DE10242542A1

DE10242542A1 - Positioning system for navigated trans-cranial magnetic stimulation has support with fixing elements for head that do not restrict field of view, frame with motorized stimulation coil positioning

Info

Publication number: DE10242542A1
Application number: DE2002142542
Authority: DE
Inventors: Sven Donisi; Ernst Nennig; Eckhard Dr. Hempel
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2004-04-01

Abstract

The system has a support (9) for a patient's head (5) with a field of view for the patient and an adjustable frame for a stimulation coil (8). The support has fixing elements for the head, whereby the support and the fixing elements do not restrict the field of view by partially or completely covering it and the adjustable frame ha a motorized positioning arrangement for the stimulation coil.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Positioniersystem für die navigierte transkranielle Magnetstimulation (TMS) gemäß des ersten Anspruchs.The present invention relates to a positioning system for the navigated transcranial magnetic stimulation (TMS) according to the first Claim.

Psychiatrische und neurologische Erkrankungen wie schizophrene Psychosen, depressive Störungen, das Parkinson Syndrom, Schlaganfälle und die Alzheimer Demenz belasten durch ihre Symptomatik mit kognitiven Störungen und Persönlichkeitsveränderungen Patienten und ihre Angehörigen außerordentlich. Darüber hinaus kann die gesellschaftliche Bedeutung dieser Erkrankungen angesichts ihrer Häufigkeit kaum überschätzt werden.Psychiatric and neurological Diseases such as schizophrenic psychoses, depressive disorders, Parkinson's syndrome, strokes and the symptoms of Alzheimer's dementia are cognitive disorders and personality changes Patients and their relatives extraordinary. About that In addition, the social importance of these diseases given their frequency can hardly be overestimated.

Eine Diagnose derartiger Krankheitsbilder erfolgt im Rahmen der biologischen Psychiatrie über die Identifikation von cerebralen Veränderungen bei schizophrenen Psychosen und depressiven Störungen. Die einschlägigen Studien setzen hierzu meist bildgebende Verfahren zur Darstellung anatomischer bzw. funktioneller cerebraler Veränderungen ein. Offenbar kommt es bei schizophrenen Psychosen und depressiven Erkrankungen zu Störungen der kortikalen Aktivierung, die sich mit bildgebenden Verfahren lokalisieren lassen.Such diseases are diagnosed in the context of biological psychiatry on the identification of cerebral changes in schizophrenic psychoses and depressive disorders. The relevant studies usually use imaging methods to represent anatomical or functional cerebral changes on. Apparently it occurs in schizophrenic psychoses and depressive Diseases to disorders cortical activation, which is localized using imaging techniques to let.

Lässt sich ein Befund exakt lokalisieren, ist es naheliegend, diesen auch lokal therapeutisch zu beeinflussen. Dies ist mit einer im Allgemeinen noch üblichen Behandlung mit Psychopharmaka nicht gegeben, da sich die eingesetzten Wirkstoffe und Substanzen über einen größeren Bereich des Hirns des Patienten verteilen und dort auch ungewollte Nebenwirkungen hervorrufen.Leaves localize a finding exactly, it is obvious, this too to influence locally therapeutically. This is with one in general still usual Treatment with psychotropic drugs was not given because the used ones Active substances and substances about a larger area of the patient's brain and there also unwanted side effects cause.

Eine lokale Behandlungsmethode dagegen ist die transkranielle Magnetstimulation (TMS), welche eine regionale Stimulation kortikaler Areale ermöglicht. Bei der Methode wird durch ein kurzfristig aufgebautes, starkes Magnetfeld transkranial eine Depolarisation der unter der Applikationsspule liegenden Hirnareale erzeugt. Hierdurch lassen sich die Nervenzellen einzelner ausgewählter Hirnareale gezielt und schmerzfrei, in jedem Falle aber nicht invasiv, d.h. durch die Haut und den Knochen hindurch aktivieren. Durch die Induktion eines elektrischen Stromes in das Hirngewebe moduliert die TMS Neuronen sowohl direkt, als auch indirekt über neuronale Netzwerke, die an den Symptomen der Krankheiten beteiligt oder verantwortlich sind.A local treatment method is against it transcranial magnetic stimulation (TMS), which is a regional Allows stimulation of cortical areas. The method is through a short-term, strong magnetic field transcranial a depolarization of the areas of the brain beneath the application coil generated. This allows the nerve cells of individual selected brain areas targeted and painless, but in any case not invasive, i.e. activate through the skin and bones. By induction an electrical current into the brain tissue modulates the TMS neurons both directly and indirectly via neural networks that are involved or responsible for the symptoms of the diseases.

