06-10 Brocke, Burkhard, Prof. Dr. Vorrichtung und Verfahren zur transkraniellen Neurostimulation

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7292890B2 (en) * 2002-06-20 2007-11-06 Advanced Bionics Corporation Vagus nerve stimulation via unidirectional propagation of action potentials
US9623241B2 (en) * 2006-06-19 2017-04-18 Highland Instruments Treatment methods
WO2010120823A2 (en) * 2009-04-13 2010-10-21 Research Foundation Of The City University Of New York Neurocranial electrostimulation models, systems, devices and methods

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4856526A (en) 1984-01-09 1989-08-15 Pain Suppression Labs, Inc. Apparatus and methodology for treatment of headache syndromes
US20060173510A1 (en) * 2003-10-16 2006-08-03 Besio Walter G Medical devices for the detection, prevention and/or treatment of neurological disorders, and methods related thereto
US20090287108A1 (en) * 2008-05-19 2009-11-19 Levy Mark M System for study and treatment of behavior dysregulation
DE102008043973A1 (de) 2008-11-21 2010-06-10 Brocke, Burkhard, Prof. Dr. Vorrichtung und Verfahren zur transkraniellen Neurostimulation

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANTAL A ET AL: "Comparatively weak after-effects of transcranial alternating current stimulation (tACS) on cortical excitability in humans", BRAIN STIMULATION,, vol. 1, no. 2, 1 April 2008 (2008-04-01), pages 97 - 105, XP022674747, ISSN: 1935-861X, [retrieved on 20071203], DOI: 10.1016/J.BRS.2007.10.001 *
KANAI R ET AL: "Transcranial alternating current stimulation (tACS) modulates cortical excitability as assessed by TMS-induced phosphene thresholds", CLINICAL NEUROPHYSIOLOGY, ELSEVIER SCIENCE, IE, vol. 121, no. 9, 1 September 2010 (2010-09-01), pages 1551 - 1554, XP027188278, ISSN: 1388-2457, [retrieved on 20100409] *
PAULUS ET AL: "On the difficulties of separating retinal from cortical origins of phosphenes when using transcranial alternating current stimulation (tACS)", CLINICAL NEUROPHYSIOLOGY, ELSEVIER SCIENCE, IE, vol. 121, no. 7, 1 July 2010 (2010-07-01), pages 987 - 991, XP027064559, ISSN: 1388-2457, [retrieved on 20100223], DOI: 10.1016/J.CLINPH.2010.01.029 *
SCHUTTER D J L G ET AL: "Retinal origin of phosphenes to transcranial alternating current stimulation", CLINICAL NEUROPHYSIOLOGY, ELSEVIER SCIENCE, IE, vol. 121, no. 7, 1 July 2010 (2010-07-01), pages 1080 - 1084, XP027064573, ISSN: 1388-2457, [retrieved on 20100225], DOI: 10.1016/J.CLINPH.2009.10.038 *
ZAGHI S ET AL: "Inhibition of motor cortex excitability with 15Hz transcranial alternating current stimulation (tACS)", NEUROSCIENCE LETTERS, LIMERICK, IE, vol. 479, no. 3, 2 August 2010 (2010-08-02), pages 211 - 214, XP027112486, ISSN: 0304-3940, [retrieved on 20100527] *

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9440070B2 (en) 2012-11-26 2016-09-13 Thyne Global, Inc. Wearable transdermal electrical stimulation devices and methods of using them
US10814131B2 (en) 2012-11-26 2020-10-27 Thync Global, Inc. Apparatuses and methods for neuromodulation
US10537703B2 (en) 2012-11-26 2020-01-21 Thync Global, Inc. Systems and methods for transdermal electrical stimulation to improve sleep
US8903494B2 (en) 2012-11-26 2014-12-02 Thync, Inc. Wearable transdermal electrical stimulation devices and methods of using them
US9002458B2 (en) 2013-06-29 2015-04-07 Thync, Inc. Transdermal electrical stimulation devices for modifying or inducing cognitive state
US9014811B2 (en) 2013-06-29 2015-04-21 Thync, Inc. Transdermal electrical stimulation methods for modifying or inducing cognitive state
US9233244B2 (en) 2013-06-29 2016-01-12 Thync, Inc. Transdermal electrical stimulation devices for modifying or inducing cognitive state
US10293161B2 (en) 2013-06-29 2019-05-21 Thync Global, Inc. Apparatuses and methods for transdermal electrical stimulation of nerves to modify or induce a cognitive state
US9808641B2 (en) 2013-09-06 2017-11-07 Ebs Technologies Gmbh System and method for non-invasive neuronal stimulation
JP2016540536A (ja) * 2013-10-21 2016-12-28 ニューロエレクトリクス バルセロナ， エセエレ 多部位経頭蓋電流刺激、コンピュータ可読媒体、およびコンピュータプログラムの構成を最適化する方法およびシステム
US9399126B2 (en) 2014-02-27 2016-07-26 Thync Global, Inc. Methods for user control of neurostimulation to modify a cognitive state
US9968780B2 (en) 2014-02-27 2018-05-15 Thync Global, Inc. Methods for user control of neurostimulation to modify a cognitive state
GB2524816A (en) * 2014-04-03 2015-10-07 Sooma Oy System and method for transcranial stimulation of a subject
GB2524816B (en) * 2014-04-03 2016-03-30 Sooma Oy System and method for transcranial stimulation of a subject
US9517351B2 (en) 2014-05-17 2016-12-13 Thyne Global, Inc. Methods and apparatuses for amplitude-modulated ensemble waveforms for neurostimulation
US9393430B2 (en) 2014-05-17 2016-07-19 Thync Global, Inc. Methods and apparatuses for control of a wearable transdermal neurostimulator to apply ensemble waveforms
US9393401B2 (en) 2014-05-25 2016-07-19 Thync Global, Inc. Wearable transdermal neurostimulator having cantilevered attachment
US9474891B2 (en) 2014-05-25 2016-10-25 Thync Global, Inc. Transdermal neurostimulator adapted to reduce capacitive build-up
US9333334B2 (en) 2014-05-25 2016-05-10 Thync, Inc. Methods for attaching and wearing a neurostimulator
US10426945B2 (en) 2015-01-04 2019-10-01 Thync Global, Inc. Methods and apparatuses for transdermal stimulation of the outer ear
US11534608B2 (en) 2015-01-04 2022-12-27 Ist, Llc Methods and apparatuses for transdermal stimulation of the outer ear
US10258788B2 (en) 2015-01-05 2019-04-16 Thync Global, Inc. Electrodes having surface exclusions
US10485972B2 (en) 2015-02-27 2019-11-26 Thync Global, Inc. Apparatuses and methods for neuromodulation
US11033731B2 (en) 2015-05-29 2021-06-15 Thync Global, Inc. Methods and apparatuses for transdermal electrical stimulation
US9956405B2 (en) 2015-12-18 2018-05-01 Thyne Global, Inc. Transdermal electrical stimulation at the neck to induce neuromodulation
US11235148B2 (en) 2015-12-18 2022-02-01 Thync Global, Inc. Apparatuses and methods for transdermal electrical stimulation of nerves to modify or induce a cognitive state
US10646708B2 (en) 2016-05-20 2020-05-12 Thync Global, Inc. Transdermal electrical stimulation at the neck
US11278724B2 (en) 2018-04-24 2022-03-22 Thync Global, Inc. Streamlined and pre-set neuromodulators
US11833352B2 (en) 2018-04-24 2023-12-05 Thync Global, Inc. Streamlined and pre-set neuromodulators

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