[发明专利]用于探测脑中的异常神经电活动的装置

说明书

本申请是申请日为2010年1月26日、名称为“用于探测异常神经电活动的方法和装置”的第201080008430.8号发明专利申请的分案申请。

技术领域

本文描述的实施方案涉及用于探测和治疗表现为异常神经电活动(aberrant neural-electric activity)的神经学事件或状况的装置、系统和方法。更具体地，本文描述的实施方案涉及用于探测和治疗癫痫(epilepsy)的电极装置和方法。

背景技术

存在很多种表现为脑中的异常神经电活动的神经学事件和状况，包括癫痫、偏头痛，以及甚至是某些形式的抑郁症。癫痫是一种表现为导致短暂的意识障碍或意识丧失、异常的运动神经现象、精神或感官上的扰乱、或自律神经系统的紊乱的，周期性发生的无诱因突然发作的疾病。它是由脑中的神经元的异常放电(firing)——一种已知的致癫痫状况——引起的。这些异常的放电或释放电(electrical discharge)可能始于少量的神经元集群(neuronal population)(它们被称为致痫灶，该状况被限定为病灶性癫痫)或始于脑中的更大片的区域(该状况被定义为一般性癫痫)。通常，在出现完全发作之前,可能会存在一个异常的神经元放电时段。该时段被称为发作前状态，它可能包括一个或多个异常的放电事件，也即发作前事件。

无论是什么原因，该疾病对人力和财力的影响都是很大的。目前，在美国，癫痫患病人数约为3百万，而全世界约为5000万，其中仅美国每年就诊断出200,000个新病例。美国人口的10％在其一生中将遭受一次癫痫发作。由于癫痫突然发作的破坏性，该疾病将妨碍病人进行很多常规的活动，其中包括驾车或操作机器。很多州对那些诊断为患有癫痫的人实施了驾驶限制。对于这些病人中的一部分人，该疾病是如此的严重以至于他们基本是残疾的。该疾病所导致的直接或间接经济损失估计为每年125亿美元。

尽管存在很多可获得的药物疗法，但是这些疗法具有很多副作用，其中包括细胞增生、口齿不清以及记忆力减退。这些疗法还要求对治疗剂量进行精确控制，以避免因剂量太低而出现癫痫发作或因剂量太高而导致出现副作用。还估计至少20-30％的癫痫病人不能通过目前能获得的药物疗法得到有效的治疗。在带有部分性癫痫发作的医药难治性癫痫的病人群体中,已知反癫性发作的药物不能很好地对该癫性发作起作用。对于这些和其他病人而言，唯一的选择是激进的脑外科手术，而该脑外科手术带有非常大的致残率死亡率问题并且在很多病例中还作为禁忌。尽管在使用脑的电刺激、尤其是深脑的电刺激作为治疗这些疾病的方式上做了很多尝试，但这些方法限于使用连续的刺激，也没有使用探测装置来根据病人脑活动的变化来对刺激进行调节或改变。而且，连续的深脑刺激还具有很多缺陷。为了达到效果，所述治疗可能要求刺激经常是癫痫性发作的起源或病灶的新皮层。然而，在该区域的连续的或者频繁的刺激可能导致各种神经学上的症状，其中包括口齿不清、感官上的障碍、被动的情绪记忆力减退和抑郁症。而且，病灶可能源于脑中的很多区域，而不只是新皮层，例如，其中包括大脑皮层、初级运动皮层、运动前皮层海马状突起等。因此，仅仅刺激新皮层可能不是很有效。

尽管已经用过多种方法借助于脑电图测量(EEG)来定位致痫灶，但是这些方法非常依赖于同样具有很多缺陷的表面电极。这些缺陷包括，当存在两个或更多个可能互相抵偿(由于信号的偶极性质)的病灶或封闭的场病灶(closed field foci)(由于病灶位于一片非平行的组织中)时，若形成癫痫的病灶位于深脑组织中，则信号非常弱。关于表面电极的其他缺陷还包括，位于病灶上面的各种组织层(如，脑膜、骨头、皮肤等)倾向于在更大的头皮层上传播信号，使得定位变得困难，以及，由病灶产生的偶极可能取向为平行于或倾斜于电极这一事实导致信号的相位反转以及信号的错误定位。对于植入的电极而言，也会出现很多同样的问题——包括定位的困难和相位反转。这些问题会导致更难以探测引发发作的发作前事件，因为在发作前事件期间的异常的神经电活动的大小和持续时间相对于真正的发作而言可能是较小的。

因此，需要一些用于探测发作或发作前事件/状态的设备和方法，以便给予精确的治疗(如药物或刺激)，以防止发作和/或最小化发作的影响。而且，由于癫痫性发作的病灶可能源于脑的很多个区域中，因此需要一些能够探测癫痫性事件发作的设备和方法，而无论该病灶位于何处。

发明内容