WO2024090876A1 - System, apparatus and method for ultrasonic deep brain stimulation treatment - Google Patents

System, apparatus and method for ultrasonic deep brain stimulation treatment Download PDF

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WO2024090876A1
WO2024090876A1 PCT/KR2023/016008 KR2023016008W WO2024090876A1 WO 2024090876 A1 WO2024090876 A1 WO 2024090876A1 KR 2023016008 W KR2023016008 W KR 2023016008W WO 2024090876 A1 WO2024090876 A1 WO 2024090876A1
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WO
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nerve
nerve stimulation
patient
ultrasound
brain
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Application number
PCT/KR2023/016008
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김기현
최영진
김철
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한국전기연구원
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    • A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/262—Needle electrodes
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    • A61B5/388—Nerve conduction study, e.g. detecting action potential of peripheral nerves
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    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N7/00—Ultrasound therapy

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic deep brain stimulation treatment system, device, and method, and more specifically, to effectively perform stimulation treatment by focusing ultrasonic energy on a specific area while performing stimulation treatment on the deep brain of a patient using ultrasound. It relates to an ultrasonic deep brain stimulation treatment system, device, and method.
  • a needle for nerve stimulation is inserted into the patient's sub-thalamic nucleus (STN), and the needle and wire for nerve stimulation (A treatment technique is being used to alleviate the condition and enable daily life by applying an electrical stimulation signal of about 130 Hz from an implantable body connected through a wire.
  • STN sub-thalamic nucleus
  • a treatment technique is being used to alleviate the condition and enable daily life by applying an electrical stimulation signal of about 130 Hz from an implantable body connected through a wire.
  • the prior art shows a significant effect immediately after the procedure, but not only may the treatment effect by electrical stimulation decrease over time, but also the battery consumption of the implantable body requires repeated reoperations to replace the battery. It also causes inconvenience, and the risk can increase further, especially for elderly patients and other patients in whom surgery is difficult.
  • the present invention was created to solve the above problems, and can effectively solve various difficulties accompanying surgery for insertion of a nerve treatment device, and can prevent tissue damage and necrosis due to constant nerve stimulation while continuously maintaining the treatment effect.
  • An ultrasonic deep brain stimulation treatment system, device, and method is disclosed that can prevent, reduce repeated reoperations for battery replacement, and further improve the treatment effect continuously through upgrades to treatment algorithms, etc. The purpose is to
  • a nerve stimulation device for solving the above problems is a nerve stimulation device that performs nerve stimulation for a patient using ultrasound, and includes a plurality of devices that generate ultrasound and apply it to the patient's brain.
  • Ultrasound generating element and a control unit that controls each ultrasound applied from the plurality of ultrasound generating elements to the patient's brain to be focused on a specific area of the patient's brain.
  • it further includes an electrical signal generator that generates electrical signals applied to the plurality of ultrasonic generator elements, wherein the plurality of ultrasonic generator elements receive the electrical signal generated by the electrical signal generator and generate the ultrasonic waves. can do.
  • control unit controls the electrical signal generator to adjust the electrical signals applied to the plurality of ultrasound generating elements and controls each ultrasound generated from the plurality of ultrasound generating elements to be focused on a specific part of the patient's brain. You can.
  • a limiter that limits the electrical signals applied to the plurality of ultrasonic generation elements may be further included.
  • the plurality of ultrasonic generation elements may be arranged two-dimensionally at predetermined intervals.
  • control unit may control the timing at which ultrasound waves are applied from each ultrasound generation element to the patient's brain by considering the distance between the plurality of ultrasound generation elements and a specific part of the patient's brain.
  • control unit controls the timing at which ultrasonic waves are applied from each ultrasound generating element to the patient's brain in consideration of the time of flight (TOF) of the ultrasonic waves with respect to the distance between the plurality of ultrasonic generating elements and a specific part of the patient's brain. can do.
  • TOF time of flight
  • control unit may calculate and control the apodization of each ultrasound generating element in order to focus the ultrasound on a specific area of the patient's brain.
  • control unit may perform nerve stimulation on the patient's brain by considering nerve signals detected in the patient's brain.
  • a nerve stimulation method is a method of performing nerve stimulation on a patient using ultrasound, wherein the nerve stimulator is configured to transmit each ultrasound wave applied to the patient's brain from a plurality of ultrasound generating elements. generating a control signal to focus on a specific area of the patient's brain; and generating ultrasound from a plurality of ultrasound generating elements based on the control signal and applying it to the patient's brain.
  • the nerve stimulation system includes a nerve signal detection unit that is partially or fully inserted into the patient's brain to detect nerve signals, and nerve stimulation for the patient calculated based on the nerve signals.
  • a nerve signal detection device including a first wireless communication unit that wirelessly transmits nerve stimulation data for; and a second wireless communication unit that receives the nerve stimulation data from the nerve signal detection device, a plurality of ultrasound generation elements that generate ultrasound waves and apply them to the brain of the patient, and a plurality of ultrasound generation elements that generate ultrasound waves and apply them to the brain of the patient.
  • a nerve stimulation device including a control unit that controls each ultrasound wave to be focused on a specific area of the patient's brain, wherein the nerve stimulation device adaptively provides nerve stimulation to the patient's brain based on the nerve stimulation data. It is characterized by performing.
  • the nerve signal detection unit may include a needle-shaped electrode that senses the patient's nerve signal, and a nerve signal processor that calculates the nerve stimulation data based on the nerve signal sensed by the needle-shaped electrode.
  • the nerve stimulation device may calculate the nerve stimulation data based on the nerve signals, generate the ultrasound waves based on the nerve stimulation data, and apply the ultrasound to the patient's brain to perform nerve stimulation.
  • the nerve stimulation device may perform nerve stimulation by adaptively calculating a nerve stimulation signal by applying a first predetermined algorithm to the nerve stimulation data.
  • the first algorithm can be updated and applied with the second algorithm transmitted through the second wireless communication unit.
  • the nerve stimulation signal may be generated by analyzing the morphology of a nerve firing signal among the nerve signals and adjusting nerve stimulation parameters for the patient.
  • FIG. 1 is an exemplary diagram of a nerve stimulation device according to the prior art.
  • Figure 2 is a block diagram of a nerve stimulation device according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 3 and 4 are diagrams illustrating the specific configuration and operation of a nerve stimulation device according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 5 and 6 are diagrams illustrating a configuration for performing nerve stimulation using ultrasound in a nerve stimulation device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a diagram illustrating a neural firing signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 to 10 are diagrams illustrating adjustment of nerve stimulation parameters based on nerve firing signals according to an embodiment of the invention.
  • Figure 11 is a diagram illustrating adjustment of nerve stimulation parameters based on the frequency characteristics of a nerve signal according to an embodiment of the invention.
  • Figure 12 is a diagram illustrating adjustment of nerve stimulation parameters based on pattern classification of nerve signals according to an embodiment of the invention.
  • Figure 13 is a block diagram of a nerve stimulation system according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 14 to 15 are diagrams illustrating the specific configuration and operation of a nerve stimulation system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 16 is a flowchart of a nerve stimulation method according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are used for the purpose of distinguishing one component from another component. It is used only as
  • Figure 2 illustrates a block diagram of a nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention.
  • the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention performs nerve stimulation on a patient using ultrasound, and generates ultrasound to A plurality of ultrasound generating elements 121 applied to the patient's brain, and a control unit 122 that controls each ultrasound applied to the patient's brain from the plurality of ultrasound generating elements 121 to be focused on a specific part of the patient's brain. It may be configured to include.
  • the nerve stimulator 120 further includes an electrical signal generator 124 that generates electrical signals applied to the plurality of ultrasonic generation elements. It may be included, and in this case, the plurality of ultrasonic generation elements 121 may receive the electrical signal generated by the electrical signal generator 124 and generate the ultrasonic waves.
  • control unit 122 controls the electrical signal generator 124 to adjust the electrical signals applied to the plurality of ultrasound generating elements 121, so that each ultrasound generated from the plurality of ultrasonic generating elements 121 is transmitted to the patient. It can be controlled to focus on a specific part of the brain.
  • the nerve stimulator 120 may further include a limiter 123 that limits the electrical signals applied to the plurality of ultrasound generating elements, as can be seen in FIG. 4. .
  • the plurality of ultrasonic generation elements 121 may be arranged two-dimensionally at predetermined intervals.
  • control unit 122 controls the timing at which ultrasonic waves are applied from each ultrasound generating element 121 to the patient's brain in consideration of the distance between the plurality of ultrasound generating elements 121 and a specific part of the patient's brain. You can.
  • control unit 122 generates ultrasound from each ultrasound generation element 121 in consideration of the time of flight (TOF) of the ultrasound with respect to the distance between the plurality of ultrasound generation elements 121 and a specific part of the patient's brain.
  • TOF time of flight
  • the timing of application to the patient's brain can be controlled.
  • control unit 122 may calculate and control the apodization of each ultrasound generating element 121 in order to focus the ultrasound on a specific area of the patient's brain.
  • control unit 122 may perform nerve stimulation on the patient's brain by considering nerve signals detected in the patient's brain.
  • the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail by dividing it into each component with reference to each drawing, such as FIGS. 2 to 4.
  • the nerve stimulation device 120 is composed of an external or portable type device, allowing users such as medical staff to conveniently perform nerve stimulation treatment on patients.
  • the nerve stimulation device 120 can use ultrasound to replace deep brain stimulation (DBS) without surgery on the patient.
  • DBS deep brain stimulation
  • the energy of the ultrasonic waves is basically caused by sound vibration, it has the advantage of being not only safer than electrical stimulation but also greatly reducing side effects.
  • ultrasonic waves should not be dispersed to areas other than the specific area for nerve stimulation within the patient's brain, in the present invention, it is important to accurately control the ultrasonic waves to focus on a specific area of the patient's brain.
  • the patient's brain is surrounded by the skull, so even if ultrasound is applied, most of the energy of the ultrasound is attenuated, making it difficult to deliver enough ultrasound energy to a specific area for nerve stimulation.
  • the plurality of ultrasound generating elements 121 may be provided in a two-dimensional arrangement at predetermined intervals, and the plurality of ultrasound generating elements 121 may be arranged two-dimensionally at predetermined intervals.
  • the ultrasonic waves applied from the ultrasonic generation element 121 are effectively controlled to be focused on a specific area.
  • the plurality of ultrasonic generation elements 121 may be implemented using piezoelectric elements such as PZT, but the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the ultrasonic waves applied from the plurality of ultrasonic generation elements 121 can be accurately focused on a specific area in the patient's brain by using brain stereotaxy, etc. It may be implemented using or integrated with a device for fixing the stimulation device (for example, a helmet, etc.).
  • control unit 122 controls each ultrasound applied to the patient's brain from the plurality of ultrasound generating elements 121 to be focused on a specific part of the patient's brain.
  • the nerve stimulator 120 includes an electrical signal generator that generates electrical signals applied to the plurality of ultrasonic generation elements 121, as can be seen in FIG. 124 may be provided, and at this time, the plurality of ultrasonic generation elements 121 may receive an electrical signal such as a pulse signal generated by the electrical signal generator 124 and generate the ultrasonic waves.
  • control unit 122 controls the electrical signal generator 124 to adjust the electrical signals applied to the plurality of ultrasonic generation elements 121 and each ultrasonic wave generated by the plurality of ultrasonic generation elements 121. can be controlled to focus on a specific part of the patient's brain.
  • the nerve stimulator 120 may be provided with a limiter 123 that limits the electrical signals applied to the plurality of ultrasound generating elements. .
  • the nerve stimulation device 120 is equipped with a power supply unit 125, such as a battery, to provide power for driving the nerve stimulation device 120. can do.
  • a power supply unit 125 such as a battery
  • the nerve stimulator 120 includes a plurality of ultrasound generating elements 121 arranged in two dimensions to focus and apply the ultrasound to a specific area of the patient's brain. You can.
  • the nerve stimulator 120 can convert an electrical signal into ultrasound using a plurality of ultrasound generating elements 121 such as a PZT element and apply it to the patient's head.
  • the delay in the plurality of ultrasound generating elements 121 is adjusted to control the ultrasound applied from the plurality of ultrasound generating elements 121 to focus on a specific area of the patient's brain to efficiently provide nerve stimulation. It can be done with
  • the nerve stimulator 120 includes a limiting device such as an electrical signal generator 124 and a limiter 123 that provide pulse signals to the plurality of ultrasonic generation elements 121. It can be provided.
  • a limiting device such as an electrical signal generator 124 and a limiter 123 that provide pulse signals to the plurality of ultrasonic generation elements 121. It can be provided.
  • the nerve stimulator 120 may be provided with a communication unit (not shown) for communication with an external device, etc.
  • the nerve stimulator 120 may be provided with a control unit 122 that controls beam-forming of ultrasound transmitted from the plurality of ultrasound generating elements 121. there is.
  • the nerve stimulator 120 differentiates and applies the ultrasonic modes generated by each ultrasonic generation element 121, such as the PZT element, to more effectively perform nerve stimulation on the application target. You can do it.
  • timing control is required for generating pulsed ultrasound from each ultrasound generating element 121, such as the PZT element.
  • transmission apodization can be calculated and controlled so that the ultrasound beam can be effectively focused on the target area where ultrasound is to be focused.
  • the nerve stimulator 120 is equipped with ultrasonic generation elements 121 such as PZT elements numbered from 0 to 255, the area to the target area (nerve stimulation) to which the ultrasonic energy is to be delivered is provided. Distances and coordinates are calculated, apodization is calculated for each ultrasonic generation element 121, high order lobes such as second and third order lobes are suppressed and diffraction images are reduced, and each ultrasonic generation element 121 is Transmission timing can be controlled according to ultrasonic time of flight (TOF).
