(57)【要約】  脳刺激デバイスを動作させるとき、刺激の標的エリアに関連付けられたネットワーク効果を理解し制御することが重要である。本明細書において提供される組み合わされたシステム及び方法は、オペレーターに、刺激によって影響を受ける可能性がある脳ネットワークのリアルタイムビューを提供する。本システム及び本方法は、診断情報の正確度を増大させることができる。それに加えて、誘導脳刺激データ及び解剖学的データを、個人の脳接続性データと組み合わせるシステム及び方法が開示される。【選択図】図７
2014515296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非侵襲的経頭蓋刺激ナビゲーションを機能データと組み合せる方法であって、該方法は、
脳の解剖学的画像を取得するステップと、
前記脳の機能データを取得するステップと、
前記機能データの少なくとも一部分をコレジストレーションするステップであって、該一部分は、前記解剖学的画像からの対応する位置を有する前記脳の対象部分に関連付けられる、ステップと、
前記脳の組み合わされたビューを経頭蓋磁気刺激ナビゲーションソフトウェアを用いて定位的に位置合わせするステップと、
を含む、非侵襲的経頭蓋刺激ナビゲーションを機能データと組み合せる方法。
【請求項２】
前記脳の少なくとも対象部分の機能データが前記解剖学的画像上の前記対応する位置に関連付けられた、前記脳の前記組み合わされたビューを表示するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記脳の前記解剖学的画像は、経頭蓋磁気刺激ナビゲーションソフトウェアを用いて被検者の頭部と定位的に位置合わせされている、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記組み合わされたビューに基づいて、経頭蓋磁気刺激パルスによる標的にする前記脳の位置を選択するステップを更に含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
誘導経頭蓋磁気刺激から求められた脳機能と組み合わされたビュー上の又は該ビュー内の位置をタグ付けするステップを更に含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記位置は３次元ボリュームである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記組み合わされたビューに基づいて、誘導経頭蓋磁気刺激を用いて前記脳の部分をマッピングするステップを更に含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
マッピングされる前記脳の前記部分は前記機能データに基づいて求められる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
誘導経頭蓋磁気刺激マッピングデータを前記組み合わされたビューと更に組み合せるステップを更に含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
誘導経頭蓋磁気刺激マッピングされた領域内で、トラクトグラフィーアルゴリズムを適用するシード領域を選択するステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記トラクトグラフィーアルゴリズムにおいて前記シード領域を用いて白質路を求めるステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記白質路を前記組み合わされたビューと組み合わせるステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記白質路を前記組み合わされたビュー上に又は該ビュー内に表示するステップを更に含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
トラクトグラフィーアルゴリズムはリアルタイムで適用され、結果が刺激中に誘導経頭蓋磁気刺激オペレーターに表示される、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
トラクトグラフィーアルゴリズムはオフラインで適用され、結果が手術計画又は治療計画に用いられる、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記トラクトグラフィーアルゴリズムによって求められる白質路の終端に対応する前記脳のエリアを刺激することを更に含む、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記終端領域の誘導経頭蓋磁気刺激マッピングによって、前記シード領域と前記終端との間の頭蓋内接続を検証することを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
新たなシード領域を求めるとともに、その後、前記終端領域が前記シード領域の前記機能に対応していない場合、前記方法ステップの少なくとも一部分を繰り返すことを更に含む、請求項１６又は１７に記載の方法。
【請求項１９】
特定の機能に関連付けられた前記脳の第１の対象領域を特定するステップと、
少なくとも前記組み合わされたビュー及び／又は誘導経頭蓋磁気刺激マッピングデータに基づいて、前記第１の領域に頭蓋内で接続された前記脳の第２の対象領域を特定するステップと、
前記脳の前記第２の対象領域に刺激を加えることによって、前記脳の前記第１の対象領域を間接的に刺激するステップと、
を更に含む、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の対象領域は別個であり、前記第１の領域と重なり合っていない、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記適用される刺激は少なくとも１つの経頭蓋磁気刺激パルスである、請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記適用される刺激は直接刺激である、請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記適用される刺激は深部脳刺激である、請求項１９、２０又は２２に記載の方法。
【請求項２４】
１つ又は複数の白質路の終端の回りの活性化ボリュームを近似する活性化関数を求めるステップを更に含む、請求項１０〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記活性化関数に基づいて少なくとも１つの深部脳刺激プローブ刺激パラメーターを求めるステップを更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記シード選択は興奮性しきい値に基づく、請求項１０〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記シード選択は、刺激されたときに所定の値を超える正規化された筋電図検査反応を生じるエリアに基づく、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記シード選択は、刺激されたときに所定の値を超える正規化されたＥＥＧ反応を生じるエリアに基づく、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記シード選択は、白質信号強度と電界しきい値とが重なり合うエリアに基づく、請求項１０〜２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
