(57)【要約】1つのrTMSコイルまたは一組のコイルが、同期した磁場パルスによって脳の複数の領域に影響を及ぼすように設計される。関心対象の標的領域の上に並べられた複数のコイル、または磁場が関心対象の領域に影響を及ぼすのを可能にする形で伸展されたもしくは拡大された単一のコイルが開示される。反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)治療を最適化する方法も開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
a.患者の頭部の形に一致するハウジング;および
b.反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)装置を取り付けた患者の脳の2つ以上の領域に磁気刺激を送達することができる磁場を生成するコイル構成
を備える、精神神経状態を治療するためまたは生理学的機能を改善するためのrTMS装置。
【請求項２】
コイル構成が2つ以上のコイルを備える、請求項1に記載のrTMS装置。
【請求項３】
コイル構成が、患者の脳の2つ以上の領域に磁気刺激を送達するように形作られている単一コイルを備える、請求項1に記載のrTMS装置。
【請求項４】
コイル構成の形状が、複雑な形状および放出場を可能にする、磁場放出装置のフェーズドアレイである、請求項1に記載のrTMS装置。
【請求項５】
脳の前部領域および後部領域に磁気刺激を送達する、請求項1に記載のrTMS装置。
【請求項６】
脳の運動皮質および前頭皮質領域に磁気刺激を送達する、請求項1に記載のrTMS装置。
【請求項７】
脳の前頭葉領域の外側面に磁気刺激を送達する、請求項1に記載のrTMS装置。
【請求項８】
脳内の複数の場所の間のコヒーレンスおよび同期的挙動を促進するように、コイル構成が発生させるパルスが同期化される、請求項1に記載のrTMS装置。
【請求項９】
a.患者の全頭部EEGを記録する工程;
b.コヒーレントでないまたは非同期の脳活動の領域を特定するために1つまたは複数の周波数におけるEEGエネルギーをマッピングする工程;ならびに
c.反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)を、コヒーレントでないおよび非同期である脳の領域に施す工程
を含む、rTMS装置による患者のrTMSを最適化する方法。
【請求項１０】
rTMS装置が、
a.2つ以上のコイル、
b.脳の2つの別々の領域に刺激を送達するように構成された単一コイル、
c.複雑な形状および放出場を形成することができるフェーズドアレイ磁場放出装置であって、フェーズドアレイ様式が位置強度および時間強度をもたらすように活用される、フェーズドアレイ磁場放出装置、または
d.グラフェンベース磁石
を備える、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
最小二乗、LORETA、および局所的最適化(focal optimization)からなる群より選択されるアルゴリズムを用いて、脳全体にわたって関心対象の周波数におけるEEGエネルギーを測定することによって低エネルギー領域が見出される、請求項9に記載の方法。
【請求項１２】
EEGエネルギーをマッピングするために用いられた前記1つまたは複数の周波数におけるQファクター(周波数プロットの幅)を測定することによって低エネルギー領域が見出される、請求項9に記載の方法。
【請求項１３】
a.患者の頭部に適合するキャップベース;
b.第1の構成を有する複数のグラフェン磁気エミッタ;
c.第2の構成を有する複数のグラフェン磁気エミッタ
を備えるTMSキャップであって、グラフェンエミッタが作動した時に、エミッタの留置がフェーズドアレイ効果を生じる、TMSキャップ。
【請求項１４】
第1の構成がdbエミッタ構成であり、第2の構成がyyエミッタ構成である、請求項13に記載のTMSキャップ。
【請求項１５】
d.複数のタッチレスEEGセンサ
をさらに備える、請求項14に記載のTMSキャップ。
【請求項１６】
反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)装置を取り付けた患者の脳の2つ以上の領域に磁気刺激を送達することができる磁場を生成する構成で複数のグラフェン磁気エミッタを備える、精神神経状態を治療するためまたは生理学的機能を改善するためのrTMS装置。
【請求項１７】
グラフェン磁気エミッタの形状が、複雑な形状および放出場を可能にする、磁場放出装置のフェーズドアレイである、請求項16に記載のrTMS装置。
