ES2290967T3 - Aparato para la estimulacion cerebral transcraneal. - Google Patents

Abstract

Estimulador nervioso magnético transcraneal que es para estimular los nervios transcraneales de un sujeto y comprende: un núcleo magnético y devanados de alambre en torno a al menos una parte de dicho núcleo magnético, comprendiendo dicho núcleo magnético un material magnético altamente saturable de al menos 0,5 teslas y teniendo dicho núcleo magnético aproximadamente la forma de una parte hemisférica que tiene una superficie activa curvada destinada a ser colocada sobre la cabeza del sujeto, siendo dicha superficie activa en sustancia cóncava y adaptándose dicha superficie activa al menos aproximadamente a la forma de la cabeza del sujeto.

Description

Aparato para la estimulación cerebral transcraneal.

Estimulación cerebral transcraneal.

La presente invención se refiere a un aparato de estimulación cerebral magnética transcraneal. La invención también se refiere a métodos para localizar y caracterizar la detención del habla, y para el tratamiento de la depresión usando estimulación magnética transcraneal.

La estimulación magnética de las neuronas ha sido muy investigada a lo largo de la última década. Casi todo el trabajo de estimulación magnética se ha hecho in vivo. El trabajo de estimulación magnética se ha hecho en su mayor parte en el campo de la estimulación cerebral.

Cohen ha contribuido con su trabajo en bastante gran medida a los avances en este campo de investigación (véase, p. ej., T. Kujirai, M. Sato, J. Rothwell y L. G. Cohen, "The Effects of transcranial Magnetic Stimulation on Median Nerve Somatosensory Evoked Potentials", Journal of Clinical Neurophysiology and Electro Encephalography, Vol. 89, Nº 4, 1993, pp. 227-234). Este trabajo ha ido acompañado de otros varios trabajos de investigación, incluyendo el de Davey y otros y el de Epstein (véanse, K. R. Davey, C. H. Cheng, C. M. Epstein "An Alloy - Core Electromagnet for Transcranial Brain Stimulation", Journal of Clinical Neurophysiology, Volumen 6, Número 4, 1989; y Charles Epstein, Daniel Schwartzberg, Kent Davey y David Sudderth; "Localizing the Site of Magnetic Brain Stimulation in Humans", Neurology, Volumen 40, abril 1990, pp. 666-670).

En general, en la investigación de la estimulación magnética se han usado en los estimuladores bobinas del tipo de las hechas en el aire. Se llama así a estas bobinas debido al hecho de que carecen de un núcleo magnético. Un productor muy conocido de tales bobinas es Cadwell, que produce una variedad de distintos modelos. Uno de los objetivos de los presenten inventores ha sido el de aportar dispositivos estimuladores magnéticos que puedan ser usados en las de una variedad de aplicaciones y constituyan perfeccionamientos con respecto a los dispositivos anteriormente usados en la técnica. En nuestra anterior solicitud de patente pendiente de concesión que es la Solicitud de Patente U.S. que tiene el Nº de Depósito 08/345.572, fue presentada el 28 de noviembre de 1994 y es originaria de la presente solicitud, fueron descritos los de una variedad de dispositivos de este tipo destinados a ser usados en estimulación nerviosa periférica. En consecuencia, es un objetivo de los presentes inventores en la presente aportar adicionales dispositivos destinados a ser usados en la estimulación del sistema nerviosa central en general y en la estimulación cerebral transcraneal en particular.

Se sabe de la estimulación magnética transcraneal que altera de manera no invasiva el funcionamiento de la corteza cerebral. (Véase, p. ej., George MS, Wassermann EM, Post RM, Transcranial magnetic stimulation: A neuropsychiatric tool for the 21st century, J. Neuropsychiary, 1996; 8: 373-382). Los campos magnéticos que se usan son generalmente generados por corrientes rápidamente cambiantes y de gran intensidad que pasan por una bobina de alambre sobre el cuero cabelludo. Dos estudios recientes han sugerido que la estimulación magnética transcraneal de alta frecuencia (rTMS) puede ser usada para explorar la neuroanatomía funcional de las emociones: Voluntarios sanos que recibieron estimulación prefrontal izquierda manifestaron haber experimentado un incremento de la tristeza autoestimada, mientras que, en contraste con ello, la estimulación prefrontal derecha ocasionó un incremento de la felicidad. (Véanse Pascual-Leone A., Catala MD, Pascual AP, Lateralized effect of rapid rate transcranial magnetic stimulation of the prefrontal cortex on mood, Neurology, 1996; 46: 499-502; y George MS, Wasserman EM, Williams W. y otros, Changes in mood and hormone levels after rapid-rate transcranial magnetic stimulation of the prefrontal cortex, J. Neuropsychiatry Clin. Neurosci. 1996; 8: 172-180).

Otros trabajos han empezado a delinear el uso terapéutico de la rTMS en la depresión. Los más tempranos de tales estudios usaban bobinas no focales circulares centradas en el vértex craneal, con frecuencias de estimulación de menos de 1 hertzio (Hz). Los resultados eran prometedores pero no siempre estadísticamente significantes. (Véanse Hoflich G., Kasper S. Hufnagel A. y otros, Application of transcranial magnetic stimulation in treatment of drug-resistant major depression: a report of two cases, Human Psychopharmacology, 1993; 8: 361-365; Grisaru N., Yarovslavsky U., Abarbanel J. y otros, Transcranial magnetic stimulation in depression and schizophrenia, Eur. Neuropsychopharmacol. 1994; 4: 287-288; y Kilbinger HM, Hofllich G., Hufnagel A. y otros, Transcranial magnetic stimulation (TMS) in the treatment of major depression: A pilot study, Human Psychopharmacology, 1995; 10: 305-310).

Con posterioridad, George y otros describieron una notable mejoría en algunos pacientes deprimidos a raíz del tratamiento con rTMS sobre la corteza prefrontal izquierda. (Véanse George MS, Wasserman EM, Williams WA y otros, Daily repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) improves mood in depression, NeuroReport, 1995; 6: 1853-1856; y George MS, Wasserman EM, Williams WE, Kimbrell Ta, Little JT, Hallett M., Post RM, Daily left prefrontal rTMS improves mood in outpatient depression: a double blind placebo-controlled crossover trial, Am. J. Psychaitry, 1997 (en imprenta)). El mayor estudio de este tipo de los efectuados hasta la fecha fue descrito por Pascual-Leone y otros, quienes usaron un diseño de ensayo cruzado doble ciego controlado con placebo de cinco meses con cinco distintas formas de tratamiento. (Véase Pascual-Leone A., Rubio B., Pallardo F. Catala MD, Rapid-rate transcranial magnetic stimulation of left dorsolateral prefrontal cortex in drug-resitant depression, The Lancet, 1996; 348: 233-237).

La rTMS prefrontal izquierda fue únicamente eficaz en 11 de 17 pacientes jóvenes (de menos de 60 años de edad) que estaban deprimidos psicóticamente y eran resistentes a la medicación.

En consecuencia, adicionalmente al trabajo que se ha hecho hasta la fecha en este campo, es también un objetivo de los presentes inventores el de aportar un aparato mejorado para estimulación magnética transcraneal y para el tratamiento de la depresión usando tal estimulación, como se describe más ampliamente a continuación.

Con respecto a los métodos anteriormente usados para la localización de la detención del habla, la localización activa de la función del lenguaje ha venido siendo tradicionalmente posible tan sólo con procedimientos invasivos. El hemisferio dominante puede ser determinado usando la prueba del amobarbital intracarotídeo o prueba de Wada. Las zonas corticales que son críticas para el lenguaje pueden ser mapeadas usando electrocorticografía en quirófano (véase p. ej. Penfield, 1950, citado más adelante) o extraoperatoriamente mediante rejillas de electrodos implantadas en el espacio subdural (véase p. ej. Lesser, 1987, citado más adelante). La prueba de Wada y la electrocorticografía han contribuido en gran medida a nuestra actual comprensión de la organización del lenguaje. Sin embargo, debido a su complejidad y potencial morbosidad, estas técnicas quedan limitadas casi por entero a los pacientes a los que se les practica cirugía para la epilepsia intratable.

