專利名稱：用于當(dāng)目標(biāo)肌肉處于合適地活動時(shí)的非侵入式大腦刺激的方法、設(shè)備和計(jì)算機(jī)程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了醫(yī)療目的刺激生物組織。本發(fā)明特別涉及用于向大腦產(chǎn)生刺激磁場脈沖的方法和設(shè)備。確切地說，本發(fā)明涉及獨(dú)立權(quán)利要求前序部分中所陳述的內(nèi)容。
現(xiàn)有技術(shù)為了提供對診斷或治療有用的信息的目的，或者為了提供治療效果的目的，可以對諸如人類大腦之類的生物組織進(jìn)行非侵入性地刺激。使用常規(guī)技術(shù)，依靠在組織中引起電場來刺激生物組織是可能的。該磁刺激技術(shù)借助變化的磁場來實(shí)現(xiàn)此目的。例如，在下列出版物中公開了用于為生物組織提供磁刺激的各種設(shè)備和方法
US4，940，453US5，766，124US6，132，361US6，086，525。在這些方法中，通常，選擇性地向刺激器線圈施加正弦曲線式波動和阻尼的電流脈沖，所述刺激器線圈置放在要刺激的神經(jīng)元上。當(dāng)目的是刺激大腦時(shí)，該方法被稱為經(jīng)顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation, TMS)，其提出了一種對人類大腦進(jìn)行刺激的無風(fēng)險(xiǎn)且無痛苦的方法。按常規(guī)TMS把大腦控制運(yùn)動的區(qū)域作為目標(biāo)。大腦的此部分被稱為運(yùn)動皮質(zhì)(motor cortex)。對運(yùn)動皮質(zhì)的刺激觸發(fā)神經(jīng)信號，所述神經(jīng)信號從受刺激的皮質(zhì)傳播通過錐體細(xì)胞纖維和周圍纖維，一直到肌肉。成功傳送的神經(jīng)信號引起肌肉收縮，其以可見的抽動的形式被看到。肌肉活動性也可以使用肌動電流描記器 (electromyograph, EMG)以來自肌肉或皮膚表面的電信號的形式被探測。在出版物US 4，940，453中公開了誘發(fā)反應(yīng)和TMS測量相結(jié)合的常規(guī)技術(shù)。若干本書中已經(jīng)廣泛地覆蓋了應(yīng)用和技術(shù)，所述若干本書包括由E Wassermann等人于2008年編輯的Oxford Handbook of Transcranial Stimulation (牛津大學(xué)經(jīng)顱刺激手冊)和Elsevier (哀思維爾)出版由 Hallett M, Chokrovery S 于 2005 年編輯的 Magnetic Stimulation in Clinical Neurophysiology (臨床神經(jīng)生理學(xué)磁刺激)。除了從肌肉測量的EMG信號之外，TMS刺激在人體其他部位引起其它可測量的變化(即，生物信號)。最突出的可探測變化在于大腦的新陳代謝活動性和神經(jīng)元之間電信號。新陳代謝變化可以例如使用功能MRI或正電子發(fā)射斷層攝影術(shù)或單光子發(fā)射斷層攝影術(shù)(functional MRI, fMRI ；Positron emission tomography, PET 禾口 single-photon emission tomography, SPECT)來探IlJ0 電變化可以使用腦電圖(electoencephalography, EEG)來探測。對于身體其它部位，TMS刺激的影響一般是間接的且例如可以以ECG (心電圖，electrocardiography)的變化來探IlK一般來講，TMS刺激在人體引起各種可探測的生物信號。經(jīng)常實(shí)施TMS實(shí)驗(yàn)來研究受刺激大腦區(qū)域和所探測的生物信號變化之間的聯(lián)系。在任何這樣的實(shí)驗(yàn)中，非常重要
5的是，穩(wěn)定大腦的狀態(tài)和處于檢查中的生物信號的“發(fā)生器”的狀態(tài)。這可以借助生物信號反饋來進(jìn)行。例如，當(dāng)用TMS刺激大腦時(shí)，EEG信號被引出并且可以在受刺激大腦區(qū)域和其他大腦區(qū)域二者中測到，后者通過神經(jīng)元電連接到受刺激區(qū)域。所觀察到的EEG變化常常依賴于受刺激大腦區(qū)域和所連接區(qū)域的狀態(tài)。因此，反饋EEG會提供用于穩(wěn)定檢查結(jié)果的手段。除了其他合適的生物信號之外，還是肢體或手指運(yùn)動傳感器和肌肉力測量。