Die große Variabilität der therapeutischen Effekte bei einer TMS kann z.B. den sich stark unterscheidenden Behandlungsparametern zugeschrieben werden. Zu diesen Parametern zählen u.A. die Stimulationsstärke in Abhängigkeit zur motorischen Schwelle, die Gesamtanzahl der Stimuli, die Frequenz der Stimulation, die Dauer der Stimulationsblöcke, die Anzahl der TMS-Behandlungen, die präzise anatomische Lokalisation der Stimuli, die Spulengeometrie sowie die Verhältnisse der Placebostimulation.The great variability of therapeutic Effects in a TMS can e.g. the very different Treatment parameters are attributed. About these parameters counting et al the stimulation strength dependent on to the motor threshold, the total number of stimuli, the frequency the stimulation, the duration of the stimulation blocks, the number of TMS treatments, the precise anatomical localization of the stimuli, the coil geometry as well the ratios placebo stimulation.

Bei einer transkraniellen Magnetstimulation wird in einem ersten Schritt der zu therapierende Gehirnbereich mit Hilfe von vorher ermittelten Schnittbildern des Patientenkopfes beispielsweise mit einer Untersuchung in einem Magnetresonanztomgraphen (MRT) lokalisiert. In einem zweiten Schritt erfolgt die Positionierung einer magnetischen Stimulationsspule auf der Kopfoberfläche des Patienten.With transcranial magnetic stimulation in a first step the brain area to be treated with the help of previously determined sectional images of the patient's head, for example localized with an examination in a magnetic resonance tomograph (MRI). In a second step, a magnetic is positioned Stimulation coil on the patient's head surface.

[1] zeigt ein entsprechendes Positionierungs- und Haltesystem für eine Stimulationsspule. Es ermöglicht eine Positionierung der magnetischen Stimulationsspule für die TMS am Kopf des Patienten. Dabei wird die Lage des Kopfes, der an Kinn und Stirn feste Auflagen hat, sowie die Lage der Spule, die an einem Stativ befestigt ist, über Marker und ein optisches kameragestütztes Navigationssystem bestimmt. Stativ und Auflagen sind über einen Rahmen fest miteinander verbunden. Auf einer Workstation kann die entsprechende Zuordnung zu vorab ermittelten existierenden MRT-Aufnahmen gemacht werden. Es soll eine Genauigkeit von unter einem Millimeter erreicht werden.[1] shows a corresponding positioning and holding system for a stimulation coil. Allows a positioning of the magnetic stimulation coil for the TMS on the patient's head. The position of the head, the chin and forehead has fixed supports, as well as the position of the coil on a Tripod is attached over Markers and an optical camera-based navigation system determined. Tripod and pads are over a frame firmly connected. Can on a workstation the corresponding assignment to previously determined existing MRI images be made. It is said to have an accuracy of less than one millimeter can be achieved.

Das beschriebene Positionierungs- und Haltesystem ist nur manuell einstellbar, d. h. nicht nachjustierend. Insofern darf der Patient seinen Kopf während der Therapie nicht bewegen, was bei bestimmten Krankheitsbefunden bei Behandlungszeiten von mehreren Minuten nicht akzeptabel ist. Außerdem muss die Stimulationsspule im Falle mehrerer zu therapierenden Gehirnbereiche für jeden dieser manuell separat einjustiert werden, was zu erheblichen Rüstzeitanteilen in der Therapiezeit führt.The described positioning and holding system is only manually adjustable, d. H. not readjusting. In this respect, the patient must not move his head during therapy, what with certain illnesses at treatment times of several Minutes is not acceptable. In addition, the stimulation coil in the case of several brain areas to be treated for each these can be manually adjusted separately, which leads to considerable set-up times leads in the therapy period.