被検者の頭部と関連させて誘導経頭蓋磁気刺激コイルを追跡するステップであって、前記被検者の頭部の位置及び向きは、前記組み合わされたビューの少なくとも一部分とコレジストレーションされる、ステップと、
特定の位置において前記コイルによって前記被検者に加えられる予測される刺激を求めるステップと、
前記予測される刺激の前記位置をトラクトグラフィーアルゴリズムのシードとして割り当てるステップと、
前記予測されるシードを利用して前記トラクトグラフィーアルゴリズムから白質路を求めるステップと、
前記組み合わされたビュー上に及び／又は該ビュー内に前記予測される白質路を表示するステップと、
を更に含む、請求項１〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記予測される白質路はリアルタイムに計算され、前記位置の刺激前に表示される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記予測される刺激位置をタグ付けするステップを更に含む、請求項３０又は３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記組み合わされたビュー上に及び／又は該ビュー内に表示される前記予測される白質路の前記終端に関連付けられた少なくとも１つの領域を刺激するステップを更に含む、請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記予測されるシードが所望の領域の有効なシード位置である場合、タグ付けするステップを更に含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
求められた白質路と誘導脳刺激反応との間のブール演算により機能データ及び誘導脳刺激データを相互に有効性確認するステップを更に含む、請求項１〜３４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１のエリアはブローカ野であり、前記第２のエリアはウェルニッケ野である、請求項１９〜３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
前記解剖学的画像はＭＲＩ画像又はＣＴ画像である、請求項１〜３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
前記機能データは、ポジトロン放出断層撮影法データ、機能的磁気共鳴画像法データ、又は拡散テンソル画像法データである、請求項１〜３７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
請求項１〜３６のいずれか１項に記載の方法を実行するシステム。
【請求項４０】
１つ又は複数のプロセッサに請求項１〜３６のいずれか１項に記載の方法のステップを実行させる１組のコンピューター可読命令を記憶するコンピューター可読媒体。
【請求項４１】
１つ又は複数のプロセッサに請求項１〜３６のいずれか１項に記載の方法のステップを実行させる１組のコンピューター可読命令を記憶する非一時的コンピューター可読媒体。
【請求項４２】
誘導脳刺激及び解剖学的接続性パターンを組み合わせるシステムであって、
誘導脳刺激モジュールと、
前記誘導脳刺激モジュールと通信する拡散テンソル画像法モジュールと、
を備え、
前記誘導脳刺激モジュールは前記拡散テンソル画像法モジュールにシードを提供するように構成され、
前記拡散テンソル画像法モジュールは前記誘導脳刺激モジュールに白質路を適用して有効性確認を行うように構成される、誘導脳刺激及び解剖学的接続性パターンを組み合わせるシステム。
【請求項４３】
前記誘導脳刺激モジュールは、リアルタイム物理モデリングシステムと、刺激デバイスと、定位ナビゲーションデバイスとを備える、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
解剖学的データを拡散テンソル画像法データにコレジストレーションするように構成される画像処理システムを更に備える、請求項４２又は４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記物理モデリングシステムは、前記刺激デバイスによって生成されるか又は生成されることになる電界のリアルタイムの物理モデリングを提供するように構成される、請求項４３又は４４に記載のシステム。
【請求項４６】
前記誘導脳刺激モジュールの一部分によって生成されるか又は生成されることになるリアルタイムの電界と、前記拡散テンソル画像法モジュールによって計算される少なくとも１つの計算された白質路とを同時に表示するように構成される表示モジュールを更に備える、請求項４２〜４５のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脳刺激システムを用いた脳機能のマッピング及び疾患の治療に関し、詳細には、脳における解剖学的な関係及び機能的な関係を求めることに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の脳に対して脳刺激デバイスを動作させる目的は、診断目的で誘発反応を引き起こすか、又は治療目的で脳機能の一時的な変化若しくは永続的な変化を引き起こすことであり得る。脳刺激方法の効果は、刺激デバイス及び刺激エネルギーが、標的とされる対象の解剖学的領域にどれだけ良好に到達するかに依拠する。
【０００３】
１つの解決策は、身体の標的とされる解剖学的部分に対して刺激機器の位置決めを達成する定位構成を用いることである。通常、定位ナビゲーションデバイスは解剖学的画像（ＭＲＩ又はＣＴからの構造画像）を用いて定位装置を個々の解剖学的組織に関連付ける。しかしながら、多くの場合に、刺激を受ける被検者の解剖学的脳組織は外傷又は腫瘍によって変容又は損傷している。したがって、被検者の脳の解剖学的画像は脳の或る特定の部分の機能を求めるのに十分でない場合がある。
【０００４】
診断又は治療による刺激は、標的エリア（area：野）の解剖学的関係及び機能的関係に依拠して局所的な効果又は長期にわたる効果を有することができる。したがって、刺激デバイスのオペレーターに、個々の脳に固有の基礎を成す解剖学的組織、接続及び機能の正確なビューを提供する方法及びシステムの必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の或る特定の実施形態の態様は、誘導脳刺激システムのオペレーターに、刺激によって影響される可能性がある脳ネットワークのより完全で写実的なビューを提供することである。
【０００６】