關(guān)于這點(diǎn)，論述集中在EMG測量，這是因?yàn)樗亲钣锌赡艿膽?yīng)用，同時(shí)牢記相對于本發(fā)明的范圍任何可測量的生物信號監(jiān)測可以是補(bǔ)充性的。用于刺激運(yùn)動皮質(zhì)的許多當(dāng)前應(yīng)用要求同時(shí)使用TMS和EMG 二者。在一些應(yīng)用中， 有必要通過在不同位置移動刺激線圈并同時(shí)觀察所誘發(fā)的EMG反應(yīng)來定位大腦的主要運(yùn)動區(qū)域(例如，見Thickbroom Gff, Mastaglia FL: Mapping Studies (映射研究)，在Handbook of Transcranial Magnetic Stimulation (經(jīng)顱磁朿Ij激手冊)中，127—140， 2002, Arnold 出版社)。給出最強(qiáng)EMG的位置反映了針對給定肌肉的主要運(yùn)動皮質(zhì)的位置。精確映射還要求立體定向線圈定位(Krings T等人Introducing navigated transcranial magnetic stimulation as a refined brain mapping methodology,Neurosurg Rev. 2001 :171-9 ； Ruohonen J:Background physics for magnetic stimulation，在Transcranial Magnetic Stimulation and Transcranial Direct Current Stimulation,1-14,2003, Elsevier 中)。另外，確定引出EMG反應(yīng)所需的足夠刺激強(qiáng)度是必要的。在大多數(shù)應(yīng)用中，這是通過在搜索引出對所提供的刺激的50%的EMG反應(yīng)的強(qiáng)度時(shí)改變刺激強(qiáng)度來進(jìn)行的(Rossini PM 等)κ :Non-invasive electrical and magnetic stimulation of brain, spinal cord and roots: Basic principles and procedures for routine clinical application。IFCN 委員會的報(bào)告。Electroencephalography and Neurophysiology (腦電圖學(xué)和神經(jīng)生理學(xué)) 1994; 91 :79-92)。例如，抑郁治療剌激強(qiáng)度一般為運(yùn)動閾值強(qiáng)度的80%。在文獻(xiàn)(例如， Awiszus F; TMS and threshold hunting . Suppl Clin Neurophysiol. 2003； 13-23.)中已經(jīng)提出了用于搜索運(yùn)動閾值刺激強(qiáng)度的高級算法。受刺激的大腦區(qū)域的狀態(tài)以及目標(biāo)肌肉的狀態(tài)影響對運(yùn)動皮質(zhì)刺激效果的效果進(jìn)行確定的結(jié)果。例如，運(yùn)動閾值強(qiáng)度很大程度上取決于運(yùn)動皮質(zhì)的當(dāng)前活動性和在TMS 脈沖的時(shí)刻肌肉的當(dāng)前收縮。當(dāng)前肌肉張力降低了閾值并由此可以導(dǎo)致治療試驗(yàn)或診斷檢查時(shí)所要求的刺激強(qiáng)度估算出現(xiàn)不佳或者甚至錯誤。其它應(yīng)用使用TMS誘發(fā)的EMG反應(yīng)來評估下行運(yùn)動通路的功能。延遲或者以其它方式異常誘發(fā)的EMG是疾病或創(chuàng)傷的跡象。其他應(yīng)用包括治療使用，其中，在訓(xùn)練中把TMS施加到大腦各個(gè)部位在前額區(qū)上治療抑郁， 以及在運(yùn)動區(qū)上治療疼痛。文獻(xiàn)教導(dǎo)用戶在目標(biāo)肌肉上使用EMG并目視觀察目標(biāo)肌肉靜止時(shí)進(jìn)行TMS。出版物US 4，940，453公開了用于將電和磁刺激器與誘發(fā)的電位記錄儀和分析儀連接在一起的方法。根據(jù)該方法，TMS脈沖觸發(fā)的誘發(fā)反應(yīng)被記錄下來，但是所述誘發(fā)反應(yīng)并未被分析。在一些應(yīng)用中，更優(yōu)選的是應(yīng)用TMS檢查以便當(dāng)肌肉已經(jīng)活動時(shí)，而且此激活在預(yù)定義限度內(nèi)，給予脈沖。