用于神经性脑活动去同步化的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于使神经元的病态同步性脑活动去同步化的装置。根据本发明专利技术，在至少两个电极的辅助下刺激脑区的至少两个子区或至少两个功能相关的脑区中的活动，这令人惊奇地引起患者的受影响神经元群体的去同步化，因而抑制症状。刺激反馈信号即测量的、延时的和经加工的神经元活动被用作单个刺激。从而本发明专利技术允许自调节性按需控制刺激信号的放大，由此刺激脉冲的强度在成功去同步化之后自动最小化。为了成功操作，所述装置既不需要复杂校准又不需要调整刺激参数，然而，可有利地通过附加控制器调节和优化后者。所述装置包含至少两个刺激电极（２）和至少一个传感器（３），它们受控制器控制以使其引起局部去同步化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于神经性脑活动去同步化的方法和装置
本专利技术涉及如权利要求1的特征前述中要求保护的用于神经性脑活动去同步化的装置。
技术介绍
对于患有神经或精神疾病如帕金森氏病、特发性震颤、肌张力障碍或强迫症的患者，在脑的限定区域例如丘脑和基底神经节中的神经元群由于疾病而活跃，例如过度同步化。这时，大量神经元形成同步动作电势；神经元涉及过度同步放电。相反，在健康人中，在这些脑区域中的神经元例如以不相关的方式产生性质不同的放电。对于帕金森氏病，例如丘脑和基底神经节的病理同步活动改变其它脑区域例如大脑皮层如主要运动皮质中的神经活动。这时，丘脑和基底神经节区域中的病理同步活动强迫自身例如按照大脑皮层的节律，从而最终使得由这些区域控制的肌肉发生病理活动，例如有节律的震颤。对于不能(不再能)接受药物治疗的患者，根据临床症候以及根据疾病发生在一侧或两侧而在一侧或两侧植入深电极。这时，缆在皮肤下面从头部连接至所谓的发生器，所述发生器包含具有电池的控制器，例如被植入在锁骨区域处的皮下。该深电极用于进行单一脉冲例如方波脉冲的高频率周期顺序的连续刺激(频率＞100Hz的脉冲序列)。该方法的目的是抑制目标区域中神经元放电。标准深刺激所依据的作用机制尚未得到充分解释。大量研究结果指出标准深刺激的作用方式类似于可逆性损伤形成，亦即与组织的可逆性去活化相同的方式：标准深刺激抑制目标区域和/或与之相连的脑区域中的神经元放电。这类刺激的缺点在于发生器的功率消耗相当高，使得包括电池的发生器在仅约1-3年后就必须频繁手术更换。甚至更不利的是作为脑例如丘脑或基底神经节区域中的非生理(非自然)输入，高频连续刺激经几年时间可导致相关神经元群的适应性。-->作为该适应性的结果，为了得到相同的刺激成功，就必须接着使用更大的刺激强度来刺激。刺激强度越大，则刺激相邻区域引起副作用的可能性就越大，所述副作用例如讷吃(语言障碍)、感觉迟钝(在某些情况下高度疼痛的错误感觉)、小脑运动失调(无外部帮助下不能安全站立)或类似于精神分裂症的症状等。这些副作用不能为患者所忍受。在这些情况下，几年之后治疗就因而丧失了其有效性。对于其它刺激方法，例如DE 102 11 766.7“Vorrichtung zur Behandlung vonPatienten mittels Hirnstimulation，ein elektronisches Bauteil sowie die Verwendungder Vorrichtung und des elektronischen Bauteils in der Medizin”[利用脑刺激治疗患者的装置、电子部件以及该装置和电子部件在医疗中的用途]和在DE 103 18 071.0-33“Vorrichtung zur Desynchronisation von neuronaler Hirnaktivitt”[神经性脑活动去同步化装置]中所描述的，已经提出基于按需控制在各目标区域施加刺激。这些方法/这些装置的目的不是简单抑制疾病同步性放电-如标准深刺激那样-而是将其变得更加接近于生理的、不相关的放电模式。相对于标准深刺激，其目的是一方面降低功率消耗，另一方面采用按需控制刺激来减少引入组织的能量。然而，这些按需控制的、去同步化方法还具有相关缺点。根据DE 102 11 766.7的按需控制的、去同步化刺激方法的缺点在于以下事实：为了利用电刺激来使同步化的神经元群去同步化，必须相对于疾病相关节律性活动的特定时相向目标区域精确施加特定持续时间的电刺激。由于该精确性目前还不能可靠地通过实验获得，因此使用组合刺激。组合刺激的第一刺激例如这个通过重置也就是重启的方式来控制待去同步化群体的动力学，同时组合刺激中的第二刺激触发处于易受影响状态的神经元群并使之去同步化。然而，对于该目的，关键在于适当的监测质量，亦即重置质量，这在某些环境下可能意味着主要刺激必须用于重置。然而，这应该避免以便减少副作用。但是，甚至更关键的是所期望的去同步化作用仅在最优化选择刺激参数即单独刺激的持续时间、尤其是第一和第二刺激的间隔时间时才产生。这具有严重的后果：1.需要耗时的校准程序，并且通常持续超过30分钟。2.由于耗时的校准程序，因此根据DE 102 11 766.7的去同步化刺激不能被用于手术-->内选择深电极的最合适目标点。