En la última década la tomografía por emisión de positrones y la obtención de imágenes por resonancia magnética funcional han arrojado prometedores resultados para la localización del lenguaje. Pero estas más actuales tecnologías de obtención de imágenes requieren equipos complejos y costosos y tienen otras limitaciones en forma de una mala resolución temporal o de un ambiente de ensayo restringido. Sigue siendo desconocida la correlación entre el grado de cambio metabólico en las distintas zonas cerebrales y la importancia de las mismas para una determinada tarea cognitiva. (Véase, p. ej., Ojemann, que se cita más adelante).

Al menos cuatro grupos han descrito detención lateralizada del habla usando estimulación cerebral magnética transcraneal de alta frecuencia (rTMS) en pacientes de epilepsia. (Véanse, p. ej., Pascual-Leone, 1991, Michelucci, 1994, Jennum, 1994 y Epstein, 1996, que se citan más adelante). Los resultados arrojaron una alta correlación con la prueba de Wada, pero la sensibilidad en las dos series mayores era solamente de un 50-67%. (Véanse, p. ej., Jennum, 1994, y Michelucci, 1994, que se citan más adelante). En la mayoría de estos estudios se usaron grandes bobinas magnéticas circulares, junto con parámetros de estímulo que pueden conllevar un riesgo de inducir ataques. (Véase, p. ej., Pascual-Leone, 1993, que se cita más adelante). Así, las técnicas de rTMS iniciales no eran óptimas para una localización detallada ni para estudios que impliquen a sujetos normales.

En consecuencia, más allá de los trabajos que se han hecho anteriormente, es también un objetivo de los presentes inventores el de aportar aparatos y métodos mejorados para la localización y caracterización de la función cerebral. Como se describe más adelante, hemos descrito recientemente modificaciones de la rTMS que producen detención lateralizada del habla con reducida incomodidad, una frecuencia de repetición tan baja como la de cuatro hertzios, y una combinación de parámetros de estimulo que cumplen con las recientes recomendaciones para la seguridad en rTMS. (Véase también Epstein CM, Lah JJ, Meador K, Weissman JD, Gaitain LE, Dihenia B, Optimum stimulus parameters for lateralized suppression of speech with magnetic brain stimulation, Neurology, 47: 1590-1593 (diciembre 1996)). La técnica es útil para estudios detallados de la detención magnética del habla en individuos normales.

El documento WO 96/16692 se refiere a un estimulador magnético que está primariamente destinado al tratamiento de la incontinencia y a servir de ayuda para la pérdida de peso. El documento describe el uso de un núcleo que tiene primariamente forma de C.

El documento DE 39 30 930 también se refiere a un estimulador magnético que tiene un núcleo con forma de herradura y tiene además una bobina de control situada entre los extremos de dicho núcleo.

El documento GB 2 271 931 describe un estimulador magnético que comprende tres bobinas coaxiales que están desplazadas unas con respecto a otras a lo largo de un eje común de tal manera que dan lugar a una forma acopada.

El documento US 4 994 015 también se refiere a una bobina de estimulador magnético que tiene una bobina en el aire. Los devanados de la bobina pueden ser biselados a fin de incrementar la intensidad del campo magnético.

Un objetivo de la presente invención es el de aportar un aparato mejorado para estimulación cerebral magnética transcraneal.

En un primer aspecto, la presente invención aporta un estimulador nervioso magnético transcraneal que es para estimular los nervios transcraneales de un sujeto y comprende un núcleo magnético y devanados de alambre en torno a al menos una parte de dicho núcleo magnético, comprendiendo dicho núcleo magnético un material magnético altamente saturable de al menos 0,5 teslas y teniendo dicho núcleo magnético aproximadamente la forma de una parte hemisférica y una superficie activa en sustancia cóncava que se adapta, al menos aproximadamente, a la forma de la cabeza del sujeto, y siendo dicho estimulador nervioso magnético transcraneal como por lo demás se define en la reivindicación 1.

Como se expone más ampliamente de aquí en adelante, se describe un aparato que está destinado a ser usado en estimulación cerebral transcraneal. El aparato está destinado a producir un campo magnético focalizado que puede ser dirigido a sitios de interés o importancia en el cerebro. El dispositivo consta de al menos un núcleo magnético, pero preferiblemente de cuatro núcleos magnéticos. Los núcleos están preferiblemente hechos de un material ferromagnético, y más preferiblemente de permendur al vanadio. Al menos uno o incluso todos los susodichos núcleos pueden tener un diámetro exterior de entre aproximadamente 5 y 18 cm (2 y 7 pulgadas) y un diámetro interior de entre aproximadamente 0,5 y 3,8 cm (0,2 y 1,5 pulgadas). El material de los núcleos tiene una saturación magnética de al menos 0,5 teslas, y preferiblemente de al menos 1,5 teslas, o incluso de 2,0 teslas o más. En la realización preferida, el núcleo se adapta en cuanto a su forma constructiva a la forma de la cabeza para así mejorar su eficacia. Está incluido un paso de visualización y localización para ayudar a llevar a cabo con precisión la colocación del núcleo sobre la cabeza y para ayudar a la exacta marcación de la posición del estimulador.

Dicho núcleo magnético tiene una forma que aproximadamente se adapta a una parte de la superficie de una cabeza humana.

Dicho estimulador magnético puede estar provisto de un paso a través de dicho estimulador.

Preferiblemente, al menos uno o incluso todos los susodichos núcleos adyacentes abarcan un ángulo de aproximadamente 180-270 grados, más preferiblemente de poco más o menos 190-230 grados, y aún más preferiblemente de poco más o menos 205-215 grados o de aproximadamente 208 grados.

El estimulador magnético nervioso transcraneal puede comprender adicionalmente una fuente de energía para suministrar energía eléctrica a dicho estimulador.

Al menos uno o incluso todos los susodichos núcleos pueden comprender permendur al vanadio. Al menos uno o incluso todos los susodichos núcleos pueden comprender acero de grano orientado al 3%.

Uno de dichos núcleos puede comprender una aleación de níquel al 50%.

Dicho núcleo preferiblemente comprende una parte semicircular que tiene adicionalmente dos partes triangulares unidas a la misma, y preferiblemente dicha parte semicircular y dichas dos partes triangulares están formadas integralmente como una sola pieza.

Dicho núcleo puede constar de al menos dos materiales magnéticos distintos.

Preferiblemente, uno de dichos materiales es una aleación de níquel al 50%, y más preferiblemente dichos materiales comprenden permendur al vanadio y una aleación de níquel al 50%.

Usando el aparato descrito se cuenta con una técnica optimizada para estimulación cerebral magnética transcraneal que tiene una variedad de útiles aplicaciones. Por ejemplo, el presente aparato puede ser empleado para estimulación cerebral en un protocolo terapéutico para el tratamiento de la depresión. Adicionalmente, el aparato puede ser usado para la localización y caracterización de la función cerebral. Por ejemplo, pueden estudiarse la localización anatómica detallada de la detención del habla y los efectos en otra función del lenguaje. La invención por consiguiente aporta dispositivos para el tratamiento y la estimulación no invasivos del cerebro y para estudiar y caracterizar la función cerebral, lo cual constituye mejoramientos con respecto a los procedimientos del estado de la técnica.

Usando el aparato en cuatro voluntarios diestros normales para estudiar la detención del habla, por ejemplo, se determinó que todos eran dominantes para detención magnética del habla a través del hemisferio izquierdo. Mientras los sujetos contaban en voz alta, fueron mapeados puntos de detención del habla en una cuadrícula de un centímetro sobre la región frontal izquierda. Fueron mapeados en la misma cuadrícula potenciales de acción motora compuesta de músculos de la faz y la mano derecha. Los sujetos fueron entonces sometidos a pruebas de lectura, escritura, comprensión, repetición, denominación, canto espontáneo y praxis oral durante la estimulación magnética. Finalmente fueron identificadas con MRI (MRI = obtención de imágenes por resonancia magnética) tridimensional posiciones medias para detención del habla y activación muscular.

