Un sistema para determinar un nivel de estimulación apropiado para estimulación magnética transcraneal de un paciente,

que comprende:

un imán de estimulación que genera campos de estimulación magnética transcraneal (EMT) para aplicación al paciente;

un estimulador de estimulación magnética transcraneal (EMT) que emite señales de estimulación para hacer que dicho imán de estimulación genere campos de EMT;

una sonda que mide la profundidad del tejido cortical en un sitio de tratamiento y emite una señal de medición;

un detector sensible a dichas señales de estimulación y dicha señal de medición para determinar la excitabilidad neuronal; y

un procesador que determina la profundidad cortical en una ubicación de terapia y calcula un nivel de estimulación de tratamiento en la ubicación de terapia usando una excitabilidad neuronal y la profundidad cortical medida del tejido cortical.

Determinación de niveles de estimulación para estimulación magnética transcraneal.

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo de estimulación eléctrica cerebral para el tratamiento de diversas enfermedades. En particular, la invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para determinar los niveles de señal de estimulación para aplicar estimulación eléctrica cerebral a un paciente.

Antecedentes de la invención

Los procedimientos actuales de determinación de la posición del umbral motor (UM) y los niveles de estimulación para estudios de estimulación magnética transcraneal (EMT) dependen de la observación visual y la interpretación de la contracción inducida del pulgar (es decir, el abductor corto del pulgar) o mediante electromiografía (EMG) , que implica la observación e interpretación de formas de onda de respuesta eléctrica. En particular, un procedimiento común es estimular la corteza motora, observar la contracción del pulgar u observar cuando la señal de EMG deseada supera un valor umbral (es decir, potencial motor evocado, PME) a medida que el nivel de estimulación se ajusta de forma manual. Ambas técnicas requieren mucho tiempo y dependen enormemente de la habilidad y la formación del facultativo. Se desea una técnica más automatizada que no dependa tanto del operador y no requiera tanto tiempo. Dicha técnica debe proporcionar, idealmente, una sencilla retroalimentación al operador o puede ser usada para cerrar el bucle para automatizar el procedimiento de determinación de la posición del umbral motor.

Sería ventajoso determinar de forma más directa los niveles deseados para estimular zonas no motoras del cerebro (por ejemplo, la corteza prefrontal) ; sin embargo, dichas técnicas aún no han sido desarrolladas. La medición directa del potencial evocado para zonas no motoras usando técnicas de EMG ha sido propuesta por Sarah Lisanby, M.D. Desafortunadamente, la medición directa del potencial evocado no es sencilla, dado que las neuronas que son estimuladas directamente no son fácilmente accesibles con técnicas no invasivas. Pueden usarse la formación de imágenes por resonancia magnética funcional (IMRf) o la tomografía de emisión positrónica para observar los niveles de estimulación neuronal, pero estos procedimientos son caros, requerirían que los procedimientos de EMT se realizaran en una instalación con este equipo, y no son prácticos desde el punto de vista logístico para terapia de EMT clínica rutinaria. Procedimientos indirectos tales como la observación e interpretación de señales de electroencefalograma (EEG) pueden ser posibles y se describen en general en este documento.

También se han propuesto y ensayado clínicamente numerosos algoritmos de búsqueda para determinar el nivel óptimo de estimulación. Por ejemplo, un procedimiento usado a menudo en la investigación de EMT estima el umbral motor a una fuerza de estímulo donde se observan 5 éxitos cada 10 estímulos. Otro enfoque estima la media aritmética de un umbral superior (fuerza de estímulo más pequeña con 10 éxitos en 10 ensayos) y un umbral inferior (fuerza de estímulo más grande sin éxitos en 10 ensayos) . El Profesor Friedemann Awiszus (Magdeburgo, Alemania) describe otra estrategia de búsqueda para la estimación del umbral llamada el algoritmo PEST (estimación de parámetros mediante ensayos secuenciales) en una publicación titulada “TMS and Threshold Hunting”. El algoritmo PEST usa búsqueda de umbrales adaptativa para estimar el umbral de forma continua durante toda la secuencia del estímulo donde la fuerza del estímulo que se va a usar para el siguiente estímulo se calcula a partir de la información obtenida de los estímulos previos.

