ES2325936B1 - Sistema de registro electroencefalografico simultaneo durante la estimulacion magnetica transcraneal de baja intensidad. - Google Patents
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Abstract
Sistema de registro electroencefalográfico
simultáneo durante la estimulación magnética transcraneal de baja
intensidad.
La invención consiste en un doble casco
(1-4), a base de un casco (1) de estimulación
magnética por inducción y de baja intensidad, portador de bobinas
(3) y alimentado por un generador oscilador (2), casco que se
superpone a un casco (4) de monitorización electroencefalográfica
con una serie de electrodos (5) superficiales, conectados a un
registrador (6) provisto con el número de canales requeridos para
cada tipo de registro complementario simultáneo del estímulo
aplicado, así como una cámara de Faraday (9) y conexiones
(10-11) igualmente aisladas, de modo que el
registrador (6) registra las señales de ambos cascos (1) y (4)
simultáneamente así como se conecta a un conversor analógico
digital (15) que amplifica las señales cerebrales recibidas por el
registrador (6) y las envía a un ordenador (14), que gobierna el
conjunto.
Description
Sistema de registro electroencefalográfico
simultáneo durante la estimulación magnética transcraneal de baja
intensidad.
La presente invención se refiere a un sistema de
registro electroencefalográfico simultáneo durante la estimulación
magnética transcraneal de baja intensidad, de entre los diferentes
procedimientos existentes de estas aplicaciones.
La invención centra sus características en la
incorporación de un doble casco, de estimulación y de registro,
dispuestos éstos en superposición y conectados, el primero de ellos
a un aparato oscilador generador y, el segundo, a un
eletroencefalógrafo de, al menos, 32 canales, de modo que, al menos
30 de ellos, son de recepción de señales de bipolos de electrodos,
mientras que dos de los mismos en vez de conectar las señales de
monitorización electroencefalográfica de diferentes bipolos, se
conectan, para su identificación a tiempo real, los pulsos de
estimulación aplicados al paciente, con éste ubicado en una cámara
de Faraday a efectos de filtrado de señal y estando adecuadamente
aisladas las conexiones entre los cascos y ambos equipos externos a
la cámara.
Así pues el objeto de la invención es
proporcionar un dispositivo que permita el registro simultáneo de
la monitorización electroencefalográfica y la estimulación
magnética transcraneal.
Dentro del campo de aplicación de la invención,
el de la estimulación magnética transcraneal, cabe mencionar, entre
otras, la patente de invención P200302949, consistente en un
"Equipo para tratamiento mediante campos magnéticos de
enfermedades neurodegenerativas", en la que se reivindica un
conjunto aparato oscilador generador y un casco aplicador de
estímulos de baja intensidad y frecuencia, en una cámara de
Faraday, a estos efectos de tratamiento citados.
Cabe destacar asimismo la patente de invención
P200302949, en la que se describe un equipo para el tratamiento
mediante campos magnéticos de enfermedades neurodegenerativas, en
el que participa un aparato oscilador generador asociado a un casco
de tratamiento, el cual si bien está previsto para permitir
realizar sesiones de estimulación magnética transcraneal, mediante
el mismo no es posible realizar una monitorización
electroencefalográfica simultánea en dicho proceso.
Por otra parte, dentro de las terapias no
convulsivas por medio de estimuladores magnéticos, también son
conocidos registros como el US2003/0125634, de Hideo Eda,
consistente en la monitorización electroencefalográfica (EEG)
durante una estimulación magnética transcraneal (EMT) de tipo
capacitivo, que cuenta con unos medios de control de esta última
intercalados entre ambos (EEG y EMT) y en respuesta a las señales
procedentes de la primera, sin sincronización previa entre
ambas.
El mayor inconveniente de este procedimiento es
el de la generación de calor por la propia bobina aplicadora, con
incremento de la temperatura cerebral de prácticamente imposible
medición en el interior del cerebro durante esta doble operación
simultánea ahora propuesta de EEG y EMT.