Todos los sujetos sometidos a ensayo usando la presente técnica presentaron detención lateralizada total de la cuenta y la lectura con estimulación magnética en la región frontal postero-inferior izquierda. Quedaron relativa o enteramente sin afectación la escritura con la mano dominante, la comprensión, la repetición, la denominación por confrontación visual, la praxis oral y el canto, con raros errores afásicos. En dos sujetos, la melodía quedó abolida del canto durante la estimulación en el hemisferio derecho. En los cuatro sujetos, la región de detención del habla era altamente congruente con la región donde la estimulación producía movimiento de la faz derecha, y cubría la parte caudal del giro precentral. Esta constelación de hallazgos anatómicos y del comportamiento es similar a la que se encuentra en la afemia y viene a apoyar a una teoría modular de la organización del lenguaje en el hemisferio izquierdo.

En pacientes con depresión refractaria, el estimulador de la presente invención fue usado para estimular el cerebro con impulsos magnéticos usando estimulación magnética transcraneal de alta frecuencia en la región prefrontal izquierda del cerebro. En un grupo de 32 pacientes de 22-64 años de edad, todas las puntuaciones de Depresión de Hamilton (Ham-D) eran de más de 20 antes del tratamiento. Veintiocho (28) pacientes hicieron el tratamiento completo: las puntuaciones Ham-D medias descendieron desde treinta y uno (31) hasta quince (15), y las puntuaciones individuales descendieron hasta menos de diez (10) en catorce (14) de veintiocho (28) sujetos. Dieciséis (16) de veintiocho (28) pacientes eran claros respondedores a la rTMS. Dos de los reclutados abandonaron debido a dolor durante la estimulación, y tres presentaron durante el curso del tratamiento posibles efectos adversos que no pudieron ser causalmente conectados con la rTMS. Así, se comprobó que la rTMS podía ser usada como sencillo y eficaz tratamiento para muchos pacientes con depresión refractaria que de otro modo serían candidatos a ECT (ECT = terapia electroconvulsiva).

La Figura 1 es una vista desde lo alto de un estimulador cerebral magnético transcraneal según la presente invención, mientras que la Figura 1A es una vista lateral del mismo.

La Figura 2 es una vista desde lo alto de una segunda realización de un estimulador cerebral magnético transcraneal según la presente invención, siendo la Figura 2A una vista lateral del mismo.

La Figura 3 es una vista frontal de un estimulador cerebral magnético transcraneal que está hecho de 4 núcleos según las Figuras 1 o 2 y posicionado sobre una cabeza humana esquemática.

La Figura 4 es una vista lateral del estimulador de la Figura 3 sobre una cabeza humana esquemática.

La Figura 5 presenta una serie de tres tablas que indican los resultados experimentales del uso de los presentes estimuladores para el tratamiento de la depresión. La Tabla 1 indica las dosificaciones de antidepresivo de la medicación indicada recibidas por los sujetos experimentales antes de la rTMS. La Tabla 2 indica las edades y los sexos de los respondedores y no respondedores al tratamiento. La Tabla 3 indica los diagnósticos de los respondedores y no respondedores al tratamiento.

La Figura 6 es un histograma de las diferencias entre las puntuaciones de Depresión de Hamilton post-tratamiento y pre-tratamiento para todos los pacientes que se sometieron a un ciclo completo de rTMS.

La Figura 7 es un gráfico que muestra resultados comparativos para el uso del presente estimulador en comparación con otros varios dispositivos.

La Figura 8 muestra los componentes usados para formar una tercera realización de un estimulador cerebral magnético transcraneal según la presente invención.

Para llevar a cabo la estimulación magnética que se describe en la presente solicitud, se describe aquí un aparato mejorado para estimulación cerebral magnética transcraneal como se expone más ampliamente a continuación y en los dibujos acompañantes. El diseño del aparato está emparentado con los diseños anteriormente descritos en la Solicitud de Patente U.S. que tiene el Nº de Depósito 08/345.572 y fue presentada el 28 de noviembre de 1994 (pendiente), con respecto a la cual la presente solicitud reivindica la prioridad. Se muestran esquemas del nuevo estimulador magnético en las Figuras 1-3. Se ilustran ahí las especificaciones y los detalles de los componentes del estimulador. Los dispositivos de la presente invención inducen campos eléctricos que son de distribución similar a los de una bobina Cadwell en ocho refrigerada por agua. Sin embargo, las presentes invenciones son mucho más pequeñas, más silenciosas y más eficaces, y no requieren refrigeración especial.

Como se muestra en las Figuras 1 y 2, se prevé para la estimulación del cerebro un núcleo para un estimulador nervioso magnético. El núcleo 27 del estimulador está hecho de un material magnético, y preferiblemente de un material ferromagnético. En las realizaciones preferidas, el material del núcleo tiene una saturabilidad magnética de al menos 0,5 teslas. Sin embargo, se prefieren saturabilidades más altas, recomendándose en las realizaciones preferidas saturabilidades de al menos 1,5 teslas o más, o incluso de 2,0 teslas o más. Los materiales preferidos para el núcleo incluyen el permendur al vanadio o el acero de grano orientado al 3%.

Como se muestra en la Figura 1, en la realización preferida el núcleo 27 se hace por corte de un devanado oval de permendur al vanadio de 50 \mum (2 milésimas de pulgada). De hecho pueden hacerse dos núcleos por corte de un único devanado oval, cortando un núcleo de cada lado del óvalo. A efectos ilustrativos, en el esquema de la Figura 1 se muestra solamente un único núcleo.

El método de construcción de un núcleo de este tipo es como se ha descrito anteriormente en nuestra solicitud de patente que es originaria de la presente solicitud, y concretamente en la Solicitud U.S. que tiene el Nº de Depósito 08/345.572 y fue presentada el 28 de noviembre de 1994. Los mejores núcleos se hacen a base de material laminado delgado altamente saturable (es decir, a base de materiales con una saturabilidad de al menos 1,5 - 2,0 teslas, a pesar de que pueden usarse asimismo materiales menos saturables con una saturabilidad de 0,5 teslas y más).

Un típico núcleo puede hacerse por devanado usando material de 50 \mum (dos milésimas de pulgada) de permendur al vanadio. Una cinta larga de tal material es devanada sobre un mandril (como p. ej. un mandril de madera o plástico) para obtener el radio, el espesor y la profundidad deseados. Cada lado de la cinta está recubierto con un delgado recubrimiento aislante para así quedar aislado eléctricamente del contiguo al mismo. Tras haber cortado el núcleo de la totalidad del devanado oval, un núcleo adecuado podría abarcar un ángulo de aproximadamente 208º, o de aproximadamente 205-215º, como se muestra en las Figura 1, 2 y 8. Sin embargo, son asimismo posibles aunque no preferidos otros ángulos, como se describe más adelante.

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Una vez que la cinta ha sido devanada sobre el mandril hasta haber obtenido las dimensiones deseadas, se la sumerge en epoxi para fijar su posición. Una vez que la epoxi se ha secado, se retira el mandril y puede cortarse el núcleo según sea conveniente para que abarque el ángulo deseado. El corte puede destruir el aislamiento eléctrico de las laminaciones adyacentes. Cada corte debe ser finamente rectificado para que quede liso, y entonces se efectúa un ataque químico profundo. El ataque químico profundo se lleva a cabo sumergiendo cada uno de los extremos cortados en un baño de ácido. Esto hace que los extremos cortados se delaminen ligeramente, pero mantiene el aislamiento eléctrico de las laminaciones. Si deja de llevarse a cabo este ataque químico profundo, ello parece redundar en una considerable pérdida por corrientes parásitas y calentamiento en los extremos cortados del núcleo. A continuación del ataque químico profundo, los extremos son pincelados con epoxi para mantener la forma y la integridad estructural del núcleo. El paso final de la construcción es el de devanar una bobina de alambre aislado en torno al núcleo. Una típica inductancia para un núcleo de este tipo es de aproximadamente 20 \muH. La presente invención, sin embargo, puede ser puesta en práctica con otras inductancias o intensidades de campo magnético, si se desea.