或る特定の実施形態の更なる態様は、診断情報の正確性を増大させることが可能なシステム及び方法を提供することである。
【０００７】
またさらに、或る特定の実施形態の態様は、誘導脳刺激を個人からの脳接続性データと組み合わせることである。
【０００８】
本発明の或る特定の実施形態によれば、刺激ナビゲーションを機能データと組み合わせる方法が本明細書において説明される。これらの方法は、侵襲的脳刺激、又は好ましくは非侵襲的経頭蓋刺激を用いて実施することができる。そのような方法は、以下のステップ、すなわち、脳の１つ又は複数の解剖学的画像を取得するステップと、脳の機能データを取得するステップと、解剖学的画像を機能データと組み合せるステップとのうちのいくつか又は全てを含む。解剖学的画像の例は、ＭＲＩ画像及びＣＴ画像である。機能データの例はポジトロン放出断層撮影法（ＰＥＴ：positron emission tomography）データ、機能的磁気共鳴画像法（ｆＭＲＩ：functional magnetic resonance imaging）データ及び拡散テンソル画像法（ＤＴＩ：diffusion tensor imaging）データである。
【０００９】
さらに、本発明の或る特定の実施形態によるシステムは、脳の解剖学的組織に対し刺激デバイスを案内するのに用いることができる定位デバイスを備える。ナビゲーションデバイスを用いて、刺激デバイスを適切な解剖学的位置に案内することができ、この位置において刺激デバイスは活性化され、脳の一部分上で又はその中で電界（E-Field：electric field）を生じる。
【００１０】
或る特定の実施形態によれば、既存の脳マッピング方法に関連付けられた不確実性、特に、画像により案内された（誘導された）経頭蓋磁気刺激及び適切な技法によって提供される白質線維追跡の不確実性を低減することが可能である。それに加えて、治療的介入、例えば手術、皮質刺激デバイス又は深部脳刺激デバイスの配置の計画を支援することが可能である。またさらに、本発明の実施形態は、現在使用されている異なる撮像モダリティからの情報を統合することによって切除をより安全にする。さらに、本発明の実施形態は、異なる診断モダリティからの量的情報を提供することによって、手術意思決定対象のレンダリングに役立つ。
【００１１】
本発明の実施形態は、リアルタイム物理モデリングシステム及び接続性追跡システムを含むナビゲーションシステムに接続された刺激デバイスについて説明する。この組み合わされたシステムによって、オペレーターに、刺激によって影響を受ける可能性がある脳ネットワークのリアルタイムビューを提供することができる。それに加えて、刺激デバイスをモデル化することができるのみでなく、刺激デバイスの予測される効果もモデル化し表示することができる。
【００１２】
或る特定の実施形態の一態様によれば、医療処置に関連する機能的に活性のエリアを強調表示する、ポジトロン放出断層撮影法（ＰＥＴ）又は機能的磁気共鳴画像（ｆＭＲＩ）等の機能データの表示を定位位置決めシステムに与えることが有利である。さらに、拡散テンソル画像法（ＤＴＩ）と呼ばれるＭＲＩ技法における進歩によって、大脳白質によって形成される局所的な及び遠隔の解剖学的接続をマッピングすることが可能になった。脳刺激デバイスの位置決め部に解剖学的接続性情報を加えてオペレーターに利用可能な情報を強化することによって、診断情報のより良好な理解、及び例えば治療刺激のより多くの情報に基づいた標的化につながる。
【００１３】
脳刺激デバイスを動作させるとき、刺激の標的エリアに関連付けられたネットワーク効果を理解し制御することが重要である。組み合わされたシステムによって、オペレーターに、刺激によって影響を受ける可能性がある脳ネットワークのリアルタイムビューを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】誘導脳刺激（ＮＢＳ：navigated brain stimulation）システム（左）に表示されているようなマッピングセッションにおいて記録される刺激された電界位置を示す図である。ＮＢＳソフトウェアは皮質内の最大電界位置を計算し、それらの対応するピーク間運動誘発電位（ＭＥＰ：motor evoked potential）振幅に従ってそれらを色分けし、ヒートマップを作成する。最も大きなＭＥＰを生じる位置はヒートマップにおいて白色に色分けされる（拡大画像、右）。
【図２】ＮＢＳスクリーン上で視覚化されるホットスポット刺激位置のＤＩＣＯＭエクスポートを示す図である。最も大きな手の筋肉である短母指外転筋（ＡＰＢ：abductor pollicis brevis）のＭＥＰ最大反応は、錐体路のトラクトグラフィーのシード領域として用いられる「ホットスポット」として規定される。ＡＰＢホットスポットは腫瘍のごく近傍にある。
【図３】患者のＭＲＩデータセット、ＮＢＳマッピング画像及びＤＴ撮像データを組合せて示す図である。画像融合に続いて、ＮＢＳ画像モーターマッピングセッションからのＭＥＰマップが３Ｄナビゲーション画像に表示され、このＭＥＰマップは、トラクトグラフィーアルゴリズムを一次運動野からの白質路を視覚化するトラクトグラフィーアルゴリズムを適用するシード領域として用いることができる。シード領域に用いられるＡＰＢ筋肉の最も大きなＭＥＰ反応の位置は緑色に色分けされる。
【図４】後処理を伴うことなくトラクトグラフィー結果を３Ｄオブジェクトに変換してナビゲーションシステムにエクスポートした後の、図２のＡＰＢホットスポットを起点とする線維の視覚化の図である。腫瘍は赤色にマークされ、ＡＰＢホットスポットは黄色の球体として視覚化されている。
【図５】ＤＴＩデータ及びＮＢＳ（又は他の刺激）データを組み合せるシステムの構成要素の例を示す図である。
【図６】ＤＴＩデータ及びＮＢＳデータを組み合せるシステムの構成要素の更なる例を示す図である。
【図７】シード位置と脳内の深く離れた標的との間の接続概念の例を示す図である。
【図８】２つの脳半球を連結する経脳梁白質線維の概念の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
刺激デバイスに関連付けられたコンピューター支援定位位置決めシステムを用いて、刺激が標的とする中枢神経システムの部分を求め、刺激プローブの配置を誘導するか、又は刺激デバイスによって生じる診断情報若しくは影響を説明することができる。
【００１６】
異なる技術的制約が侵襲的刺激デバイス及び非侵襲的刺激デバイスに適用される。侵襲的刺激デバイスは、刺激されている組織と直接接触するように配置することができる。侵襲的デバイスは、刺激プローブと直接接触する組織を直接活性化するように想定される。
【００１７】
非侵襲的刺激デバイスは通常、刺激効果の大まかな近似に依拠するか、又は刺激効果のリアルタイム若しくはオフラインのモデル化に依拠しなくてはならない。侵襲的技法は、特に、埋込み可能なデバイスの取付け計画、並びに取付け及び／又は試用期間後の刺激パラメーターの調整の場合に、刺激効果のリアルタイム又はオフラインのモデル化及び近似を用いることができる。
【００１８】