根據(jù)當(dāng)前肌肉張力的水平，TMS誘發(fā)反應(yīng)的大小和特性將是不同的；因而，當(dāng)在當(dāng)前肌肉張力穩(wěn)定在預(yù)定義限度內(nèi)的時(shí)間點(diǎn)給予TMS脈沖時(shí)，較佳結(jié)果得以獲得。這樣的應(yīng)用測量所謂的活動運(yùn)動閾值，該活動運(yùn)動閾值是在預(yù)激活的肌肉中引出反應(yīng)所要求的TMS脈沖的強(qiáng)度。一些使用包括測量所謂的寂靜期，其是在預(yù)激活的肌肉活動性中的50到300ms持續(xù)時(shí)間的EMG寂靜，隨后是目標(biāo)向相同肌肉的皮質(zhì)代表區(qū)的TMS脈沖 (2008 ^E Wassermann ^AIS^W Oxford Handbook of Transcranial Stimulation)。巨前，用感覺輔助器確定肌肉活動是否處在操作者所要求并指示的水平上。例如，EMG信號通過放大器被饋送到揚(yáng)聲器和接受者的耳朵。其它解決方案是被示給操作者的可視指示器或數(shù)值。現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)
然而，用來確定肌肉的正確活動性水平的聽覺輔助器和視覺輔助器不是理想地適合于一般施加TMS的環(huán)境。操作者認(rèn)為觀察示出EMG值的屏幕或等待音頻提示的需要是枯燥煩人。此外，操作者的人反應(yīng)速度并非足夠快以便在TMS脈沖的時(shí)間準(zhǔn)確地觀察到EMG活動性水平的偏差，TMS脈沖的時(shí)間僅僅持續(xù)數(shù)百微秒并在10到40毫秒內(nèi)引出肌肉反應(yīng)。這往往無故拉長了每次檢查的持續(xù)時(shí)間且導(dǎo)致檢查后過長的分析時(shí)間以排除那些檢查包含不必要水平的預(yù)TMS肌肉收縮的試驗(yàn)。另一直接缺點(diǎn)是所需刺激脈沖的數(shù)目增加了，也增加了檢查的持續(xù)時(shí)間。例如，在TMS設(shè)備的使用壽命中，這些短延遲合計(jì)達(dá)相當(dāng)大量的操作者寶貴時(shí)間。為了這些原因，實(shí)際主體檢查常常因此包括在不同主體條件下記錄的試驗(yàn)，這降低了這樣的檢查的結(jié)果的有效性。總體上，已知TMS儀器的主要缺點(diǎn)是它們的差的可用性和對人專心程度的依賴。發(fā)明目的
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)中的至少一些缺點(diǎn)以及提供一種確保只有當(dāng)(一個(gè)或多個(gè))目標(biāo)肌肉合適地活動時(shí)施加TMS脈沖的改進(jìn)的新穎方法。本發(fā)明的目標(biāo)是通過連接EMG和TMS裝置之間的聯(lián)系來達(dá)到的，這種聯(lián)系包括如果EMG信號表明肌肉不在預(yù)定義活動性限度內(nèi)則對電子防止TMS脈沖的發(fā)射的EMG信號的在線(online)分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于一種新類型的用于磁刺激的磁刺激方法和設(shè)備。該新穎方法包括步驟首先，確定針對諸如肌肉之類的至少一個(gè)目標(biāo)的希望生物信號值或一系列值，和對大腦施加短持續(xù)時(shí)間的磁場脈沖，以及在每個(gè)磁場脈沖發(fā)射之前測量每個(gè)目標(biāo)的所引出生物信號值。該方法還包括步驟如果相應(yīng)的所測生物信號值在預(yù)定限度之外則自動防止磁場脈沖的發(fā)射。更具體地，依據(jù)本發(fā)明的方法由在獨(dú)立權(quán)利要求1的特征部分所陳述的內(nèi)容來表征。另一方面，本發(fā)明基于一種新類型的用于磁刺激的設(shè)備，其包括TMS裝置和觸發(fā)開關(guān)，所述TMS裝置包括至少一個(gè)線圈，為了激活該TMS裝置所述觸發(fā)開關(guān)連接該TMS裝置。該設(shè)備還包括諸如肌動電流描記器(EMG)裝置之類的生物信號裝置和連接到該生物信號裝置而該生物信號裝置鏈接到TMS裝置的數(shù)據(jù)處理器，所述生物信號裝置適于監(jiān)測目標(biāo)活動性值，諸如肌肉的EMG值。所述設(shè)備還包括用于把所測生物信號值處理為所分析數(shù)值的裝置，以及用于如果所分析數(shù)值不在預(yù)定限度內(nèi)則防止TMS裝置的發(fā)射的裝置。更具體地，依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備由獨(dú)立權(quán)利要求12的特征部分中所陳述的內(nèi)容來表征。本發(fā)明還介紹了用于刺激系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其由權(quán)利要求沈的特征部分中所陳述的內(nèi)容來表征。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