Ferner greifen die Auflagen für den Patientenkopf im Gesicht an, was bestimmte Therapien, bei denen der Patient während der TMS etwas lesen, sprechen oder tun soll, signifikant einschränkt.Furthermore, the requirements for the patient's head apply on the face of what certain therapies, in which the patient during the TMS should read, speak or do something significantly.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Positioniersystem für die navigierte transkranielle Magnetstimulation (TMS) vorzuschlagen, welches die genannten Einschränkungen und Nachteile nicht aufweist.The invention is therefore the object based, a positioning system for navigated transcranial Magnetic stimulation (TMS) proposing the limitations mentioned and does not have disadvantages.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten, sowie des zehnten bis zwölften Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.The task is characterized by the characteristics the first, as well as the tenth to twelfth claims. advantageous Embodiments of the invention are given in the subclaims.

Wesentliche Merkmale der Erfindung betreffen eine Auflage für einen Kopf mit einem Gesichtsfeld eines Patienten sowie ein verstellbares Stativ für eine Stimulationsspule. Die Auflage weist Fixierungselemente für den Kopf auf, wobei weder die Auflage noch die Fixierungselemente das Gesicht des zu therapierenden Patienten teilweise oder ganz abdeckt und somit das Gesichtsfeld einschränkt. Hierdurch erschließt sich für den Therapeuten in vorteilhafter Weise während einer TMS mit dem Patienten zu kommunizieren. Zudem ist der Patient in der Lage, insbesondere Augen und Mund für die Bewältigung bestimmter Aufgaben während einer TMS einsetzen zu können. Als Fixierungselemente eigenen sich insbesondere ein Gurt, welcher, um den Patientenkopf geschlungen, diesen an die Auflage drückt und somit für eine TMS ausreichend führt und fixiert. Alternativen hierfür sind Auflagen mit zusätzlichen form- und/oder kraftschlüssigen Klemmvorrichtungen oder Einspannungen für den Patientenkopf.Essential features of the invention relate to a support for a head with a patient's field of vision and an adjustable stand for a stimulation coil. The support has fixation elements for the head, neither the support nor the fixation elements partially or completely covering the face of the patient to be treated and thus restricting the visual field. This advantageously opens up for the therapist during a TMS with the patient communicate. In addition, the patient is able to use eyes and mouth in particular to perform certain tasks during TMS. Particularly suitable as fixation elements are a belt which, wrapped around the patient's head, presses it against the support and thus guides and fixes it sufficiently for a TMS. Alternatives to this are supports with additional positive and / or non-positive clamping devices or clamps for the patient's head.

Das verstellbare Stativ umfasst zudem eine motorische Positionierung für die Stimulationsspule. Dies dient insbesondere einer schnelleren und reproduzierbareren Positionierung der Stimulationsspule, insbesondere dann, wenn die Positionierung mit einer automatischen oder programmierbaren Steuerung erfolgt und die Position und die Ausrichtung der Stimulationsspule gegenüber dem Kopf des Patienten mit geeigneten Mitteln erfassbar und als Positionssignal in die Steuerung einspeisbar ist. Dies ist eine Grundvoraussetzung dafür, das Positionierungssystem so auszulegen, dass die Stimulationsspule mit Hilfe von Bilddaten, beispielsweise mit Hilfe von vorher ermittelten Schnittbildern des Patientenkopfes, automatisch. an der bezüglich Magnetfeldverteilung optimalen Schädelposition platziert wird.The adjustable tripod also includes a motorized positioning for the stimulation coil. This is particularly useful for faster and more reproducible positioning of the stimulation coil, in particular then when positioning with an automatic or programmable Control is done and the position and orientation of the stimulation coil across from the patient's head with suitable means and as Position signal can be fed into the controller. this is a Basic requirement for to design the positioning system so that the stimulation coil with the help of image data, for example with the help of previously determined Cross-sectional images of the patient's head, automatically. at the regarding magnetic field distribution optimal skull position is placed.