  • TOF ultrasonic time of flight
  • the ultrasound generating element 121 closest to the nerve stimulation target area transmits latest, and the ultrasonic generating element 121 farthest away transmits fastest. It can be transmitted and focused at the same time in the nerve stimulation target area.
  • the maximum area (max) of the ultrasonic energy transmitted from each ultrasonic generation element 121 overlaps, so that the maximum energy is focused according to constructive interference ( focusing) can be achieved.
  • the nerve stimulation device 120 is implemented using hardware devices such as a Micro Controller Unit (MCU), Field Programmable Gate Array (FPGA), and application specific integrated circuit (ASIC).
  • MCU Micro Controller Unit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the present invention is not necessarily limited to this and can be implemented in various ways, such as using software running on a computing device such as a separate server.
  • the nerve stimulation device 120 is capable of processing or controlling data using a portable device such as a user's smartphone or tablet, and in addition, the nerve stimulation device ( It is also possible to process and control data while communicating with 120).
  • the nerve stimulation device 120 replaces the nerve stimulation by electrical signals used in conventional deep brain stimulation with ultrasonic energy, thereby treating Parkinson's disease, Huntington's disease, and other diseases without undergoing surgery such as brain surgery. It can be applied to the treatment of abnormal movement disorders such as epilepsy and various brain diseases.
  • the nerve stimulation device 120 can perform nerve stimulation on the patient by adaptively generating a nerve stimulation signal using a first predetermined algorithm.
  • the first algorithm will be described later with reference to FIGS. 7 to 12.
  • the nerve stimulation signal is generated by analyzing the morphology of the nerve firing signal among the nerve signals and adjusting the nerve stimulation parameters for the patient. You can.
  • the amplitude of the first peak signal among the nerve firing signals (Amplitude in FIG. 7), the second peak following the first peak signal
  • the nerve stimulation parameters for the patient can be adjusted by considering one or more of the time interval between signals (Width in FIG. 7) and the rise rate of the second peak signal (Slew Rate in FIG. 7).
  • the nerve stimulation device 120 can adjust one or more of the current level, voltage level, stimulation time, and stimulation frequency of the nerve stimulation.
  • the adaptive nerve stimulation device 120 adjusts nerve stimulation parameters adaptively based on the patient's nerve firing signal. , it suppresses the reduction in treatment effect and damage to nerve tissue caused by constant nerve stimulation, reduces battery consumption, and extends the battery replacement cycle.
  • the nerve stimulation device 120 when the amplitude of the first peak signal is greater than the first predetermined reference value, the nerve for the patient Stimulation parameters can be adjusted.
  • the nerve signal is processed through processing. Calculate the amplitude of the first peak signal from the nerve firing signal ( Figure 8(b)), and if the amplitude of the first peak signal is greater than the first predetermined reference value, the nerve for the patient Stimulation parameters are adjusted ( Figure 8(c)).
  • the time interval between the first peak signal and the subsequent second peak signal is less than a predetermined second reference value. If so, nerve stimulation parameters can be adjusted for the patient.
  • the nerve signal is processed. Calculate the time interval (Width) between the first peak signal and the subsequent second peak signal in the neural firing signal ((b) of FIG. 9), and the time between the first peak signal and the subsequent second peak signal If the width is smaller than the predetermined second reference value, the nerve stimulation parameters for the patient are adjusted ( Figure 9(c)).
  • Nerve stimulation parameters can be adjusted.
  • the nerve stimulation parameters can be adjusted using the sum of the plurality of nerve stimulation parameter adjustment values multiplied by each weight.
  • the nerve stimulation device 120 can adjust nerve stimulation parameters for the patient by analyzing the frequency characteristics of the nerve signal along with analyzing the morphology of the nerve firing signal. there is.
  • FIG. 11 when a nerve signal is detected in the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention ((a) of FIG. 11), Fourier transform, etc. for the nerve signal is performed. By analyzing the frequency characteristics of the nerve signal through processing, nerve stimulation parameters for the patient can be adjusted (FIG. 11(b)).
  • the adaptive nerve stimulation device 120 analyzes the morphology of the nerve firing signal and classifies it into a plurality of predetermined patterns constituting the nerve signal to provide to the patient. Nerve stimulation parameters can be adjusted.
  • the nerve stimulator 120 when the nerve stimulator 120 according to an embodiment of the present invention detects a nerve signal ( Figure 12 (a)), the nerve signal is analyzed and a predetermined Classify by pattern (e.g., tonic pattern, random pattern, bursting pattern, etc. in Figure 12 (b)), calculate the ratio of each pattern constituting the neural signal, etc.
  • the nerve stimulation parameters for the patient can be adjusted by determining whether the ratio of a specific pattern exceeds a predetermined standard value ( Figure 12(c)).
  • the nerve stimulation device 120 considers the frequency characteristic analysis or pattern analysis of the nerve signal along with the morphology analysis of the nerve firing signal to determine the nerve response to the patient. By adjusting the stimulation parameters, it is possible to calculate more accurate nerve stimulation parameters.
  • nerve stimulation device 120 when two or more of the morphology analysis, frequency characteristic analysis, and pattern analysis are considered together, a plurality of nerve stimulation parameters according to each analysis are used. Nerve stimulation parameters can be adjusted using the sum of the adjustment values multiplied by the weights.
  • the nerve stimulator 120 may update and apply the first algorithm with the second algorithm transmitted through the second wireless communication unit 121.
  • the present invention is not necessarily limited to this, and it is also possible to update the first algorithm in the neurostimulation device 120 through wired communication or direct connection.
  • the nerve stimulation device 120 performs nerve stimulation on the patient according to the adjusted nerve stimulation parameters.
  • the nerve stimulation device 120 can perform nerve stimulation on the patient only when the nerve signal is determined to be abnormal, thereby preventing damage and necrosis of nerve tissue due to constant nerve stimulation.
  • battery consumption can be reduced and the battery replacement cycle can be extended.
  • the nerve stimulation device 120 may further include a wireless setting unit (not shown) that allows manually setting nerve stimulation parameters for the patient.
  • the wireless setting unit (not shown) can manually set nerve stimulation parameters for the patient through wireless communication such as Bluetooth or Wi-Fi.
  • the nerve stimulation device 120 allows users, such as medical staff, to manually set the nerve stimulation parameters in consideration of the patient's condition, etc., to a setting value suitable for the patient without requiring reoperation. can be set.
  • the nerve stimulation device 120 transmits the nerve signal to the user's terminal, such as a smartphone, or transmits a message to perform nerve stimulation, and performs a predetermined process or sends a message to the user. It can be provided to perform nerve stimulation.
  • Figure 13 illustrates a block diagram of the nerve stimulation system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the nerve stimulation system 100 includes a nerve signal detection unit 111 that is partially or fully inserted into the patient's brain to detect nerve signals and the nerve
  • a nerve signal detection device 110 including a first wireless communication unit 112 for wirelessly transmitting nerve stimulation data for nerve stimulation for the patient calculated based on the signal, and the nerve signal detection device 110 from the nerve signal detection device 110.
  • a second wireless communication unit 127 that receives stimulation data, a plurality of ultrasound generation elements 121 that generate ultrasound waves and apply them to the patient's brain, and each ultrasound wave being applied to the patient's brain from the plurality of ultrasound generation elements 121.
  • a nerve stimulation device 120 including a control unit 122 that controls the focus to be focused on a specific part of the patient's brain, wherein the nerve stimulation device 120 stimulates the brain of the patient based on the nerve stimulation data. It is characterized by adaptively performing nerve stimulation.
  • the nerve signal detection unit 111 includes a needle-shaped electrode 111a that senses the patient's nerve signal, and a device that calculates the nerve stimulation data based on the nerve signal sensed by the needle-shaped electrode 111a. It may include a neural signal processing unit 111b.
  • the nerve stimulation device 120 may calculate the nerve stimulation data based on the nerve stimulation data, generate the ultrasound based on the nerve stimulation data, and apply the ultrasound to the patient's brain to perform nerve stimulation. there is.
  • the nerve stimulation device 120 may adaptively calculate the nerve stimulation signal by applying a first predetermined algorithm to the nerve stimulation data.
  • a plurality of ultrasound generating elements 121 are arranged in the nerve stimulator 120 to focus and apply the ultrasound to a specific area of the patient's brain.
  • the nerve stimulation device 120 may adaptively calculate the nerve stimulation signal by applying a first predetermined algorithm to the nerve stimulation data.
  • the first algorithm can be updated and applied with the second algorithm transmitted through the second wireless communication unit 121.
  • the nerve stimulation signal may be generated by analyzing the morphology of a nerve firing signal among the nerve signals and adjusting nerve stimulation parameters for the patient.
  • the ultrasonic deep brain stimulation treatment system, device, and method according to an embodiment of the present invention can effectively solve various difficulties accompanying surgery for nerve treatment and provide constant nerve stimulation while continuously maintaining the treatment effect. It can prevent tissue damage and necrosis, reduce repeated reoperations for battery replacement, and further improve treatment effectiveness through upgrades to treatment algorithms.
  • the nerve signal detection unit 111 of the nerve signal detection device 110 is partially or fully inserted into the patient's brain to detect nerve signals.
  • the nerve signal detection unit 111 is a needle-shaped electrode 111a that is inserted into the nervous tissue of the brain, such as the patient's subthalamic nucleus (STN), and senses the patient's nerve signals. ) and a nerve signal processing unit 111b that calculates nerve stimulation data for the patient based on the nerve signal sensed by the needle-shaped electrode 111a, detecting nerve signals occurring in the patient's nerve tissue Thus, nerve stimulation data can be calculated.
  • STN subthalamic nucleus
  • detecting nerve signals from the subthalamic nucleus (STN) of a patient as described above is only an example of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
  • the nerve signal processing unit 111b calculates the nerve stimulation data based on the nerve signal.
  • the nerve stimulation data may be data representing the characteristics of the nerve signal (for example, in FIG. 7 amplitude of the first peak signal in the neural firing signal, time interval between the first peak signal and the subsequent second peak signal, slew rate of the second peak signal, etc.), the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the specific content or format of the nerve stimulation data can be configured so that a nerve stimulation signal for stimulating the patient's brain can be effectively calculated based on the nerve stimulation data.
  • the nerve stimulation data is data indicating whether nerve stimulation is required for the patient, or the nerve stimulation data can be used in various ways, such as using the nerve signal itself as the nerve stimulation data or digitally converting and transmitting the nerve stimulation data. It is also possible to organize data.
  • the first wireless communication unit 112 wirelessly transmits nerve stimulation data for nerve stimulation for the patient calculated based on the nerve signal.
  • the first wireless communication unit 112 can transmit the nerve stimulation data using various types of wireless communication technologies such as mobile communication such as Bluetooth, Wi-Fi, LTE, and NFC, and further, some Wired communication may be used in the section.
  • mobile communication such as Bluetooth, Wi-Fi, LTE, and NFC
  • Wired communication may be used in the section.
  • the nerve signal detection device 110 detects nerve signals from the patient's brain using the nerve signal detection unit 111 and calculates nerve stimulation data through the first wireless communication unit 112. Nerve stimulation data can be wirelessly transmitted to the nerve stimulation device 120 to perform nerve stimulation on the patient.
  • the nerve signal detection device 110 is equipped with a power supply unit 113, such as a battery, to supply power for driving the nerve signal detection device 110.
  • a power supply unit 113 such as a battery
  • the nerve signal detection device 110 senses the nerve signal or processes it and transmits it wirelessly, and the configuration for nerve stimulation for the patient is provided in a separate nerve stimulation device 120, so the nerve signal detection device 110 ), it is possible to effectively extend the life of batteries, etc. by reducing the power consumed.
  • the nerve stimulation device 120 receives the nerve stimulation data from the nerve signal detection device 110 through the second wireless communication unit 121.
  • the nerve stimulation device 120 adaptively performs nerve stimulation on the patient's brain using ultrasound based on the nerve stimulation data.
  • a user of the nerve stimulation system 100 such as a patient, the patient's guardian, or a medical staff member, performs nerve stimulation on the patient included in the nerve stimulation data wirelessly transmitted from the nerve signal detection unit 110.
  • nerve stimulation for the patient can be performed using the nerve stimulation device 120.
  • the nerve stimulator 120 includes a plurality of ultrasound generation elements 121 that generate ultrasound waves and apply them to the patient's brain, and the plurality of ultrasound generation elements 121 It may include a control unit 122 that controls each ultrasound applied to the patient's brain to be focused on a specific part of the patient's brain.
  • the nerve stimulation device 120 may generate ultrasound based on the nerve stimulation data and apply it to the patient's brain to perform nerve stimulation.
  • the nerve stimulator 120 has a plurality of ultrasound generating elements 121 arranged so that the ultrasound can be focused and applied to a specific area of the patient's brain.
  • the nerve stimulator 120 can convert an electrical signal into ultrasound using a plurality of PZT elements and apply it to the patient's head.
  • the Nerve stimulation can be performed efficiently by controlling the delay in the plurality of PZT elements so that the ultrasound applied from the plurality of PZT elements is focused on a specific area.
  • the nerve stimulator 120 includes classification by mode of ultrasound (FIG. 6A), electronic beamforming (FIG. 6B), and ultrasound transmission apodization (FIG. Using 6c), ultrasound can be applied by effectively focusing it on a specific part of the patient's brain while suppressing secondary and higher order lobes, etc.
  • the nerve stimulation device 120 adaptively generates the nerve stimulation signal using a predetermined first algorithm and applies it to the patient's brain. Nerve stimulation can be performed.
  • the nerve stimulator 120 may update and apply the first algorithm with the second algorithm transmitted through the second wireless communication unit 127.
  • the present invention is not necessarily limited to this, and it is also possible to update the first algorithm in the neurostimulation device 120 through wired communication or direct connection.
  • Figure 16 shows a flowchart of a nerve stimulation method according to an embodiment of the present invention.
  • the nerve stimulation method is a method of performing nerve stimulation on a patient using ultrasound
  • the nerve stimulation device 120 includes a plurality of ultrasound generating elements.