借助本發(fā)明可獲得相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)。直接優(yōu)點(diǎn)是需要使用TMS和EMG 二者的任何檢查都可以在沒有人反應(yīng)時(shí)間延遲的情況下快速進(jìn)行。再者，由于自動的TMS觸發(fā)控制，實(shí)現(xiàn)了更好的人類工程學(xué)，這是因?yàn)椴僮髡咴诿闇?zhǔn)目標(biāo)和遞送TMS脈沖時(shí)不必必須目視查看EMG屏幕。再一優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)果更可靠且更可再現(xiàn)，這是因?yàn)榧∪饣顒有缘臓顟B(tài)可以得到控制和再現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是，操作者只需要壓下TMS裝置的觸發(fā)開關(guān)且只有目標(biāo)肌肉處于適合地活動的該系統(tǒng)就會立即自動觸發(fā)TMS脈沖。這增強(qiáng)了可用性和用戶人類工程學(xué)以及縮短了 TMS檢查的持續(xù)時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)通過為系統(tǒng)提供3D定位工具來獲得，其數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被用來確保只有在TMS線圈處于正確位置時(shí)才施用TMS脈沖。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明消除了用于對操作者的視覺或者聽覺或者其他反饋的需要，這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)可以自動使用來自EMG的反饋以控制TMS脈沖觸發(fā)。另一優(yōu)點(diǎn)是減少了用來收集必要數(shù)目的成功引出的EMG反應(yīng)所需要的TMS脈沖數(shù)。再一優(yōu)點(diǎn)是大大減少了對 TMS試驗(yàn)的費(fèi)時(shí)的后處理和分析，這是因?yàn)椴僮髡卟恍枰獮g覽所有EMG反應(yīng)以檢查每個(gè)TMS 刺激脈沖之前的活動性水平。


下面參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述，其中
圖1示出了應(yīng)用TMS治療的環(huán)境的示意概覽圖。圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的TMS布置的框圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的TMS布置的框圖。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的TMS布置的框圖。圖5示出了 TMS和EMG裝置以及連接計(jì)算機(jī)之間的連接。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明用來刺激大腦和測量諸如EMG反應(yīng)之類的生物信號的所需設(shè)備包括TMS裝置15，和EMG裝置，數(shù)據(jù)處理器7，S卩，集成計(jì)算機(jī)7以及諸如電纜和變壓器9之類的輔助設(shè)備。EMG裝置包括EMG放大器6、電源10和電極14。病人被裝帶上EMG 放大器6的電極14，此電極14附連到病人的感興趣目標(biāo)的部位，一般在一處或多處肌肉的腹部上。EMG電極14記錄與肌肉激活有關(guān)的電位。信號的記錄可以鎖時(shí)(time-lock)到相關(guān)的TMS脈沖以記錄TMS誘發(fā)的肌肉反應(yīng)。EMG放大器6位于鄰近病人座椅4并放大EMG 電極14的信號。該生物信號然后被數(shù)字化并饋送到處理器或計(jì)算機(jī)以供顯示和分析。該設(shè)備還能夠探測其它類型的生物信號，諸如EEG信號或肌肉力反應(yīng)，而EMG測量結(jié)果是最可能的應(yīng)用。EMG放大器6由EMG電源10供電。用TMS線圈1給予短TMS脈沖，其持續(xù)時(shí)間近似50微秒到2毫秒，有利地從100到500微秒。