Es ist selbstverständlich und liegt deswegen im Rahmen der Erfindung, dass die Stimulationsspule nicht nur tangential zur Oberfläche des Patientenkopfes verschiebbar, sondern auch in der Ausrichtung der Hauptabstrahlrichtung der Stimulationsspule zum Patientenkopf beispielsweise über eine motorische Winkelverstellung einstellbar ist.It goes without saying and is therefore within the scope of the invention that the stimulation coil not just tangent to the surface of the patient's head, but also in the orientation the main radiation direction of the stimulation coil to the patient's head for example about a motorized angle adjustment is adjustable.

Vorteilhafter Weise wird die Auflage durch das Stativ gehalten. Durch diese mechanische Kopplung von Stativ und Auflage als Fixierung des Patientenkopfes ist darüber hinaus mit einer Reduzierung der Patientenbewegung zu rechnen. Dies ist durch eine mögliche mechanische Anbindung des Stativs an den Sitz für den Patienten während der TMS noch effektiver realisierbar.The edition is advantageous held by the tripod. Through this mechanical coupling of Tripod and support as a fixation of the patient's head is also beyond to expect a reduction in patient movement. This is through a possible mechanical connection of the tripod to the seat for the patient during the TMS can be implemented even more effectively.

Die motorische Positionierung umfasst vorzugsweise mindestens eine Führungsschiene, auf denen eine motorisch angetriebene Laufkatze als Träger für die Stimulationsspule aufgesetzt ist. Es bietet sich an, die Führungsschiene oder die Laufkatze mit einem inkrementalen oder analogen Positionssensor auszustatten und alle elektrischen Verbindungen, insbesondere die der Stimu lationsspule sowie des Antriebs über eine flexible Kabelverbindung und nicht über Schleifkontakte zu realisieren. Der Antrieb ist entweder in der Laufkatze integriert oder an der Schiene angeordnet und entspricht den in der Technik üblichen und verbreiteten Techniken.Motor positioning includes preferably at least one guide rail, on which a motorized trolley as a carrier for the stimulation coil is put on. It offers itself, the guide rail or the trolley to be equipped with an incremental or analog position sensor and all electrical connections, especially those of the stimulation coil as well as the drive to realize a flexible cable connection and not via sliding contacts. The drive is either integrated in the trolley or on the rail arranged and corresponds to the techniques common and widespread in technology.

Notwendig für eine vollautomatische oder programmgestützte Positionierung der Stimulationsspule sind Mittel zur Ermittlung von Positionsdaten von Patientenkopf und Stimulationsspule. Beispielsweise umfasst das Positioniersystem eine kameragestützte Überwachungseinrichtung mit optischen Markierungen auf dem Kopf und auf der Stimulationsspule. Mit bekannten Positionen der Markierungen auf dem Kopf und der Stimulationsspule ist eine Steuerung grundsätzlich in der Lage, unter Zugrundelegung der vorher ermittelten Schnittbildern des Patientenkopfes entsprechende Positionierungsbefehle für die motorischen Antriebe zu generieren und zu überwachen. Die Steuerung greift somit für eine Positionierung auf ermittelte Daten der kameragestützten Überwachungseinrichtung sowie auf vorab ermittelte Bilddaten des Kopfes zurück. Dabei ist die Steuerung vorzugsweise eine rechnergestützte und softwaregesteuerte Einheit, welche einen Mikroprozessor sowie eine Speichereinheit mit einer Bilddatenbank umfasst und mit einem softwaregestützten Algorithmus betreibbar ist.Necessary for fully automatic or program-based positioning the stimulation coil are means for determining position data of Patient head and stimulation coil. For example, this includes Positioning system with a camera-based monitoring device optical markings on the head and on the stimulation coil. With known positions of the markings on the head and the stimulation coil is basically a control able, based on the previously determined sectional images corresponding positioning commands for the motor head Generate and monitor drives. The control therefore intervenes positioning on determined data of the camera-based monitoring device and back to previously determined image data of the head. there the controller is preferably a computer-aided and software-controlled one Unit, which has a microprocessor and a storage unit with an image database and with a software-based algorithm is operable.