为此，根据DE 102 11 766.7的去同步化刺激作用将不得不对不同的目标点分别测试，这将需要对每一目标点进行分别校准；这将延长电极植入的持续时间，这对于患者来说是不可接受的。3.当网络特征发生相对主要的波动时，即描述神经元群活动的参数如突触强度和放电速率的波动，必须进行重新校准。这具有在校准期间不能实现治疗性作用的缺点。4.由于根据DE 102 11 766.7的去同步化刺激仅在待去同步化的神经元群体的频率不经历较大波动时才发生，因此其不能用于具有时间延迟的、频率高度变化的疾病，所述时间延迟由于疾病在短时间的过度同步性活动中发生，也即例如例如癫痫的情况。根据DE 103 18 071.0-33的按需控制、去同步化刺激方法的缺点在于以下事实：为了利用电刺激来使同步化神经元群去同步化，要进行多电极刺激。将持续时间短的高频脉冲序列或低频脉冲序列施加于单个电极上。这导致受刺激神经元群体的相位重置。选择经多个电极施加刺激的时间，使得与刺激电极相关的神经亚群之间具有等距离相位偏移。在完成刺激如经多个电极施加的刺激之后，神经元之间病理性增加的相互作用自动导致完全去同步化。该方法具有快速校准和抗参数波动的优点，使得该刺激方法也可以用于仅在高变动频率的短时间同步性活动中发生延迟的情况。然而，DE 103 18 071.0-33中的方法也具有严重的缺点：1.为了在相关神经元群体中产生完全和均匀的相位重置，必须对各个电极施加极强的刺激。因为病理相互作用仅能随等距离相位重置导致完全去同步化，因此均匀的相位偏移是必须的。但是，应该避免使用极强的刺激以便减少副作用。2.DE 103 18 071.0-33中方法的一个主要特征是周期性的、可能按需控制的施加总刺激。受刺激组织在整体激之间重新同步化。这意味着待去同步化的神经群体在两个非生理状态之间震荡：N-簇态，其中N代表用于刺激的电极数，和重新同步化的过渡态。因此，待去同步化的群体从未长时间处于所期望的去同步化状态，虽然这是为了减少疾病依赖性症状和刺激依赖性副作用而所期望的。3.DE 103 18 071.0-33中的按需控制器需要复杂的控制器，其具有复杂的控制电子并且必然消耗更大功率。-->上述刺激方法使用单脉冲、高频脉冲序列和低频脉冲序列作为刺激信号，其或者抑制受刺激神经元的特定动力学或利用相位重置使待去同步化的神经元群体改变至N-簇态。刺激脉冲序列的构建不利用待去同步化的神经元群体的特定动力学，就此来说，所述刺激脉冲序列对于待去同步化的神经元群体是外部的和非生理性信号。为了抑制疾病症状，刺激脉冲序列必须高强度施加，这导致以下预期，即神经元群体自身适应该非生理性刺激并可能导致副作用。
技术实现思路
本专利技术的主题因而是提供用于使神经性脑活动去同步化的装置，利用该装置患有同步性脑活动疾病的患者可得到温和和本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于神经脑活动去同步化的装置，其特征在于所述装置包含－至少一个传感器（３），用于测量信号，所述信号复制待去同步化神经元群活动的时间发展，－至少两个电极（２），－和控制器（４），其记录来自传感器（３）的测量信号并用该信 号产生至少两个刺激信号，还将所述刺激信号传递至电极（２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2003-11-28 10355652.41.用于神经脑活动去同步化的装置，其特征在于所述装置包含-至少一个传感器(3)，用于测量信号，所述信号复制待去同步化神经元群活动的时间发展，-至少两个电极(2)，-和控制器(4)，其记录来自传感器(3)的测量信号并用该信号产生至少两个刺激信号，还将所述刺激信号传递至电极(2)。2.权利要求1的装置，其特征在于所述控制器(4)产生刺激信号，所述刺激信号在时间上延迟于所述测量信号。3.权利要求2的装置，其特征在于所述控制器(4)向N个电极(2)发出刺激信号，所述刺激信号在至少一些情况下具有不同的时间延迟。4.权利要求2或3的装置，其特征在于所述控制器(4)产生刺激信号，所述刺激信号的时间延迟基本等距。5.权利要求2-4中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)产生刺激信号，所述刺激信号的时间延迟对应所述测量信号的周期T的分数或所述分数的倍数。6.权利要求1-5中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)使用传感器(3)直接测量待去同步化神经元群活动的时间谱。7.权利要求1-5中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)使用至少一个传感器(3)间接测量所述神经活动的时间谱。8.权利要求7的装置，其特征在于所述控制器(4)使用至少一个传感器(3)测量受待去同步化区域影响的肌肉群活动的时间谱，和/或测量与待去同步化区域相关的神经元群活动的时间谱。9.权利要求6-8中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)持续性测量所述活动的时间谱。10.权利要求6-8中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)以离散时间的测量间隔测量所述活动的时间谱。