Por otro lado y pese a sus innegables resultados
experimentales eficaces, también son de imposible registro
simultáneo EEG y EMT las emisiones de campos magnéticos de 1 a 4 T,
de activación cerebral (A. Pascual Leone), sólo verificables
indirectamente por medición de respuestas motoras. Igual cabe decir
de técnicas finlandesas de registro EEG de alto campo (1,5 T), en
operativa EEG-EMT no simultánea.
El solicitante desconoce la existencia de
procedimientos de registro simultaneo EEG y de EMT que resuelvan la
problemática térmica, anteriormente descrita, de minimizar el
problema capacitivo con la sencillez y eficacia de la invención que
ahora se procede a describir, así como la drástica reducción de
tiempos en su aplicación al
paciente.
paciente.
El solicitante desea dejar también constancia
clara que, conceptualmente, esta técnica es totalmente opuesta a
cualquiera de las técnicas de bloqueo de la actividad cerebral,
como pueden ser las aplicaciones militares de los cañones de
microondas.
La presente invención se refiere un dispositivo
para el registro electroencefalográfico simultáneo durante la
estimulación magnética transcraneal de baja intensidad, de entre
los diferentes procedimientos existentes de estas aplicaciones.
La estimulación magnética transcraneal
propugnada caracteriza una falta de focalidad del sistema de
estimulación con lo que, aparte de los comprobados efectos
terapéuticos sobre el área diana genera otros muy diversos y poco
conocidos todavía, a nivel cortical, subcortical y otros más
amplios, que han sido generalizados como "refuerzo del sistema
inmunitario".
El efecto inductivo sería el responsable de la
estimulación activa o, por el contrario, el bloqueo de grupos de
neuronas (> 15 mV) y los órdenes de magnitud de la misma en pT,
productores de campos magnéticos en la corteza cerebral, dentro de
los rangos de las intensidades fisiológicas, producen diferenciales
del orden de los 10 fT a los
100 fT, registrados por los solicitantes en un SQUID. La hipótesis planteada no es la de la inducción axonal sino la de transferencia de cargas a través de las uniones GAP (J.A. White), en cuyos canales se mide la conductancia elemental en órdenes de pS, luego su activación puede alcanzarse con intensidades de campo del orden de la carga del electrón.
100 fT, registrados por los solicitantes en un SQUID. La hipótesis planteada no es la de la inducción axonal sino la de transferencia de cargas a través de las uniones GAP (J.A. White), en cuyos canales se mide la conductancia elemental en órdenes de pS, luego su activación puede alcanzarse con intensidades de campo del orden de la carga del electrón.
Para ello el dispositivo de la invención
incorpora un doble casco, el primero semiesférico y más exterior,
de estimulación magnética y un segundo casco, interior, de
monitorización electroencefalográfica.
El casco exterior o de estimulación magnética
consiste en un elemento de material plástico aislante eléctrico,
portador de 32 bobinas monovuelta, en cuatro hileras de 8 unidades,
superpuesto a otro, en forma de casco de
malla.
malla.
Este casco primero, sigue en su construcción la
del sistema 10/20, incorporando las 32 bobinas en 4 planos
horizontales, el primero y superior próximo al vertex, si bien
salvando a éste justamente a una distancia tal que la circunferencia
tangente queda al menos a 3 centímetros del vertex, seguido de otro
a 20º, en el plano de los puntos frontal y parietal cero, así como
de un tercero, a otros 20º en el plano de los puntos frontal polar
y occipital y un cuarto, a 10º y en el plano del
nasion-inion.
También en estos tres planos se mantiene como
característica una distancia de un mínimo de 3 centímetros, en cada
arco de bóveda que agrupa a las bobinas de los tres planos respecto
de los puntos craneales citados como referentes de cada plano y por
tanto, de los demás de la disposición 10/20 de todos los puntos de
contacto de los electrodos de monitorización
electroencefalográfica. Esto equivale a decir que la distancia
mínima entre cualquier electrodo y la bobina de ubicación
equivalente más próxima es de 3 centímetros.