Die Erfindung wird im Folgenden mit einem Ausführungsbeispiel anhand einer Figur erläutert. Die Figur zeigt eine perspektivische Darstellung des Positioniersystems mit einem schematisch dargestellten Kopf.The invention is described below an embodiment explained using a figure. The Figure shows a perspective view of the positioning system with a schematically represented head.

Die Figur gibt das Positionierungssystem perspektivisch wieder. Es besteht aus einem Rundbügel 1, der über zwei Drehaufhängungen 2 um eine Schwenkachse 3 in einem zweiten Bügel 4 einen im wesentlichen halbkugelförmigen Behandlungsraum, dargestellt durch einen schematisch dargestellten Kopf 5, einschließend schwenkbar gelagert ist. Auf dem Rundbügel 1 ist eine Laufkatze 6 angeordnet, die über die Drehaufhängungen 2 des Rundbügels 1 hinweg auf dem Rundbügel motorisch bewegbar ist. An der Laufkatze 6 ist ei ne motorische Verstellmöglichkeit 7 und an diese eine Stimulationsspule 8, befestigt. Die Verstellmöglichkeit 7 dient einerseits einer Winkelverstellung und damit der Ausrichtung der Stimulationsspule und andererseits einer lateralen Verstellung der Stimulationsspule radial in den Behandlungsraum hinein. In Grundstellung der Verstellmöglichkeit 7 ist die Spule stets radial vom Rundbügel 1 nach innen in den Behandlungsraum ausgerichtet, wobei sich die Stimulationsspule in einem gewissen Abstand zum Kopf 5 befindet und die Stimulationsspule in jeder Stellung der Positionierung in Richtung des Kopfes ausgerichtet ist. Ferner umfasst das dargestellte Positionierungssystem eine oder mehrere einstellbare Auflagen 9 für den Kopf 5, einen Gurt 10 für die Fixierung des Kopfes 5 an den Auflagen 9 sowie eine Stativstange 11 als höhenverstellbare Halterung für die Auflagen 9 und den Bügel 4. Dabei wird das Gesichtsfeld des Kopfes 5 durch den Gurt allenfalls nur im Stirnbereich abgedeckt, während Augen, Mund, Nase und Ohren frei verbleiben und für bestimmte Aufgaben oder für eine Kommunikation während der TMS zur Verfügung stehen. Es bietet sich an, die Stativstange an einem nicht dargestellten Behandlungsstuhl für den Patienten zu befestigen.The figure shows the positioning system in perspective. It consists of a round bracket 1 that has two swivel brackets 2 about a pivot axis 3 in a second bracket 4 an essentially hemispherical treatment room, represented by a schematically represented head 5 , including pivotally mounted. On the round bracket 1 is a trolley 6 arranged over the swivel brackets 2 of the round bar 1 is movable by motor on the round bracket. On the trolley 6 is a motorized adjustment option 7 and to this a stimulation coil 8th , attached. The adjustment option 7 serves on the one hand to adjust the angle and thus to align the stimulation coil, and on the other hand to adjust the stimulation coil laterally radially into the treatment room. In the basic position of the adjustment option 7 the coil is always radial from the round bracket 1 aligned inwards into the treatment room, with the stimulation coil at a certain distance from the head 5 is located and the stimulation coil is aligned in any position of the positioning in the direction of the head. Furthermore, the positioning system shown comprises one or more adjustable supports 9 for the head 5 , a strap 10 for the fixation of the head 5 on the conditions 9 as well as a tripod rod 11 as a height-adjustable holder for the supports 9 and the bracket 4 , This is the visual field of the head 5 only covered by the belt in the forehead area, while the eyes, mouth, nose and ears remain free and are available for certain tasks or for communication during TMS. It is advisable to attach the tripod rod to a dental chair, not shown, for the patient.