  • a control signal is generated so that each ultrasound applied to the patient's brain is focused on a specific part of the patient's brain (S110), and a plurality of ultrasound generating elements generate ultrasound based on the control signal to generate the ultrasound waves. It may include a step of applying to the patient's brain (S120).
  • the nerve stimulation method according to an embodiment of the present invention is similar in operating principle and operation to the nerve stimulation device 120 and the nerve stimulation system 100 described above, and can be easily implemented and performed by a person skilled in the art, so more detailed The description will be omitted, and a series of descriptions of the previously described nerve stimulation device 120 and nerve stimulation system 100 may be referred to.
  • the ultrasonic deep brain stimulation treatment system, device, and method according to an embodiment of the present invention can effectively solve various difficulties accompanying surgery for nerve treatment and provide constant nerve stimulation while continuously maintaining the treatment effect. It can prevent tissue damage and necrosis, reduce repeated reoperations for battery replacement, and further improve treatment effectiveness through upgrades to treatment algorithms.

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Abstract

The present invention relates to a system, apparatus and method for ultrasonic deep brain stimulation treatment, and more particularly, to a system, apparatus and method for ultrasonic deep brain stimulation treatment which can perform stimulation treatment on the deep brain of a patient by means of ultrasonic waves and perform effective stimulation treatment by focusing ultrasonic energy on a specific part. Disclosed is a nerve stimulation apparatus for stimulating nerves of a patient by using ultrasonic waves, the nerve stimulation apparatus comprising: a plurality of ultrasonic wave generation elements that generate and apply ultrasonic waves to the brain of the patient; and a control unit for controlling so that each of the ultrasonic waves applied to the brain of the patient is focused on a specific part of the brain of the patient.

Description

초음파 뇌심부 자극 치료 시스템, 장치 및 방법Ultrasound deep brain stimulation treatment system, device and method
본 발명은 초음파 뇌심부 자극 치료 시스템, 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 초음파를 사용하여 환자의 뇌심부에 대한 자극 치료를 수행하면서 특정 부위에 초음파 에너지를 집속하여 효과적으로 자극 치료를 수행할 수 있는 초음파 뇌심부 자극 치료 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic deep brain stimulation treatment system, device, and method, and more specifically, to effectively perform stimulation treatment by focusing ultrasonic energy on a specific area while performing stimulation treatment on the deep brain of a patient using ultrasound. It relates to an ultrasonic deep brain stimulation treatment system, device, and method.
근래 치매 등 신경과 질환에 대한 사회적 관심이 증가하고 있으며, 이와 관련하여 파킨슨병, 간질 등에 대하여 특정 시신경을 자극하여 병증을 개선하는 치료 기법이 시도되고 있다.Recently, social interest in neurological diseases such as dementia has been increasing, and in relation to this, treatment techniques have been attempted to improve conditions by stimulating specific optic nerves for Parkinson's disease, epilepsy, etc.
예를 들어, 파킨슨병의 경우, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 환자의 시상하핵(sub-thalamic nucleus, STN)에 신경 자극용 니들(needle)을 삽입하고, 상기 신경 자극용 니들과 전선(wire)을 통해 연결된 체내 이식형 본체에서 약 130Hz의 전기 자극 신호를 인가하여 줌으로써 병증을 완화하여 일상 생활이 가능하게 하는 치료 기법이 사용되고 있다.For example, in the case of Parkinson's disease, as can be seen in Figure 1, a needle for nerve stimulation is inserted into the patient's sub-thalamic nucleus (STN), and the needle and wire for nerve stimulation ( A treatment technique is being used to alleviate the condition and enable daily life by applying an electrical stimulation signal of about 130 Hz from an implantable body connected through a wire.
그러나, 이러한 종래 기술의 경우, 신경 자극용 니들과 체내 이식형 본체를 인체에 삽입하는 수술을 시행해야 하고, 상시적인 신경 자극으로 인하여 조직의 손상 및 괴사가 일어날 수 있다는 문제점이 지적되고 있다.However, in the case of this prior art, a surgery to insert a needle for nerve stimulation and an implantable body into the body must be performed, and problems have been pointed out that tissue damage and necrosis may occur due to constant nerve stimulation.
또한, 상기 종래 기술에서는 시술 직후에는 상당한 효과를 보이나 시간이 경과함에 따라 전기 자극에 의한 치료 효과가 감소될 수 있을 뿐만 아니라, 체내 이식형 본체의 배터리 소모에 따라 배터리 교체를 위한 재수술이 반복적으로 이루어져야 하는 불편함도 따르게 되고, 특히 고령층 기타 수술이 어려운 환자의 경우 위험성이 더욱 커질 수 있었다.In addition, the prior art shows a significant effect immediately after the procedure, but not only may the treatment effect by electrical stimulation decrease over time, but also the battery consumption of the implantable body requires repeated reoperations to replace the battery. It also causes inconvenience, and the risk can increase further, especially for elderly patients and other patients in whom surgery is difficult.
나아가, 상기 종래 기술에서는 체내 이식형 본체의 치료 알고리즘 등에 대한 업그레이드를 통해 치료 효과를 지속적으로 개선할 수 있도록 하는 방안도 요구되고 있다.Furthermore, in the above-described prior art, there is also a need for a method to continuously improve the treatment effect through upgrading the treatment algorithm of the implantable body.
이에 따라, 신경 치료 장치의 삽입을 위한 수술에 따르는 여러 어려움을 효과적으로 해결할 수 있으며, 지속적으로 치료 효과를 유지하면서 상시적인 신경 자극으로 인한 조직의 손상 및 괴사를 방지할 수 있고, 또한 배터리 교체를 위한 반복적인 재수술도 줄일 수 있으며, 나아가 치료 알고리즘 등에 대한 업그레이드를 통해 치료 효과를 지속적으로 개선할 수 있도록 하는 방안이 지속적으로 요구되고 있으나, 아직 이에 대한 적절한 해법이 제시되지 못하고 있다.Accordingly, it is possible to effectively solve various difficulties accompanying surgery for insertion of a nerve treatment device, prevent tissue damage and necrosis due to constant nerve stimulation while continuously maintaining the treatment effect, and also prevent battery replacement. There is a continuous need for measures to reduce repetitive reoperations and to continuously improve treatment effects through upgrades to treatment algorithms, but an appropriate solution has not yet been proposed.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 신경 치료 장치의 삽입을 위한 수술에 따르는 여러 어려움을 효과적으로 해결할 수 있으며, 지속적으로 치료 효과를 유지하면서 상시적인 신경 자극으로 인한 조직의 손상 및 괴사를 방지할 수 있고, 또한 배터리 교체를 위한 반복적인 재수술도 줄일 수 있으며, 나아가 치료 알고리즘 등에 대한 업그레이드를 통해 치료 효과를 지속적으로 개선할 수 있도록 하는 초음파 뇌심부 자극 치료 시스템, 장치 및 방법을 개시하는 것을 목적으로 한다.The present invention was created to solve the above problems, and can effectively solve various difficulties accompanying surgery for insertion of a nerve treatment device, and can prevent tissue damage and necrosis due to constant nerve stimulation while continuously maintaining the treatment effect. An ultrasonic deep brain stimulation treatment system, device, and method is disclosed that can prevent, reduce repeated reoperations for battery replacement, and further improve the treatment effect continuously through upgrades to treatment algorithms, etc. The purpose is to
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.Other detailed purposes of the present invention will be clearly understood and understood by experts or researchers in this technical field through the detailed contents described below.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치는, 초음파를 이용하여 환자에 대한 신경 자극을 수행하는 신경 자극 장치에 있어서, 초음파를 생성하여 상기 환자의 뇌로 인가하는 복수의 초음파 생성 소자; 및 상기 복수의 초음파 생성 소자에서 상기 환자의 뇌로 인가되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A nerve stimulation device according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a nerve stimulation device that performs nerve stimulation for a patient using ultrasound, and includes a plurality of devices that generate ultrasound and apply it to the patient's brain. Ultrasound generating element; and a control unit that controls each ultrasound applied from the plurality of ultrasound generating elements to the patient's brain to be focused on a specific area of the patient's brain.
이때, 상기 복수의 초음파 생성 소자로 인가되는 전기 신호를 생성하는 전기 신호 발생부;를 더 포함하며, 상기 복수의 초음파 생성 소자에서는 상기 전기 신호 발생부에서 생성된 전기 신호를 입력받아 상기 초음파를 생성할 수 있다.At this time, it further includes an electrical signal generator that generates electrical signals applied to the plurality of ultrasonic generator elements, wherein the plurality of ultrasonic generator elements receive the electrical signal generated by the electrical signal generator and generate the ultrasonic waves. can do.
또한, 상기 제어부에서는 상기 전기 신호 발생부를 제어하여 상기 복수의 초음파 생성 소자로 인가되는 전기 신호를 조절하면서 상기 복수의 초음파 생성 소자에서 생성되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어할 수 있다.In addition, the control unit controls the electrical signal generator to adjust the electrical signals applied to the plurality of ultrasound generating elements and controls each ultrasound generated from the plurality of ultrasound generating elements to be focused on a specific part of the patient's brain. You can.
또한, 상기 복수의 초음파 생성 소자로 인가되는 전기 신호를 제한하는 리미터;를 더 포함할 수 있다.In addition, a limiter that limits the electrical signals applied to the plurality of ultrasonic generation elements may be further included.
또한, 상기 복수의 초음파 생성 소자는 소정의 간격으로 2차원 배열되는 형태로 구비될 수 있다.Additionally, the plurality of ultrasonic generation elements may be arranged two-dimensionally at predetermined intervals.
또한, 상기 제어부에서는 상기 복수의 초음파 생성 소자와 상기 환자의 뇌의 특정 부위 간의 거리를 고려하여 각 초음파 생성 소자에서 초음파가 상기 환자의 뇌로 인가되는 타이밍을 제어할 수 있다.Additionally, the control unit may control the timing at which ultrasound waves are applied from each ultrasound generation element to the patient's brain by considering the distance between the plurality of ultrasound generation elements and a specific part of the patient's brain.
이때, 상기 제어부에서는 상기 복수의 초음파 생성 소자와 상기 환자의 뇌의 특정 부위 간의 거리에 대한 초음파의 TOF(Time Of Flight)를 고려하여 각 초음파 생성 소자에서 초음파가 상기 환자의 뇌로 인가되는 타이밍을 제어할 수 있다.At this time, the control unit controls the timing at which ultrasonic waves are applied from each ultrasound generating element to the patient's brain in consideration of the time of flight (TOF) of the ultrasonic waves with respect to the distance between the plurality of ultrasonic generating elements and a specific part of the patient's brain. can do.
또한, 상기 제어부에서는 상기 환자의 뇌의 특정 부위에서의 상기 초음파의 집속을 위하여 상기 각 초음파 생성 소자에 대한 아포디제이션(apodization)을 계산하여 제어할 수 있다.Additionally, the control unit may calculate and control the apodization of each ultrasound generating element in order to focus the ultrasound on a specific area of the patient's brain.
또한, 상기 제어부에서는 상기 환자의 뇌에서 감지된 신경 신호를 고려하여 상기 환자의 뇌에 대한 신경 자극을 수행할 수 있다.Additionally, the control unit may perform nerve stimulation on the patient's brain by considering nerve signals detected in the patient's brain.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 신경 자극 방법은, 초음파를 이용하여 환자에 대한 신경 자극을 수행하는 방법에 있어서, 신경 자극 장치가, 복수의 초음파 생성 소자에서 상기 환자의 뇌로 인가되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제어 신호를 기초로 복수의 초음파 생성 소자에서 초음파를 생성하여 상기 환자의 뇌로 인가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a nerve stimulation method according to another aspect of the present invention is a method of performing nerve stimulation on a patient using ultrasound, wherein the nerve stimulator is configured to transmit each ultrasound wave applied to the patient's brain from a plurality of ultrasound generating elements. generating a control signal to focus on a specific area of the patient's brain; and generating ultrasound from a plurality of ultrasound generating elements based on the control signal and applying it to the patient's brain.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 신경 자극 시스템은, 환자의 뇌에 일부 또는 전부가 삽입되어 신경 신호를 감지하는 신경 신호 감지부와, 상기 신경 신호를 기초로 산출된 상기 환자에 대한 신경 자극을 위한 신경 자극 데이터를 무선 송신하는 제1 무선 통신부를 포함하는 신경 신호 감지 장치; 및 상기 신경 신호 감지 장치로부터 상기 신경 자극 데이터를 수신하는 제2 무선 통신부와, 초음파를 생성하여 상기 환자의 뇌로 인가하는 복수의 초음파 생성 소자와, 상기 복수의 초음파 생성 소자에서 상기 환자의 뇌로 인가되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어하는 제어부를 포함하는 신경 자극 장치;를 포함하며, 상기 신경 자극 장치에서는 상기 신경 자극 데이터를 기초로 상기 환자의 뇌에 대한 신경 자극을 적응적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the nerve stimulation system according to another aspect of the present invention includes a nerve signal detection unit that is partially or fully inserted into the patient's brain to detect nerve signals, and nerve stimulation for the patient calculated based on the nerve signals. a nerve signal detection device including a first wireless communication unit that wirelessly transmits nerve stimulation data for; and a second wireless communication unit that receives the nerve stimulation data from the nerve signal detection device, a plurality of ultrasound generation elements that generate ultrasound waves and apply them to the brain of the patient, and a plurality of ultrasound generation elements that generate ultrasound waves and apply them to the brain of the patient. A nerve stimulation device including a control unit that controls each ultrasound wave to be focused on a specific area of the patient's brain, wherein the nerve stimulation device adaptively provides nerve stimulation to the patient's brain based on the nerve stimulation data. It is characterized by performing.