El casco de malla equivale al casco emisor,
según el mismo sistema 10/20, está provisto de una multiplicidad de
electrodos superficiales que suelen estar ubicados en simetría
lateral.
Los canales de registro mínimos son 8 y los
recomendados por la American Electroencephalografic Society (1986)
son 16, susceptibles de montaje conectivo bipolar, bien simple (por
ejemplo, por proximidad), bien longitudinal o bien transversal
(Federación Internacional de EEG y Neurofisiología), para registro
combinado preferente en estos canales de grupos formados por 2, 5 y
8 electrodos.
En esta invención se emplean al menos 32 canales
de los que son operativos convencionalmente su práctica totalidad.
Al menos a 30 de los mismos llegan, en esta aplicación que se
describe, las señales de sendas parejas de bipolos de electrodos,
salvo las procedentes de dos de ellos, que se dejan inoperativos
para esta aplicación, de modo que ambos canales se utilizan para
recibir en derivación la señal procedente del casco
estimulador.
Partiendo de la demostración de la
biomineralización magnética del cerebro (Kirschvink y Kowayasi) y
de la presumible remanencia mínima de los campos magnéticos en el
cerebro, este aso está conectado a un aparato oscilador generador
de campos magnéticos pulsantes, de onda cuadrada, preferentemente,
en rangos de muy baja frecuencia y de muy baja intensidad,
neutralizadores de los campos patológicos.
El segundo casco, ubicado en primer lugar, está
conectado convencionalmente al electroencefalógrafo, cuyos dos
canales inoperativos ya han sido previamente conectados al retorno
de los pulsos de estimulación aplicados al paciente, para esa
identificación a tiempo real del estímulo aplicado con la lectura
EEG, mientras que los restantes, al menos 30 canales, están listos
para recibir las señales de los correspondientes bipolos de
electrodos de medición de la actividad cerebral.
Completan el sistema descrito sendas conexiones
por cable de fibra óptica al aplicador de estimulación magnética
transcraneal y al registrador EEG, pasantes por una cámara de
Faraday, a efectos de filtración de señales, con limitación
inferior del rango de frecuencias del ambiente y habiendo sido
además eliminados previamente todos los elementos metálicos en el
interior de la misma, al igual que despojado al paciente de
éstos.
Se ha definido un protocolo de referencia que se
aplica a sujetos voluntarios no medicados y sin síntomas de
enfermedad neurológica alguna, en población de edades comprendidas
entre los 20 y los 60 años, consistente en la obtención de diversos
registros EEG consecutivos de la actividad eléctrica cerebral del
sujeto en diferentes disposiciones del mismo.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
\newpage
La figura 1.- Muestra una vista en explosión
esquemática del doble casco de la invención, mostrando el casco de
estimulación en disposición de colocación sobre el casco de malla
de monitorización electroencefalográfica, dispuesto sobre la cabeza
del paciente, el cual durante el proceso se ubicará dentro de una
cámara de Faraday.
La figura 2.- Muestra un ejemplo de la
aplicación con los registros de las señales recibidas de algunos de
los electrodos del registrador EEG y la señal partida recibida del
estimulador dispuesta en los canales marcados con una flecha.
La figura 3.- Muestra un esquema simplificado de
los componentes que participan en la instalación.