短脈沖在刺激組織方面更有效，但是在電子部件及其成本以及所實(shí)現(xiàn)的脈沖寬度之間一般存在折中。TMS線圈1用腳踏開關(guān)5來操作，所述腳踏開關(guān)5即觸發(fā)開關(guān)，其觸發(fā)給定脈沖。腳踏開關(guān)5連接到TMS裝置15，TMS裝置15通過TMS線圈1發(fā)射脈沖。該設(shè)備還包括集成計(jì)算機(jī)7，其在此處稱為控制計(jì)算機(jī) 7且其部件以及操作原理后面論述?，F(xiàn)有技術(shù)的布置被圖示為圖2中的框圖。根據(jù)該圖解顯然的是，TMS檢查系統(tǒng)的主要部件以獨(dú)立實(shí)體的形式來設(shè)置，因此不論目標(biāo)肌肉的活動性水平，該系統(tǒng)的操作作為一個(gè)整體由TMS裝置15的發(fā)射來觸發(fā)。這樣，操作者必須確信，脈沖是在目標(biāo)肌肉處于合適活動性水平時(shí)發(fā)射的。然而，本發(fā)明基于EMG裝置和TMS裝置15以及與TMS裝置15連接的TMS線圈1之間的新穎的電反饋?，F(xiàn)在參看圖5，EMG信號經(jīng)由USB電纜從EMG放大器6饋送到信號處理器單元(一般控制計(jì)算機(jī)7)，并立即對所選擇的(一個(gè)或多個(gè))通道進(jìn)行分析。根據(jù)圖5還顯然的是，EMG接收器單元10、控制計(jì)算機(jī)7和TMS裝置15鏈接在一起。該鏈接例如可以使用USB線、無線通信、或TTL電平同步信號來提供。當(dāng)操作者壓下腳踏板或者以其它方式觸發(fā)刺激脈沖時(shí)，控制計(jì)算機(jī)7把觸發(fā)信號發(fā)送給TMS裝置15。同步信號直接通過計(jì)算機(jī)或者從TMS裝置15傳遞到EMG裝置以使得EMG信號能夠與TMS脈沖的時(shí)序有關(guān)。EMG由此可以同步于TMS信號。相對于使用MR成像所采集的個(gè)人大腦的解剖結(jié)構(gòu)，TMS裝置15可以裝配有用于線圈的定位的裝置。在此實(shí)施例中，TMS線圈裝配有線圈跟蹤器13。線圈跟蹤器13提供有關(guān) TMS線圈1的地點(diǎn)和對準(zhǔn)的位置信息。位置傳感器12被定位成處于跟蹤器3、13的不受限視野內(nèi)，位置傳感器12收集頭部和線圈跟蹤器3、13的位置信息并由位置傳感器電源單元8 供電。位置傳感器12的優(yōu)選地點(diǎn)是天花板。數(shù)字轉(zhuǎn)換器筆2被用于把真實(shí)的頭部與該相同頭部的MR成像進(jìn)行配準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)然后收集所有定位信息并以MR圖像上的疊加形式，實(shí)時(shí)向用戶顯示線圈在頭部上的確切地點(diǎn)和大腦中的刺激分布。當(dāng)使用3D定位系統(tǒng)時(shí)，可以存在對TMS觸發(fā)的控制的附加信號，用來控制線圈相對于頭部的地點(diǎn)。在要求更高精度和重復(fù)性的研究中，在所有TMS刺激期間，在相同地點(diǎn)具有線圈是有利的?？梢允褂脕碜?D定位系統(tǒng)的信息通過確定線圈是否處在所希望的地點(diǎn)和方向，來決定是否給予脈沖。此限度隨應(yīng)用變化。典型的限度是線圈地點(diǎn)差小于2-5mm 且線圈的方向差小于5-10度。現(xiàn)在參看圖1和圖4，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，TMS設(shè)備的3D定位系統(tǒng)用來提供用于控制TMS脈沖的施用的附加信息。位置信息優(yōu)選為可比較的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。如圖4所示，用基于3D定位系統(tǒng)的位置信息的附加決定階段來增強(qiáng)該過程。當(dāng)針對TMS治療進(jìn)行準(zhǔn)備時(shí)，除了確立針對病人的肌肉活動性的限度之外，還設(shè)定針對TMS線圈1的位置的限度。 當(dāng)激活腳踏開關(guān)5時(shí)，預(yù)定的位置限度與3D定位系統(tǒng)所提供的實(shí)時(shí)位置信息進(jìn)行比較。例如，該比較可以在控制計(jì)算機(jī)7內(nèi)執(zhí)行，或者在單獨(dú)的計(jì)算單元內(nèi)執(zhí)行。如果線圈1處于正確位置，即，位置數(shù)據(jù)在預(yù)定限度內(nèi)，該過程可以以常規(guī)方式進(jìn)行，檢查是否所計(jì)算的值M 在適當(dāng)限度內(nèi)。然而，如果位置信息不正確，即TMS線圈1被放錯位置，則不施用TMS脈沖 39。