이때, 상기 신경 신호 감지부는, 상기 환자의 신경 신호를 센싱하는 바늘형 전극과, 상기 바늘형 전극에서 센싱된 신경 신호를 기초로 상기 신경 자극 데이터를 산출하는 신경 신호 처리부를 포함할 수 있다.At this time, the nerve signal detection unit may include a needle-shaped electrode that senses the patient's nerve signal, and a nerve signal processor that calculates the nerve stimulation data based on the nerve signal sensed by the needle-shaped electrode.
또한, 상기 신경 자극 장치에서는 상기 신경 신호를 기초로 상기 신경 자극 데이터를 산출하며, 상기 신경 자극 데이터를 기초로 상기 초음파를 생성하고 상기 환자의 뇌로 인가하여 신경 자극을 수행할 수 있다.Additionally, the nerve stimulation device may calculate the nerve stimulation data based on the nerve signals, generate the ultrasound waves based on the nerve stimulation data, and apply the ultrasound to the patient's brain to perform nerve stimulation.
또한, 상기 신경 자극 장치에서는 상기 신경 자극 데이터에 미리 정해진 제1 알고리즘을 적용하여 적응적으로 신경 자극 신호를 산출하여 신경 자극을 수행할 수 있다.Additionally, the nerve stimulation device may perform nerve stimulation by adaptively calculating a nerve stimulation signal by applying a first predetermined algorithm to the nerve stimulation data.
이때, 상기 신경 자극 장치에서는, 상기 제2 무선 통신부를 통해 전송받은 제2 알고리즘으로 상기 제1 알고리즘을 갱신하여 적용할 수 있다.At this time, in the neurostimulation device, the first algorithm can be updated and applied with the second algorithm transmitted through the second wireless communication unit.
또한, 상기 신경 자극 신호는, 상기 신경 신호 중 신경 발화 신호의 모폴로지(morphology)를 분석하여 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정하여 생성될 수 있다.Additionally, the nerve stimulation signal may be generated by analyzing the morphology of a nerve firing signal among the nerve signals and adjusting nerve stimulation parameters for the patient.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 뇌심부 자극 치료 시스템, 장치 및 방법에서는, 신경 치료 장치의 삽입을 위한 수술에 따르는 여러 어려움을 효과적으로 해결할 수 있으며, 지속적으로 치료 효과를 유지하면서 상시적인 신경 자극으로 인한 조직의 손상 및 괴사를 방지할 수 있고, 또한 배터리 교체를 위한 반복적인 재수술도 줄일 수 있으며, 나아가 치료 알고리즘 등에 대한 업그레이드를 통해 치료 효과를 지속적으로 개선할 수 있게 된다.Accordingly, in the ultrasonic deep brain stimulation treatment system, device, and method according to an embodiment of the present invention, various difficulties accompanying surgery for insertion of a nerve treatment device can be effectively solved, and the treatment effect can be maintained continuously while providing permanent treatment. It is possible to prevent tissue damage and necrosis caused by nerve stimulation, reduce repeated reoperations for battery replacement, and further improve treatment effectiveness through upgrades to treatment algorithms.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.The accompanying drawings, which are included as part of the detailed description to aid understanding of the present invention, provide embodiments of the present invention, and together with the detailed description, explain the technical idea of the present invention.
도 1은 종래 기술에 따른 신경 자극 장치의 예시도이다.1 is an exemplary diagram of a nerve stimulation device according to the prior art.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치의 블록도이다.Figure 2 is a block diagram of a nerve stimulation device according to an embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치의 구체적인 구성 및 동작을 예시하는 도면이다.Figures 3 and 4 are diagrams illustrating the specific configuration and operation of a nerve stimulation device according to an embodiment of the present invention.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치에서 초음파를 사용하여 신경 자극을 수행하는 구성을 예시하는 도면이다.Figures 5 and 6 are diagrams illustrating a configuration for performing nerve stimulation using ultrasound in a nerve stimulation device according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 발화 신호를 예시하는 도면이다.Figure 7 is a diagram illustrating a neural firing signal according to an embodiment of the present invention.
도 8 내지 도 10은 발명의 일 실시예에 따른 신경 발화 신호에 기반한 신경 자극 파라미터 조정을 예시하는 도면이다.8 to 10 are diagrams illustrating adjustment of nerve stimulation parameters based on nerve firing signals according to an embodiment of the invention.
도 11은 발명의 일 실시예에 따른 신경 신호의 주파수 특성에 기반한 신경 자극 파라미터 조정을 예시하는 도면이다.Figure 11 is a diagram illustrating adjustment of nerve stimulation parameters based on the frequency characteristics of a nerve signal according to an embodiment of the invention.
도 12는 발명의 일 실시예에 따른 신경 신호의 패턴 분류에 기반한 신경 자극 파라미터 조정을 예시하는 도면이다.Figure 12 is a diagram illustrating adjustment of nerve stimulation parameters based on pattern classification of nerve signals according to an embodiment of the invention.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 시스템의 블록도이다.Figure 13 is a block diagram of a nerve stimulation system according to an embodiment of the present invention.
도 14 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 시스템의 구체적인 구성 및 동작을 예시하는 도면이다.14 to 15 are diagrams illustrating the specific configuration and operation of a nerve stimulation system according to an embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 방법의 순서도이다.Figure 16 is a flowchart of a nerve stimulation method according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.The present invention can be modified in various ways and can have various embodiments. Hereinafter, specific embodiments will be described in detail based on the accompanying drawings.
이하의 실시예는 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.The following examples are provided to provide a comprehensive understanding of the methods, devices and/or systems described herein. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. The terminology used in the detailed description is only for describing embodiments of the present invention and should in no way be limiting. Unless explicitly stated otherwise, singular forms include plural meanings. In this description, expressions such as "comprising" or "comprising" are intended to indicate certain features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, and one or more than those described. It should not be construed to exclude the existence or possibility of any other characteristic, number, step, operation, element, or part or combination thereof.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In addition, terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are used for the purpose of distinguishing one component from another component. It is used only as
아래에서는, 본 발명에 따른 초음파 뇌심부 자극 치료 시스템, 장치 및 방법의 예시적인 실시형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Below, exemplary embodiments of the ultrasonic deep brain stimulation treatment system, device, and method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)의 블록도를 예시하고 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)는, 초음파를 이용하여 환자에 대한 신경 자극을 수행하는 신경 자극 장치(120)에 있어서, 초음파를 생성하여 상기 환자의 뇌로 인가하는 복수의 초음파 생성 소자(121) 및 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)에서 상기 환자의 뇌로 인가되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어하는 제어부(122)를 포함하여 구성될 수 있다.First, Figure 2 illustrates a block diagram of a nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention. As can be seen in FIG. 2, the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention performs nerve stimulation on a patient using ultrasound, and generates ultrasound to A plurality of ultrasound generating elements 121 applied to the patient's brain, and a control unit 122 that controls each ultrasound applied to the patient's brain from the plurality of ultrasound generating elements 121 to be focused on a specific part of the patient's brain. It may be configured to include.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에는, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 복수의 초음파 생성 소자로 인가되는 전기 신호를 생성하는 전기 신호 발생부(124)가 더 포함될 수 있으며, 이때 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)에서는 상기 전기 신호 발생부(124)에서 생성된 전기 신호를 입력받아 상기 초음파를 생성할 수 있다.In addition, as can be seen in FIG. 4, the nerve stimulator 120 according to an embodiment of the present invention further includes an electrical signal generator 124 that generates electrical signals applied to the plurality of ultrasonic generation elements. It may be included, and in this case, the plurality of ultrasonic generation elements 121 may receive the electrical signal generated by the electrical signal generator 124 and generate the ultrasonic waves.
또한, 상기 제어부(122)에서는 상기 전기 신호 발생부(124)를 제어하여 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)로 인가되는 전기 신호를 조절하면서 상기 복수의 초음파 생성 소자에서 생성되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어할 수 있다.In addition, the control unit 122 controls the electrical signal generator 124 to adjust the electrical signals applied to the plurality of ultrasound generating elements 121, so that each ultrasound generated from the plurality of ultrasonic generating elements 121 is transmitted to the patient. It can be controlled to focus on a specific part of the brain.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에는, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 복수의 초음파 생성 소자로 인가되는 전기 신호를 제한하는 리미터(123)가 더 포함될 수 있다.In addition, the nerve stimulator 120 according to an embodiment of the present invention may further include a limiter 123 that limits the electrical signals applied to the plurality of ultrasound generating elements, as can be seen in FIG. 4. .
또한, 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)는 소정의 간격으로 2차원 배열되는 형태로 구비될 수 있다.Additionally, the plurality of ultrasonic generation elements 121 may be arranged two-dimensionally at predetermined intervals.
또한, 상기 제어부(122)에서는 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)와 상기 환자의 뇌의 특정 부위 간의 거리를 고려하여 각 초음파 생성 소자(121)에서 초음파가 상기 환자의 뇌로 인가되는 타이밍을 제어할 수 있다.In addition, the control unit 122 controls the timing at which ultrasonic waves are applied from each ultrasound generating element 121 to the patient's brain in consideration of the distance between the plurality of ultrasound generating elements 121 and a specific part of the patient's brain. You can.
이때, 상기 제어부(122)에서는 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)와 상기 환자의 뇌의 특정 부위 간의 거리에 대한 초음파의 TOF(Time Of Flight)를 고려하여 각 초음파 생성 소자(121)에서 초음파가 상기 환자의 뇌로 인가되는 타이밍을 제어할 수 있다.At this time, the control unit 122 generates ultrasound from each ultrasound generation element 121 in consideration of the time of flight (TOF) of the ultrasound with respect to the distance between the plurality of ultrasound generation elements 121 and a specific part of the patient's brain. The timing of application to the patient's brain can be controlled.
또한, 상기 제어부(122)에서는 상기 환자의 뇌의 특정 부위에서의 상기 초음파의 집속을 위하여 상기 각 초음파 생성 소자(121)에 대한 아포디제이션(apodization)을 계산하여 제어할 수 있다.Additionally, the control unit 122 may calculate and control the apodization of each ultrasound generating element 121 in order to focus the ultrasound on a specific area of the patient's brain.
또한, 상기 제어부(122)에서는 상기 환자의 뇌에서 감지된 신경 신호를 고려하여 상기 환자의 뇌에 대한 신경 자극을 수행할 수 있다.Additionally, the control unit 122 may perform nerve stimulation on the patient's brain by considering nerve signals detected in the patient's brain.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 뇌심부 자극 치료 시스템, 장치 및 방법에서는, 신경 치료 장치의 삽입을 위한 수술에 따르는 여러 어려움을 효과적으로 해결할 수 있으며, 지속적으로 치료 효과를 유지하면서 상시적인 신경 자극으로 인한 조직의 손상 및 괴사를 방지할 수 있게 된다.Accordingly, in the ultrasonic deep brain stimulation treatment system, device, and method according to an embodiment of the present invention, various difficulties accompanying surgery for insertion of a nerve treatment device can be effectively solved, and the treatment effect can be maintained continuously while providing permanent treatment. It is possible to prevent tissue damage and necrosis caused by nerve stimulation.
아래에서는 도 2 내지 도 4 등 각 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)를 각 구성요소별로 나누어 보다 자세하게 설명한다.Below, the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail by dividing it into each component with reference to each drawing, such as FIGS. 2 to 4.
먼저, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 신경 자극 장치(120)는 외장형 또는 휴대형 타입의 장치로 구성되어 의료진 등의 사용자가 편리하게 환자에 대한 신경 자극 치료를 수행할 수 있게 된다.First, as can be seen in FIG. 3, the nerve stimulation device 120 is composed of an external or portable type device, allowing users such as medical staff to conveniently perform nerve stimulation treatment on patients.
이에 따라, 상기 신경 자극 장치(120)에서는 초음파를 이용하여 환자에 대한 수술 없이도 뇌심부 자극술(DBS) 등을 대체할 수 있다.Accordingly, the nerve stimulation device 120 can use ultrasound to replace deep brain stimulation (DBS) without surgery on the patient.
또한, 상기 초음파의 에너지는 기본적으로 음향의 진동에 의한 것이므로, 전기 자극 대비 안전할 뿐만 아니라 부작용도 크게 줄일 수 있다는 장점을 가진다.In addition, since the energy of the ultrasonic waves is basically caused by sound vibration, it has the advantage of being not only safer than electrical stimulation but also greatly reducing side effects.
다만, 초음파가 환자의 뇌 내부의 신경 자극을 위한 특정 영역이 아닌 영역으로 분산되면 안되므로, 본 발명에서는 상기 초음파를 상기 환자의 뇌의 특정 영역에 집속(focusing)되도록 정확하게 제어하는 것이 중요하다.However, since ultrasonic waves should not be dispersed to areas other than the specific area for nerve stimulation within the patient's brain, in the present invention, it is important to accurately control the ultrasonic waves to focus on a specific area of the patient's brain.
특히, 환자의 뇌는 두개골에 의해 둘러싸여 있어 초음파가 인가되더라도 초음파의 에너지 대부분이 감쇄되면서 신경 자극을 위한 특정 영역에 충분한 초음파 에너지를 전달하는 것이 어려울 수 있다.In particular, the patient's brain is surrounded by the skull, so even if ultrasound is applied, most of the energy of the ultrasound is attenuated, making it difficult to deliver enough ultrasound energy to a specific area for nerve stimulation.
이에 대하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는, 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)가 소정의 간격으로 2차원 배열되는 형태로 구비될 수 있으며, 상기 2차원 배열되는 복수의 초음파 생성 소자(121)에서 인가되는 초음파를 특정 영역에 집속되도록 효과적으로 제어하게 된다.In contrast, in the nerve stimulator 120 according to an embodiment of the present invention, the plurality of ultrasound generating elements 121 may be provided in a two-dimensional arrangement at predetermined intervals, and the plurality of ultrasound generating elements 121 may be arranged two-dimensionally at predetermined intervals. The ultrasonic waves applied from the ultrasonic generation element 121 are effectively controlled to be focused on a specific area.