以下は、リアルタイム及び／又はオフラインのモデル化のいくつかの非限定的な例である。例えば、深部脳刺激（ＤＢＳ：deep brain stimulation）プローブの回りの活性化量を近似する活性化関数（ＡＦ：activating function）を求めることができる。活性化関数は、刺激プローブによって誘発される電界を示し、活性化をもたらす電界の量及び形状は多くのデバイスパラメーターに依拠する。刺激デバイスの活性化によって生じる観察又は予測される効果に依拠して、オペレーターは、刺激パラメーターが、基礎をなす解剖学的構造により良好に適合する所望の電磁界刺激パターンに適合するように刺激パラメーターを変更することを望む場合がある。
【００１９】
別の例は経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ：transcranial magnetic stimulation）の分野から得られる。適切な解剖学的エリアの上方にコイルを位置決めする際に、コンピューター支援定位システムを用いることができる。次に、物理モデリングシステム又は物理モデリングプログラムを用いてＴＭＳコイルの効果をモデル化し、脳表面又は脳内の１つ若しくは複数の深さにコイル活性化パターンを表示することができる。通常、ＴＭＳコイル活性化パターンは刺激焦点、すなわち周囲のエリアよりも電界がより集中しているエリアを有する。しきい値を超えた刺激を受けるエリアの大きさは刺激装置の出力に応じて変動する。この領域は活性化エリア（ＡＡ：activation area）又は活性化ボリューム（ＡＶ：activation volume）である。
【００２０】
接続性追跡システムの例が与えられる。脳エリア間の解剖学的接続は、拡散テンソル画像法（ＤＴＩ）と呼ばれる技法を用いて調査することができる。ＤＴＩは、磁気共鳴画像診断法を用いた水拡散の撮像に基づく。水拡散に対し感受性を有するいくつかの画像及びそれらの画像の数学的な後処理を用いて、１つ又は複数の画像ボリューム要素（例えばボクセル）において水拡散の好ましい方向を表示することが可能である。
【００２１】
ボクセルを通過する大脳白質軸索は好ましい拡散方向と位置合わせされることが示されている。さらに、１つ又は複数の数学的手段を用いて仮想的な軸索束又は線維の視覚化を構築することが可能である。この技法は、文献において（白質）線維追跡と呼ばれる。
【００２２】
通常の線維追跡アルゴリズム、例えばトラクトグラフィーアルゴリズムは、最初に拡散に感受性を有するＭＲデータと、アルゴリズムの境界条件を規定するいくつかのパラメーター、例えば開始及び停止判断条件、ステップ長、線維長上限、可能な線維曲率の制限等とを利用する。目的は、生理的に有意味な線維を見つけるアルゴリズムに役立つことである。可能なパラメーターのリスト及びそれらの値は当業者に既知である。
【００２３】
線維追跡アルゴリズムは、所与のデータから任意の数の線維を生成することができるが、多くの場合に解剖学的に関連する線維束の視覚化のみが望まれる。通常、オペレーターは追跡システム又は視覚化システムの開始点（Ａ）及び停止点（Ｂ）を設定する。結果として、ＡをＢに（又はその逆に）接続し、境界条件を満たす線維のみが視覚化される。標的領域の設定は単純にすることも冗長にすることもできる。既知の皮質下解剖学に基づいて、運動皮質からの線維が降下する際に通る内包後脚（ＰＬＩＣ：posterior limb of internal capsule）又は橋等のいくつかの主要な構造を特定することが可能である。しかしながら、皮質標的領域の設定ははるかに困難であり、より明白でない。さらに、皮質又は皮質下の病変の存在時に、有意味な標的領域（Ａ又はＢ）の設定は困難である場合がある。
【００２４】
本発明の実施形態は、物理モデリングシステム（リアルタイム又はオフライン）及び接続性追跡システムを含むナビゲーションシステムに接続された刺激デバイスについて説明する。或る特定の実施形態の効果は、ＤＢＳに関する文献において記載されているような活性化関数（ＡＦ）のボリュームを、標的領域（Ａ又はＢ）を画定するものとして用いることができることである。同様に、ＴＭＳ又は他の非侵襲的刺激方法の場合、活性化ボリューム又は活性化エリアは標的領域（Ａ又はＢ）を画定するのに用いることができる。実施例及び実施形態は以下でより詳細に説明される。
【００２５】
誘導脳刺激結果に基づく白質トラクトグラフィーに関する本発明の一実施例が以下に提供される。
【００２６】
解剖学的調査及び機能的調査の統合によって、例えば、脳機能上重要なエリア（eloquent area）に非常に隣接して位置する脳腫瘍のより安全な切除が可能になる。マルチモードソフトウェア解決法、例えば独国フェルトキルヘン所在のBrainlab AG社のｉＰｌａｎ  Ｃｒａｎｉａｌソフトウェアによって、術前及び術中の解剖学的データ及び機能データ間の統合及び相間付けをして脳神経外科手術の包括的な計画を行うことが可能になる。計画ソフトウェアの臨床的価値は、入力される患者データの正確性及び信頼性に依拠する。
【００２７】
拡散テンソル画像法（ＤＴＩ）及び白質線維トラクトグラフィーは、有髄線維における異方性水拡散の概念を利用する受け入れられたＭＲ撮像技法である。トラクトグラフィーは、白質路の３Ｄ再構成及び３Ｄ視覚化を可能にし、これらの白質路と、例えば脳機能上重要なエリア及び任意の病変との関係に関する情報を提供する。
【００２８】
白質線維の再構成に向けた重要な課題は、追跡プロセスを開始する機能的に有意味なシードエリアを規定することである。脳腫瘍を有する患者において、患者の機能神経構造は病変によって大きく影響される場合があり、これによって解剖学的ランドマークのみに基づいてシードエリアを画定するのが困難になる。
【００２９】
誘導経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）としても知られる誘導脳刺激（ＮＢＳ）は、運動皮質等の脳の部分の正確な非侵襲的マッピングに用いることができる。ＮＢＳ機能マッピングデータは、ｉＰｌａｎソフトウェア解決法等の外科的手術計画ソフトウェア又は治療計画ソフトウェアに直接入力することができる。それに加えて、ＮＢＳデータは白質トラクトグラフィーの起点となるシードエリアを選択する助けとして用いることができる。
【００３０】
ＮＢＳは、脳皮質電気刺激の非侵襲的技法である。術中の直接脳皮質電気刺激（ＤＣＳ：direct electrocortical stimulation）におけるように露出した皮質上に配置された電極から電界を生成する代わりに、ＮＢＳでは、頭部の外部に配置された経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）コイルをトリガーすることによって頭蓋内に電界（E−field）が生じる。
【００３１】
運動機能を求めるとき、筋電図検査（ＥＭＧ：electromyography）による運動誘発電位（ＭＥＰ）の同時測定を用いて、ＤＣＳと同様に皮質内の運動を表すエリアを特定し検証することができる。運動を表すエリアの優れた分解能は、専用の８字コイルを用いて、個々の患者の運動しきい値に対し電界強度を調整することによって達成することができる。
【００３２】