Como alternativa a cortar el núcleo como un pedazo entero, el núcleo puede ser cortado como un pedazo semicircular. En este método de fabricación, los pequeños pedazos triangulares 34 en la parte inferior del núcleo son entonces cortados por separado y unidos al pedazo semicircular, como se muestra en las Figuras. Preferiblemente, los triángulos más pequeños están también hechos de permendur al vanadio. De ser necesario, sin embargo, los triángulos pueden ser de cualquier material o aleación que tenga una saturación de al menos 0,5 teslas y pueda ser trabajado por un experto en la materia. Una aleación adecuada para los pedazos triangulares es por ejemplo una aleación de níquel al 50% de 50 \mum (2 milésimas de pulgada).

Como se muestra en la Figura 1, en la realización preferida el núcleo 27 tiene un diámetro exterior de aproximadamente 12,1 cm (4,75 pulgadas). El núcleo 27 tiene una abertura semicircular interior 38 en el centro del núcleo 27. El semicírculo interior 38 tiene un diámetro de aproximadamente 1,91 cm (0,75 pulgadas). En una versión en la que los triángulos más pequeños se hacen por separado, los pedazos o cuñas triangulares 34 son unidos al pedazo semicircular mayor. Los pedazos triangulares 34 tienen en el lado más largo 40, que queda en contacto con el pedazo semicircular 100, una longitud de aproximadamente 3,493 cm (1,375 pulgadas) y una longitud de aproximadamente 1,91 cm (0,75 pulgadas) en el lado más corto 42, que es aproximadamente coplanar con el exterior del pedazo semicircular 100. Como se muestra en la Figura 1A, la anchura de la sección transversal del núcleo 27 es de aproximadamente 1,59 cm (0,625 pulgadas).

Se muestra en la Figura 2 una segunda versión del núcleo. El núcleo 51 es meramente una versión más pequeña del núcleo 27 que se muestra en la Figura 1. El núcleo 51 tiene un diámetro exterior de 9,53 cm (3,75 pulgadas) y un diámetro interior 56 de aproximadamente 2,22 cm (0,875 pulgadas). Los pedazos triangulares 54 unidos a los extremos del núcleo semicircular tienen una longitud de aproximadamente 1,19 cm (0,47 pulgadas) en el lado más corto 116 y una longitud de aproximadamente 2,22 cm (0,875 pulgadas) en el lado más largo 114. Como se ha mencionado con respecto a la Figura 1, los núcleos son preferiblemente cortados de forma tal que las partes triangulares 54 forman parte integrante del núcleo 51, si bien los pedazos triangulares 54 pueden cortarse por separado y unirse a un pedazo semicircular de núcleo, si ello fuese necesario o deseado. En la realización preferida, el núcleo con partes triangulares abarca un ángulo de aproximadamente 208 o 205-215 grados según medición efectuada desde el centro del diámetro interior 56 hasta el borde exterior del lado más corto 116. En esta realización el núcleo tiene un espesor de aproximadamente 1,3 cm (0,5'') (Figura 2A).

Se muestra en la Figura 8 una tercera realización del núcleo. En esta realización se usan dos capas independientes de materiales. Se prevé una capa interior 74 que está hecha de permendur al vanadio de 50 \mum (2 milésimas de pulgadas). La capa exterior 79 está hecha de aleación de níquel al 50% de 50 \mum (2 milésimas de pulgadas). Las dimensiones preferidas de las respectivas capas son las siguientes: el diámetro interior 140 de la capa interior 74 es preferiblemente de 2,22 cm (0,875 pulgadas), y el diámetro exterior 142 de la capa interior 74 es preferiblemente de 66,7 cm (2,625 pulgadas). El diámetro interior de la capa exterior 79 es igual al diámetro exterior de la capa interior 74. El diámetro exterior 144 de la capa exterior 79 es preferiblemente de 11,11 cm (4,375 pulgadas). La línea de trazos horizontal indica donde termina la parte semicircular del devanado y empiezan los trozos triangulares. El lado corto del triángulo interior 146 es preferiblemente de 0,55563 cm (0,21875 pulgadas), y el lado corto del triángulo exterior 148 es preferiblemente 1,7463 cm (0,6875 pulgadas). El espesor total de la realización es preferiblemente de 1,59 cm (0,625 pulgadas). Los óvalos interior y exterior se devanan y se cortan por separado. Puede usarse un único óvalo para cortar dos núcleos interiores, y puede usarse un segundo óvalo para cortar dos núcleos exteriores. La capa interior 74 y la capa exterior 79 son entonces unidas poniendo una dentro de otra, como se muestra en la Figura 8.

Como se muestra en las Figuras, cada uno de los núcleos del estimulador es preferiblemente un núcleo abierto, es decir que el núcleo forma un arco abierto y no constituye un toroide cerrado. Es preferible un núcleo que tenga aproximadamente forma de C. Según el presente diseño, al menos una parte del núcleo del estimulador se adapta al menos aproximadamente a la forma de la cabeza. En la realización preferida, como se muestra en las Figuras se usa un estimulador hemisférico que tiene al menos un núcleo, pero preferiblemente cuatro núcleos adyacentes (véase la Figura 3) hechos de material ferromagnético saturable o altamente saturable.

El ángulo abarcado por el núcleo afecta tanto a la profundidad de penetración del campo magnético como a la magnitud del campo. Si bien es aceptable una variedad de ángulos para la curvatura del arco del núcleo, se muestra en las Figuras para realizaciones preferidas un núcleo de 208 grados o de aproximadamente 205 - 215 grados. En otras realizaciones pueden utilizarse núcleos de aproximadamente 190 - 230 grados. Como alternativa es también posible, aunque no necesariamente tan eficaz, un núcleo que abarque un arco de aproximadamente 180 - 270 grados.

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En la realización preferida, para formar el estimulador se posicionan cuatro núcleos aproximadamente lado a lado para formar un estimulador magnético completo. A pesar de que son posibles más de cuatro núcleos o menos de cuatro núcleos, se prefieren cuatro. Como se muestra en las Figuras 3 y 4, se colocan dos parejas de núcleos lado a lado para formar un hemisferio destinado a ser colocado sobre la cabeza. Sobre los núcleos combinados se procede a devanar una serie de devanados de alambre. En la realización preferida se usan aproximadamente de nueve a diez vueltas de alambre; siendo preferiblemente arrolladas poco más o menos nueve (9) vueltas de alambre en torno al estimulador más grande hecho de núcleos de la Figura 1, y siendo arrolladas aproximadamente diez (10) vueltas de alambre en torno al estimulador más pequeño hecho de núcleos de la Figura 2. Como se muestra en las Figuras 3 y 4, se arrollan aproximadamente de cuatro a cinco (de 4 a 5) vueltas de alambres en torno a cada mitad del estimulador, es decir que se arrollan aproximadamente de cuatro a cinco vueltas en torno a un primer lado del estimulador, y se arrollan otras cuatro a cinco vueltas en torno al segundo lado del estimulador.

Según la presente invención, también se prefiere que el estimulador esté provisto de un paso de visualización y localización para ver y marcar la cabeza y localizar el estimulador sobre la misma. En la presente invención, se deja libre un espacio entre las dos parejas de núcleos para formar un paso central 62 (véase la Figura 3). El paso central 62 se extiende desde la parte superior del estimulador hacia abajo hasta la superficie de la cabeza del paciente como se muestra en la Figura 3. Se prefiere introducir un trozo de tubo de plástico o cobre en esta zona para formar el paso. El paso 62 es de un diámetro lo suficientemente grande como para que un dispositivo marcador tal como una pluma o un marcador de fieltro pueda ser introducido en el paso 62 atravesando el estimulador para marcar la superficie de la cabeza (o para marcar una cofia puesta sobre la cabeza). Así, como ilustración de la construcción del paso 62, puede retirarse de un dispositivo de escritura estándar tal como una pluma Papermate^{MF} (MF = marca de fábrica) el cilindro interior que contiene la tinta, dejando vacío el pedazo de tubo de plástico exterior de la pluma. Este pedazo de tubo de plástico exterior puede ser introducido entre las dos parejas de núcleos para servir de tubo para el paso. La parte interior de la pluma que contiene la tinta puede ser posteriormente introducida hacia abajo y a través de este paso para marcar la cabeza del paciente. Naturalmente, puede usarse cualquier tubo adecuado y cualquier marcador de un diámetro menor que el del tubo, y el presente ejemplo no pretende constituir una
limitación.