A la vista de las figuras reseñadas, puede
observarse como en el sistema de registro electroencefalográfico
simultáneo durante la estimulación magnética transcraneal de baja
intensidad que se preconiza participa un doble casco constituido
por dos cascos en superposición, el primero de ellos (1)
semiesférico y más exterior, de estimulación magnética por
inducción y de baja intensidad procedente de un generador oscilador
(2), consistiendo dicho casco (1) en un elemento de material
plástico aislante eléctrico, portador bien de una bobina (3)
monovuelta o bien de una diversidad de ellas, así como estando este
casco (1) estimulador superpuesto a otro casco (4) de
monitorización electroencefalográfica, provisto de electrodos (5)
superficiales, preferentemente en forma de casco de malla y
conectado a un registrador (6) de monitorización
electroencefalográfica, provisto con el número suficiente de
canales (7) requeridos para registro de una diversidad de bipolos
de electrodos, además de otros dos canales (8) de registro
simultáneo del estímulo aplicado, así como una cámara de Faraday
(9) y dos conexiones (10) y (11) igualmente aisladas,
respectivamente, la del generador oscilador (2) del casco (1)
estimulador y la del registrador (6), que registra las señales de
ambos cascos (1) y (4) simultáneamente.
El casco (1) estimulador está estructurado según
el sistema 10/20 de diámetro 20 centímetros, regulable para su
adaptación al sujeto receptor o paciente, incorporando desde 1
hasta 32 bobinas (3), en serie, adosadas o en circuito impreso y,
en este caso, dispuestas en 4 planos horizontales que incorporan 8
bobinas cada uno, estando el plano más superior al menos a 3
centímetros del vertex, punto de ubicación de un electrodo (5); otro
plano, a 20º, que corta los puntos (Fz) y (Pz) de ubicación de
electrodos (5); un tercero, a otros 20º, en el plano de corte de
los puntos (Fp) y (O) también de ubicación de electrodos (5); más
un cuarto, a 10º y en el plano del nasion-inion,
así como estando también giradas las correspondientes bobinas (3)
de estos puntos citados de ubicación de electrodos (5) de estos tres
últimos planos, hasta alcanzar una separación mutua de 3 centímetros
y, además, de los restantes puntos intermedios de ubicación de
electrodos (5) en cada uno de estos planos y, por tanto, de todos
los demás puntos de contacto de los electrodos de la disposición
10/20 del casco (4) del registrador (6) EEG.
En este ejemplo preferente, el casco (4) de
malla complementario al casco (1) emisor, según el mismo sistema
10/20, está provisto de 24 electrodos (5) superficiales ubicados en
simetría, siguiendo el eje anteroposterior en vista superior,
dispuestos en alineación de 2, 5, 5, 5 y 2 electrodos (12).
Los canales de registro de la figura 2 son hasta
20, en montaje conectivo bipolar simple y por proximidad así como,
en el caso de las 32 bobinas (3), al menos 18 de ellos son
operativos en conexión con las parejas de electrodos (5) mientras
que, los dos canales restantes de otras dos parejas de bipolos se
desconectan de éstos y se utilizan para la conexión (13) directa
desde el generador oscilador (2), produciéndose a través de aquella
la recepción simultánea del estímulo enviado por éste al casco (1)
estimulador con las respuestas a éste del cerebro, recibidas a
través de las diferentes parejas de electrodos (5).
El generador oscilador (2), emisor de campos
magnéticos pulsantes de onda cuadrada, lo hace en rangos de muy
baja frecuencia, concretamente desde 1 a 40 Hz, en consonancia con
los trenes de ondas cerebrales de baja frecuencia y preferentemente
en el rango de las ondas 0 de origen occipital. Asimismo estos
campos son de muy baja inducción magnética (0,5 a 10 pT), a Emes de
inhibir, de forma atérmica, por neutralización y durante periodos
variables de tiempo, las concretas energías magnéticas resonantes
generadas por los focos patológicos de las neuronas, de acuerdo con
un mecanismo de resonancia cuántico o de efecto ventana, que se
corresponde más que con el mismo órgano con la función específica
del mismo en el momento de la aplicación del estímulo.
Tanto la conexión (11) del registrador (6) con
el casco (4) de malla EEG y la conexión (10) del generador
oscilador (2) se realizan por medio de sendos cables de fibra
óptica, que dejan a ambos equipos (2) y (6) en el exterior de la
cámara (9) receptora del paciente, la cual tiene controlados los
estímulos acústicos y luminosos y está construida de modo que
elimina las emisiones indeseadas en frecuencias por debajo de los
500 Hz, correspondientes al límite superior del efecto barrera de
las membranas celulares, en aplicación sin elementos metálicos,
tantos los pertenecientes al paciente como los posibles del
interior de la cámara.