Im Ausführungsbeispiel stellen die Stativstange 11, der Bügel 4, die Drehaufhängungen 2, der Rundbügel 1, die Laufkatze 6 sowie die Verstellmöglichkeit 7 funktionell die wesentlichen Bestandteile eines Stativs für die Stimulationsspule 8 dar.In the exemplary embodiment, the tripod pole 11 , the coat hanger 4 who have favourited Swing Mounts 2 , the round frame 1 who have favourited Trolley 6 as well as the adjustment option 7 functionally the essential components of a tripod for the stimulation coil 8th represents.

Konstruktiv sind die motorischen Antriebe als Elektromotoren mit Getriebe und aus Sicherheitsgründen mit je einer Reibkupplung gestaltet. Die Reibkupplungen ermöglichen einerseits ein manuelles Eingreifen in den Positionierungsvorgang in Notsituationen, wie z. B. bei einem Anfahren der Stimulationsspule auf den Patientenkopf, andererseits die Alternative einer manuellen Positionierung. Ferner sind auch bestimmte Positionierungsantriebe, beispielsweise der der Verstellmöglichkeit 7 aus dem motorisch betriebenen Positionierungsvorgang herausnehmbar.The motor drives are designed as electric motors with gears and, for safety reasons, each with a friction clutch. The friction clutches on the one hand allow manual intervention in the positioning process in emergency situations, such as. B. when starting the stimulation coil on the patient's head, on the other hand, the alternative of manual positioning. Furthermore, there are also certain positioning drives, for example the possibility of adjustment 7 Removable from the motorized positioning process.

Zum Antrieb des Bügels und der Laufkatze werden handelsübliche DC-Motoren benutzt, die mit Getriebe, Endschaltern und Impulsgebern kombiniert leicht anzusteuern sind. Es gibt einige Motorsteuerkarten für einen als Hardware für eine Steuerung einsetzbaren Rechner, die die gesamte Ansteuerung inklusive Regelung mittels Impulsgebern und Endschaltern abdecken. Dieses Antriebskonzept ist daher einfach in einen softwaregestützten Steuerungsalgorithmus zu integrieren. Position und Ausrichtung der Stimulationsspule sind dadurch in jeder Stellung reproduzierbar erfassbar. Ferner ist die Leistung der internen Treiberstufen einer derartigen Motorsteuerkarte bei geeigneter Auslegung der Antriebe ausreichend, wodurch keine externen Treiberstufen notwendig sind.To drive the bracket and trolley commercial DC motors used with gears, limit switches and pulse generators combined are easy to control. There are some engine control cards for one as hardware for a control usable computer that controls the entire control cover including control using pulse generators and limit switches. This drive concept is therefore simple in a software-based control algorithm to integrate. Position and orientation of the stimulation coil are thereby reproducibly detectable in any position. Furthermore, the Performance of the internal driver stages of such an engine control card with a suitable design of the drives sufficient, which means none external driver stages are necessary.

Die motorischen Antriebe für die Laufkatze, umfassend im Ausführungsbeispiel als Reibradantrieb auf eine Lauffläche auf dem Rundbügel, und der Verstellmöglichkeit sind in bzw. an der Laufkatze 6 angebracht. Sie sind gemeinsam mit der Stimulationsspule 8 über eine flexible Kabelverbindung 12 mit einer Steuerung (in der Figur nicht dargestellt) verbunden. Eine weitere Steuerleitung ist für die motorisch schwenkbare Drehaufhängung 2 erforderlich. Hier sind die Motoren im oder am Bügel 4 angebracht, wobei sich eine Anordnung der erforderlichen Steuerleitung ebenfalls im Bügel anbietet.The motor drives for the trolley, comprising in the exemplary embodiment as a friction wheel drive on a running surface on the round bar, and the adjustment possibility are in or on the trolley 6 appropriate. They are in common with the stimulation coil 8th via a flexible cable connection 12 connected to a controller (not shown in the figure). Another control line is for the motorized swivel suspension 2 required. Here are the motors in or on the bracket 4 attached, with an arrangement of the required control line also offers in the bracket.