El paso 62 tiene importancia tanto en calidad de medios para marcar con precisión el sitio en el que un estimulador está situado sobre la cabeza como en calidad de medios para posicionar con precisión el estimulador. Cuando el estimulador está colocado sobre la cabeza, el dispositivo marcador o pluma puede ser introducido hacia abajo por el paso y a través del estimulador para hacer una marca en la cabeza del paciente. La marca sirve de eficaz referencia que indica exactamente dónde estaba posicionado el estimulador. Esto proporciona unos convenientes y eficaces medios para recordar con precisión la situación del estimulador para posterior referencia.

Análogamente, si se desea que el estimulador quede centrado sobre una determinada región de la cabeza, puede hacerse primeramente una marca en la cabeza en la zona apropiada. Ahora bien, si se desea que el estimulador quede colocado en el mismo sitio en sesiones sucesivas, puede dejarse sobre la cabeza una marca apropiada después del primer posicionamiento. En cualquiera de ambas situaciones, mirando hacia abajo por el paso del estimulador el estimulador puede ser desplazado por sobre la cabeza hasta que la zona marcada quede a la vista a través del paso, para que el estimulador pueda ser posicionado en el sitio exacto deseado.

La Figura 7 muestra una comparación de varias bobinas para una potencia de salida de un 30%, según medición efectuada en el aire. A la profundidad crítica de dos cm por debajo de la bobina, el presente sistema de núcleo ferromagnético que aquí se describe induce aproximadamente el doble del campo eléctrico de una bobina sencilla sobredimensionada, y más del doble del de una bobina comercial estándar de Cadwell. El mejoramiento de potencia es el cuadrado de esta relación.

Así, en el presente diseño la configuración semicircular se combina óptimamente con una bobina de alambre de doble bucle, y la superficie activa cóncava suministra un máximo flujo magnético al cerebro y otros objetivos fisiológicos. Del gran número de otros estimuladores magnéticos que han sido desarrollados o están en uso, los presentes inventores no son conocedores de ningún otro diseño que tenga unas ventajas o un rendimiento equiparables. En el presente dispositivo se logra estimulación magnética focal con aproximadamente el doble de rendimiento en amperios-vuelta y 1/4 de la generación de calor de las bobinas de estimulación anteriormente disponibles sin núcleo ferromagnético. Las prolongaciones triangulares y la curvatura de la superficie activa mejoran significativamente el rendimiento de estimulación cerebral. El dispositivo permite lograr una estimulación más potente y focalizada en comparación con cualquier alternativa existente, y como alternativa permite efectuar una estimulación convencional con un coste energético muy inferior. El dispositivo es el único que permite una estimulación magnética continua de alta velocidad sin requerir la adopción de medidas especiales para la refrigeración. Además, la proyección del campo magnético al interior del cerebro es eficaz incluso cuando el núcleo está parcialmente saturado.

En la realización preferida de la presente invención se emplean con el estimulador que aquí se describe la circuitería y los parámetros eléctricos a los que se alude en la solicitud copendiente que tiene el Nº de Depósito 08/345.572 y fue presentada el 28 de noviembre de 1994. Como alternativa pueden usarse cualquier otro circuito adecuado y cualquier otra fuente de energía adecuada, como les resultará obvio a los expertos en la materia.

Estimulación Cerebral Magnética para Localización de la Función del Lenguaje

De entre las muchas aplicaciones adecuadas de este dispositivo, las presentes invenciones pueden ser usadas para con las mismas disponer de una técnica mejorada para la localización y caracterización activa de la función cerebral. En una realización específica, es posible localizar y caracterizar la función del lenguaje. Esta técnica fue puesta a prueba con cuatro sujetos que eran todos ellos médicos varones diestros de 31-49 años de edad que se sometieron al estudio previo consentimiento informado. Todos habían presentado anteriormente dominancia para la detención magnética del habla a través del hemisferio izquierdo. (Véase, p. ej. Epstein, 1996, que se cita más adelante).

Para el mapeo magnético los sujetos estaban cómoda y libremente sentados. La cabeza estaba cubierta con un fino gorro de natación de látex, lo cual simplificaba las mediciones de posición dentro de una gran zona del cuero cabelludo que incluía hasta 100 posibles sitios de estimulación. Todos los pliegues redundantes del látex fueron alisados con cinta adhesiva, y la posición del gorro fue marcada usando como puntos de referencia el inión y la distancia al nasión, a los lóbulos de las orejas y al vértex. Se trazaron líneas de cuadrícula de un centímetro sobre la región frontal posterior, y dichas líneas fueron marcadas alfanuméricamente. El umbral motor en reposo fue determinado como se ha descrito anteriormente, (véase Epstein, 1996, que se cita más adelante) usando el primer interóseo dorsal (FDI) dominante o el abductor pollicis brevis (APB) para representar la mano. Con esta técnica, el umbral está definido como la más baja intensidad de estimulación que produce potenciales de acción motora compuesta (CMAPs) de 50 \muV o más en cinco de diez pruebas (véase, p. ej., Pascual-Leone, 1993, que se cita más adelante); y en consecuencia se prevé que los CMAPs promediados sean distintos de cero en el umbral.

El mapeo de los CMAPs a partir del FDI o del APB fue llevado a cabo usando la bobina de estimulación de núcleo ferromagnético (de permendur al vanadio) descrita, con el máximo del campo eléctrico inducido debajo del punto central del dispositivo. Un pequeño paso a través del centro permite efectuar con precisión la marcación y el posicionamiento. La bobina fue colocada de forma tal que el campo eléctrico inducido quedaba alineado horizontalmente, o sea a lo largo de un plano sagital o axial. Con la mano derecha en reposo, promediamos ocho respuestas a la estimulación del hemisferio izquierdo a una frecuencia de 1 Hz. La prueba se extendió en todas las direcciones en la cuadrícula hasta que un borde de 2 cm de ausencia de respuesta rodeaba por completo la zona de activación. El mapeo se hizo de la misma manera desde el oris orbicularis (ORO) derecho en todos los sujetos, pero se usó facilitación si no podía obtenerse respuesta durante la relajación con potencias de salida del estimulador superiores en hasta un 20% al umbral motor de la mano.

La interrupción del habla fue sometida a ensayo con la misma bobina mientras el sujeto contaba rápida y repetitivamente hacia arriba de uno a veinte. El estimulador era activado a una frecuencia de cuatro hertzios aproximadamente en el punto en el tiempo en el que se llegaba en la cuenta al número "cinco". La potencia de salida del estimulador era ajustada de maneras distintas en los cuatro sujetos, desde un nivel que apenas producía una completa detención del habla hasta intensidades un 5-10% más altas. El grado de interrupción del habla era evaluado tanto por los sujetos como por los observadores como completa, moderada, ligera o ausente.

En una sesión aparte, la bobina de estimulación fue reposicionada sobre la zona de máxima detención del habla. Tras haber obtenido las apropiadas líneas base, fueron realizadas las tareas siguientes durante trenes de estímulos de 3-5 segundos de duración:

\bullet

leer material desconocido en voz alta;

\bullet

leer en silencio y luego describir el contenido;

\bullet

describir espontáneamente los eventos de la "lámina del robo de galletas";

\bullet

oír y obedecer órdenes en dos pasos con sintaxis invertida;

\bullet

denominación por confrontación visual usando proyecciones de diapositivas de 14 objetos familiares;

\bullet

escribir números desde el "uno" hacia arriba;

\bullet

repetición de dos frases cortas que incluyen "no síes, íes o peros";

\bullet

cantar la letra de una canción familiar;

\bullet

pruebas de praxis oral que incluían golpear ligeramente los dientes superiores con la lengua, lamerse los labios de lado a lado y fruncir los labios y soplar alternativamente.

La escritura y la denominación por confrontación visual fueron entonces repetidas con el estimulador colocado anteriormente a 2 cm del punto de máxima detención del habla. El canto fue repetido durante la estimulación de la zona homóloga en el hemisferio derecho. Estaba siempre presente entre los trenes estímulos una demora de diez segundos o más.

