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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberWO2003084605 A1
Publication typeApplication
Application numberPCT/EP2003/003543
Publication date16 Oct 2003
Filing date4 Apr 2003
Priority date5 Apr 2002
Also published asDE10215115A1, EP1492593A1
Publication numberPCT/2003/3543, PCT/EP/2003/003543, PCT/EP/2003/03543, PCT/EP/3/003543, PCT/EP/3/03543, PCT/EP2003/003543, PCT/EP2003/03543, PCT/EP2003003543, PCT/EP200303543, PCT/EP3/003543, PCT/EP3/03543, PCT/EP3003543, PCT/EP303543, WO 03084605 A1, WO 03084605A1, WO 2003/084605 A1, WO 2003084605 A1, WO 2003084605A1, WO-A1-03084605, WO-A1-2003084605, WO03084605 A1, WO03084605A1, WO2003/084605A1, WO2003084605 A1, WO2003084605A1
InventorsOliver Holzner
ApplicantOliver Holzner
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: Patentscope, Espacenet
Method and device for the prevention of epileptic attacks
WO 2003084605 A1
Abstract
The invention relates to a method and a device for the automatic non-invasive controlled or regulated electromagnetic prevention of epileptic attacks in vivo, based on attack models. The method firstly comprises, in addition to continuous extracranial measurement of electromagnetic fields ( in particular those connected with brain activity), the continuous calculation of early warning indicators from the measured data and secondly, in the case of critical indicator values, in addition to the continuous calculation of attack-preventing interventions based on an attack model, the continuous application of said interventions by means of extra-cranial generation of suitable magnetic fields.
Claims  translated from German  (OCR text may contain errors)
Patentansprüche claims
1. Verfahren zur nichtinvasiven gesteuerten bzw. geregelten elektromagnetischen Prävention epileptischer Anfälle in vivo, umfassend folgende Schritte: 1. A method for non-invasive control type electromagnetic prevention of epileptic seizures in vivo, comprising the steps of:
- automatisches extrakraniales elektromagnetisches Messen von Hirnaktivität, - Automatic extrakraniales electromagnetic measuring brain activity,
- automatisches Berechnen eines Frühwarnindikators für epileptische Anfälle, - automatisches Berechnen einer Interventionsanweisung zur Anfallsprävention bei Ansprechen des Frühwarnindikators anhand eines Anfallsmodells und der gemessenen Hirnaktivität, und - Automatic calculation of an early warning indicator for epileptic seizures, - automatically calculating an intervention instruction for seizure prevention in response of early warning indicator reference to an attack model and the measured brain activity, and
- automatisches Umsetzen der Interventionsanweisung über gesteuerte bzw. geregelte extrakraniale Magnetfelderzeugung. - Automatic converting the intervention instruction via controlled or regulated extracranial magnetic field generation.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Anfallsmodell die aus elektromagnetischen Aktivitäten von Neuronen und/oder Neuronenpopulationen für epileptische Anfälle relevanten Kenngrößen ver- wendet werden. 2. A method according to claim 1, characterized in that used as the seizure model of electromagnetic relevant activities of neurons and / or neuronal populations for epileptic seizures parameters used.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anfallsmodell aus der Gruppe Oszillator-Anfallsmodell, stochastisches Os- zillator-Anfallsmodell, Chaos-Anfallsmodell, stochastisches Chaos-Anfallsmodell, Synergetikanfallsmodell, stochastisches Synergetikanfallsmodell verwendet wird. 3. The method of claim 2, characterized in that a fit model from the group oscillator seizure model, stochastic Oscillator attack model, chaos seizure model, stochastic chaos seizure model, Synergetikanfallsmodell stochastic Synergetikanfallsmodell used.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen von Hirnaktivität und Berechnen des Frühwarnindikators laufend erfolgt. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the measurement of brain activity, and calculating the early warning indicator takes place continuously.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Interventionsanweisung durch extrakraniale Erzeugung magnetischer Felder umgesetzt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that an intervention instruction is implemented by extracranial generating magnetic fields.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass entweder während oder unmittelbar nach einer Intervention die Hirnaktivität gemessen wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that either during or after intervention, the brain activity is measured directly.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch gesteuertes bzw. geregeltes automatisches Herunterfahren der Intervention bei Rückkehr des Frühwarnindikators in seinen Normalbereich und/oder Überschreiten einer Zeitschranke. 7. The method according to one of claims 1 to 6, characterized by controlled or controlled automatic shutdown of intervention for return of early warning indicator to its normal range and / or exceeding a time limit.