El diagrama de bloques de la figura 1 muestra el procedimiento típico de determinación del nivel del umbral motor usado actualmente. En este caso, el operador 10 acciona un estimulador de EMT 20 que proporciona pulsos a un imán de estimulación 30 para la aplicación de señales de EMT a un paciente 40. El operador 10 recibe retroalimentación visual directa del paciente 40 o de una pantalla de EMG (no se muestra) . El nivel de estimulación y/o la posición es ajustada a continuación de forma manual por el operador 10 y el procedimiento se repite hasta que se alcanza un nivel en el que la mitad de los pulsos de estimulación dan como resultado un movimiento detectado válido del pulgar. Este enfoque puede aumentarse empleando un algoritmo de búsqueda fuera de línea 50, tal como el algoritmo PEST, para ayudar a seleccionar valores de estimulación en base a respuestas anteriores. El uso del algoritmo PEST es reflejado por el diagrama en la figura 2 de la técnica anterior.

Se conoce la monitorización del movimiento del paciente para detectar evidencias de actividad de ataques. Por ejemplo, Gliner desvela en la Publicación de Patente de Estados Unidos Nº US 2003/0074032 A1 un sistema de estimulación neural que usa una unidad de detección para detectar evidencias de ataques u otra actividad neural colateral en respuesta a una estimulación neural aplicada. La unidad de detección puede ser un dispositivo de monitorización de EEG, un monitor del flujo sanguíneo cerebral (FSC) , un dispositivo de análisis de la oxigenación del tejido neural, o un dispositivo de electromiografía. En una realización, el dispositivo de monitorización también puede comprender una serie de detectores de movimiento, medidores de la deformación y/o acelerómetros configurados para detectar o monitorizar uno o más tipos de movimientos del paciente que puedan ser indicativos de actividad de ataques.

Sin embargo, Gliner no sugiere cómo puede usarse dicho sistema para detectar posiciones y niveles del umbral motor y no sugiere correlacionar el movimiento inducido en el paciente con un pulso de estimulación para encontrar la posición del umbral motor. Por el contrario, el sistema de Gliner detiene la aplicación de estimulación neural cuando se detecta un ataque potencial u otra actividad neural colateral. Además, Gliner se centra en la detección/prevención de ataques que es un propósito muy diferente e implica detectar características de señal muy diferentes de las propuestas de acuerdo con la presente invención. En la presente solicitud, el inventor está interesado en detectar y observar niveles “normales” de estimulación nerviosa, incluso aunque la estimulación sea inducida con un campo magnético. Los ataques son un fenómeno diferente que típicamente se produce a niveles mucho más altos de estimulación magnética (por ejemplo > 2 veces el nivel del UM) .

Ninguna de las técnicas de la técnica anterior conocidas por el inventor sugiere cómo detectar directamente el movimiento físico inducido y cómo correlacionar el movimiento inducido detectado con los niveles de estimulación EMT para determinar los niveles de estimulación de tratamiento por EMT o el umbral motor. Las técnicas de la técnica anterior no describen procedimientos de determinación por separado de la profundidad cortical y los niveles de excitabilidad neuronal con el propósito de fijar los niveles de estimulación EMT. La técnica anterior tampoco enseña técnicas de determinación de los niveles de estimulación EMT mediante observación y análisis de señales indirectas tales como EEG y sus derivados. La presente invención busca abordar estas necesidades de la técnica. Las publicaciones relevantes incluyen Awiszus F et al., Exp Brain Res. Noviembre de 1999; 129 (2) : 317-24. PubMed PMID: 1059190; Bohning DE et al., Biol Psychiatr y . 15 de febrero de 1999; 45 (4) : 385-94. PubMed PMID: 10071706; Sommer M et al., Eur Arch Psychiatr y Clin Neurosci. Octubre de 2002; 252 (5) : 250-2. PubMed PMID: 12451468; Pascual-Leone A et al., Lancet. 27 de julio de 1996; 348 (9022) : 233-7. PubMed PMID: 8684201; Iramina K et al., IEEE Transactions on Magnetics, 2002 38 (5) : 3347-9.