이때, 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)는 PZT 등 압전 소자를 이용하여 구현될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, the plurality of ultrasonic generation elements 121 may be implemented using piezoelectric elements such as PZT, but the present invention is not necessarily limited thereto.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는, 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)에서 인가되는 초음파가 환자의 뇌에서 특정 부위에 정확하게 초음파를 집속할 수 있도록 뇌정위법 등에 따른 자극 장치 고정용 장치(예를 들어, 헬멧 등) 등을 이용하거나 이와 일체화되는 형태로 구현될 수도 있다.In addition, in the nerve stimulator 120 according to an embodiment of the present invention, the ultrasonic waves applied from the plurality of ultrasonic generation elements 121 can be accurately focused on a specific area in the patient's brain by using brain stereotaxy, etc. It may be implemented using or integrated with a device for fixing the stimulation device (for example, a helmet, etc.).
이에 대하여, 상기 제어부(122)에서는, 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)에서 상기 환자의 뇌로 인가되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어하게 된다.In contrast, the control unit 122 controls each ultrasound applied to the patient's brain from the plurality of ultrasound generating elements 121 to be focused on a specific part of the patient's brain.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에는, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)로 인가되는 전기 신호를 생성하는 전기 신호 발생부(124)가 구비될 수 있으며, 이때 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)에서는 상기 전기 신호 발생부(124)에서 생성되는 펄스(Pulse) 신호 등 전기 신호를 입력받아 상기 초음파를 생성할 수 있다.More specifically, the nerve stimulator 120 according to an embodiment of the present invention includes an electrical signal generator that generates electrical signals applied to the plurality of ultrasonic generation elements 121, as can be seen in FIG. 124 may be provided, and at this time, the plurality of ultrasonic generation elements 121 may receive an electrical signal such as a pulse signal generated by the electrical signal generator 124 and generate the ultrasonic waves.
이때, 상기 제어부(122)에서는 상기 전기 신호 발생부(124)를 제어하여 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)로 인가되는 전기 신호를 조절하면서 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)에서 생성되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어할 수 있다.At this time, the control unit 122 controls the electrical signal generator 124 to adjust the electrical signals applied to the plurality of ultrasonic generation elements 121 and each ultrasonic wave generated by the plurality of ultrasonic generation elements 121. can be controlled to focus on a specific part of the patient's brain.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에는, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 복수의 초음파 생성 소자로 인가되는 전기 신호를 제한하는 리미터(123)가 구비될 수도 있다.Furthermore, as can be seen in FIG. 4, the nerve stimulator 120 according to an embodiment of the present invention may be provided with a limiter 123 that limits the electrical signals applied to the plurality of ultrasound generating elements. .
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에는, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 배터리 등 전원부(125)가 구비되어 상기 신경 자극 장치(120)의 구동을 위한 전력을 제공할 수 있다.In addition, as can be seen in FIG. 4, the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention is equipped with a power supply unit 125, such as a battery, to provide power for driving the nerve stimulation device 120. can do.
나아가, 도 5a 내지 도 5b에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 신경 자극 장치(120)에는 복수의 초음파 생성 소자(121)가 2차원 배열되어 상기 초음파를 상기 환자의 뇌의 특정한 부위로 집속하여 인가할 수 있다.Furthermore, as can be seen in FIGS. 5A and 5B, the nerve stimulator 120 includes a plurality of ultrasound generating elements 121 arranged in two dimensions to focus and apply the ultrasound to a specific area of the patient's brain. You can.
이때, 도 5a 내지 도 5b에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 신경 자극 장치(120)에서는 PZT 소자 등 복수의 초음파 생성 소자(121)를 이용하여 전기 신호를 초음파로 변환하여 환자의 두부로 인가할 수 있으며, 이때 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)에서의 지연(delay)를 조절하여 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)에서 인가되는 초음파가 환자의 뇌의 특정 영역에 집속하도록 제어하여 신경 자극을 효율적으로 수행할 수 있다.At this time, as can be seen in FIGS. 5A and 5B, the nerve stimulator 120 can convert an electrical signal into ultrasound using a plurality of ultrasound generating elements 121 such as a PZT element and apply it to the patient's head. At this time, the delay in the plurality of ultrasound generating elements 121 is adjusted to control the ultrasound applied from the plurality of ultrasound generating elements 121 to focus on a specific area of the patient's brain to efficiently provide nerve stimulation. It can be done with
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)는, 전기 신호를 초음파로 변환하는 PZT 소자 등 복수의 초음파 생성 소자(121)가 이차원 배열(예를 들어, 4 x 64 = 256개의 PZT 소자)를 포함하여 구성될 수 있다.More specifically, the nerve stimulator 120 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of ultrasound generating elements 121, such as PZT elements that convert electrical signals into ultrasound, in a two-dimensional array (for example, 4 x 64 = It can be configured to include 256 PZT elements).
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에는, 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)로 펄스 신호 등을 제공하는 전기신호 발생부(124) 및 리미터(123) 등 제한 장치가 구비될 수 있다.In addition, the nerve stimulator 120 according to an embodiment of the present invention includes a limiting device such as an electrical signal generator 124 and a limiter 123 that provide pulse signals to the plurality of ultrasonic generation elements 121. It can be provided.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에는, 외부의 장치 등과의 통신을 위한 통신부(미도시)가 구비될 수 있다.Additionally, the nerve stimulator 120 according to an embodiment of the present invention may be provided with a communication unit (not shown) for communication with an external device, etc.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에는, 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)에서 송신되는 초음파의 빔포밍(beam-forming)을 제어하는 제어부(122)가 구비될 수 있다.In addition, the nerve stimulator 120 according to an embodiment of the present invention may be provided with a control unit 122 that controls beam-forming of ultrasound transmitted from the plurality of ultrasound generating elements 121. there is.
이때, 상기 신경 자극 장치(120)에서는 도 6a에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 PZT 소자 등 각 초음파 생성 소자(121)에서 생성되는 초음파 모드를 구분하여 적용하여 적용 대상에 대하여 보다 효과적으로 신경 자극을 수행할 수 있게 된다.At this time, as can be seen in FIG. 6A, the nerve stimulator 120 differentiates and applies the ultrasonic modes generated by each ultrasonic generation element 121, such as the PZT element, to more effectively perform nerve stimulation on the application target. You can do it.
또한, 상기 신경 자극 장치(120)에서는, 도 5a, 5b 및 도 6b에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 PZT 소자 등 각 초음파 생성 소자(121)에서 펄스 초음파를 발생하는데 있어서의 타이밍 제어가 필요하며, 또한, 도 6c에서 볼 수 있는 바와 같이 초음파를 집속하고자 하는 목표 영역에 초음파 빔이 효과적으로 집속될 수 있도록 송신 아포디제이션(apodization)을 계산하여 제어할 수 있다. In addition, in the nerve stimulator 120, as can be seen in FIGS. 5A, 5B, and 6B, timing control is required for generating pulsed ultrasound from each ultrasound generating element 121, such as the PZT element. , As can be seen in Figure 6c, transmission apodization can be calculated and controlled so that the ultrasound beam can be effectively focused on the target area where ultrasound is to be focused.
보다 구체적인 예를 들어, 상기신경 자극 장치(120)에 PZT 소자 등 초음파 생성 소자(121)가 0번부터 255번까지 구비되어 있다고 하면, 상기 초음파 에너지를 전달하고자 하는 (신경 자극) 목표 영역까지의 거리와 좌표를 계산하고 각 초음파 생성 소자(121) 별로 아포디제이션(apodization)을 계산하여 2차, 3차 등 고차 로브(lobe) 억제 및 회절상 감소를 수행하고, 각 초음파 생성 소자(121)의 송신 타이밍을 초음파 TOF(time of flight)에 따라 제어할 수 있다. For a more specific example, if the nerve stimulator 120 is equipped with ultrasonic generation elements 121 such as PZT elements numbered from 0 to 255, the area to the target area (nerve stimulation) to which the ultrasonic energy is to be delivered is provided. Distances and coordinates are calculated, apodization is calculated for each ultrasonic generation element 121, high order lobes such as second and third order lobes are suppressed and diffraction images are reduced, and each ultrasonic generation element 121 is Transmission timing can be controlled according to ultrasonic time of flight (TOF).
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는, 상기 신경 자극 목표 영역과 가장 가까운 초음파 생성 소자(121)는 가장 늦게 송신하고, 가장 멀리 있는 초음파 생성 소자(121)는 가장 빨리 송신하여 상기 신경 자극 목표 영역에서 동일한 시간에 집속되도록 할 수 있으며, 이때 각 초음파 생성 소자(121)에서 송신한 초음파 에너지의 최대치 영역(max)에서 모두 중첩되어 보강 간섭에 따라 최대의 에너지가 집속(focusing)되도록 할 수 있다.At this time, in the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention, the ultrasound generating element 121 closest to the nerve stimulation target area transmits latest, and the ultrasonic generating element 121 farthest away transmits fastest. It can be transmitted and focused at the same time in the nerve stimulation target area. At this time, the maximum area (max) of the ultrasonic energy transmitted from each ultrasonic generation element 121 overlaps, so that the maximum energy is focused according to constructive interference ( focusing) can be achieved.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는, MCU(Micro Controller Unit), FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(application specific integrated circuit) 등 하드웨어 장치를 이용하여 구현하는 것이 가능하나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 이외에도 별도의 서버 등 컴퓨팅 장치에서 구동되는 소프트웨어 등 이용하여 구현하는 등 다양한 방식으로 구현 가능하다.More specifically, the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention is implemented using hardware devices such as a Micro Controller Unit (MCU), Field Programmable Gate Array (FPGA), and application specific integrated circuit (ASIC). However, the present invention is not necessarily limited to this and can be implemented in various ways, such as using software running on a computing device such as a separate server.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)는 사용자의 스마트폰, 태블릿 등 휴대용 장치를 이용하여 데이터의 처리하거나 제어하는 것이 가능하며, 이외에도 서버 등을 이용하여 상기 신경 자극 장치(120)와 통신을 수행하면서 데이터의 처리 및 제어를 수행하는 것도 가능하다.In addition, the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention is capable of processing or controlling data using a portable device such as a user's smartphone or tablet, and in addition, the nerve stimulation device ( It is also possible to process and control data while communicating with 120).
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는, 종래 뇌심부 자극에서 사용되었던 전기 신호에 의한 신경 자극을 초음파 에너지로 대체함으로써 뇌수술 등 수술을 거치지 않고도 파킨슨병, 헌팅턴병, 간질 등 이상 운동질환 치료와 다양한 뇌질환 치료에 적용하는 것이 가능하다.Accordingly, the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention replaces the nerve stimulation by electrical signals used in conventional deep brain stimulation with ultrasonic energy, thereby treating Parkinson's disease, Huntington's disease, and other diseases without undergoing surgery such as brain surgery. It can be applied to the treatment of abnormal movement disorders such as epilepsy and various brain diseases.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는 미리 정해진 제1 알고리즘을 이용하여 적응적으로 신경 자극 신호를 생성하여 상기 환자에 대한 신경 자극을 수행할 수 있다. 이때 상기 제1 알고리즘에 대해서는 도 7 내지 도 12를 참조하여 후술하기로 한다.Furthermore, the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention can perform nerve stimulation on the patient by adaptively generating a nerve stimulation signal using a first predetermined algorithm. At this time, the first algorithm will be described later with reference to FIGS. 7 to 12.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서, 상기 신경 자극 신호는 상기 신경 신호 중 신경 발화 신호의 모폴로지(morphology)를 분석하여 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정하여 생성할 수 있다.Additionally, in the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention, the nerve stimulation signal is generated by analyzing the morphology of the nerve firing signal among the nerve signals and adjusting the nerve stimulation parameters for the patient. You can.
보다 구체적으로, 상기 신경 자극 장치(120)에서는, 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 신경 발화 신호 중 제1 피크 신호의 진폭(도 7의 Amplitude), 제1 피크 신호와 후속하는 제2 피크 신호 간의 시간 간격(도 7의 Width), 상기 제2 피크 신호의 상승률(도 7의 Slew Rate) 중 하나 이상을 고려하여 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정할 수 있다.More specifically, in the nerve stimulator 120, as can be seen in FIG. 7, the amplitude of the first peak signal among the nerve firing signals (Amplitude in FIG. 7), the second peak following the first peak signal The nerve stimulation parameters for the patient can be adjusted by considering one or more of the time interval between signals (Width in FIG. 7) and the rise rate of the second peak signal (Slew Rate in FIG. 7).
보다 구체적으로, 상기 신경 자극 장치(120)에서는 상기 신경 자극의 전류 레벨, 전압 레벨, 자극 시간(duration), 자극 빈도(frequency) 중 하나 이상을 조정할 수 있다.More specifically, the nerve stimulation device 120 can adjust one or more of the current level, voltage level, stimulation time, and stimulation frequency of the nerve stimulation.
이에 따라, 종래 기술에서는 시술 직후에는 상당한 효과를 보이나 시간이 경과함에 따라 전기 자극에 의한 치료 효과가 감소될 뿐만 아니라, 상시적인 신경 자극으로 인하여 조직의 손상 및 괴사가 일어날 수 있으며, 나아가 배터리 소모에 따라 배터리 교체를 위한 재수술이 반복적으로 이루어져야 하는 문제점이 있었으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 신경 자극 장치(120)에서는 환자의 신경 발화 신호를 기반으로 적응적으로 신경 자극 파라미터를 조정하여 줌으로써, 상시 신경 자극으로 인한 치료 효과의 감소 및 신경 조직의 손상을 억제하고 배터리 소모량도 줄여 배터리 교체 주기도 늘릴 수 있게 된다.Accordingly, in the prior art, a significant effect is shown immediately after the procedure, but not only does the therapeutic effect of electrical stimulation decrease over time, but tissue damage and necrosis may occur due to constant nerve stimulation, and further battery consumption may occur. Accordingly, there was a problem that reoperations for battery replacement had to be performed repeatedly. However, the adaptive nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention adjusts nerve stimulation parameters adaptively based on the patient's nerve firing signal. , it suppresses the reduction in treatment effect and damage to nerve tissue caused by constant nerve stimulation, reduces battery consumption, and extends the battery replacement cycle.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는, 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제1 피크 신호의 진폭이 미리 정해진 제1 기준치보다 큰 경우 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정할 수 있다.More specifically, in the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention, as can be seen in FIG. 8, when the amplitude of the first peak signal is greater than the first predetermined reference value, the nerve for the patient Stimulation parameters can be adjusted.