Da eine TMS auf der Wirkung des magnetischen Feldes der Stimulationsspule basiert, sind alle Einflussfaktoren für magnetische Felder zu eliminieren oder deren Wirkung zu minimieren. Insofern sind alle motorischen Antriebe sowie die elektrischen Leitungen zu diesen in üblicher Weise zur Vermeidung von unzulässigen elektrischen oder elektromagnetischen Emissionen abzuschirmen.Because a TMS on the effect of the magnetic Field of the stimulation coil are all influencing factors for magnetic Eliminate fields or minimize their impact. insofar are all motor drives and the electrical cables to these in more usual Way to avoid illegal shield electrical or electromagnetic emissions.

Zu Beginn einer Behandlung muss der Patient eine eindeutig bestimmbare Lage zum Positioniersystem einnehmen. Zu diesem Zweck wurden drei auch auf MRT-Bildern leicht wiederzufindende Punkte auf der Oberfläche des Kopfes 5 des Patienten ausgewählt, durch optische Markierungen gekennzeichnet und mit einem kameragestützten Überwachungssystem überwacht. Zu beiden Seiten des Kopfes befindet sich je eine Markierung am Ohr 13 (Interauralregion) und über der Nase 14 (Naseon). Durch diese 3 Markierungen ist die Position des Kopfes im Raum eindeutig bestimmt. Zum Abgleich der Position erhält das Positioniersystem als Teil des kameragestützten Überwachungssystems drei Laserdioden, mit deren Hilfe zu Beginn der Behandlung die drei charakteristischen Punkte anvisiert werden. Der Patient sitzt dabei und während der Behandlung auf dem Behandlungsstuhl, der Kopf 5 ruht auf den Auflagen 9 und wird durch den Gurt 10 fixiert, so dass der Kopf mit den Markierungen nicht mehr bewegbar ist. Die Lage und die Ausrichtung der Stimulationsspule zum Kopf 5 sind über die Antriebseigenen Aufnehmer durch die Steuerung erfassbar.At the beginning of treatment, the patient must take a clearly definable position in relation to the positioning system. For this purpose, three points on the surface of the head were found that were also easy to find on MRI images 5 selected by the patient, identified by optical markings and monitored with a camera-based monitoring system. There is a mark on the ear on either side of the head 13 (Interaural region) and over the nose 14 (Naseon). These 3 marks clearly determine the position of the head in the room. To align the position, the positioning system is provided with three laser diodes as part of the camera-based monitoring system, which are used to target the three characteristic points at the start of the treatment. The patient sits on the chair, the head, during treatment 5 rests on the cushions 9 and is through the belt 10 fixed so that the head with the markings can no longer be moved. The location and orientation of the stimulation coil to the head 5 can be detected by the controller via the drive's own transducers.