\newpage

Para la construcción de un mapa bidimensional fueron escalados hasta un máximo de uno los CMAPs de promedio de cada músculo. A la detección completa del habla le fue asignada arbitrariamente una magnitud de 1,0, a la interrupción moderada del habla le fue asignada una magnitud de 0,5, y a la ligera interrupción del habla le fue asignada una magnitud de 0,25. Se hicieron gráficos de burbujas, correspondiendo el área de cada burbuja a la magnitud de la respuesta en ese sitio. Para cada músculo y para detención del habla, se calculó una posición media bidimensional en la cuadrícula. Estas posiciones fueron marcadas en el gorro de natación, que fue entonces recolocado sobre la cabeza del sujeto y realineado con los anteriores puntos de referencia anatómicos. Cada centro de gravedad fue marcado con una cápsula de vitamina E para identificación por MRI. Entonces se llevó a cabo MRI craneal.

La medición del campo eléctrico inducido fue llevada a cabo en un modelo de cabeza esférico llenado con salina y de un radio de 7,5 cm, usando una sonda diferencial con electrodos de plata-cloruro de plata como se ha descrito anteriormente. (Véase Epstein, 1996, que se cita más adelante). A continuación de esto se efectuó reconstrucción tridimensional de las MRIs.

En este ensayo de la invención, durante la cuenta y la lectura en voz alta fue obtenida en los cuatro sujetos detención completa del habla a través del lóbulo frontal postero-lateral izquierdo. En tres sujetos la cuenta y la lectura eran enteramente normales al efectuarse estimulación lateral derecha a la misma intensidad. El otro sujeto presentó ligera disartria con estimulación a la derecha. Notablemente, la denominación por confrontación visual quedaba intacta para la mayoría de los objetos en todos los sujetos, con un variable enlentecimiento de las respuestas y ligera disartria. Los raros errores afásicos habitualmente consistían en sustituciones de palabras. La escritura de números quedaba intacta en la mano derecha en ambos sitios frontales izquierdos de estimulación, si bien un sujeto presentaba ligeras sacudidas de la extremidad superior derecha. Los otros tres sujetos fueron sometidos a una segunda prueba de escritura en la cual pronunciaban los números, de nuevo sin dificultad. El canto resultaba consistentemente más fácil que el habla espontánea, con enlentecimiento o disartria de ligero(a) a moderado(a) pero con preservación de la melodía. Sin embargo, en dos de tres sujetos así sometidos a ensayo, la estimulación en el hemisferio derecho producía un aplanamiento y pérdida de melodía que era evidente tanto para el sujeto como para los observadores. Este efecto fue obtenido en un sujeto a la misma intensidad usada para la detención del habla, y en el otro solamente a un ajuste un 10% más alto.

Fueron fácilmente construidos mapas motores en reposo para la mano usando el FDI en tres sujetos y el APB en uno. Solamente en dos sujetos podían obtenerse CMAPs faciales del ORO en reposo. Los otros dos mapas del ORO fueron obtenidos con facilitación: un sujeto fruncía ligeramente los labios, mientras que el otro contaba el voz alta durante la promediación de los CMAPs.

En una serie de pruebas la detención del habla fue sometida a ensayo a una intensidad relativamente baja, igual al 95% del umbral en reposo en el FDI. En otra serie de pruebas el habla fue sometida a ensayo a una más alta intensidad relativa de un 118%, y no fue necesaria facilitación para el registro de los CMAPs faciales. Pero el uso de distintos músculos de la mano y de distintas clases de facilitación para el ORO tuvo escaso efecto en las posiciones relativas en los mapas. La zona de estimulación que producía detención del habla era siempre congruente con la zona que daba respuestas motoras del ORO. En el plano axial, el centro de gravedad para SA (SA = detención del habla) estaba situado de promedio a 0,7 cm posteriormente al del ORO.

El rectángulo más pequeño de la cuadrícula de mapeo que encierra los sitios de detención del habla puede ser descrito como la "zona local". Dentro de la zona local, los dos primeros sujetos no presentaron correlación entre el grado de detención del habla y la magnitud de contracción de los músculos faciales. Se encontró una correlación significante para los sujetos 3 y 4, y en el último nivel de estimulación era relativamente alta durante el mapeo del lenguaje. Así, la congruencia para detención del habla y movimiento facial no estaba consistentemente presente a nivel detallado.

Mediante nuestros estudios se ha descubierto por consiguiente que la estimulación magnética del hemisferio dominante produce deterioros específicos de la salida del lenguaje, y no simplemente anartria: algunas modalidades de habla se ven profundamente afectadas, pero otras se ven mínimamente afectadas o bien no se ven afectadas en absoluto. La interferencia magnética afecta mayormente al habla espontánea. Dicha interferencia magnética tiene menos efecto en la repetición, la denominación por confrontación y el canto, mientras que la escritura no se ve afectada en absoluto. La detención magnética del habla no es afasia de Broca. El sitio de acción es congruente con la región de respuestas motoras faciales, y no anterior con respecto a la franja motora como podría ser de esperar sobre la base de los modelos clásicos de organización del lenguaje.

Durante los procedimientos de mapeo neuroquirúrgico, con estimulación directa de la corteza puede obtenerse detención del habla en extensas zonas de ambos hemisferios. El sitio más frecuente es la parte facial de la zona motora primaria, cerca de la unión de las fisuras silviana y rolándica. (Véanse, p. ej., Penfield, 1950 y Ojemann, que se citan más adelante). Ésta es la misma región implicada en la detención magnética del habla en el hemisferio dominante. En contraste con la electrocorticografía, sin embargo, la estimulación magnética produce detención del habla en solamente un sitio, y tiene poco efecto en la denominación por confrontación en esta zona o anteriormente a la misma.

Muchas características de la detención magnética del habla son similares a las de los trastornos articulatorios que se describen diversamente como afasia motora pura, anartria pura, disartria cortical, afasia simple, desintegración fonética y afemia. Tales casos han sido descritos con lesiones subcorticales de la región frontal lateral, pero cuando las lesiones corticales son las responsables las mismas se encuentran en la franja motora inferior y en el opérculo rolándico. Los hallazgos clínicos incluyen marcado enlentecimiento de la salida del habla, tartamudeo, preservación de la gramática y relativa preservación de la repetición y del canto. La escritura no se ve en general afectada. Muchos autores, incluyendo a Pierre Marie, distinguen al puro trastorno articulatorio de la afasia sobre las bases de una comprensión, lectura y escritura intactas. (Véanse, p. ej., Marie y Schiff, que se citan más adelante). Otros han señalado la frecuente asociación con errores léxicos (Kaminski) y otras formas de desorganización del lenguaje, y prefieren clasificar la afemia como una forma limitada de afasia (L&L).

La función que se ve más deteriorada por la estimulación magnética es la composición de novo del habla espontánea, y la completa detención de la salida del lenguaje con velocidades de estimulación tan bajas como la de dos por segundo constituye una sorprendente característica. La rápida, precisa y coordinada síntesis de múltiples movimientos linguo-bucal-vocales produciendo fonemas consecutivos representa una de las tareas más extraordinarias que realiza el sistema motor humano, y es razonable plantear la hipótesis de que puede estar dedicado a ello un módulo del lenguaje especializado. Un módulo de este tipo estaría estrechamente entretejido con la corteza motora primaria, y como vía común final podría ser más difícil de bypasar con vías paralelas de procesamiento del lenguaje. La interferencia magnética con el habla puede verse aminorada cuando la construcción de fonemas se ve ayudada por una recepción de habla, una melodía o la presentación de objetos visuales familiares. Este mejoramiento del déficit mediante otras entradas neurales constituye una distinción con respecto a la afemia y también a las clásicas afasias, todas las cuales están caracterizadas por un deterioro de la repetición.