El protocolo que servirá después como referente
a fines de definir unos patrones de normalidad como requisito
previo a su aplicación en estados patológicos.
Este protocolo es aplicado a sujetos
voluntarios, en número superior al del patrón normalizado de
referencia, no medicados y sin síntomas de enfermedad neurológica
alguna, en población de edades comprendidas entre los 20 y los 60
años, consistiendo en 5 registros consecutivos EEG de la actividad
eléctrica cerebral, de sólo 5 minutos de duración, mientras que en
la actualidad no existen tiempos de aplicación inferiores a 15
minutos y teniendo lugar, cada uno de ellos, sin conocer el sujeto
las características de la aplicación de este protocolo; con los ojos
abiertos y sin EMT; con los ojos abiertos y EMT a 8 Hz y 10 pT; con
ojos cerrados y sin EMT; con ojos cerrados y EMT a 8 Hz y 10 pT;
con ojos abiertos y sin EMT.
Esta aplicación se realiza a doble ciego, en la
medida en que ni el sujeto receptor del estímulo ni el personal
sanitario conoce el momento de la iniciación de cada aplicación o
su duración, así como tampoco la estructura repetitiva de cada
conjunto de aplicaciones.
Para ello se dispone de un ordenador PC (14) que
programa aleatoriamente el momento y punto de arranque del ciclo de
la aplicación, el cual está conectado al generador oscilador (2) y,
también al registrador EEG (6), en este último caso, por intermedio
de un conversor analógico digital (15), dispuesto a la salida de
éste registrador EEG (6) y que, adicionalmente, amplifica las
señales analógicas recibidas de los bipolos de electrodos (5)
captadores de la actividad cerebral del sujeto o del paciente (16),
así como amplifica las provenientes del generador oscilador (2).
Las variantes constructivas de cascos (1) y (4),
generadores osciladores (2) y registradores (6), de aplicaciones en
las diferentes enfermedades, neurodegenerativas o de otro tipo son
igualmente susceptibles de disponer de los correspondientes
protocolos referente para las mismas.
Además de estos patrones, a utilizar como
patrones de normalidad en posteriores aplicaciones y de utilidad
inmediata a la hora de discriminar patologías de resultados
normales no patológicos, estos medios de la invención tienen
utilidad también para anticipar el conocimiento de la inminencia de
presentación de una enfermedad todavía no declarada y sirven para
confirmar la reacción de la aplicación de estímulos a enfermedades
neurodegenerativas como el Parkinson o la epilepsia, entre otras de
forma que, en función de la respuesta instantánea a los estímulos
recuperadores aportados en dosis terapéuticas por el generador
oscilador, a través del casco estimulador, se puede prever la
evolución del tratamiento, direccionar éste de la manera más
adecuada y anticipar y acomodar los ciclos del mismo.