【請求項１８】
グラフェン磁気エミッタがdbエミッタおよびyyエミッタを備える、請求項17に記載のrTMS装置。
【請求項１９】
a.患者の頭部に適合するキャップベース;
b.第1の構成を有する複数のグラフェン磁気エミッタ;
c.第2の構成を有する複数のグラフェン磁気エミッタ;および
d.複数のタッチレスEEGセンサ
を備えるTMSキャップであって、グラフェンエミッタが作動した時に、エミッタの留置がフェーズドアレイ効果を生じ、タッチレスEEGセンサが作動した時に、センサが脳波パターンを測定する、TMSキャップ。
【請求項２０】
第1の構成がdbエミッタ構成であり、第2の構成がyyエミッタ構成である、請求項19に記載のTMSキャップ。
【請求項２１】
a.患者の頭部に適合するキャップベース;
b.第1の構成を有する複数のグラフェン磁気エミッタ;
c.第2の構成を有する複数のグラフェン磁気エミッタ;
d.複数のタッチレスEEGセンサ;
e.エミッタおよびセンサを操作するようにプログラミングされた制御パネルにエミッタおよびセンサを接続する、それぞれのエミッタおよびセンサに取り付けられたワイヤ
を備えるTMSキャップであって、グラフェンエミッタが作動した時に、エミッタの留置がフェーズドアレイ効果を生じ、タッチレスEEGセンサが作動した時に、センサが脳波パターンを測定する、TMSキャップ。
【請求項２２】
第1の構成がdbエミッタ構成であり、第2の構成がyyエミッタ構成である、請求項21に記載のTMSキャップ。
【請求項２３】
a.フェーズドアレイ効果を生じる構成の複数のグラフェン磁気エミッタ、および
b.少なくとも1つのセンサ
を備える、磁気装置。
【請求項２４】
エミッタが2つ以上の構成である、請求項23に記載の磁気装置。
【請求項２５】
エミッタがdbエミッタおよびyyエミッタを備える、請求項24に記載の磁気装置。
【請求項２６】
複数のグラフェン磁気エミッタを備える、TMS装置。
【請求項２７】
複数のEEGセンサをさらに備える、請求項26に記載のTMS装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、35 U.S.C.119条(e)の下で、2012年4月6日に出願された米国特許仮出願第61/621,413号に係る優先権を主張する。この開示は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
発明の分野
本発明は、新規の反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)装置であって、このような装置で治療される患者の脳内の2つ以上の領域を刺激することができる装置に関する。本発明はまたグラフェンフェーズドアレイ磁石に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
経頭蓋磁気刺激(TMS)は、磁場を用いて脳内の神経細胞を刺激して、うつ病および他の精神神経状態の症状を改善する手法である。従来より、TMSコイルは、一点での最大強度を実現するように設計された円形または8の字形のコイルであった。標準的なTMSによってうつ病を治療するために、大きな電磁気コイルが額の近くの頭皮に接して、または額の近くの頭皮の近くに留置される。TMSにおいて用いられる電磁石は、気分の制御およびうつ病に関与する脳領域にある神経細胞を刺激する電流および磁場を作り出す。
【０００４】
TMSコイルの設計は、例えば、コイルのコアを構築するために用いられる材料のタイプ、コイル構成の形状、およびコイルによって生成されたパルスの特徴に基づいて変化し得る。コイルは、一般的に、強磁性的に活性な材料からなり、一般的に、「ソリッド-コア」設計と呼ばれる。円形コイル、8の字形コイル、ダブルコーンコイル、および四つ葉形(four-leaf)コイルを含む、いくつかの異なるタイプのコイルが存在し、これらはそれぞれ異なる磁場パターンを生成する。TMSコイルの形の設計変更によって、コイルが発生させた磁場による脳の貫通を変えることができる。TMS装置は、一般的に、1回につき1つの脳領域を治療するように構成される。脳の複数の領域の治療が望まれる場合には、脳の異なる領域の連続治療が必要とされる。
【０００５】
本発明は、新規のrTMS装置であって、脳の複数の領域に影響を及ぼす同期したTMSパルスを発生させるためにrTMSが必要とされる時に、このような装置で治療される患者の脳内の2つ以上の領域を刺激することができる装置を提供する。
【発明の概要】
【０００６】