예를 들어, 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는 신경 신호가 감지되면(도 8의 (a)), 상기 신경 신호에 대한 처리를 통해 상기 신경 발화 신호에서 제1 피크 신호의 진폭(Amplitude)을 산출하고(도 8의 (b)), 상기 제1 피크 신호의 진폭(Amplitude)이 미리 정해진 제1 기준치보다 큰 경우 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정하게 된다(도 8의 (c)).For example, as can be seen in FIG. 8, when a nerve signal is detected in the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention ((a) of FIG. 8), the nerve signal is processed through processing. Calculate the amplitude of the first peak signal from the nerve firing signal (Figure 8(b)), and if the amplitude of the first peak signal is greater than the first predetermined reference value, the nerve for the patient Stimulation parameters are adjusted (Figure 8(c)).
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는, 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제1 피크 신호와 후속하는 제2 피크 신호 간의 시간 간격이 미리 정해진 제2 기준치보다 작은 경우 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정할 수 있다.Additionally, in the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention, as can be seen in FIG. 9, the time interval between the first peak signal and the subsequent second peak signal is less than a predetermined second reference value. If so, nerve stimulation parameters can be adjusted for the patient.
예를 들어, 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 신경 자극 장치(120)에서는 신경 신호가 감지되면(도 9의 (a)), 상기 신경 신호에 대한 처리를 통해 상기 신경 발화 신호에서 제1 피크 신호와 후속하는 제2 피크 신호 간의 시간 간격(Width)을 산출하고(도 9의 (b)), 상기 제1 피크 신호와 후속하는 제2 피크 신호 간의 시간 간격(Width)이 미리 정해진 제2 기준치보다 작은 경우 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정하게 된다(도 9의 (c)).For example, as can be seen in FIG. 9, when a nerve signal is detected in the adaptive nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention ((a) of FIG. 9), the nerve signal is processed. Calculate the time interval (Width) between the first peak signal and the subsequent second peak signal in the neural firing signal ((b) of FIG. 9), and the time between the first peak signal and the subsequent second peak signal If the width is smaller than the predetermined second reference value, the nerve stimulation parameters for the patient are adjusted (Figure 9(c)).
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제2 피크 신호의 상승률(slew rate)이 미리 정해진 제3 기준치보다 큰 경우 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정할 수 있다.In addition, in the nerve stimulator 120 according to an embodiment of the present invention, as can be seen in FIG. 10, when the slew rate of the second peak signal is greater than a predetermined third reference value, Nerve stimulation parameters can be adjusted.
예를 들어, 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 신경 자극 장치(120)에서는 신경 신호가 감지되면(도 10의 (a)), 상기 신경 신호에 대한 처리를 통해 상기 신경 발화 신호에서 상기 제2 피크 신호의 상승률(slew rate)을 산출하고(도 10의 (b)), 상기 제2 피크 신호의 상승률(slew rate)이 미리 정해진 제3 기준치보다 큰 경우 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정하게 된다(도 10의 (c)).For example, as can be seen in Figure 10, when a nerve signal is detected in the adaptive nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention ((a) of Figure 10), the nerve signal is processed. Calculate the slew rate of the second peak signal from the neural firing signal ((b) of FIG. 10), and when the slew rate of the second peak signal is greater than a predetermined third reference value Nerve stimulation parameters for the patient are adjusted (Figure 10(c)).
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(110)에서, 상기 신경 발화 신호 중 제1 피크 신호의 진폭(amplitude), 제1 피크 신호와 후속하는 제2 피크 신호 간의 시간 간격, 상기 제2 피크 신호의 상승률(slew rate) 중 둘 이상이 기준치를 벗어나는 경우에는, 복수의 신경 자극 파라미터 조정값에 각 가중치를 곱하여 합산한 값으로 신경 자극 파라미터를 조정할 수 있다.Furthermore, in the nerve stimulation device 110 according to an embodiment of the present invention, the amplitude of the first peak signal among the nerve firing signals, the time interval between the first peak signal and the subsequent second peak signal, and the If two or more of the slew rates of the two peak signals are outside the standard value, the nerve stimulation parameters can be adjusted using the sum of the plurality of nerve stimulation parameter adjustment values multiplied by each weight.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는, 상기 신경 발화 신호의 모폴로지(morphology) 분석과 함께, 상기 신경 신호의 주파수 특성을 분석하여 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정할 수 있다.In addition, the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention can adjust nerve stimulation parameters for the patient by analyzing the frequency characteristics of the nerve signal along with analyzing the morphology of the nerve firing signal. there is.
보다 구체적으로, 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는 신경 신호가 감지되면(도 11의 (a)), 상기 신경 신호에 대한 푸리에 변환 등의 처리를 통해 상기 신경 신호의 주파수 특성을 분석하여 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정할 수 있다(도 11의 (b)).More specifically, as can be seen in FIG. 11, when a nerve signal is detected in the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention ((a) of FIG. 11), Fourier transform, etc. for the nerve signal is performed. By analyzing the frequency characteristics of the nerve signal through processing, nerve stimulation parameters for the patient can be adjusted (FIG. 11(b)).
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 신경 자극 장치(120)에서는, 상기 신경 발화 신호의 모폴로지(morphology) 분석과 함께, 상기 신경 신호를 구성하는 미리 정해진 복수의 패턴으로 분류하여 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정할 수 있다.In addition, the adaptive nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention analyzes the morphology of the nerve firing signal and classifies it into a plurality of predetermined patterns constituting the nerve signal to provide to the patient. Nerve stimulation parameters can be adjusted.
보다 구체적으로, 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서 신경 신호를 감지하면(도 12의 (a)), 상기 신경 신호를 분석하여 미리 정해진 패턴(예를 들어, 도 12 (b)의 토닉(Tonic) 패턴, 랜덤(Random) 패턴, 버스팅(Busrting) 패턴 등)으로 분류하고, 상기 신경 신호를 구성하는 각 패턴의 비율 등을 산출하고 특정 패턴의 비율이 미리 정해진 기준치를 넘어서는지 등을 판단하여 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정할 수 있다(도 12의 (c)).More specifically, as can be seen in Figure 12, when the nerve stimulator 120 according to an embodiment of the present invention detects a nerve signal (Figure 12 (a)), the nerve signal is analyzed and a predetermined Classify by pattern (e.g., tonic pattern, random pattern, bursting pattern, etc. in Figure 12 (b)), calculate the ratio of each pattern constituting the neural signal, etc. The nerve stimulation parameters for the patient can be adjusted by determining whether the ratio of a specific pattern exceeds a predetermined standard value (Figure 12(c)).
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는, 상기 신경 발화 신호의 모폴로지(morphology) 분석과 함께, 상기 신경 신호의 주파수 특성 분석 또는 패턴 분석을 함께 고려하여 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정하여 줌으로써, 보다 정확한 신경 자극 파라미터를 산출할 수 있게 된다.Accordingly, the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention considers the frequency characteristic analysis or pattern analysis of the nerve signal along with the morphology analysis of the nerve firing signal to determine the nerve response to the patient. By adjusting the stimulation parameters, it is possible to calculate more accurate nerve stimulation parameters.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서, 상기 모폴로지(morphology) 분석, 주파수 특성 분석 및 패턴 분석 중 둘 이상을 함께 고려하는 경우에는, 각 분석에 따른 복수의 신경 자극 파라미터 조정값에 가중치를 곱하여 합산한 값으로 신경 자극 파라미터를 조정할 수 있다.Furthermore, in the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention, when two or more of the morphology analysis, frequency characteristic analysis, and pattern analysis are considered together, a plurality of nerve stimulation parameters according to each analysis are used. Nerve stimulation parameters can be adjusted using the sum of the adjustment values multiplied by the weights.
또한, 도 4 및 도 13에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 신경 자극 장치(120)에서는 상기 제2 무선 통신부(121)를 통해 전송받은 제2 알고리즘으로 상기 제1 알고리즘을 갱신하여 적용할 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에 유선 통신이나 직접 연결 등을 통해 상기 신경 자극 장치(120)에서 상기 제1 알고리즘을 갱신하는 것도 가능하다.In addition, as can be seen in FIGS. 4 and 13, the nerve stimulator 120 may update and apply the first algorithm with the second algorithm transmitted through the second wireless communication unit 121. The present invention is not necessarily limited to this, and it is also possible to update the first algorithm in the neurostimulation device 120 through wired communication or direct connection.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는, 상기 조정된 신경 자극 파라미터에 따라 상기 환자에 대한 신경 자극을 수행하게 된다.Accordingly, the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention performs nerve stimulation on the patient according to the adjusted nerve stimulation parameters.
나아가, 상기 신경 자극 장치(120)에서는, 상기 신경 신호가 이상 상태로 판단된 경우에만 상기 환자에 대한 신경 자극을 수행할 수 있으며, 이에 따라 상시적인 신경 자극으로 인한 신경 조직의 손상 및 괴사를 방지할 수 있으며, 또한 배터리 소모량도 줄여 배터리 교체 주기도 늘릴 수 있게 된다.Furthermore, the nerve stimulation device 120 can perform nerve stimulation on the patient only when the nerve signal is determined to be abnormal, thereby preventing damage and necrosis of nerve tissue due to constant nerve stimulation. In addition, battery consumption can be reduced and the battery replacement cycle can be extended.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에는, 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 수동으로 설정할 수 있도록 하는 무선 설정부(미도시)가 더 포함될 수 있다.Furthermore, the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention may further include a wireless setting unit (not shown) that allows manually setting nerve stimulation parameters for the patient.
이때, 상기 무선 설정부(미도시)에서는 블루투스나 와이파이 등 무선 통신을 통해 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 수동으로 설정할 수 있다.At this time, the wireless setting unit (not shown) can manually set nerve stimulation parameters for the patient through wireless communication such as Bluetooth or Wi-Fi.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는, 의료진 등의 사용자가 환자의 상태 등을 고려하여 상기 신경 자극 파라미터를 수동으로 설정할 수 있도록 함으로써, 재수술 없이도 상기 환자에게 적합한 설정치를 세팅할 수 있게 된다.Accordingly, the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention allows users, such as medical staff, to manually set the nerve stimulation parameters in consideration of the patient's condition, etc., to a setting value suitable for the patient without requiring reoperation. can be set.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 장치(120)에서는 스마트폰 등 사용자의 단말로 상기 신경 신호를 전송하거나, 신경 자극을 수행하기 위한 메시지를 전송하여, 소정의 처리를 수행하거나 사용자에게 제공하여 신경 자극을 수행하도록 할 수 있다.In addition, the nerve stimulation device 120 according to an embodiment of the present invention transmits the nerve signal to the user's terminal, such as a smartphone, or transmits a message to perform nerve stimulation, and performs a predetermined process or sends a message to the user. It can be provided to perform nerve stimulation.
또한, 도 13에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 시스템(100)의 블록도를 예시하고 있다. 도 13에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 시스템(100)은, 환자의 뇌에 일부 또는 전부가 삽입되어 신경 신호를 감지하는 신경 신호 감지부(111)와 상기 신경 신호를 기초로 산출된 상기 환자에 대한 신경 자극을 위한 신경 자극 데이터를 무선 송신하는 제1 무선 통신부(112)를 포함하는 신경 신호 감지 장치(110) 및 상기 신경 신호 감지 장치(110)로부터 상기 신경 자극 데이터를 수신하는 제2 무선 통신부(127)와 초음파를 생성하여 상기 환자의 뇌로 인가하는 복수의 초음파 생성 소자(121), 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)에서 상기 환자의 뇌로 인가되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어하는 제어부(122)를 포함하는 신경 자극 장치(120)를 포함하며, 이때 상기 신경 자극 장치(120)에서는 상기 신경 자극 데이터를 기초로 상기 환자의 뇌에 대한 신경 자극을 적응적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.Additionally, Figure 13 illustrates a block diagram of the nerve stimulation system 100 according to an embodiment of the present invention. As can be seen in Figure 13, the nerve stimulation system 100 according to an embodiment of the present invention includes a nerve signal detection unit 111 that is partially or fully inserted into the patient's brain to detect nerve signals and the nerve A nerve signal detection device 110 including a first wireless communication unit 112 for wirelessly transmitting nerve stimulation data for nerve stimulation for the patient calculated based on the signal, and the nerve signal detection device 110 from the nerve signal detection device 110. A second wireless communication unit 127 that receives stimulation data, a plurality of ultrasound generation elements 121 that generate ultrasound waves and apply them to the patient's brain, and each ultrasound wave being applied to the patient's brain from the plurality of ultrasound generation elements 121. It includes a nerve stimulation device 120 including a control unit 122 that controls the focus to be focused on a specific part of the patient's brain, wherein the nerve stimulation device 120 stimulates the brain of the patient based on the nerve stimulation data. It is characterized by adaptively performing nerve stimulation.