這樣的自動化確信階段確保只有在TMS線圈1被正確地放置時(shí)且只有病人的肌肉活動性處在希望的限度內(nèi)時(shí)才會給予脈沖。如圖3所示且也參看圖1，該過程包括多個(gè)操作和一個(gè)決定階段，其是自動地進(jìn)行的。首先，操作者通過壓下腳踏開關(guān)5接通35 TMS線圈1，其開始分析過程31。在該過程中，在通道1到上接收來自EMG裝置的1到/7電極的EMG信號&接著，實(shí)時(shí)分析33信號&最重要的是，分析過程33的延遲應(yīng)盡可能短暫以使得整個(gè)系統(tǒng)的反應(yīng)不會受到危及。EMG信號S的分析33例如可以包括信號的整流和找到峰值信號或者連續(xù)計(jì)算在短時(shí)間段期間(如100ms)所采集的EMG信號曲線下的移動區(qū)。該分析得到34單個(gè)數(shù)值I。接著，該單個(gè)數(shù)值#與預(yù)定值或系列值進(jìn)行比較38。如果該數(shù)值#在預(yù)定義閾值內(nèi)，則向控制TMS刺激器1的軟件或者直接向允許遞送TMS脈沖的TMS刺激器的硬件傳送信號36。否則，數(shù)值比較38引起閉鎖信號。一般來講，如果數(shù)值#不在預(yù)設(shè)限度內(nèi)，則傳送閉鎖信號。然后，該信號阻止TMS脈沖的發(fā)射37直到EMG活動性降低到閾值水平以下。在映射應(yīng)用中，還有利的是在若干通道1到中同時(shí)執(zhí)行對若干處肌肉的評估。在本發(fā)明的另一形式中，根據(jù)肌肉的激活水平，使用相同分析結(jié)果來確定發(fā)射命令。如在現(xiàn)有技術(shù)中，數(shù)值I可以被用來生成至病人的聽覺或視覺提示，其有助于病人達(dá)到并保持或者預(yù)定義的肌肉活動性水平。然而，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，除了當(dāng)激活水平在預(yù)定義限度外時(shí)阻止發(fā)射之外，當(dāng)達(dá)到正確的激活水平時(shí)，控制TMS刺激器的軟件可以有利地被設(shè)定成自動發(fā)射TMS脈沖。這樣，操作者只需要使腳踏開關(guān)5處于壓下，則在到達(dá)正確的預(yù)設(shè)EMG值時(shí)，該系統(tǒng)立即發(fā)射TMS脈沖。EMG活動性I的在線評估可以基于不同的度量。一般來講，I可以是的任何函數(shù)，其中S(i)是在時(shí)間點(diǎn)i探測到的信號，而時(shí)間點(diǎn)i是在操作者希望發(fā)射TMS脈沖的時(shí)間點(diǎn)之前?？梢园ǜ采w計(jì)算窗口的長度個(gè)時(shí)間點(diǎn)?？赡艿亩攘渴鞘紫日魉鶞y信號見以及然后在記錄的選擇長度上，計(jì)算整流曲線下方的表面區(qū)域。例如，這樣的度量可以符合公式
權(quán)利要求
1.磁刺激方法，包括-向大腦施加短持續(xù)時(shí)間的磁場脈沖，和-在每個(gè)TMS脈沖之前，測量諸如肌肉之類的每個(gè)目標(biāo)的生物信號值(S)，所述生物信號諸如肌動電流描記器(EMG)，其特征在于，-首先對于至少一個(gè)目標(biāo)確定希望的限定生物信號值或一系列值，和 -如果相應(yīng)的所測生物信號值(S)在預(yù)定限度外，則自動防止TMS脈沖的發(fā)射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁刺激方法，其特征在于，自動且算術(shù)地處理所測生物信號值(S)以形成單個(gè)數(shù)字值(M)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁刺激方法，其特征在于，-得出在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)每個(gè)所測生物信號值(S(i))的絕對值，該(S(i))是生物信號值 (S)的系列(-T ... 0)中的在時(shí)間點(diǎn)⑴測量的，-在時(shí)間點(diǎn)每個(gè)所測生物信號值(s(i))的每個(gè)絕對值乘以兩個(gè)連續(xù)生物信號樣本之間經(jīng)過的時(shí)間(ΔΤ)；-對乘積的系列(-T . . . 0)進(jìn)行求和； -將結(jié)果值(M)與預(yù)定限度值進(jìn)行比較； -基于比較的結(jié)果，控制磁場刺激。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁刺激方法，其特征在于，在其與預(yù)定限度值比較之前，所述系列(-T ... 