同様に、他の機能を適切な方法により判断してマッピングすることができる。例えば、発話機能及び／又は認知機能を判断するとき、被検者にタスクを提示することができ、タスクに対する被検者の反応を誘導ＴＭＳ刺激の前、間、及び／又は後に測定／判断することができる。ＮＢＳによる認知マッピングの例は、２０１２年３月５日に出願された国際出願第ＰＣＴ／ＦＩ２０１２／０５０２１８号、２０１１年３月３日に出願された米国仮特許出願第６１／４４８，６７６号に見ることができ、これらの特許文献の双方が、引用することによりその全体が本明細書に援用される。
【００３３】
ＤＣＳと比較して、ＮＢＳマッピングは非侵襲的であり、したがって外科的手術計画の際の、及び外科的手術又は他の治療オプションに関する患者選択を見直す際の助けとして術前に用いることができるという利点を有する。
【００３４】
ＮＢＳによるマッピングは、外科的手術ナビゲーションの枠組みと完全に両立し得る。なぜなら、同じＭＲＩデータセットを術前計画及び術中案内の双方の基礎としての解剖学的画像として用いることができるためである。ＮＢＳマッピングにおいて、ＭＲＩデータセットを用いて、ＴＭＳにより生成された電界の位置を個々の患者の解剖学的皮質組織に連結することができる。既知の定位ナビゲーション技法を用いて、ＴＭＳコイルを動かすことにより頭蓋内構造を通って電界位置を案内する。ＭＲＩデータセットはＮＢＳシステムによって３次元でレンダリングすることができ、これは頭蓋内の解剖学的構造に対する皮質の体性局在の向き及び位置の有用な特徴とすることができる。
【００３５】
運動反応マップのＤＩＣＯＭエクスポートをＮＢＳシステムからエクスポートすることができ、これによってＮＢＳマッピングデータを、例えばｉＰｌａｎソフトウェア内の他のモダリティと統合することが可能になる。
【００３６】
運動皮質の機能マッピングはＮＢＳシステムにより行われた。マッピングセッションのデータファイルはＮＢＳ計画ステーションを介してＮＢＳシステムから後処理用に取り出された。最大電界位置が選択及び検証され、その後運動マッピング画像（対応するＭＥＰ反応から生成される）がＤＩＣＯＭフォーマットでポータブルメモリデバイスにエクスポートされた。
【００３７】
図１は、ＮＢＳシステム上に表示されるようなマッピングセッションにおいて記録される、刺激される電界位置の一例を示している。ＮＢＳソフトウェアは皮質内の最大電界位置を計算し、それらの対応するピーク間ＭＥＰ振幅に従ってそれらを色分けし、ヒートマップを作成する。最も大きなＭＥＰを生じる位置はヒートマップにおいて白色に色分けされる。色分けされた最大電界位置を含む、腫瘍を囲むエリアの拡大図が図の右側に示されている。
【００３８】
マッピングセッションから、ＮＢＳスクリーン上で視覚化される刺激位置のＤＩＣＯＭエクスポートを生成することができる。この例では、最も大きな手の筋肉である短母指外転筋（ＡＰＢ）のＭＥＰ最大反応は、計画ソフトウェアにおいて、錐体路のトラクトグラフィーのシード領域として用いられる「ホットスポット」として規定される。この例では、ＡＰＢホットスポットは腫瘍のごく近傍にあり、図２に示され強調表示されている。
【００３９】
次に、患者のＭＲＩデータセット、ＮＢＳマッピング画像及びＤＴ撮像データは、ｉＰｌａｎ計画ソフトウェアにアップロードされた。画像融合に続いて、図３に示すように、ＮＢＳモーターマッピングセッションからのＭＥＰマップが３Ｄナビゲーション画像において表示される。運動活動の示された位置を、一次運動野からの白質路を視覚化するトラクトグラフィーアルゴリズムを適用するシード領域として用いることができる。シード領域に用いられるＡＰＢ筋肉の最も大きなＭＥＰ反応の位置は図において緑色に色分けされている。
【００４０】
図４は、後処理を伴うことなくトラクトグラフィー結果を３Ｄオブジェクトに変換した後のＡＰＢホットスポットを起点とする線維の視覚化を示している。次に、３Ｄオブジェクトは、例えばＢｒａｉｎｌａｂナビゲーションシステムにエクスポートすることができる。それに加えて、計画はＮＢＳシステム内でリアルタイムに行うことができる。図において、腫瘍は赤色にマークされ、ＡＰＢホットスポットは黄色の球体として視覚化されている。
【００４１】
機能的に有意味なシードエリアは非侵襲的ＮＢＳ運動マッピングデータから確実に求められ、より詳細な白質線維構築プロセスを許可される。
【００４２】
研究により、正確で信頼性のある非侵襲的運動マッピングデータによってトラクトグラフィーを大幅に簡単にすることができることが示された。ＮＢＳ運動マッピングデータのＤＩＣＯＭエクスポートを、シードエリアを選択する計画システムに送信することができる。それに加えて、計画ソフトウェアは、選択されたシードに基づいて白質線維のリアルタイム視覚化をオペレーターに対し生成するために、ＮＢＳシステム内で不可欠とすることができる。これらの方法は、例えば迅速で、正確で、有意味で信頼性のあるシード選択を可能にすることによって、ＤＴ撮像及びトラクトグラフィーのより広範な臨床用途への主な障害を取り除くことができる。
【００４３】
ＮＢＳにより案内された線維トラクトグラフィーは、上記の例で説明したように、機能的に関連する白質ネットワークを術前に生成し、再構成された線維の有効性を確認するマルチモード技法として実現することができる。それに加えて、ＮＢＳは、既存の計画システム及び新規の計画システムに対し、例えば腫瘍切除中に重要な皮質下運動経路及び皮質運動エリアを保持するのに役立つことができる外科手術軌道を計画する機能を加えることができる。
【００４４】
本発明の或る特定の実施形態によれば、活性化機能（複数の場合もある）、活性化ボリューム（複数の場合もある）及び／又は活性化エリア（複数の場合もある）を線維追跡アルゴリズムに関連付けることが望ましい。
【００４５】
そのような実施形態による方法は、以下のステップ、すなわち、１つ又は複数のツールの定位追跡を始動するステップと、線維追跡の拡散加重ＭＲデータを準備するステップと、拡散データを定位フレームに適合させるステップと、定位空間内で活性化関数（ＡＦ）、活性化エリア（ＡＡ）又は活性化ボリューム（ＡＶ）を特定するステップと、ＡＦ、ＡＡ又はＡＶを用いて標的領域（Ａ又はＢ）を求めるステップと、結果として得られる線維を表示する（ステップとのうちのいくつか又は全てを含むことができる。
【００４６】
線維追跡の拡散加重ＭＲデータを準備することは、例えば、画像マッチング、渦電流補正、拡散テンソル推定又はそれらの組合せを含むことができる。拡散データを定位フレームに適合させるように、システムは、解剖学的ＭＲＩ及び拡散ＭＲＩのコレジストレーションを用いることができる。画像マッチング及びコレジストレーションは、複数の画像及び／又はデータセットから解剖学的ランドマークを特定し、類似した／同一のランドマークを位置合わせすることによって達成することができる。それに加えて、リアルタイムでＡＦ、ＡＡ又はＡＶを特定するために、システムは刺激デバイスの物理モデリングを含むことができる。
【００４７】