簡単に述べると、本発明によれば、精神神経状態を治療するためまたは生理学的機能を改善するために、患者の頭部または患者の頭部の一部の形に一致するハウジングと磁場を送達するコイルとを含む反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)装置が用いられる。このコイル構成は、rTMS装置を取り付けた患者の脳の2つ以上の領域に磁気刺激を送達することができる磁場を生成する。このコイル構成は、2つ以上のコイル、または患者の脳の2つ以上の領域に磁気刺激を送達するように形作られている単一コイルを備える。このコイル構成の形状は、複雑な形状および放出場を可能にする、磁場放出装置のフェーズドアレイでもよい。
【０００７】
さらに、本発明のrTMS装置は、アレイを構成する複数のグラフェン磁気エミッタを有する、患者が装着するキャップでもよい。キャップは織布メッシュなどの任意の織物で作られる。合成ポリマーメッシュも使用することができる。エミッタは、患者の頭部全体を覆うエミッタアレイを作製するようにキャップに貼られる。キャップは患者の頭部に装着され、それぞれのエミッタを制御するソフトウェアをプログラミングすることによって、エミッタは患者の頭部において望ましい磁場を生成することができる。磁気ローブの形および配置を最適化してフェーズドアレイとなるようにそれぞれのエミッタをオンおよびオフするソフトウェアによって、アレイの素子は駆動される。rTMSを提供することに加えて患者のEEGをモニタリングできるように、キャップにはタッチレスEEGセンサがさらに取り付けられてもよい。
【０００８】
本発明のrTMS装置は、脳の前部領域および後部領域;脳の運動皮質および前頭皮質;または脳の前頭葉領域の外側面に磁気刺激を送達することができる。好ましくは、脳内の複数の場所の間のコヒーレンスおよび同期的挙動を促進するようにコイル構成は同期化される。
【０００９】
本発明のrTMS装置は、生理学的機能を向上または改善するために、および精神神経障害または精神神経状態を治療するために使用することができる。生理学的機能には、集中力、睡眠、注意力、記憶力、血圧、ストレス、性欲、発語、運動機能、身体能力、認知機能、知能、身長(小児において)、および体重が含まれる。精神神経状態または精神神経障害には、自閉症スペクトラム障害(ASD)、アルツハイマー病、ADHD、統合失調症、不安、慢性疼痛、うつ病、昏睡、パーキンソン病、物質乱用、双極性障害、睡眠障害、摂食障害、耳鳴、外傷性脳損傷、心的外傷後ストレス症候群、および線維筋痛症が含まれる。
【００１０】
本発明の実施において特に関心が高いものは、脳の2つ以上の領域を同時に治療することができる装置を提供することによって、脳の異なる領域にまたがるコヒーレンスが十分でない障害、例えば、アルツハイマー病、発話障害および言語障害、統合失調症、ならびにうつ病などを治療するために用いられるrTMS装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】dbグラフェンエミッタの一態様を示す。
【図２】yyグラフェンエミッタの一態様を示す。
【図３】タッチレスEEGセンサを示す。
【図４】2つのタイプのグラフェンエミッタおよびタッチレスEEGセンサを含むrTMSキャップを装着している患者の上面図である。
【図５】2つのタイプのグラフェンエミッタを含むrTMSキャップを装着している患者の上面図である。
【図６】2つのタイプのグラフェンエミッタを含むrTMSキャップを装着している患者の上面図である。
【図７】脳の様々な領域において別個の磁場源を提供するマルチループコイルを示す。コイルは、同期化された一組の磁場を脳全体に提供するように一緒に接続される。
【図８】フェーズドアレイ構成を示す。この構成において、磁場パルスの位相は互いとの加法干渉(additive interference)または減法干渉(subtractive interference)をもたらし、それによって特定の磁場パターンを作り出すように変えることができる。
【図９】rTMS治療前の個体に対する上面図トポグラフィーにおけるパワー分布を含むEEGの結果および脳波地図を示す。
【図１０】図10aは、通常の8の字形コイルを示す。図10bは、この領域の中にある脳の全領域に影響を及ぼす、コイル下の領域に沿って伸展する磁場を生成する、広がった、または細長い8の字形コイルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発明の詳細な説明