Los mapas funcionales del tipo que aquí se usa tienen importantes limitaciones que incluyen la relativamente gran área y la forma elíptica del campo eléctrico inducido. Esta forma produce una perfectamente conocida distorsión del mapa magnético en la cual los sitios de excitación quedan "extendidos" más extensamente en la dirección del campo eléctrico. Suponiendo que la extensión espacial sea simétrica, sin embargo, el centro de gravedad del cuero cabelludo como aquí se calcula no se verá afectado y debería reflejar con precisión la posición media de excitación incluso en ausencia de deconvolución formal.

En comparación con la electrocorticografía, el mapeo magnético de la corteza cerebral tienen ventajas que van más allá de su relativa seguridad y facilidad de uso. Una de éstas es obviamente la posibilidad de estudiar ambos hemisferios del cerebro normal. Otra es la robustez de los efectos motores. La estimulación eléctrica de la corteza en sujetos conscientes no logra activar movimiento alguno de las manos en un porcentaje de los sujetos tan alto como el de un 35%, no logra producir movimiento de la faz o la lengua en un porcentaje de los sujetos de hasta un 83%, y ocasionalmente no logra identificar zonas de detención del habla en parte alguna en el hemisferio dominante. Así, a menudo es imposible hacer mediante el uso de la electrocorticografía una clara distinción fisiológica entre distintas regiones corticales, pues sucede que simplemente no hay suficientes sitios de activación en un sujeto determinado. Pero con las técnicas apropiadas la estimulación magnética siempre activará el movimiento de múltiples músculos de la mano en sujetos normales, y ha producido detención del habla en todos menos uno de los de varias docenas de sujetos normales que hemos estudiado hasta la fecha. La razón de esta sorprendente ventaja de la estimulación magnética transcraneal es desconocida, pero puede estar relacionada con un consistente vector de campo eléctrico en un mayor volumen de corteza.

Nuestra técnica no ha sido aún validada frente a la prueba de Wada, y por consiguiente no necesariamente puede sustituirla en la actualidad. Sin embargo, el habitual paciente de la prueba de Wada que alberga epilepsia intratable y una alta incidencia de lesiones estructurales puede presentar atípicos patrones de organización del lenguaje. El procedimiento de Wada se ve también complicado por un limitado marco temporal y unos imprevisibles efectos de la medicación, por lo que sus resultados pueden no ser extrapolables a la población normal.

El análisis de la detención magnética del habla apoya a la actual interpretación de la organización del lenguaje como modular, en lugar del más antiguo concepto de una única zona de salida que controla una pluralidad de funciones. La solidez y comodidad del mapeo magnético deberían facilitar adicionalmente la investigación de la función del lenguaje en los cerebros normales y mejorar nuestra comprensión de la recuperación en los que han padecido deterioro.

La Estimulación Cerebral Magnética para el Tratamiento de la Depresión

Según la presente invención, el presente aparato puede también ser usado para el tratamiento de la depresión. Se ha comprobado que la estimulación cerebral transcraneal magnética puede constituir un tratamiento eficaz en los de una variedad de pacientes entre los que se incluyen los que están deprimidos psicóticamente o son resistentes a la medicación. Se cree que el tratamiento de la depresión refractaria usando el presente dispositivo que tiene un núcleo de un material magnético o preferiblemente ferromagnético resulta más eficaz que el uso de los dispositivos que han sido anteriormente descritos en la técnica. A pesar de que se prefiere el uso de rTMS prefrontal izquierda sobre la base de lo que se comprende actualmente, puede ser posible que con adicionales estudios se compruebe que sean útiles otras formas de estimulación.

Según la presente invención, la localización de la zona motora de la mano derecha y un umbral motor en reposo son primeramente identificados en el hemisferio izquierdo. (Véase, p. ej., Epstein CM, Lah JK, Meador K, Weismann JD, Gaitan LE, Dihenia B, Optimized stimulus parameters for lateralized suppression of speech with magnetic brain stimulation, Neurology, 1996; 47: 1590-1593). Durante la estimulación a una frecuencia de 1 Hz, se desplaza la bobina magnética por la región central izquierda y se ajusta gradualmente la salida del estimulador para localizar el punto de activación con la más baja intensidad, seguido por el umbral magnético en ese sitio. Esta posición es entonces marcada con un marcador permanente. El determinar el umbral motor requiere tan sólo aproximadamente 5-10 minutos en la primera sesión de tratamiento y menos tiempo en las sesiones subsiguientes porque la localización ya ha sido marcada. La localización de la zona marcada se ve facilitada por el uso del paso central 62.

El sitio de tratamiento por rTMS se mide a 5 cm anteriormente con respecto a la zona motora de la mano sobre una línea parasagital. (Véase, p. ej., George MS, Wasserman EM, Williams W. y otros, Changes in mood and hormone levels after rapid-rate transcranial magnetic stimulation of the prefrontal cortex, J. Neuropsychiatry Clin. Neurosci. 1996; 8:172-180). En cada tratamiento de rTMS, la salida del estimulador se ajusta a un 110% del umbral motor en reposo y a una frecuencia de repetición de 10 Hz. La estimulación es aplicada en diez trenes de 5 segundos cada uno, comenzando los trenes con un distanciamiento de 30 segundos. Se orienta la bobina de forma tal que los campos eléctricos sean inducidos a lo largo de un plano sagital. Durante todo el procedimiento los sujetos llevaban puestas protecciones de los oídos.

Durante el uso del dispositivo para tratamiento, todos los tratamientos fueron administrados una vez al día por espacio de cinco (5) días laborables consecutivos. Los pacientes estaban acostados en supino con la cabeza elevada sobre una almohada. Se llevaba a cabo monitorización cardíaca continua, y se tomaba la presión sanguínea cada 60 segundos durante la estimulación. Se llevó a cabo rTMS usando un impulso en coseno amortiguado y el estimulador de núcleo ferromagnético que aquí se describe.

Usando este estimulador magnético se efectuó con buenos resultados rTMS prefrontal izquierda. El dispositivo fue probado en 32 pacientes que habían sido enviados a terapia electroconvulsiva (ECT). Diez pacientes habían recibido anteriormente ECT. Todos los pacientes estudiados habían pasado al menos por una prueba de seis semanas de antidepresivo a una dosis terapéutica (véase la Tabla 1 de la Figura 5). Todos los pacientes cumplían con los criterios del DSM-IV (DSM-IV = cuarta edición del manual diagnóstico y estadístico de trastornos mentales de la Asociación Americana de Psiquiatría) para un episodio Depresivo Mayor (29 unipolares, 3 bipolares), estaban clasificados como al menos moderadamente enfermos en la Escala de Impresión Global Clínica (CGI) y tenían una puntuación pre-tratamiento en la Escala de Depresión de Hamilton (Ham-D, punto 21) de más de 20. Los diagnósticos fueron hechos por un médico (del GSF) usando una lista de comprobaciones del DSM-IV durante una entrevista clínica estructurada.

En general, a los pacientes les fueron retiradas progresivamente las medicaciones con psicotrópicos antes de comenzar un tratamiento de rTMS, si bien en nuestros estudios a cuatro de los pacientes no pudieron retirárseles las medicaciones debido a la gravedad de su enfermedad. En ningún caso un paciente empezó con una nueva medicación con psicotrópicos durante el tratamiento de rTMS. Fueron excluidos los pacientes con un historial de infarto de miocardio reciente, marcapasos cardíaco, objetos metálicos intracraneales o presión intracraneal incrementada. Los respondedores fueron caracterizados según los criterios de Sackheim y otros: tenían que presentar una reducción de un 60% con respecto a su puntuación Ham-D pre-tratamiento y una máxima puntuación post-rTMS de 16 puntos. (Véase Sackheim HA, Decina P, Portnoy S, Kanzler M, Kerr B, Malitz S., Effects of electrode placement on the efficacy of titrated low-dosage ECT, Am. J. Psychaitry, 1987; 144: 1449-1455). Adicionalmente, los respondedores tenían que ser clasificados como habiendo mejorado desde moderada hasta marcadamente en una CGI de 7 puntos. Estas clasificaciones fueron completadas por el equipo de tratamiento clínico del paciente junto con el médico del servicio de rTMS (del GSF). Todas las clasificaciones fueron obtenidas antes de comenzar la rTMS y a las 48 horas del quinto tratamiento.