Claims (3)
1. Sistema de registro electroencefalográfico
simultáneo durante la estimulación magnética transcraneal de baja
intensidad, que siendo del tipo de los que incluyen una cámara de
Faraday, un aparato oscilador generador asociado a un casco de
estimulación magnética transcraneal semiesférico, a base de un
material plástico aislante eléctrico, portador de una bobina
monovuelta o una diversidad de ellas, y estando destinado dicho
sistema a permitir realizar el registro simultáneo de la
monitorización electroencefalográfica y la estimulación magnética
transcraneal, se caracteriza porque incorpora un doble casco
(1-4) constituido a partir de un casco (1) de
estimulación magnética por inducción y de baja intensidad, bajo el
que se dispone un segundo casco (4), de monitorización
electroencefalográfica, en el que se establecen una serie de
electrodos (5) superficiales, casco que presenta una configuración
preferentemente en forma de malla, que se conecta a un registrador
(6) de monitorización encefalográfica, provisto con el número de
canales (7) para electrodos requeridos para cada tipo de registro
simultáneo del estímulo aplicado, contando con conexiones
(10-11) aisladas del casco (1) al generador (2) y
del casco (4) al registrador (6), el cual registra a su vez y de
forma simultánea la señal proveniente del generador (2), estando
dicho registrador (6) asociado a un conversor analógico digital
(15) que envía las señales recibidas a un ordenador (14) de control
del sistema que posibilita la estimulación en técnica doble ciego,
habiéndose previsto que las bobinas (3) puedan participar en número
de hasta 32, con la particularidad de que los canales de registro
del casco (4) de malla receptor del casco (1) emisor se disponen en
montaje conectivo bipolar simple y por proximidad, así como en
número de hasta 20 canales en el caso de las 32 bobinas (3), de los
que al menos 18 de ellos son operativos en conexión con las parejas
de electrodos (5), mientras que los dos canales restantes para dos
parejas de dos bipolos, se desconectan de éstos y se utilizan para
la conexión directa desde el generador oscilador (2), produciéndose
a través de aquella la recepción simultánea del estímulo enviado
por éste al casco (1) estimulador con las respuestas a éste del
cerebro, recibidas a través de las diferentes parejas de electrodos
(5), habiéndose previsto asimismo que el generador oscilador (2),
incluya medios para la emisión de campos magnéticos pulsantes de
onda cuadrada, en rangos de muy baja frecuencia, del orden de 1 a
40 Hz, en consonancia con los trenes de ondas cerebrales de baja
frecuencia, así como de muy baja inducción, entre 0,5 a 10 pT.
2. Sistema de registro electroencefalográfico
simultáneo durante la estimulación magnética transcraneal de baja
intensidad, según reivindicación 1ª, caracterizado porque
las bobinas (3) del casco estimulador (1), el cual puede incorporar
hasta 32 de dichas bobinas en disposición 10/20, conectadas en
serie, adosadas o en circuito impreso y dispuestas en zonas
cerebrales concretas o formando cuatro hileras de 8 unidades
correspondientes a 4 planos horizontales, uno al menos a 3
centímetros del vertex, punto en el que se sitúa un electrodo (5)
del casco de monitorización electroencefalográfica (4); otro plano
a 20º, que corta los puntos (Fz) y (pz) de ubicación de electrodos
de dicho casco (4), un tercero, a otros 20º, en el plano de corte
de los puntos (Fp) y (O) correspondiente también a la zona de
ubicación de electrodos (5) sobre el casco (4), y un cuarto plano a
10º y en el plano del nasion-inion, con la
particularidad de que las bobinas (3) están giradas respecto de los
puntos de ubicación de los electrodos (5) del casco de
monitorización electroencefalográfica (4) de los últimos tres
planos hasta alcanzar una separación de 3 centímetros entre ambos
elementos y, por tanto, de los demás puntos intermedios de
ubicación de electrodos (5) del casco (4), en cada uno de estos
planos y, por tanto de todos los demás puntos de contacto de los
electrodos de la disposición 10/20 del casco (4), el cual está
provisto de al menos 20 electrodos (5) superficiales ubicados en
simetría, siguiendo el eje antero-posterior en
vista superior, dispuestos en alineaciones de 2, 5, 5, 5 y 2
electrodos (5) del registrador (3) de monitorización
electroencefalográfica.
3. Sistema de registro electroencefalográfico
simultáneo durante la estimulación magnética transcraneal de baja
intensidad, según reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la conexión (11) del registrador (6) con el casco (4) de
malla de monitorización electroencefalográfica y la conexión (10)
del generador oscilador (2) se realizan por medio de sendos cables
de fibra óptica, disponiéndose ambos equipos exteriormente a la
cámara de Faraday (9) en la que se dispone el paciente (16).
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