本発明の実施において、反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)装置は、患者の頭部および/またはヒト頭部の1つもしくは複数の部分の形に一致するハウジングを含むように作られる。小児、青少年、および成人を治療するために異なるサイズを作ることができる。本発明の装置は磁場を送達するためのコイルも含む。このコイル構成は、rTMS装置を取り付けた患者の脳の2つ以上の領域に磁気刺激を送達することができる磁場を生成する。このコイル構成は、2つ以上のコイル、または患者の脳の2つ以上の領域に磁気刺激を送達するように形作られている単一コイルでもよい。または、このコイル構成の形状は、複雑な形状および放出場を可能にする、磁場放出装置のフェーズドアレイでもよい。グラフェンベースの磁石も本発明の実施において有用である。
【００１３】
本発明の好ましい態様において、rTMS装置は、患者が装着する帽子またはキャップである。ここで、キャップは、アレイを構成する複数の磁気グラフェンエミッタを有する。キャップは任意の織物、例えば、織布メッシュで作られる。合成ポリマーメッシュも使用することができる。エミッタは、患者の頭部全体を覆うエミッタアレイを作製するようにキャップに貼られる。キャップは患者の頭部に装着され、それぞれのエミッタを制御するソフトウェアをプログラミングすることによって、エミッタは患者の頭部において望ましい磁場を生成することができる。磁気ローブの形および配置を最適化してフェーズドアレイとなるようにそれぞれのエミッタをオンおよびオフするソフトウェアによって、アレイの素子は駆動される。図5は、患者に取り付けられたrTMSキャップの上面図を示す。この図の上部に鼻501が見え、側面に耳502、503が見える。
【００１４】
本発明のエミッタは、グラフェンエミッタを用いたフラットフットプリント(flat-foot-print)の、湾曲留置の、協調したフェーズドアレイを作り出すために用いられる。小さなコイルを作るためにグラフェン(カーボンナノチューブ繊維)ワイヤが用いられる。抵抗を小さくするために、嵩のある重いコイルの原因となる直径が大きなワイヤを必要とする現行の電磁コイルに比べて、グラフェンが有する非常に低い抵抗およびグラフェン繊維のナノ構造のために非常に小さな電磁コイルを作ることができる。グラフェン電磁コイルのサイズは小さいので、特にセンサと組み合わされた時に多くのユニークな用途が可能になる。このような用途には、磁気刺激を用いた医療用途、産業処理、生物学的混合、バイオフィルムの分解、コロイド処理、マグネットドライブなどが含まれるが、これに限定されない。このような用途において、グラフェン電磁コイルは様々な空間構成で作ることができ、それぞれの構成が特定の磁場を作り出す。様々な形のグラフェン電磁コイルを使用すると、任意の用途に望ましい全磁場方向の特性を最適化することができる。
【００１５】
あるタイプのグラフェン電磁コイルまたはグラフェンエミッタを図1に示した。これはドックボーン(db)エミッタと呼ばれ、グラフェン繊維がドックボーンの形でコイル状に巻かれている。図1において、長方形の中心軸105はグラフェン繊維コイル(エミッタ)106で覆われ、ワインディングディスク103の中に入れられる。磁気放射シェル104がグラフェンコイル106を覆っている。ケーブルストレインリリーフ101が処理ユニット(示さず)に延びている。周辺部107はワインディングディスクを含み、糸102によって支持体108に取り付けられる。支持体は、使用の際にdbエミッタを有することが望ましい任意の材料、例えば、本明細書に記載のrTMS装置の用途ではキャップである。電気がdbエミッタを通った時に、磁場はエミッタの末端から放たれ、ローブは広くかつ球形である。TMS用途において、これは頭蓋貫通をもたらし、他のエミッタからの他のローブを脳に引きつける、または他のローブと反発する。
【００１６】
別のタイプのグラフェン電磁コイルまたはグラフェンエミッタを図2に示した。これはヨーヨー(yy)エミッタと呼ばれ、ヨーヨーのひもがヨーヨーに取り付けられているような形でグラフェン繊維がコイル状に巻かれている。図2において、円形中心軸201はグラフェン繊維コイル(エミッタ)206で覆われており、磁気放射シェル203の中に入れられている。ケーブルストレインリリーフ202が処理ユニット(示さず)に延びている。エミッタは糸205によって支持体204に取り付けられる。支持体は、使用の際にdbエミッタを有することが望ましい任意の材料、例えば、本明細書に記載のTMS装置の用途ではキャップである。電気がyyエミッタを通った時に、磁場の大部分は、グラフェン繊維コイル206に対して垂直な円形軸201の末端から放たれる。rTMS用途において、発生した磁場の半分は頭蓋に向けられ、もう半分は頭部から離れる。