0)之和除以計(jì)算時(shí)間窗口的長度 (T)，得到單個(gè)數(shù)(M)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁刺激方法，其特征在于，如果所述生物信號值(S，M)基本上不是零則自動防止TMS脈沖的發(fā)射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁刺激方法，其特征在于，如果所述生物信號值(S，M)大于預(yù)定值50mV則自動防止TMS脈沖的發(fā)射。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁刺激方法，其特征在于， 自動防止TMS脈沖的發(fā)射-如果所述生物信號值(S，M)是比4mV小的預(yù)定下限值，或者 -如果所述生物信號值(S，M)是比5mV大的預(yù)定上限值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁刺激方法，其特征在于，如果所述生物信號值(S，M)在預(yù)定限度內(nèi)，則傳送自動觸發(fā)信號給所述TMS裝置 (15)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁刺激方法，其特征在于，如果所述TMS裝置(15)的TMS觸發(fā)開關(guān)(5)接通，則自動發(fā)射TMS脈沖。
10.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁刺激方法，其特征在于，-首先確定針對所述TMS線圈(1)的希望限定位置值或一系列值； -用3D定位系統(tǒng)監(jiān)測所述TMS線圈(1)的位置值；-如果所述TMS線圈(1)的相應(yīng)所測位置值在預(yù)定限度外，則自動防止(39)TMS脈沖的發(fā)射。
11.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁刺激方法，其特征在于， -在多個(gè)通道上同時(shí)監(jiān)測生物信號值記錄；-將來自所述多個(gè)通道的所監(jiān)測值組合成單個(gè)數(shù)字值(S)。
12.一種用于磁刺激的設(shè)備，所述設(shè)備包括-包括至少一個(gè)線圈⑴和用于其激活的觸發(fā)開關(guān)(5)的TMS裝置(15)； -生物信號裝置(6)，諸如肌動電流描記器(EMG)裝置，其適于監(jiān)測諸如肌肉之類的目標(biāo)的活動性值⑶；-與所述生物信號裝置(6)連接的數(shù)據(jù)處理器(7)，其特征在于， -所述數(shù)據(jù)處理器(7)鏈接到所述TMS裝置；以及在于-所述設(shè)備還包括用于將所測生物信號值( 處理成所分析數(shù)值(M)的裝置，和用于如果所分析數(shù)值(M)不在預(yù)定限度內(nèi)則防止所述TMS裝置(15)的發(fā)射的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于磁刺激的設(shè)備，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)處理器(7)具有來自下面組的任一元件-用于把所提供的所述生物信號值( 處理成所分析數(shù)值(M)的裝置；和 -用于如果所分析數(shù)值(M)不在預(yù)定限度內(nèi)則防止所述TMS裝置(15)的發(fā)射的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于磁刺激的設(shè)備，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)處理器(7)具有來自下面組的兩個(gè)元件-用于對所述生物信號值( 進(jìn)行分析以成為所分析數(shù)值(M)的裝置；和 -用于如果所分析數(shù)值(M)不在預(yù)定限度內(nèi)則防止所述TMS裝置(15)的發(fā)射的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求12到14中任一項(xiàng)所述的用于磁刺激的設(shè)備，其特征在于， 用于防止所述TMS裝置(15)的發(fā)射的裝置適于向控制所述TMS裝置(15)的軟件饋送防止信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求12到14中任一項(xiàng)所述的用于磁刺激的設(shè)備，其特征在于， 用于防止所述TMS裝置(15)的發(fā)射的裝置適于直接向所述TMS裝置(15)的硬件饋送防止信號。