本明細書において、刺激ナビゲーションを機能データと組み合せる方法が提供される。これらの方法は、侵襲的脳刺激により、好ましくは非侵襲的経頭蓋刺激により実施することができる。そのような方法は、以下のステップ、すなわち、脳の１つ又は複数の解剖学的画像を取得するステップと、脳の機能データを取得するステップと、解剖学的画像を機能データと組み合せるステップとのうちのいくつか又は全てを含む。解剖学的画像の例は、ＭＲＩ画像及びＣＴ画像である。機能データの例はポジトロン放出断層撮影法（ＰＥＴ）データ、機能的磁気共鳴画像法（ｆＭＲＩ）データ及び拡散テンソル画像法（ＤＴＩ）データである。
【００４８】
脳の機能データ及び解剖学的画像を組み合せるために、解剖学的画像と機能データとの間の共通のランドマークを特定することが望ましい場合がある。解剖学的画像及び機能データは、共通のランドマークの助けにより、機能データの少なくとも脳の対象部分に関連付けられた部分を、解剖学的画像からの対応する位置とコレジストレーションすることによって組み合せることができる。さらに、脳の組み合わされたビューは経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）ナビゲーションソフトウェアと定位的に位置合わせすることができる。
【００４９】
解剖学的画像、機能データ及びＴＭＳデータが組み合わされ及び／又はコレジストレーションされる順序は変動することができる。それに加えて、全てのデータが互いに組み合わされることが望ましい場合があるか、又はいくつかのデータがデータの１つの他のタイプと組み合わされるか、若しくはコレジストレーションされれば十分である場合がある。例えば、解剖学的画像、機能データ及びＴＭＳデータは、ＴＭＳナビゲーションソフトウェアにより利用される定位フレームとのみコレジストレーションすることができる。したがって、機能データは個々には解剖学的画像と直接組み合わされないが、データは定位フレームにより間接的に組み合わされる。
【００５０】
それに加えて、脳の少なくとも対象部分の機能データが解剖学的画像及びＴＭＳデータ上の対応する位置に関連付けられた、脳の組み合わされたビューを表示することが望ましい。脳の解剖学的画像は、ＴＭＳナビゲーションソフトウェアを用いて被検者の頭部と定位に位置合わせすることもできる。
【００５１】
脳刺激デバイスの動作中、刺激の標的エリアに関連付けられたネットワーク効果を理解し制御することが重要である。組み合わされた情報は、オペレーターに、刺激によって影響を受ける可能性がある脳ネットワークのリアルタイムビューを提供することができる。したがって、刺激によって影響を受ける可能性がある脳ネットワークのより完全で現実的なビューにより、オペレーターは組み合わされたビューに基づいて、ＴＭＳパルスを用いて標的とする脳の位置をより良好に選択することができる。
【００５２】
上記で検討したように、組み合わされたビュー上の又はビュー内の位置に、誘導ＴＭＳから求められた脳機能を用いてタグ付けすることができる。位置は、脳の表面上の点又はエリアとすることもできるし、脳における又は脳内の３次元ボリュームとすることもできる。例えばグリッド又は他の構成により、対象エリア内で複数の特定の点を刺激し、これらのエリアを所望の応答又は機能を用いてタグ付けすることによって、組み合わされたビューに基づく誘導ＴＭＳを用いて脳の一部分をマッピングすることが可能である。それに加えて、特定の領域のマッピングのうちの少なくともいくらかを、規則的なビュー、例えば解剖学的画像、標準的な頭部モデル等に対し行うことができ、組み合わされたビューを作成するときにデータを解剖学的画像に加えるか又は組み込むことができる。マッピングされるエリアは機能データに基づいて求めることができる。
【００５３】
機能データを解剖学的画像に組み込むことによって、上記で論考したようにより優れたシード選択が可能になる。したがって、組み合わされたビューから、誘導ＴＭＳマッピング領域内でトラクトグラフィーアルゴリズムを適用するシード領域を選択することが望ましい可能性がある。次に、トラクトグラフィーアルゴリズムを用いて白質路を求めることができる。次に、図４に示すように、白質路を組み合わされたビューに加えることができる。
【００５４】
本発明の或る特定の実施形態にとっての利点は、トラクトグラフィーアルゴリズム計算をリアルタイムで提供し、刺激中に結果を誘導ＴＭＳのオペレーターに表示することである。しかしながら、本方法は、オフラインモードでトラクトグラフィーアルゴリズムを適用するのにも用いることができる。そのような実施形態は、例えば外科的手術計画又は治療計画に用いることができる。
【００５５】
上記で論考したように、シード位置及びトラクトグラフィーアルゴリズムを用いることによって、シード位置から遠隔の１つ又は複数の終端まで延在する白質路を求めることが可能である。図７に示されているように、終端は深部標的及び／又は遠隔標的を含むことができる。
【００５６】
図７は、本概念の表現を示している。ＴＭＳコイル７１０を用いて、患者の脳７２０における又は脳内の初期位置において電界ホットスポット７３０を生成する。電界ホットスポット７３０の位置は、物理モデリングによりオペレーターに対しヘッドモデル上にレンダリングすることができる。図面は、白質線維７４０が、脳の表面又はその付近にある電界ホットスポットの位置を脳内の深部標的７５０にどのように連結するかを代表的に示している。同様に、白質線維７７０は電界ホットスポットの位置を別の位置、多くの場合に脳の表面又はその付近にある遠隔標的に連結する。ＤＴＩ及び線維追跡モジュールは、白質接続及び標的の位置のレンダリングを生成し、オペレーターに表示することができる。
【００５７】
図８に示しているように、遠隔標的は、シードと反対の脳半球に存在する可能性さえある。図面に代表的に示しているように、ＴＭＳコイル８４０は、例えば左脳半球８０２の脳８１０の表面又はその付近の位置８５０を刺激する。物理モデリングによって電界ホットスポット８５０の位置をレンダリングすることができる。この例では、腫瘍又は病変８８０の存在によって、そのエリアの回りのエリアの刺激が困難となるか、不確実となるか、又は望ましくなくなる場合がある。したがって、ＤＴＩ及び線維追跡を通じて、一方の脳半球８２０内の遠隔位置を反対側の脳半球８３０に連結する経脳梁白質線維を位置特定することが可能である。したがって、脳半球８２０内の遮られていない位置８５０を直接刺激することによって、脳半球８３０における標的エリア８６０を間接的に刺激することが可能である。
【００５８】
シードが望ましいシードであることを検証する１つの方法は、トラクトグラフィーアルゴリズムによって求められる白質路の終端に対応する脳のエリアを刺激することである。終端（複数の場合もある）の刺激により所望の反応が生じる場合、シード、遠隔／深部標的及び２つを接続する白質路／線維を検証することが可能である。同様に、終端（複数の場合もある）の刺激により所望の反応が生じない場合、シード、求められた白質路／線維及び／又は標的が適切でない可能性がある。そのような状況では、様々な刺激パラメーターを用いて終端を何回か刺激することが望ましい場合がある。付加的に又は代替的に、終端を求める方法ステップのうちのいくつか又は全てを、異なるシード及び／又はトラクトグラフィーアルゴリズム／トラクトグラフィーアルゴリズムパラメーターを用いて繰り返すことができる。
【００５９】