【００１７】
本発明のグラフェン電磁コイルは好ましくはセンサと共に用いられる。この場合、コイルの特定の使用のために特定のセンサが選択される。TMS用途の場合、タッチレス乾式電極EEGセンサがグラフェンエミッタと併用される。タッチレス乾式電極EEGセンサはCognionics, San Diego, CAから市販されている。図3は、EEGセンサシェル301に収容されたPCBボード303を含むEEGタッチレス乾式電極EEGセンサを示す。ケーブルストレインリリーフ302が処理ユニット(示さず)に延びている。センサは糸304によって支持体305に取り付けられる。
【００１８】
本発明の好ましい態様では、EEGパターンを検出し、フェーズドアレイ効果を生じることによって経頭蓋磁気刺激を患者に施すことができるTMSキャップを作るために、dbエミッタ、yyエミッタ、およびタッチレス乾式電極EEGセンサが用いられる。
【００１９】
図4に示したように、それぞれのエミッタ404、405、およびEEGセンサ406は、一般的に、円の基本形をとる平らな円板404、405、および406である。エミッタおよびセンサは互いに突き合わせられ、織物メッシュに取り付けられ、開始列が異なり、横列ごとに位置が異なる。エミッタ404、405およびセンサ406は、ワイヤ(示さず)によって、プログラミングされたソフトウェアを含む制御パネル(示さず)および電源に接続される。図4に示され、その形に基づいて本明細書において名付けられた2つのタイプのエミッタがある。一方はドックボーン(db)エミッタ404と呼ばれ、他方はヨーヨー(yy)エミッタ(405)と呼ばれる。エミッタおよびセンサをキャップに配置するための2つの好ましいパターン:(1)-[db]-[eeg]-[yy]-および(2)-[yy]-[eeg]-[db]-がある。策定され、かつ取り付けられた基本パターンは以下の通りである。
2015515326.tif 000002
【００２０】
エミッタ404、405、およびセンサ406は、頭部をカバーするように適合された布メッシュ全体にわたって縫い込まれるか、ボタンのように他の手段によって取り付けられる。センサおよびエミッタは重なってはならない。平均的な大きさのキャップは、45個のeegセンサ、45個のDbエミッタ、および45個のYyエミッタを含む。
【００２１】
2つのタイプのエミッタdbおよびyyによって、磁場方向を形作りかつ最適化するのに用いられるアレイが得られる。この「フェーズドアレイ」はソフトウェアによって制御され、それに応じて磁場を調節することができる。磁気アレイの位相調整は、それぞれの別個のエミッタの大きさ、位置、および方向を時間を通して順々にソフトウェア制御することによって達成される。反対の場は互いに引き合うので、頭皮および下にある脳構造の標的領域にローブを効果的に集束することができる。エミッタおよびセンサのサイズは本発明の実施に重要でない。エミッタおよびセンサの直径は、典型的に、15〜30ミリメートル(mm)、好ましくは17〜19mmの範囲内である。平均的な大きさのキャップは、約45個のeegセンサ、45個のdbエミッタ、および45個のyyエミッタを含む。
【００２２】
yyエミッタでは、磁場の大部分は、円板の方向に対して垂直な柱の末端から放たれる。そのため、yyエミッタが頭部に接して脳の側面にあるので、磁場の半分は脳方向に向かう傾向があり、もう半分は脳から離れて空間内に出る傾向がある。dbエミッタでは反対のことが起こる。磁場はdbエミッタの末端から放たれ、頭蓋の側面と平行に向かう傾向がある。ここで、ローブはかなり広くかつ球状であり、頭蓋を貫通する。より重要なことに、dbエミッタの方が、他のローブを脳に引きつけるまたは他のローブと反発し、フェーズドアレイにおいてローブの方向を決定する点で優れている。
【００２３】
磁気ローブのこれらのアレイの集束は本発明の実施において有用である。一例として、3〜7個のyyエミッタからなるクラスターが頭部の一側面において主磁気ローブを動かす。同じ側にあるdbエミッタは、これらの主ローブを形作り、伸展するのに役立つ。頭部の他方の側面にあるyyエミッタおよびdbエミッタは、最大密度で、従って、フェーズドアレイで、好ましい標的領域までローブを形作り伸展する。
【００２４】