17.根據(jù)權(quán)利要求12到16中任一項(xiàng)所述的用于磁刺激的設(shè)備，其特征在于，用于分析所述生物信號值(S)的裝置適于將兩個(gè)數(shù)據(jù)樣本之間經(jīng)過的時(shí)間(ΔΤ)和在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)⑴所探測信號(S(i))的絕對值的乘積之和除以計(jì)算窗口的長度⑴，得到數(shù)值(M)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12到16中任一項(xiàng)所述的用于磁刺激的設(shè)備，其特征在于，用于分析所述生物信號值(S)的裝置適于將在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)所探測信號(S(i))的絕對值之和除以分析期期間信號數(shù)(N)。
19.根據(jù)權(quán)利要求12到16中任一項(xiàng)所述的用于磁刺激的設(shè)備，其特征在于，用于分析所述生物信號值(S)的裝置適于使在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)所探測信號(S(i))的平方值之和的平方根除以分析期期間的樣本數(shù)(N)。
20.根據(jù)權(quán)利要求12到16中任一項(xiàng)所述的用于磁刺激的設(shè)備，其特征在于，用于分析所述生物信號值(S)的裝置適于通過取在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)所測值(S(i))的絕對值來產(chǎn)生所分析數(shù)值(M)。
21.根據(jù)權(quán)利要求12到20中任一項(xiàng)所述的用于磁刺激的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還具有用于如果所分析數(shù)值(M)在預(yù)定限度內(nèi)則向所述TMS裝置(15)傳送發(fā)射信號的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的用于磁刺激的設(shè)備，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器⑵具有用于如果所分析數(shù)值(M)在預(yù)定限度內(nèi)則向所述TMS裝置 (15)傳送發(fā)射信號的裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的用于磁刺激的設(shè)備，其特征在于， 所述TMS裝置(15)適于發(fā)射TMS脈沖；-如果其已經(jīng)接收到發(fā)射信號；和 -如果所述觸發(fā)開關(guān)(5)接通。
24.根據(jù)權(quán)利要求12到23中任一項(xiàng)所述的用于磁刺激的設(shè)備，其特征在于， 所述設(shè)備還包括_30定位單元0，12，13)，適于監(jiān)測所述TMS線圈(1)的位置并提供數(shù)字位置數(shù)據(jù)，和-用于如果所述位置不在預(yù)定限度內(nèi)則防止所述TMS裝置(15)的發(fā)射的裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的用于磁刺激的設(shè)備，其特征在于，-用于防止所述TMS裝置(15)的發(fā)射的所述裝置是所述控制計(jì)算機(jī)(7)中的軟件。
26.一種用于刺激系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，其適于促使所述刺激系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
一種磁刺激方法，其中確定至少一個(gè)目標(biāo)的希望生物信號值或一系列值。在刺激時(shí)，向大腦施加短磁場脈沖并在每個(gè)TMS脈沖之前，測量諸如肌肉之類的每個(gè)目標(biāo)的生物信號值(S)，所述生物信號諸如肌動電流描記器(EMG)。如果相應(yīng)的所測生物信號值(S)在預(yù)定限度外則自動防止TMS脈沖的發(fā)射。
文檔編號A61B5/05GK102202571SQ200880131791
公開日2011年9月28日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者H·哈努拉, J·勞霍南 申請人:內(nèi)克斯蒂姆股份公司