De los pacientes estudiados, 28 de 32 se sometieron por completo al ciclo de tratamientos de rTMS. Las puntuaciones Ham-D descendieron de 31 a 15 (p > 0,0001). Hubo 16 respondedores (56%) y 12 no respondedores (44%). Catorce pacientes (50%) tuvieron puntuaciones Ham-D post-tratamiento de menos de 10. Cuando las diferencias en las puntuaciones Ham-D post-tratamiento y pre-tratamiento fueron registradas gráficamente en un histograma, los no respondedores y los respondedores parecían quedar dentro de dos agrupaciones distintas (véase la Figura 6). Los pacientes que respondieron a la rTMS no se diferenciaban de los no respondedores con respecto a la edad (p = 0,3), al sexo (p = 0,5) o a las puntuaciones Ham-D pre-rTMS (p = 0,4) (véase la Tabla 2 en la Figura 5). Catorce de los 25 pacientes (56%) con Depresión Mayor (Unipolar, Recurrente) respondieron al tratamiento efectuado usando el presente estimulador. Uno de los 2 pacientes con Depresión Psicótica respondió (véase la Tabla 3 en la Figura 5). Dos de 3 pacientes con Trastorno Bipolar respondieron a la rTMS realizada usando el presente estimulador (véase la Tabla 3 en la Figura 5). De diez pacientes de los que se sabía que habían tenido una respuesta favorable a la ECT en el pasado, 8 de ellos respondieron a la rTMS realizada usando el presente estimulador magnético.

En consecuencia, se ha comprobado que el presente dispositivo es útil para el tratamiento de la depresión como alternativa a los dispositivos anteriormente usados en la técnica.

En varios pacientes estudiados, sin embargo, se registraron algunos eventos adversos. Dos pacientes (un varón de 47 años de edad y una hembra de 33 años) pidieron que se pusiese fin a las sesiones después de un tratamiento debido a dolor en la región frontal izquierda durante la estimulación. En ambos casos el dolor cesaba de inmediato al cesar la estimulación.

Una hembra de 44 años de edad con tics motores preexistentes de la extremidad derecha e inferior presentaba recurrencia de estos movimientos durante el primer tratamiento de rTMS. Persistía flexión periódica de los miembros por espacio de 20 minutos sin variación en el habla o la alerta, y la misma podía ser extinguida repetidamente con ligera presión en el brazo o la pierna. Los movimientos cesaron tras 2 mg de lorazepam IV, sin subsiguientes complicaciones de tipo alguno.

Una hembra hipertensa de 51 años de edad desarrolló parestesias en el brazo izquierdo, la pierna y la faz inferior 20 minutos después de su primer tratamiento de rTMS. Las parestesias remitieron por completo a los varios días. Era normal el examen neurológico completo a las cinco horas del acceso. Eran normales la MRI y la MRA (MRA = angiografía por resonancia magnética) al día siguiente. Este evento fue valorado como un probable pequeño infarto lacunar en el hemisferio derecho.

Una hembra de 46 años de edad que fue respondedora a la rTMS manifestó inicialmente que no tenía historial de epilepsia antes de comenzar el tratamiento; y sin embargo a las dos semanas de haber iniciado el tratamiento informó sobre aparentes ataques motores focales izquierdos y admitió tener una preexistente contracción nerviosa de la faz izquierda. Todos los episodios distaban en al menos varias horas de los puntos en el tiempo en los que se aplicó rTMS. Eran normales el examen neurológico completo, el EEG (EEG = electroencefalograma) y la MRI. Los ataques continuaron y devinieron bilaterales a pesar de los niveles terapéuticos de fenitoína, y estaban altamente correlacionados con la asistencia a la iglesia y a los funerales. La paciente fue sometida a monitorización por vídeo-EEG en régimen de internado, lo cual confirmó un diagnóstico de pseudoataques psicogénicos.

Diez pacientes se quejaron de ligera cefalea durante el tratamiento. Estas cefaleas cesaban de inmediato tras haber cesado la estimulación; los diez pacientes finalizaron el tratamiento de rTMS, y ninguno requirió tratamiento con analgésicos. Ningún paciente se quejó de efectos secundarios cognitivos o en la memoria durante la rTMS o después de la misma. La rTMS no tenía efecto alguno en la presión sanguínea ni el ritmo cardíaco.

En consecuencia, se cree que las presentes invenciones constituyen importantes mejoramientos con respecto al estado de la técnica y tienen aplicación en la caracterización, la localización y el tratamiento de la función cerebral, incluso para la depresión y la detención del habla. Además de la descripción de las invenciones que aquí se da, varias referencias adicionales pueden ser interés para los expertos en la materia y útiles como adicionales antecedentes e informaciones de relevancia. Estas referencias incluyen las siguientes:

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4. Pascual-Leone A, Houser CM, Reese K, y otros. Safety of rapid-rate transcranial magnetic stimulation in normal volunteers. Electroenceph Clin Neurophysiol 1993;89:120-130.

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Habiendo descrito esta invención con respecto a realizaciones específicas, debe entenderse que la descripción no pretende constituir limitación alguna puesto que les resultarán obvias a los expertos en la materia adicionales modificaciones, y se recaba asimismo protección para tales modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (17)

1. Estimulador nervioso magnético transcraneal que es para estimular los nervios transcraneales de un sujeto y comprende:

un núcleo magnético y devanados de alambre en torno a al menos una parte de dicho núcleo magnético, comprendiendo dicho núcleo magnético un material magnético altamente saturable de al menos 0,5 teslas y teniendo dicho núcleo magnético aproximadamente la forma de una parte hemisférica que tiene una superficie activa curvada destinada a ser colocada sobre la cabeza del sujeto, siendo dicha superficie activa en sustancia cóncava y adaptándose dicha superficie activa al menos aproximadamente a la forma de la cabeza del sujeto.

2. Estimulador nervioso magnético transcraneal según la reivindicación 1, en el que dicho estimulador magnético está provisto de un paso que atraviesa dicho estimulador.

3. Estimulador nervioso magnético transcraneal según la reivindicación 1, en el que dicho núcleo está hecho de un material que es ferromagnético.

4. Estimulador nervioso magnético transcraneal según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho núcleo magnético consta de una pluralidad de núcleos adyacentes.

5. Estimulador nervioso magnético transcraneal según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho núcleo magnético comprende cuatro núcleos adyacentes.

6. Estimulador nervioso magnético transcraneal según la reivindicación 4, en el que al menos uno de dichos núcleos adyacentes abarca un ángulo de 205-215 grados.

7. Estimulador nervioso magnético transcraneal según la reivindicación 4, en el que al menos uno de dichos núcleos adyacentes abarca un ángulo de 190-230 grados.

8. Estimulador nervioso magnético transcraneal según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además una fuente de energía para suministrar energía eléctrica a dicho estimulador.

9. Estimulador nervioso magnético transcraneal según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dicho material magnético comprende permendur al vanadio.

10. Estimulador nervioso magnético transcraneal según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que al menos uno de dichos núcleos comprende permendur al vanadio.

11. Estimulador nervioso magnético transcraneal según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que al menos uno de dichos núcleos comprende acero de grano orientado al 3%.

12. Estimulador nervioso magnético transcraneal según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que uno de dichos núcleos comprende una aleación de níquel al 50%.

13. Estimulador nervioso magnético transcraneal según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que al menos uno de dichos núcleos tiene un diámetro exterior de entre 5 y 18 cm (2 y 7 pulgadas).

14. Estimulador nervioso magnético transcraneal según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que al menos uno de dichos núcleos tiene un diámetro interior de entre 0,5 y 3,8 cm (0,2 y 1,5 pulgadas).

15. Estimulador nervioso magnético transcraneal según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que dicho núcleo comprende una parte semicircular y dos partes triangulares, estando dicha parte semicircular y dichas dos partes triangulares formadas integralmente como una sola pieza.

16. Estimulador nervioso magnético transcraneal según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que dicho núcleo consta de al menos dos materiales magnéticos distintos.

17. Estimulador nervioso magnético transcraneal según cualquier reivindicación precedente, en el que dicho núcleo magnético comprende un material magnético altamente saturable de entre 0,5 T y 2 T.