図5は、dbエミッタ504およびyyエミッタ505を含むが、EEGセンサを含まない本発明のTMSキャップを装着している患者の上面図を示す。患者の鼻501および耳502、503によってキャップの方向が分かる。エミッタ504、505は、一般的に、円の基本形をとる平らな円板である。エミッタは互いに突き合わせられ、織物メッシュ支持体に取り付けられ、開始列が異なり、横列ごとに位置が異なる。エミッタ504、505は、ワイヤ(示さず)によって、プログラミングされたソフトウェアを含む制御パネル(示さず)および電源に接続される。好ましくは、図5に図示したように、エミッタは互い違いの構成で並べられる。エミッタ504、505は、頭部をカバーするように適合された布メッシュ全体にわたって縫い込まれるか、ボタンのように他の手段によって取り付けられ、重なってはならない。平均的な大きさのキャップは約125個以上のエミッタを含む。このTMSキャップは反復TMSを脳の標的領域に施すために用いられる。
【００２５】
図6は、dbエミッタ604およびyyエミッタ605を含むが、EEGセンサを含まない本発明のTMSキャップを装着している患者の別の上面図である。患者の鼻601および耳602、603によってキャップの方向が分かる。エミッタ604、605は、一般的に、円の基本形をとる平らな円板である。エミッタは互いに突き合わせられ、織物メッシュ支持体に取り付けられ、開始列が異なり、横列ごとに位置が異なる。エミッタ504、505は、ワイヤ(示さず)によって、プログラミングされたソフトウェアを含む制御パネル(示さず)および電源に接続される。図6に示した態様は、より少ないエミッタが用いられる以外は図5に示した態様と同様である。
【００２６】
磁気ローブのこれらのアレイの集束は本発明の実施において有用である。一例として、3〜7個のyyエミッタからなるクラスターが頭部の一側面において主磁気ローブを動かす。同じ側にあるdbエミッタは、これらの主ローブを形作り、伸展するのに役立つ。頭部の他方の側面にあるyyエミッタおよびdbエミッタは、最大密度で、従って、フェーズドアレイで、好ましい標的領域までローブを形作り伸展する。
【００２７】
本発明のrTMS装置は、例えば、磁気刺激を脳の前部領域および後部領域;脳の運動皮質および前頭皮質領域;または脳の前頭葉領域の外側面に送達することができる。好ましくは、脳内の複数の場所の間のコヒーレンスおよび同期的挙動、例えば、EEG波パターンを促進するように、コイル構成は同期化される。
【００２８】
本発明のrTMS装置は、生理学的機能を向上または改善するために、および精神神経障害または精神神経状態を治療するために使用することができる。生理学的機能には、集中力、睡眠、注意力、記憶力、血圧、ストレス、性欲、発語、運動機能、身体能力、認知機能、知能、身長(小児において)、および体重が含まれる。精神神経状態または精神神経障害には、自閉症スペクトラム障害(ASD)、アルツハイマー病、ADHD、統合失調症、不安、うつ病、昏睡、パーキンソン病、物質乱用、双極性障害、睡眠障害、摂食障害、耳鳴、外傷性脳損傷、心的外傷後ストレス症候群、および線維筋痛症が含まれる。
【００２９】
本発明の実施において特に関心が高いものは、脳の2つ以上の領域を同時に治療することができる装置を提供することによって、脳の異なる領域にまたがるコヒーレンスが十分でない障害、例えば、アルツハイマー病、発話障害および言語障害、統合失調症、ならびにうつ病などを治療するために用いられるrTMS装置である。
【００３０】
本発明の1つの態様において、rTMS装置は、脳の前部および後部に磁場刺激を提供することによってアルツハイマー患者を治療するように構成される。患者は、毎日30分間、1分間あたり6秒の磁気刺激で治療される。
【００３１】
本発明の別の態様において、rTMS装置は、脳の運動皮質および前頭皮質領域に磁場刺激を提供することによって、発話障害を有する患者を治療するように構成される。患者は、毎日30分間、1分間あたり6秒の磁気刺激で治療される。
【００３２】
本発明のさらなる態様において、rTMS装置は、脳の前頭葉領域の外側面に磁場刺激を提供することによって、統合失調症患者を治療するように構成される。患者は、毎日30分間、1分間あたり6秒の磁気刺激で治療される。
【００３３】
本発明の別の態様においてrTMS装置は、脳の前頭葉領域の外側面に磁場刺激を提供することによって、うつ病患者を治療するように構成される。患者は、毎日30分間、1分間あたり6秒の磁気刺激で治療される。
【００３４】
異なる脳領域間でコヒーレントでないまたは非同期的なEEG活動をもたらす障害のいくつかの例がある。アルツハイマーでは、脳の前部と後部との間の活動はコヒーレンスを欠く傾向がある。発話障害および言語障害では、運動皮質は前頭皮質と同期しないことが多い。統合失調症またはうつ病などの他の障害では、前頭葉の外側面間のコヒーレンスの欠如が認められることが多い。