여기서, 상기 신경 신호 감지부(111)는, 상기 환자의 신경 신호를 센싱하는 바늘형 전극(111a)과, 상기 바늘형 전극(111a)에서 센싱된 신경 신호를 기초로 상기 신경 자극 데이터를 산출하는 신경 신호 처리부(111b)를 포함할 수 있다.Here, the nerve signal detection unit 111 includes a needle-shaped electrode 111a that senses the patient's nerve signal, and a device that calculates the nerve stimulation data based on the nerve signal sensed by the needle-shaped electrode 111a. It may include a neural signal processing unit 111b.
이때, 상기 신경 자극 장치(120)에서는, 상기 신경 자극 데이터를 기초로 상기 신경 자극 데이터를 산출하며, 상기 신경 자극 데이터를 기초로 상기 초음파를 생성하고 상기 환자의 뇌로 인가하여 신경 자극을 수행할 수 있다.At this time, the nerve stimulation device 120 may calculate the nerve stimulation data based on the nerve stimulation data, generate the ultrasound based on the nerve stimulation data, and apply the ultrasound to the patient's brain to perform nerve stimulation. there is.
또한, 상기 신경 자극 장치(120)에서는 상기 신경 자극 데이터에 미리 정해진 제1 알고리즘을 적용하여 적응적으로 상기 신경 자극 신호를 산출할 수 있다.Additionally, the nerve stimulation device 120 may adaptively calculate the nerve stimulation signal by applying a first predetermined algorithm to the nerve stimulation data.
이때, 상기 신경 자극 장치(120)에는 복수의 초음파 생성 소자(121)가 배열되어 상기 초음파를 상기 환자의 뇌의 특정한 부위로 집속하여 인가할 수 있다.At this time, a plurality of ultrasound generating elements 121 are arranged in the nerve stimulator 120 to focus and apply the ultrasound to a specific area of the patient's brain.
또한, 상기 신경 자극 장치(120)에서는 상기 신경 자극 데이터에 미리 정해진 제1 알고리즘을 적용하여 적응적으로 상기 신경 자극 신호를 산출할 수 있다.Additionally, the nerve stimulation device 120 may adaptively calculate the nerve stimulation signal by applying a first predetermined algorithm to the nerve stimulation data.
또한, 상기 신경 자극 장치(120)에서는, 상기 제2 무선 통신부(121)를 통해 전송받은 제2 알고리즘으로 상기 제1 알고리즘을 갱신하여 적용할 수 있다.Additionally, in the nerve stimulator 120, the first algorithm can be updated and applied with the second algorithm transmitted through the second wireless communication unit 121.
또한, 상기 신경 자극 신호는, 상기 신경 신호 중 신경 발화 신호의 모폴로지(morphology)를 분석하여 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정하여 생성될 수 있다.Additionally, the nerve stimulation signal may be generated by analyzing the morphology of a nerve firing signal among the nerve signals and adjusting nerve stimulation parameters for the patient.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 뇌심부 자극 치료 시스템, 장치 및 방법에서는, 신경 치료를 위한 수술에 따르는 여러 어려움을 효과적으로 해결할 수 있으며, 지속적으로 치료 효과를 유지하면서 상시적인 신경 자극으로 인한 조직의 손상 및 괴사를 방지할 수 있고, 또한 배터리 교체를 위한 반복적인 재수술도 줄일 수 있으며, 나아가 치료 알고리즘 등에 대한 업그레이드를 통해 치료 효과를 지속적으로 개선할 수 있게 된다.Accordingly, the ultrasonic deep brain stimulation treatment system, device, and method according to an embodiment of the present invention can effectively solve various difficulties accompanying surgery for nerve treatment and provide constant nerve stimulation while continuously maintaining the treatment effect. It can prevent tissue damage and necrosis, reduce repeated reoperations for battery replacement, and further improve treatment effectiveness through upgrades to treatment algorithms.
아래에서는 각 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 시스템(100)을 각 구성요소별로 나누어 보다 자세하게 설명한다.Below, the nerve stimulation system 100 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail by dividing it into each component with reference to each drawing.
먼저, 도 13 내지 도 15에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 신경 신호 감지 장치(110)의 신경 신호 감지부(111)는 환자의 뇌에 일부 또는 전부가 삽입되어 신경 신호를 감지하게 된다.First, as can be seen in FIGS. 13 to 15, the nerve signal detection unit 111 of the nerve signal detection device 110 is partially or fully inserted into the patient's brain to detect nerve signals.
이때, 상기 신경 신호 감지부(111)는 도 14 및 도 15에서 볼 수 있는 바와 같이, 환자의 시상하핵(STN) 등 뇌의 신경 조직에 삽입되어 환자의 신경 신호를 센싱하는 바늘형 전극(111a)와, 상기 바늘형 전극(111a)에서 센싱된 신경 신호를 기초로 상기 환자에 대한 신경 자극 데이터를 산출하는 신경 신호 처리부(111b)를 포함하여, 상기 환자의 신경 조직에서 발생하는 신경 신호를 감지하여 신경 자극 데이터를 산출할 수 있다.At this time, as can be seen in FIGS. 14 and 15, the nerve signal detection unit 111 is a needle-shaped electrode 111a that is inserted into the nervous tissue of the brain, such as the patient's subthalamic nucleus (STN), and senses the patient's nerve signals. ) and a nerve signal processing unit 111b that calculates nerve stimulation data for the patient based on the nerve signal sensed by the needle-shaped electrode 111a, detecting nerve signals occurring in the patient's nerve tissue Thus, nerve stimulation data can be calculated.
그러나, 위와 같이 환자의 시상하핵(STN)에서 신경 신호를 감지하는 것은 본 발명의 일 실시예 일뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.However, detecting nerve signals from the subthalamic nucleus (STN) of a patient as described above is only an example of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
또한, 상기 신경 신호 처리부(111b)에서는 상기 신경 신호를 기초로 상기 신경 자극 데이터를 산출하게 되는데, 이때 상기 신경 자극 데이터는 상기 신경 신호의 특징을 나타내는 데이터일 수 있으나(예를 들어, 도 7의 신경 발화 신호에서 제1 피크 신호의 진폭(amplitude), 제1 피크 신호와 후속하는 제2 피크 신호 간의 시간 간격, 상기 제2 피크 신호의 상승률(slew rate) 등), 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 상기 신경 자극 데이터를 기초로 상기 환자의 뇌를 자극하기 위한 신경 자극 신호를 효과적으로 산출할 수 있도록 상기 신경 자극 데이터의 구체적인 내용이나 형식을 구성할 수 있다.In addition, the nerve signal processing unit 111b calculates the nerve stimulation data based on the nerve signal. At this time, the nerve stimulation data may be data representing the characteristics of the nerve signal (for example, in FIG. 7 amplitude of the first peak signal in the neural firing signal, time interval between the first peak signal and the subsequent second peak signal, slew rate of the second peak signal, etc.), the present invention is not necessarily limited thereto. In addition, the specific content or format of the nerve stimulation data can be configured so that a nerve stimulation signal for stimulating the patient's brain can be effectively calculated based on the nerve stimulation data.
나아가, 본 발명에서 상기 신경 자극 데이터는 상기 환자에 대한 신경 자극이 필요한 상태인지 여부를 나타내는 데이터이거나, 상기 신경 신호 자체를 상기 신경 자극 데이터로 사용하거나 디지털 변환하여 전송하는 등 다양한 방식으로 상기 신경 자극 데이터를 구성하는 것도 가능하다.Furthermore, in the present invention, the nerve stimulation data is data indicating whether nerve stimulation is required for the patient, or the nerve stimulation data can be used in various ways, such as using the nerve signal itself as the nerve stimulation data or digitally converting and transmitting the nerve stimulation data. It is also possible to organize data.
이어서, 상기 제1 무선 통신부(112)에서는, 상기 신경 신호를 기초로 산출된 상기 환자에 대한 신경 자극을 위한 신경 자극 데이터를 무선 송신하게 된다.Subsequently, the first wireless communication unit 112 wirelessly transmits nerve stimulation data for nerve stimulation for the patient calculated based on the nerve signal.
이때, 상기 제1 무선 통신부(112)에서는 블루투스(Bluetooth)나 와이파이(Wi-Fi), LTE 등 이동 통신, NFC 등 다양한 방식의 무선 통신 기술을 이용하여 상기 신경 자극 데이터를 전송할 수 있으며, 나아가 일부 구간에서는 유선 통신이 사용될 수도 있다.At this time, the first wireless communication unit 112 can transmit the nerve stimulation data using various types of wireless communication technologies such as mobile communication such as Bluetooth, Wi-Fi, LTE, and NFC, and further, some Wired communication may be used in the section.
이에 따라, 상기 신경 신호 감지 장치(110)에서는 상기 신경 신호 감지부(111)를 이용하여 환자의 뇌에서 신경 신호를 감지하여 신경 자극 데이터를 산출하고, 상기 제1 무선 통신부(112)를 통해 상기 신경 자극 데이터를 신경 자극 장치(120)로 무선 전송하여 환자에 대한 신경 자극을 수행하도록 할 수 있다.Accordingly, the nerve signal detection device 110 detects nerve signals from the patient's brain using the nerve signal detection unit 111 and calculates nerve stimulation data through the first wireless communication unit 112. Nerve stimulation data can be wirelessly transmitted to the nerve stimulation device 120 to perform nerve stimulation on the patient.
또한, 도 15에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 신경 신호 감지 장치(110)에는 배터리 등 전원부(113)가 구비되어 상기 신경 신호 감지 장치(110)의 구동을 위한 전력을 공급할 수 있는데, 본 발명에서는 상기 신경 신호 감지 장치(110)에서 신경 신호를 센싱하거나 이를 처리하여 무선 전송하며, 상기 환자에 대한 신경 자극을 위한 구성은 별도의 신경 자극 장치(120)에 구비되므로, 상기 신경 신호 감지 장치(110)에서 소요되는 전력을 줄여 배터리 등의 수명을 효과적으로 연장할 수 있게 된다.In addition, as can be seen in FIG. 15, the nerve signal detection device 110 is equipped with a power supply unit 113, such as a battery, to supply power for driving the nerve signal detection device 110. In the present invention, The nerve signal detection device 110 senses the nerve signal or processes it and transmits it wirelessly, and the configuration for nerve stimulation for the patient is provided in a separate nerve stimulation device 120, so the nerve signal detection device 110 ), it is possible to effectively extend the life of batteries, etc. by reducing the power consumed.
이어서, 상기 신경 자극 장치(120)에서는 제2 무선 통신부(121)를 통해 상기 신경 신호 감지 장치(110)로부터 상기 신경 자극 데이터를 수신하게 된다.Subsequently, the nerve stimulation device 120 receives the nerve stimulation data from the nerve signal detection device 110 through the second wireless communication unit 121.
이에 따라, 도 13 및 도 14에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 신경 자극 장치(120)에서는 상기 신경 자극 데이터를 기초로 초음파를 사용하여 상기 환자의 뇌에 대한 신경 자극을 적응적으로 수행하게 된다.Accordingly, as can be seen in FIGS. 13 and 14 , the nerve stimulation device 120 adaptively performs nerve stimulation on the patient's brain using ultrasound based on the nerve stimulation data.
보다 구체적으로, 환자, 환자의 보호자 또는 의료진 등 상기 신경 자극 시스템(100)의 사용자는 상기 신경 신호 감지부(110)로부터 무선 전송되는 신경 자극 데이터에 포함되는 상기 환자에 대한 신경 자극을 수행하도록 하는 알람 등을 수신하여, 상기 신경 자극 장치(120)를 이용하여 상기 환자에 대한 신경 자극을 수행할 수 있다.More specifically, a user of the nerve stimulation system 100, such as a patient, the patient's guardian, or a medical staff member, performs nerve stimulation on the patient included in the nerve stimulation data wirelessly transmitted from the nerve signal detection unit 110. By receiving an alarm, etc., nerve stimulation for the patient can be performed using the nerve stimulation device 120.
이때, 도 13에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 신경 자극 장치(120)는, 초음파를 생성하여 상기 환자의 뇌로 인가하는 복수의 초음파 생성 소자(121)와, 상기 복수의 초음파 생성 소자(121)에서 상기 환자의 뇌로 인가되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어하는 제어부(122)를 포함할 수 있다.At this time, as can be seen in FIG. 13, the nerve stimulator 120 includes a plurality of ultrasound generation elements 121 that generate ultrasound waves and apply them to the patient's brain, and the plurality of ultrasound generation elements 121 It may include a control unit 122 that controls each ultrasound applied to the patient's brain to be focused on a specific part of the patient's brain.
보다 구체적으로, 상기 신경 자극 장치(120)에서는, 상기 신경 자극 데이터를 기초로 초음파를 생성하여 상기 환자의 뇌로 인가하여 신경 자극을 수행할 수 있다.More specifically, the nerve stimulation device 120 may generate ultrasound based on the nerve stimulation data and apply it to the patient's brain to perform nerve stimulation.
나아가, 상기 신경 자극 장치(120)에는 복수의 초음파 생성 소자(121)가 배열되어 상기 초음파를 상기 환자의 뇌의 특정한 부위로 집속하여 인가할 수 있다.Furthermore, the nerve stimulator 120 has a plurality of ultrasound generating elements 121 arranged so that the ultrasound can be focused and applied to a specific area of the patient's brain.
보다 구체적으로, 도 5a 내지 도 5b에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 신경 자극 장치(120)에서는 복수의 PZT 소자 등을 이용하여 전기 신호를 초음파로 변환하여 환자의 두부로 인가할 수 있으며, 이때 상기 복수의 PZT 소자에서의 지연(delay)를 조절하여 상기 복수의 PZT 소자에서 인가되는 초음파가 특정한 영역에 집속하도록 제어하여 신경 자극을 효율적으로 수행할 수 있다.More specifically, as can be seen in FIGS. 5A and 5B, the nerve stimulator 120 can convert an electrical signal into ultrasound using a plurality of PZT elements and apply it to the patient's head. In this case, the Nerve stimulation can be performed efficiently by controlling the delay in the plurality of PZT elements so that the ultrasound applied from the plurality of PZT elements is focused on a specific area.