Die Steuerung umfasst einen Rechner mit softwaregestützten Auswerte- und Steuerungsalgorithmen. Im Ausführungsbeispiel wurde die Steuerung des Positioniersystems mittels Standard-PC unter dem Betriebssystem Microsoft Windows 2000 realisiert. Als Navigationsgrundlage für die Positionierung werden medizinische Bilddaten im DICOM-Format verarbeitet, welche prinzipiell verschiedenen Voruntersuchungen entnehmbar sind. Erfolgreich wurden hierzu die Daten aus MRT-, fMRT-, CT- oder Ultraschalluntersuchungen importiert und für die Positionierung herangezogen, wobei Bilddaten sowohl zwei- und dreidimensional visualisierbar sind. Ein hiermit generierbares 3D-Modell des Kopfes ist mit einer entsprechenden Visualisierungssoftware aus allen Perspektiven und aus verschiedenen Entfernungen betrachtbar, wobei für den Vorgang der Positionierung für eine TMS eine Darstellung in Echtzeit und eine intuitiv bedienbare Benutzeroberfläche erforderlich ist. Anhand dieses Modells ist der zu stimulierenden Bereich im Kortex zu lokalisieren und davon ausgehend die ideale Spulenposition und die erforderliche Stärke des Magnetfeldes zu berechnen. Im Anschluss daran wird die zu erwartende Feldverteilung im Kortex im Rechner simuliert. In einem letzten Schritt werden Steuerungsbefehle an die motorischen Antriebe generiert, mit denen die Stimulationsspule an eine berechnete Idealposition geführt wird.The control comprises a computer with software-based Evaluation and control algorithms. In the exemplary embodiment, the control of the positioning system using a standard PC under the operating system Microsoft Windows 2000 realized. As a navigation basis for positioning medical image data are processed in DICOM format, which in principle, various preliminary examinations can be taken. Successful data from MRI, fMRI, CT or ultrasound examinations imported and for the positioning used, with image data both two and can be visualized in three dimensions. A 3D model that can be generated with this the head is out with appropriate visualization software viewable from all perspectives and from different distances, being for the process of positioning for a TMS a display in real time and an intuitive one User interface required is. Using this model, the area to be stimulated is in the Localize the cortex and, based on this, the ideal coil position and the required strength to calculate the magnetic field. After that, the expected Field distribution in the cortex simulated in the computer. In one last Control commands are generated to the motor drives, with which the stimulation coil to a calculated ideal position guided becomes.

Literaturliterature

[1] http://www.rogue-research.com/frameless/frameless.htm (As of August 19, 2002, 2:03 p.m.)

11: Rundbügelround bracket
22: Drehaufhängungpivot suspension
33: Schwenkachseswivel axis
44: Bügelhanger
55: Kopfhead
66: Lauf katzerun cat
77: Verstellmöglichkeitadjustment
88th: Stimulationsspulestimulation coil
99: Auflageedition
1010: Gurtbelt
1111: StativstangeSupport rod
1212: Kabelverbindungcable connection
1313: Markierung am Ohrmark at the ear
1414: Markierung über der NaseMark over the nose

Claims

Positioning system for navigated transcranial magnetic stimulation (TMS), comprising a) an overlay ( 9 ) for a head ( 5 ) with a patient's field of vision, and b) an adjustable tripod for a stimulation coil ( 8th ) characterized in that c) the edition ( 9 ) Fixation elements for the head ( 5 ), whereby the support and the fixing elements do not restrict the field of vision by partially or completely covering, and d) the adjustable stand has a motorized positioning for the stimulation coil ( 8th ) having.

Positioning system according to claim 1, characterized in that the support ( 9 ) is held by the tripod.

Positioning system according to claim 1 or 2, characterized in that the fixing elements at least one belt ( 10 ) which includes the head ( 5 ) against the edition ( 9 ) presses.

Positioning system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the motorized positioning of at least one guide rail ( 1 ) on which a motorized trolley ( 6 ) as a carrier for the stimulation coil ( 8th ) is attached.

Positioning system according to claim 3, characterized in that the guide rail is bent in a bow shape around the head ( 5 ) of the patient and is attached to two rotating suspensions ( 2 ) around an axis ( 3 ) motor swiveling around the head ( 5 ) is stored, the stimulation coil ( 8th ) in any position of positioning towards the head ( 5 ) is aligned.

Positioning system according to one of the preceding claims, characterized in that the positioning system is a camera-based monitoring device with optical markings ( 13 . 14 ) on the head ( 5 ) includes.

Positioning system according to claim 6, characterized in that a controller for the motorized positioning is provided, which for the positioning on determined data from the camera-based monitoring device and uses previously determined image data of the head.

Positioning system according to claim 7, characterized in that control a microprocessor as well as a storage unit with an image database and with a software-based algorithm is operable.