【００３５】
前記領域を同調させて協力かつ同期して働くように本発明のrTMSパルスを施すことによって、障害の症状は軽減し、認知機能の改善が実現される。
【００３６】
脳の異なる領域に対して本発明のrTMS装置が発生させるパルスは、好ましくは、脳全体にわたってコヒーレンスを促進するように同期化される。コイルは、頭皮に適合するように設計された傾斜を付けて人間工学的に方向付けされる。rTMS装置は、脳の異なる領域を治療するように方向付けされた複数のコイルを含んでもよい。または、磁場の集束がさらに広い領域にわたって一直線に広がるように単一コイルが伸展されてもよい。前頭葉前部の両外側面をカバーするようにコイルを伸展することが一例であろう。所望であれば、コイルをさらに大きくすることができ、これにより磁場はさらに分散する。
【００３７】
図10bは、rTMSを患者に施すために用いられた時に、コイル下の領域をカバーするようにコイル下の磁場を広げる細長いコイルを示す。図10aは、細長いコイルと同じ領域をカバーしない従来のコイルである。図10bに示したコイルは複数の脳領域を治療することができる。
【００３８】
図7は、脳の別個の領域を同時に刺激するように配置された、一緒に接続された複数のコイルを示す。
【００３９】
図8は、パルスの位相差を用いて脳の複数の領域を誘導し標的とするように意図されたコイル801のフェーズドアレイを示す。コイルは、それぞれのコイルが生成する磁場を調節することができるセントラルプロセッサ802によって操作される。オン/オフスイッチ803は、所望であれば、ある特定のコイルをオフにするように求められる。
【００４０】
本発明のさらなる局面は、患者の全頭部EEGを記録し、コヒーレントでないまたは非同期の脳活動の領域を特定するために1つまたは複数の周波数におけるEEGエネルギーをマッピングし、コヒーレントでないおよび非同期である脳の領域にrTMSを施すことによって患者の反復経頭蓋磁気刺激(rTMS)を最適化する方法である。このような最適化プロセスは、(a)2つ以上のコイル、(b)脳の2つの別々の領域に刺激を送達するように構成された単一コイル、または(c)複雑な形状および放出場を形成することができるフェーズドアレイ磁場放出装置であって、フェーズドアレイ様式が位置強度および時間強度をもたらすように活用される、フェーズドアレイ磁場放出装置を有するrTMS装置を含んでもよい。好ましいフェーズドアレイは本明細書に記載のrTMSキャップである。EEGマッピングにより、最小二乗、LORETA、および局所的最適化(focal optimization)からなる群より選択される周知のアルゴリズムを用いて、脳全体にわたって関心対象の周波数におけるEEGエネルギーを測定することによって低エネルギー領域が特定される。低エネルギー領域また、EEGエネルギーをマッピングするために用いられた1つまたは複数の周波数におけるQファクター(周波数プロットの幅)を測定することによって特定することができる。
【００４１】
図9は、rTMS治療前の個体に対する上面図トポグラフィーにおけるパワー分布を含むEEGの結果および脳波地図を示す。左パネルは時間領域でのシグナルを示す。中央パネルは高速フーリエ変換(FFT)後の周波数領域でのシグナルを示す。ここで、主要な周波数は9.71Hzである。9.71の主要な周波数は、いくつかの前部チャンネルにおいて欠けていることが分かる。右側の地図は上面図トポグラフィーでのパワー分布を表示する。この治療は、TMSパルス放電を誘発するために、固有周波数をコンピュータスクリプトファイルにおいてTTLパルス列に変換することである。9.71の周波数で刺激領域は両側前頭葉である。毎日、30分間で開始したrTMS治療は、1つの生物学的シグナルの高調波で刺激を提供することによって、欠けているチャンネルにおいて9.71Hzを引き出す。
【００４２】
本発明は、本発明の精神または必須の特徴から逸脱することなく他の特定の形で具体化され得る。説明された態様は全ての点において例示にすぎないとみなされ、限定するものとみなされない。従って、本発明の範囲は、前述の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の均等物の意図および範囲内にある全ての変更が本発明の範囲内にあると受け入れなければならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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