Resumen de la invención

De acuerdo con la presente invención, se proporcionan sistemas y procedimientos de acuerdo con las reivindicaciones independientes adjuntas. Características preferibles adicionales se definen en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

En una realización de la invención, el nivel de estimulación apropiado para estudios de EMT se determina usando técnicas diferentes de los procedimiento de umbral motor de la corteza motora. Existen dos parámetros que afectan al establecimiento apropiado de los niveles de estimulación EMT: la profundidad cortical y el nivel de excitabilidad neuronal. La estimulación deseada es proporcional... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para determinar un nivel de estimulación apropiado para estimulación magnética transcraneal de un paciente, que comprende:

un imán de estimulación que genera campos de estimulación magnética transcraneal (EMT) para aplicación al paciente;

un estimulador de estimulación magnética transcraneal (EMT) que emite señales de estimulación para hacer que dicho imán de estimulación genere campos de EMT;

una sonda que mide la profundidad del tejido cortical en un sitio de tratamiento y emite una señal de medición;

un detector sensible a dichas señales de estimulación y dicha señal de medición para determinar la excitabilidad neuronal; y

un procesador que determina la profundidad cortical en una ubicación de terapia y calcula un nivel de estimulación de tratamiento en la ubicación de terapia usando una excitabilidad neuronal y la profundidad cortical medida del tejido cortical.

2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho procesador calcula el nivel de estimulación de tratamiento (UM) como un producto de un índice de excitabilidad neuronal (EN) y la profundidad del tejido cortical medida (Profundidad) en el sitio de tratamiento, donde UM = EN ‡ Profundidad.

3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la sonda es una sonda de ultrasonidos localizada que mide los niveles de atenuación o las reflexiones desde una superficie cortical.

4. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la sonda comprende transductores de transmisión y de recepción en ángulo que miden los niveles de atenuación o las reflexiones de señales de RF desde una superficie cortical.

5. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la sonda es una sonda de impedancia localizada cuyo factor Q cambia con la carga del tejido para detectar la profundidad cortical.

6. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la sonda comprende una bobina y un circuito de detección que tienen un factor Q que cambia con la carga del tejido para detectar la profundidad cortical.

7. Un procedimiento de determinación de un nivel de estimulación apropiado para estimulación magnética transcraneal de un paciente, que comprende las etapas de:

generar señales de estimulación para hacer que un imán de estimulación genere campos de estimulación magnética transcraneal (EMT) ;

generar campos de EMT en respuesta a dichas señales de estimulación para aplicación al paciente;

medir una profundidad del tejido cortical en un sitio de tratamiento y emitir una señal de medición; y

determinar si una profundidad medida del tejido cortical en el sitio de tratamiento se correlaciona con un nivel de tratamiento determinado usando medición del umbral motor en la corteza motora.

8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende además la etapa de determinar la excitabilidad neuronal.

9. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicha etapa de determinación comprende la etapa de calcular un nivel de estimulación de tratamiento en el sitio de tratamiento usando la excitabilidad neuronal determinada y la profundidad del tejido cortical medida en el sitio de tratamiento.

10. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que dicha etapa de cálculo comprende la etapa de calcular el nivel de estimulación de tratamiento (UM) como un producto de un índice de excitabilidad neuronal (EN) y la profundidad del tejido cortical medida (Profundidad) en el sitio de tratamiento, donde UM = EN * Profundidad.

11. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la etapa de medición comprende la etapa de medir los niveles de atenuación de ultrasonidos o las reflexiones desde una superficie cortical.

12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la etapa de medición comprende la etapa de medir los niveles de atenuación o las reflexiones de señales de RF desde una superficie cortical usando transductores de transmisión y de recepción en ángulo.

13. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la etapa de medición comprende la etapa de medir la profundidad cortical usando una sonda de impedancia localizada cuyo factor Q cambia con la carga del

tejido para detectar la profundidad cortical.

14. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la etapa de medición comprende la etapa de medir la profundidad cortical usando una bobina y un circuito de detección que miden la profundidad cortical, midiendo de forma precisa la carga de dicha bobina durante la aplicación de un campo de EMT en una región que

incluye la bobina.

15. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la etapa de medición comprende la etapa de medir cambios de impedancia o diferencias de factor de llenado cuando se coloca una sonda de impedancia en el sitio de tratamiento.

16. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende las etapas adicionales de transmitir un

pulso de radiofrecuencia al sitio de tratamiento y observar la potencia absorbida en comparación con la potencia absorbida a una profundidad cortical conocida.