本明細書において、被検者の脳内の所望の位置に頭蓋内で接続された異なる位置を刺激することによって、上記所望の位置に間接的に刺激を与える方法も提示されている。そのような方法は、刺激ナビゲーションを機能データと組み合せることに関して上記で列挙した方法ステップのうちのいくつか又は全てを含むことができる。それに加えて、刺激ナビゲーションを機能データと組み合せることに関して上記で説明したそのような方法は、以下のステップのうちのいくつか又は全てを含むことができる。そのような方法は以下のステップ、すなわち、通常は特定の機能に関連付けられた、脳の第１の対象領域を特定するステップと、上記第１の領域に接続された脳頭蓋内の第２の対象領域を特定するステップであって、この第２の対象領域を特定するステップは少なくとも組み合わされたビュー、誘導ＴＭＳマッピングデータ、又は上記で説明した方法の一部分に基づくことができる、特定するステップと、脳の第２の対象領域に刺激を加えることによって脳の第１の対象領域を間接的に刺激するステップとを含む。本方法のために、上記で説明したように、第１の領域及び第２の領域は離れており、白質路により接続されるべきである。
【００６０】
そのような方法によれば、本方法は、直接的な及び／又は間接的な刺激を加える方法とすることができ及び／又は加えることを含むことができる。例えば、加えられる刺激は、ＴＭＳコイルからの少なくとも１つのＴＭＳパルス、複数のＴＭＳパルス、又は深部脳刺激、例えばＤＢＳプローブとすることができる。
【００６１】
特に、ＤＢＳプローブを利用する外科的手術計画又は治療計画における使用に向けた方法の場合、この方法は、１つ又は複数の白質路の終端の回りの活性化のボリュームを近似する活性化関数を求めるステップを更に含むことができる。これに基づき、少なくとも１つの深部脳刺激プローブ刺激パラメーターを活性化関数に基づいて求めることができる。
【００６２】
上記で説明される方法は、刺激の前又は後に白質路を求めて表示する方法とすることができる。例えば、誘導ＴＭＳを用いて脳の領域をマッピングして、刺激に対する所望の又は最も大きな反応を生じる脳の特定の位置を求めることができる。このマッピングを通じて、シードとして用いられる位置が特定されると、トラクトグラフィーアルゴリズムにおいて特定のシードを選択し用いることができる。そのような方法は、白質路を求めるのに用いられるシードが実際に特定の機能を担当することを確実にすることを意図することができる。しかしながら、本方法は、誘導脳刺激システムのオペレーターに、被検者の脳の基礎を成す解剖学的組織及び機能関係のより良好な視覚的理解を与えるために、反応及び白質路を予測するのにも用いることができる。
【００６３】
したがって、本明細書において、誘導脳刺激の予測される頭蓋内接続を表示する方法が説明される。そのような方法は、刺激ナビゲーションを機能データと組み合わせることに関して上記で列挙した、被検者の脳内の所望の位置に頭蓋内で接続された異なる位置を刺激することによって上記所望の位置に間接的に刺激を与える方法ステップのうちのいくつか又は全てを含むことができる。それに加えて、刺激ナビゲーションを機能データと組み合わせることに関して上記で列挙した、被検者の脳内の所望の位置に頭蓋内で接続された異なる位置を刺激することによって上記所望の位置に間接的に刺激を与えるそのような方法は、以下のステップのうちのいくつか又は全てを含むことができる。そのような方法は、以下のステップ、すなわち、被検者の頭部に対して誘導ＴＭＳのコイルを追跡するステップであって、被検者の頭部の位置及び向きは組み合わされたビューの少なくとも一部分、例えば全体としての解剖学的画像又は組み合わされたビューとコレジストレーションされる、ステップと、特定の位置においてコイルによって被検者に加えられる予測刺激を求めるステップと、上記予測刺激の位置をトラクトグラフィーアルゴリズムのシードとして割り当てるステップと、予測シードを利用してトラクトグラフィーアルゴリズムから白質路を求めるステップと、組み合わされたビュー上及び／又はビュー内に予測される白質路を表示するステップとを含む。或る特定の実施形態によれば、予測される白質路はリアルタイムで計算され、位置の刺激前に表示される。
【００６４】
本方法（複数の場合もある）を実施するシステムの処理能力及び／又はトラクトグラフィーアルゴリズムの複雑度に依拠して、予測される白質路の計算は実質的にリアルタイムとすることもできるし、或る長さの遅延を含むこともできる。計算の遅延が予測又は予期される場合、オペレーターが、システムが白質路を予測することを望む位置を手作業でタグ付けすることが望ましい可能性がある。これは、例えばコイルが所望のポジションにある場合に、既知の入力メカニズムにより行うことができる。コイルのポジション及び向きも記録を取られる。計算が完了し、予測される白質路がオペレーターに表示されると、オペレーターは、白質路が受容可能であると判断する場合、ＴＭＳコイルを再位置合わせすることができ、システムはコイルが適切なポジション及びオプションで向きにあるときに通知するか又は自動的に被検者を刺激することができる。
【００６５】
同様に、予測される白質路は、予測される終端を示すことができ、コイルが適切なポジション及びオプションで向きにあるときに通知するか又は自動的に被検者を刺激することによって、オペレーターがシードエリアの代わりに又はシードエリアに加えて、予測される終端を刺激することを可能にする。終端（複数の場合もある）を刺激し、反応を測定又は記録することによって、シード位置を実際に刺激してもしなくても、シードの正確性又は有効性／非有効性を求めることを可能とすることができる。
【００６６】
本発明の或る特定の実施形態によるシステムは、脳の解剖学的組織に対し刺激デバイスを案内するのに用いることができる定位デバイスを備える。ナビゲーションデバイスを用いて、刺激デバイスを適切な解剖学的位置に案内することができ、この位置において刺激デバイスは活性化され、脳の一部分上で又はその中で電界を生じる。
【００６７】
定位ニューロナビゲーションデバイスは、ＴＭＳコイル、又は皮質刺激電極、ｔＤＣＳ電極若しくはＤＢＳリード線等の別の刺激デバイスを案内することができる。それに加えて、解剖学的接続性のマップにつながる拡散ＭＲＩデータを処理する画像処理モジュールが存在することができる。
【００６８】
本発明によるシステムの例は、以下の要素、すなわち、（ｉ）定位ナビゲーションデバイス（光学デバイス、磁気デバイス等とすることができる）、（ｉｉ）刺激されるエリア内で急な効果又は長期効果を生成することを目的とした刺激デバイス（ＴＭＳデバイス、経頭蓋電気デバイス、硬膜外電気デバイス、光学デバイス、超音波に基づくデバイス）、（ｉｉｉ）オプションで線量計算システムを含む放射線治療システム、（ｉｖ）刺激デバイスの特性をモデル化するリアルタイム物理モデリングシステム（例えば電界計算機）、（ｖ）画像データを読み取る画像ＩＯシステム、（ｖｉ）解剖学的データをＤＴＩデータに相関付ける（例えば、異なるデータセットを重ねるコレジストレーション）画像処理システム、（ｖｉｉ）オプションで他の拡散ＭＲＩベースデータ、例えばＤＳＩ、Ｑ−Ｂａｌｌデータ、Ｑ空間データ、又は例えば静止状態ｆＭＲＩ、自発的／刺激ＥＥＧ若しくは自発的／刺激ＭＥＧ若しくは機能ＮＩＲＳから得られた他の接続性データを処理することが可能なＤＴＩ処理システム、（ｖｉｉｉ）例えば図６に示されているように、解剖学的接続性（ＤＴＩ）又は機能接続性情報（ｒｓ−ＦＭＲＩ）及び定位情報を相関付けるシステム、（ｉｘ）解剖学的接続性（ＤＴＩ）情報、又はｒｓ−ＦＭＲＩ、ＭＥＧ若しくはＥＥＧ等の機能接続性情報と、リアルタイム物理モデリングシステムに関連付けられた定位情報とを相関付けるシステム、の組合せを含む。システム構成要素の例が図５に示されている。そのようなシステムは上記で説明したような方法を実行することができる。