11.权利要求10的装置，其特征在于所述控制器(4)通过确定性和/或随机性算法控制离散性测量间隔之间的持续时间和/或时间间隔。12.权利要求1-11中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)储存所述测量信号。13.权利要求1-12中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)处理所述测量信号。14.权利要求13的装置，其特征在于所述控制器(4)过滤所述测量信号。15.权利要求13或14的装置，其特征在于所述控制器(4)对所述测量信号进行频率分析和/或小波分析和/或带通滤波和/或滤波和/或时域Hilbert变换。16.权利要求13-15中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)线性和/或非线性变换和/或组合所述测量信号。17.权利要求13-16中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)放大所述测量信号。18.权利要求1-17中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)限制所述刺激信号的最大振幅。19.权利要求13-18中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)改变所述测量信号的极性。20.权利要求13-19中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)对所述测量信号进行时间编码。21.权利要求20的装置，其特征在于所述控制器(4)将所述测量信号编码为脉冲串。22.权利要求21的装置，其特征在于所述控制器(4)将所述测量信号编码为射频脉冲串。23.权利要求13-22中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)产生刺激信号，所述刺激信号的引入净电荷基本为0。24.权利要求1-23中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)从测量信号中产生单个刺激。25.权利要求1-24中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)驱动具有单个刺激的至少两个电极(2)。26.权利要求1-25中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)驱动具有不同的单个刺激的至少两个电极(2)。27.权利要求26的装置，其特征在于所述控制器(4)产生单个刺激，所述单个刺激由不同的处理步骤产生。28.权利要求1-27中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)检测单个电极(2)的刺激位置与由其检测的神经元群的位置之间的传导时间差。29.权利要求28的装置，其特征在于所述控制器(4)还包括在计算单个电极(2)的单个刺激的时间延迟和/或处理所述测量信号中的相关传导时间。30.权利要求1-29中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)发出用于总刺激的信号至电极(2)，所述信号包含用于单个刺激的信号。31.权利要求30的装置，其特征在于所述控制器(4)在总刺激过程的所有情况下发出一个单个刺激至N个电极(2)的至少两个电极(2)上。32.权利要求30或31的装置，其特征在于所述控制器(4)产生总刺激，所述总刺激的引入净电荷基本为0。33.权利要求30-32中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)在施加总刺激的过程中发出具有基本等距时间延迟的信号至所有N个电极(2)。34.权利要求30-33的装置，其特征在于所述控制器(4)使用确定性和/或随机性算法，确定并改变由总刺激中的单个刺激的顺序和/或本性和/或强度和/或由其所引入的能量。35.权利要求30-34中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)改变在总刺激过程中所驱动的电极(2)。36.权利要求35的装置，其特征在于所述控制器(4)通过确定性和/或随机性算法改变在总刺激过程中所驱动的电极(2)。37.权利要求1-36中任一项的装置，其特征在于至少一些电极(2)具有不同的长度。38.权利要求1-37中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)持续施加刺激信号。39.权利要求1-38中任一项的装置，其特征在于所述控制器(4)反复施加刺激信号。40.权利要求39的装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得塔斯，奥列克山大波波维奇，克里斯蒂安豪普特曼，
申请(专利权)人：于利奇研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]