또한, 도 6a 내지 도 6c에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 신경 자극 장치(120)에는 초음파의 모드별 분류(도 6a), 전자적 빔포밍(도 6b), 초음파 전송 아포디제이션(appodization)(도 6c)을 이용하여, 초음파를 효과적으로 상기 환자의 뇌의 특정한 부위로 집속하면서 2차 이후 고차 로브(lobe) 등을 억제하여 인가할 수 있다.In addition, as can be seen in FIGS. 6A to 6C, the nerve stimulator 120 includes classification by mode of ultrasound (FIG. 6A), electronic beamforming (FIG. 6B), and ultrasound transmission apodization (FIG. Using 6c), ultrasound can be applied by effectively focusing it on a specific part of the patient's brain while suppressing secondary and higher order lobes, etc.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 시스템(100)에서, 상기 신경 자극 장치(120)에서는 미리 정해진 제1 알고리즘을 이용하여 적응적으로 상기 신경 자극 신호를 생성하고 상기 환자의 뇌로 인가하여 신경 자극을 수행할 수 있다. Furthermore, in the nerve stimulation system 100 according to an embodiment of the present invention, the nerve stimulation device 120 adaptively generates the nerve stimulation signal using a predetermined first algorithm and applies it to the patient's brain. Nerve stimulation can be performed.
이때, 도 4 및 도 13에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 신경 자극 장치(120)에서는 상기 제2 무선 통신부(127)를 통해 전송받은 제2 알고리즘으로 상기 제1 알고리즘을 갱신하여 적용할 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에 유선 통신이나 직접 연결 등을 통해 상기 신경 자극 장치(120)에서 상기 제1 알고리즘을 갱신하는 것도 가능하다.At this time, as can be seen in FIGS. 4 and 13, the nerve stimulator 120 may update and apply the first algorithm with the second algorithm transmitted through the second wireless communication unit 127. The present invention is not necessarily limited to this, and it is also possible to update the first algorithm in the neurostimulation device 120 through wired communication or direct connection.
또한, 도 16에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 방법의 순서도를 도시하고 있다.Additionally, Figure 16 shows a flowchart of a nerve stimulation method according to an embodiment of the present invention.
도 16에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 방법은, 초음파를 이용하여 환자에 대한 신경 자극을 수행하는 방법에 있어서, 신경 자극 장치(120)가, 복수의 초음파 생성 소자(121)에서 상기 환자의 뇌로 인가되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어 신호를 생성하는 단계(S110) 및 상기 제어 신호를 기초로 복수의 초음파 생성 소자에서 초음파를 생성하여 상기 환자의 뇌로 인가하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.As can be seen in FIG. 16, the nerve stimulation method according to an embodiment of the present invention is a method of performing nerve stimulation on a patient using ultrasound, and the nerve stimulation device 120 includes a plurality of ultrasound generating elements. In step (121), a control signal is generated so that each ultrasound applied to the patient's brain is focused on a specific part of the patient's brain (S110), and a plurality of ultrasound generating elements generate ultrasound based on the control signal to generate the ultrasound waves. It may include a step of applying to the patient's brain (S120).
본 발명의 일 실시예에 따른 신경 자극 방법은 앞서 설명한 신경 자극 장치(120) 및 신경 자극 시스템(100)과 그 동작 원리 및 동작이 유사하여 통상의 기술자가 용이하게 구현하고 실시할 수 있으므로 보다 자세한 설명은 생략하며 앞서 설명한 신경 자극 장치(120) 및 신경 자극 시스템(100)에 대한 일련의 설명을 참조할 수 있다.The nerve stimulation method according to an embodiment of the present invention is similar in operating principle and operation to the nerve stimulation device 120 and the nerve stimulation system 100 described above, and can be easily implemented and performed by a person skilled in the art, so more detailed The description will be omitted, and a series of descriptions of the previously described nerve stimulation device 120 and nerve stimulation system 100 may be referred to.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 뇌심부 자극 치료 시스템, 장치 및 방법에서는, 신경 치료를 위한 수술에 따르는 여러 어려움을 효과적으로 해결할 수 있으며, 지속적으로 치료 효과를 유지하면서 상시적인 신경 자극으로 인한 조직의 손상 및 괴사를 방지할 수 있고, 또한 배터리 교체를 위한 반복적인 재수술도 줄일 수 있으며, 나아가 치료 알고리즘 등에 대한 업그레이드를 통해 치료 효과를 지속적으로 개선할 수 있게 된다.Accordingly, the ultrasonic deep brain stimulation treatment system, device, and method according to an embodiment of the present invention can effectively solve various difficulties accompanying surgery for nerve treatment and provide constant nerve stimulation while continuously maintaining the treatment effect. It can prevent tissue damage and necrosis, reduce repeated reoperations for battery replacement, and further improve treatment effectiveness through upgrades to treatment algorithms.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and substitutions without departing from the essential characteristics of the present invention. It would be possible. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the attached drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the attached drawings. . The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

Claims (16)

  1. 초음파를 이용하여 환자에 대한 신경 자극을 수행하는 신경 자극 장치에 있어서,In a nerve stimulation device that performs nerve stimulation on a patient using ultrasound,
    초음파를 생성하여 상기 환자의 뇌로 인가하는 복수의 초음파 생성 소자; 및a plurality of ultrasound generating elements that generate ultrasound and apply it to the patient's brain; and
    상기 복수의 초음파 생성 소자에서 상기 환자의 뇌로 인가되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어하는 제어부;a control unit that controls each ultrasound applied to the patient's brain from the plurality of ultrasound generating elements to be focused on a specific area of the patient's brain;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 장치.A neurostimulation device comprising:
  2. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 복수의 초음파 생성 소자로 인가되는 전기 신호를 생성하는 전기 신호 발생부;를 더 포함하며,It further includes an electrical signal generator that generates electrical signals applied to the plurality of ultrasonic generation elements,
    상기 복수의 초음파 생성 소자에서는 상기 전기 신호 발생부에서 생성된 전기 신호를 입력받아 상기 초음파를 생성하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 장치.A nerve stimulation device, wherein the plurality of ultrasonic generation elements receive electrical signals generated by the electrical signal generator and generate the ultrasonic waves.
  3. 제2항에 있어서,According to paragraph 2,
    상기 제어부에서는 상기 전기 신호 발생부를 제어하여 상기 복수의 초음파 생성 소자로 인가되는 전기 신호를 조절하면서 상기 복수의 초음파 생성 소자에서 생성되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 장치.The control unit controls the electrical signal generator to adjust the electrical signals applied to the plurality of ultrasound generating elements and controls each ultrasound generated from the plurality of ultrasound generating elements to be focused on a specific part of the patient's brain. A neurostimulation device.
  4. 제2항에 있어서,According to paragraph 2,
    상기 복수의 초음파 생성 소자로 인가되는 전기 신호를 제한하는 리미터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 장치.A limiter that limits electrical signals applied to the plurality of ultrasonic generation elements. The nerve stimulation device further comprising a.
  5. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 복수의 초음파 생성 소자는 소정의 간격으로 2차원 배열되는 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 신경 자극 장치.A nerve stimulation device, wherein the plurality of ultrasound generating elements are arranged in two dimensions at predetermined intervals.
  6. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 제어부에서는 상기 복수의 초음파 생성 소자와 상기 환자의 뇌의 특정 부위 간의 거리를 고려하여 각 초음파 생성 소자에서 초음파가 상기 환자의 뇌로 인가되는 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 장치.The control unit controls the timing at which ultrasound waves are applied from each ultrasound generation element to the patient's brain in consideration of the distance between the plurality of ultrasound generation elements and a specific part of the patient's brain.
  7. 제6항에 있어서,According to clause 6,
    상기 제어부에서는 상기 복수의 초음파 생성 소자와 상기 환자의 뇌의 특정 부위 간의 거리에 대한 초음파의 TOF(Time Of Flight)를 고려하여 각 초음파 생성 소자에서 초음파가 상기 환자의 뇌로 인가되는 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 장치.The control unit controls the timing at which ultrasonic waves are applied from each ultrasonic generating element to the patient's brain in consideration of TOF (Time Of Flight) of the ultrasonic waves with respect to the distance between the plurality of ultrasonic generating elements and a specific part of the patient's brain. Characterized by a neurostimulation device.
  8. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 제어부에서는 상기 환자의 뇌의 특정 부위에서의 상기 초음파의 집속을 위하여 상기 각 초음파 생성 소자에 대한 아포디제이션(apodization)을 계산하여 제어하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 장치.A nerve stimulation device, wherein the control unit calculates and controls apodization for each ultrasound generating element in order to focus the ultrasound on a specific area of the patient's brain.
  9. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 제어부에서는 상기 환자의 뇌에서 감지된 신경 신호를 고려하여 상기 환자의 뇌에 대한 신경 자극을 수행하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 장치.A nerve stimulation device, wherein the control unit performs nerve stimulation on the patient's brain by considering nerve signals detected in the patient's brain.
  10. 초음파를 이용하여 환자에 대한 신경 자극을 수행하는 방법에 있어서,In a method of performing nerve stimulation on a patient using ultrasound,
    신경 자극 장치가, 복수의 초음파 생성 소자에서 상기 환자의 뇌로 인가되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어 신호를 생성하는 단계; 및Generating, by the nerve stimulator, a control signal so that each ultrasound applied to the patient's brain from a plurality of ultrasound generating elements is focused on a specific region of the patient's brain; and
    상기 제어 신호를 기초로 복수의 초음파 생성 소자에서 초음파를 생성하여 상기 환자의 뇌로 인가하는 단계;Generating ultrasound from a plurality of ultrasound generating elements based on the control signal and applying it to the patient's brain;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 방법.A nerve stimulation method comprising:
  11. 환자의 뇌에 일부 또는 전부가 삽입되어 신경 신호를 감지하는 신경 신호 감지부와,A nerve signal detection unit partially or fully inserted into the patient's brain to detect nerve signals,
    상기 신경 신호를 기초로 산출된 상기 환자에 대한 신경 자극을 위한 신경 자극 데이터를 무선 송신하는 제1 무선 통신부를 포함하는 신경 신호 감지 장치; 및,a nerve signal detection device including a first wireless communication unit that wirelessly transmits nerve stimulation data for nerve stimulation of the patient calculated based on the nerve signal; and,
    상기 신경 신호 감지 장치로부터 상기 신경 자극 데이터를 수신하는 제2 무선 통신부와,a second wireless communication unit that receives the nerve stimulation data from the nerve signal detection device;
    초음파를 생성하여 상기 환자의 뇌로 인가하는 복수의 초음파 생성 소자와, A plurality of ultrasound generating elements that generate ultrasound and apply it to the patient's brain;
    상기 복수의 초음파 생성 소자에서 상기 환자의 뇌로 인가되는 각 초음파가 상기 환자의 뇌의 특정 부위에 집속되도록 제어하는 제어부를 포함하는 신경 자극 장치;를 포함하며,It includes a nerve stimulation device including a control unit that controls each ultrasound applied to the patient's brain from the plurality of ultrasound generating elements to be focused on a specific area of the patient's brain,
    상기 신경 자극 장치에서는 상기 신경 자극 데이터를 기초로 상기 환자의 뇌에 대한 신경 자극을 적응적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 시스템.A nerve stimulation system, wherein the nerve stimulation device adaptively performs nerve stimulation on the patient's brain based on the nerve stimulation data.
  12. 제11항에 있어서,According to clause 11,
    상기 신경 신호 감지부는,The nerve signal detection unit,
    상기 환자의 신경 신호를 센싱하는 바늘형 전극과,A needle-shaped electrode that senses nerve signals from the patient,
    상기 바늘형 전극에서 센싱된 신경 신호를 기초로 상기 신경 자극 데이터를 산출하는 신경 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 시스템.A nerve stimulation system comprising a nerve signal processing unit that calculates the nerve stimulation data based on the nerve signal sensed by the needle-shaped electrode.
  13. 제12항에 있어서,According to clause 12,
    상기 신경 자극 장치에서는 상기 신경 신호를 기초로 상기 신경 자극 데이터를 산출하며, 상기 신경 자극 데이터를 기초로 상기 초음파를 생성하고 상기 환자의 뇌로 인가하여 신경 자극을 수행하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 시스템.The nerve stimulation system is characterized in that the nerve stimulation device calculates the nerve stimulation data based on the nerve signal, generates the ultrasound based on the nerve stimulation data, and applies the ultrasound to the patient's brain to perform nerve stimulation.
  14. 제13항에 있어서,According to clause 13,
    상기 신경 자극 장치에서는 상기 신경 자극 데이터에 미리 정해진 제1 알고리즘을 적용하여 적응적으로 신경 자극 신호를 산출하여 신경 자극을 수행하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 시스템.A nerve stimulation system, wherein the nerve stimulation device performs nerve stimulation by adaptively calculating a nerve stimulation signal by applying a first predetermined algorithm to the nerve stimulation data.
  15. 제14항에 있어서,According to clause 14,
    상기 신경 자극 장치에서는,In the nerve stimulator,
    상기 제2 무선 통신부를 통해 전송받은 제2 알고리즘으로 상기 제1 알고리즘을 갱신하여 적용하는 것을 특징으로 하는 신경 자극 시스템.A nerve stimulation system characterized in that the first algorithm is updated and applied with a second algorithm transmitted through the second wireless communication unit.
  16. 제14항에 있어서,According to clause 14,
    상기 신경 자극 신호는,The nerve stimulation signal is,
    상기 신경 신호 중 신경 발화 신호의 모폴로지(morphology)를 분석하여 상기 환자에 대한 신경 자극 파라미터를 조정하여 생성되는 것을 특징으로 하는 신경 자극 시스템.A nerve stimulation system, characterized in that it is generated by analyzing the morphology of nerve firing signals among the nerve signals and adjusting nerve stimulation parameters for the patient.
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