【００６９】
図５は、上記の説明による方法を実行するシステム５００の一例を示している。システム５００は、好ましくは２方向でＮＢＳモジュールの電界モデリング構成要素と通信するＤＴＩモジュールを有する。２方向通信５３０は線維の計算及びテンソル処理を行うＤＴＩモジュールに送信される電界モデリングからのシードを含む。ＤＴＩモジュールは、例えば線維の有効性を検証するために、電界モデリングモジュールに対し情報及び要求を送信することができる。
【００７０】
ＤＴＩモジュールは、１つ又は複数の線維を計算し、オプションで検証すると、結果を表示用にＮＢＳモジュールの頭部モデルに送信する（５２０）ことができ、頭部モデルは電界モデリングモジュールと通信する（５８０）。ＴＭＳシステムはＮＢＳモジュールと通信して刺激を制御する（５３０）。例えばＴＭＳコイル及び患者上のマーカーは、追跡システムに対しコイル及び頭部のポジションを示している（それぞれ５６０及び５５０）。コイル及び頭部のポジションを追跡する追跡システムは、ポジションデータをＮＢＳモジュールに通信する（５７０）。
【００７１】
上記で説明したシステム及び方法は、複数の使用法を有する。例示的な使用法のうちの１つは、トラクトグラフィーアルゴリズムのシードを決定するのに役立つことである。特定のシード選択は、以下のものに基づくか又はそれらのうちのいくつかを含むことができる。
【００７２】
ＮＢＳが様々な深度において脳を刺激することができるので、様々な深度からのシード取得（seeding）。それに加えて、最良の数の路を選択して、シードが白質上にあることを確実にする。
【００７３】
興奮性閾値に基づくシード選択。例えば、２０ｍｍ深度における被検者の運動しきい値が５５ｖ／ｍであるとき、６０Ｖ／ｍを超えるエリアからシードが選択される。
【００７４】
正規化された運動反応に基づくシード選択。正規化されたＥＭＧ（ｍＶ）／（Ｖ／ｍ）の関係が所定の値を超えるとき、シード取得を始動することができる。
【００７５】
正規化された脳反応に基づくシード選択。正規化されたＥＥＧ反応（μＶ）／（Ｖ／ｍ）が所定の値を超えるとき、シード取得を始動することができる。
【００７６】
画像データ特性に基づくシード選択。例えば、白質信号強度（Ｔ１又はＦＡ）と電界しきい値とが重なり合うとき。
【００７７】
ＤＴＩ標的とＮＢＳ反応との間の除外又は包含、例えば任意のブール演算に基づくシード選択。例えば、皮質下のシードを規定及び／又は選択し、反応する刺激エリアとの関連で線維がマッピングされる。
【００７８】
反応及び無反応、反応エリア及び無反応エリアを起点とする線維の同時表示に基づくシード選択。
【００７９】
本システム及び本方法は、特に運動マッピング及び皮質脊髄路の特定に用いることもできる。例えば、本システム及び本方法はＤＴＩ及び誘導脳刺激デバイスからの組み合わされた情報に基づく皮質下白質のセグメント化に用いることができる。本システム及び本方法は、軌道（track）の近似性に基づいて、既存の路に基づくＮＢＳ反応の有効性確認に用いることもできる。
【００８０】
更なる使用法は、ＮＢＳの反応及びＤＴＩからの重ねられた情報に基づく、刺激エリア（複数の場合もある）又はグリッド状の正方形の選択を含む。ＤＴＩ及びＮＢＳの相互有効性確認、例えば線維とＮＢＳ応答との間のブール演算、及び皮質興奮性に基づく複数のシード／路の選択は、本システム及び本方法の実施形態により達成可能である。
【００８１】
シード取得は、重心又は蓄積された反応マップに基づくこともでき、その結果によって、結果として得られる線維路の信頼性を向上させることができる。またさらに、ＮＢＳ反応に基づくＤＴＩの標的化も達成することができ、例えば内包後脚（ＰＬＩＣ）、端点又は標的に位置するシードが、刺激デバイスを用いて得られる皮質標的である。
【００８２】
より詳細には、本方法及び本システムは、いくつか例を挙げると、うつ病の治療、視覚野マッピング、発話マッピング及び脳卒中治療において用いることができる。例えばうつ病の治療時、本方法及び本システムを用いて、辺縁構造、例えば帯状束、又は機能的神経画像検査結果に関連付けられたエリアに位置するシード、例えば前帯状回を特定することができる。それに加えて、シード配置は上縦束（ＳＬＦＩＩ：superior longitudinal fasciculus）等のＢＡ４６／ＢＡ９の特定に関連付けられた構造において特定することができる。またさらに、シード配置は、症状、発話、感覚等に関連付けられた領域に関連付けられた構造内で特定することができる。
【００８３】
視覚野マッピングにおいて用いる場合、本方法及び本システムは、例えば視索又は視神経交叉におけるシード配置を特定するのに用いることができる。発話マッピングにおいて用いる場合、本方法及び本システムは、マッピング前又はマッピング中にブローカ野からウェルニッケ野までの路、例えば弓状束を特定するのに用いることができる。
【００８４】
例えば、脳卒中治療において用いる場合、本方法及び本システムは、損傷のない脳半球からの阻害を低減するように見つけられ標的にされる対側運動刺激エリアを特定するのに用いることができる。それに加えて、失語症に対処するように、対側発話処理エリア、例えばブローカ野、ウェルニッケ野、輪状甲状皮質表現を特定して、損傷を受けていない脳半球からの脳半球間の阻害を低減するように標的化することができる。
【００８５】
さらに、１つ又は複数のコンピューター可読媒体はその上に、１つ又は複数のプロセッサに上記で説明した方法のうちの任意のもののステップを実行させる１組又は複数組のコンピューター可読命令を記憶することができる。上記コンピューター可読媒体は、本質的に一時的又は非一時的とすることができる。
【００８６】
本発明の実施形態及び実施例は、特徴及び／又は方法に固有の用語で説明してきたが、当業者であれば、実施形態、並びに説明した実施形態及び実施例の組合せから、本発明の範囲から逸脱しない特徴の無数の変形形態及び変更形態を認識するであろう。むしろ、特定の特徴及び方法は本発明の例示的な実施態様として開示される。
【図５】
2014515296.tif 000003
【図６】
2014515296.tif 000004
【図１】
2014515296.tif 000005
【図２】
2014515296.tif 000006
【図３】
2014515296.tif 000007
【図４】
2014515296.tif 000008
【図７】
2014515296.tif 000009
【図８】
2014515296.tif 000010
【国際調査報告】
2014515296.tif 000011
2014515296.tif 000012
2014515296.tif 000013