[发明专利]用于TMS剂量评估和突发病检测的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于TMS剂量评估和突发病检测的方法和设备。

背景技术

经颅磁刺激(TMS)是用于无创地刺激人脑的技术。具体地，TMS在脑部的神经元中引起去极化或超极化。通过快速改变磁场，TMS利用电磁感应来感生弱电流；这能以最小的不适感来引起脑部特定或常规部位的活动，从而允许对脑部的功能及互连进行研究。因此，TMS利用感应原理来获得能跨越头皮与颅骨的电能，而不带有直接经皮电刺激的痛感。它涉及将金属丝线圈放置在头皮上并让快速变化的强电流穿过该线圈。这产生了能不受阻碍且相对无痛地穿过头部组织的磁场。相应地，该磁场在脑部感生出微弱得多的电流。为了感生足够的电流来去极化脑部的神经元，流经激励线圈的电流必须在几百微秒之内开始、终止或者反转其方向。

目前，以几种不同的形式来使用TMS。在称为单脉冲TMS的第一种形式中，将单个脉冲的磁能量从线圈传送至患者。在另一种形式即反复式TMS(rTMS)中，将脉冲串在一特定时间段里以各种频率模式进行传递。频率序列上调了脑皮质的兴奋性，并且在某些疾病(如抑郁症)中使用这种模式是有优势的。然而，高频率模式具有提高突发病风险的潜在性。针对刺激强度及频率的安全限制记载在国际性共识文件(例如，2009年Rossi等人、1996年Wassermann等人所著)中。

为了监控TMS应用的安全性和有效性，一种已知方法是在TMS应用期间及之后以直观的方式监控患者的状态。由此获得这种出于安全目的的主观评估，并且这种评估通常基于问卷表。然而，这得不到针对治疗有效性的在线反馈，并且这种方案无法及时对突发病进行检测。

监控TMS应用的安全性和有效性的另一已知方法是在TMS阶段之前及之后监控患者的脑电图。

脑电图(EEG)是对患者的特定脑电波图案的记录。EEG系统允许对脑电波形进行记录。EEG系统通常包括放置在患者头皮上的多个导电电极。这些电极通常为金属并连接到前置放大器上，其中该前置放大器处理由电极检测到的信号并将放大的信号提供给EEG机。EEG机包括硬件和软件，其对信号进行解释以提供由电极检测到的脑电波活动的可视显示。这种脑电波活动通常显示在条带记录仪或计算机监视器上。

在实践中，EEG的采用涉及到在TMS阶段之前及之后对经诱发响应进行测量，并随后在TMS阶段之后对自发性EEG或非磁性经诱发EEG响应进行测量。然而，在TMS治疗阶段之后采用EEG测量可显著延长整个治疗阶段。

监控TMS应用的安全性和有效性的又一已知方法是在TMS阶段期间监控患者的脑电图。然而，在TMS脉冲过程中对患者脑电图的监控存在技术问题：TMS兼容式EEG系统通常不能适应TMS测量，因为由TMS设备所产生的高能量动态磁场在脑电图引线中感生出不期望的电压，从而造成传统EEG硬件的使用不适于安全且有效地监控TMS治疗。具体地，至少当前EEG系统中所使用的前置放大器经受了由TMS系统产生的磁场所引起的饱和。由于用于监控EEG的电极通常紧邻于TMS线圈，磁脉冲在EEG电极的一个或多个电极中感生出能造成EEG前置放大器饱和的信号。用于EEG系统中的典型前置放大器被TMS脉冲饱和之后，要花费相对较长的时间来恢复。

在TMS期间监控脑电图EEG的一种已知方法是在EEG系统中包括放大器，其在TMS脉冲期间使用采样保持电路来将放大器维持在恒定电平。据称，该放大器能在TMS脉冲结束后的100微秒内恢复。尽管这种系统看起来允许在TMS脉冲接收后的较短时间内对脑电图进行监控，但是还需要附加的选通并同步电路来针对TMS系统控制EEG放大器的操作。附加的选通及采样电路是不理想的，因为它需要额外的电路并且可能较为复杂。

由于使用金属电极来感测EEG信号，因此出现了当在TMS期间当对患者的脑电图进行监控时出现的附加复杂性。由TMS脉冲在金属电极中感生的大涡流会引起局部受热，这可能会造成患者头皮的灼烧。这一点暴露出安全风险。

美国2002/007128A1还公开了在TMS期间监控脑电图的又一方法。该现有技术文献公开了一种在TMS系统的操作时序与EEG系统的操作时序之间具有同步的系统和方法。而本发明提供了一种控制设置，其在TMS系统的操作期间能监控EEG系统所提供的信号，并且当EEG信号处于不期望状态时停止TMS系统的操作。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种在TMS(经颅磁刺激)期间用于监控患者的脑电图(EEG)的系统，该系统包括：