8. Vorrichtung zur automatischen nichtinvasiven gesteuerten bzw. geregelten elektromagnetischen Prävention epileptischer Anfälle in vivo, insbesondere zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: - eine Messeinrichtung mit zumindest einem Sensor zum Messen von elektromagnetischer Hirnaktivität, 8. An apparatus for automatic non-invasive control type electromagnetic prevention of epileptic seizures in vivo, in particular for performing a method according to any one of claims 1 to 7, comprising: - a measuring device with at least one sensor for measuring electromagnetic brain activity,
- eine Einrichtung zum Ermitteln eines Frühwarnindikators zum frühzeitigen Erkennen epileptischer Anfälle, - Means for determining an early warning indicator for the early detection of epileptic seizures,
- eine Einrichtung zum Berechnen einer Interventionsanweisung anhand eines Anfallsmodells und der gemessenen Hirnaktivität, und - Means for calculating an intervention statement with reference to an attack model and the measured brain activity, and
- eine Einrichtung zum Umsetzen der Inten/entionsanweisung mit zumindest einem Transmitter zum Erzeugen eines magnetischen Feldes. - Means for converting the Inten / entionsanweisung with at least one transmitter for generating a magnetic field.
. , Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung mehrere extrakraniale Sensoren aufweist, die ein Sensorgitter bilden. Device according to claim 8, characterized in that the measuring device comprises a plurality of extracranial sensors forming a sensor grid.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren in einer EEG-Kappe angeordnet sind. 10. The device according to claim 8 or 9, characterized in that the sensors are arranged in an EEG cap.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Umsetzen der Interventionsanweisung mehrere Transmitter aufweist, die ein Transmittergitter bilden. 11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the means for converting the intervention instruction comprises a plurality of transmitters forming a transmitter grating.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Rechnereinheit vorgesehen ist, in der ein Softwaremodul zur Implementierung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 gespeichert ist. 12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that a computer unit is provided in which a software module for implementing the method according to one of claims 1 to 7 is stored.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für einen jeden Sensor und einen jeden Transmitter eine elektrische und/oder magnetische Abschirmung vorgesehen ist. 13. Device according to one of claims 8 to 12, characterized in that an electric and / or magnetic shield is provided for each sensor and each transmitter.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fixiereinrichtung der Messeinrichtung bezüglich des Kraniums des jeweiligen Patienten vorgesehen ist, sodass bei mehrfachem Auf- und Absetzen des Sensorgitters die Sensoren ihre jeweilige relative Position wieder ein- nehmen. 14. An apparatus according to claim 8 to 13, characterized in that a fixing of the measuring device is provided with respect to the cranium of the patient, with repeated insertion and removal of the sensor grid sensors take so that their respective relative position once again.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung mechanisch von der übrigen Vorrichtung entkoppelbar ausgebildet ist, sodass die Messeinrichtung von einem Patienten mitgeführt werden kann. 15. Device according to one of claims 8 to 14, characterized in that the measuring device is mechanically formed from the rest of the device can be decoupled, so that the measuring device can be carried by a patient.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, . 16. The device according to one of claims 8 to 15. dadurch gekennzeichnet, dass eine Fixiereinrichtung für die Einrichtung zum Umsetzen der Interventionsanweisung bezüglich des Kraniums des Patienten vorgesehen ist. characterized in that a fixing device for the means for converting the intervention instruction with respect to the cranium of the patient is provided.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren und Transmitter auf einer Innenseite die Kranialform des jeweiligen Patienten nachbildenden Helmes angeordnet sind. 17. Device according to one of claims 8 to 16, characterized in that the sensors and transmitters on an inner side simulating the Kranialform of the particular patient helmet are arranged.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Transmittergitter und das Sensorgitter derart verschränkt sind, dass jedem Transmitter Sensoren und jedem Sensor Transmitter benachbart sind. 18. Device according to one of claims 9 and 11 to 17, characterized in that the transmitter grating and the sensor grid are interleaved such that each transmitter sensors and each sensor transmitters are adjacent.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Transmittergitter Halterungen zum Aufnehmen zusätzlicher Transmitter vorgesehen sind, sodass die Transmitterdichte eines Transmittergitters lokal veränderbar ist und/oder sodass die Neigungswinkel einzelner Transmitter zum Kranium des Patienten veränderbar sind. 19. Device according to one of claims 11 to 18, characterized in that are provided in the transmitter grating mounts for receiving additional transmitter so that the transmitter density of a transmitter grating is changed locally and / or so that the inclination angle of individual transmitters to the cranium of the patient are changed.
Description  translated from German  (OCR text may contain errors)

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR PRÄVENTION EPILEPTISCHER ANFÄLLE METHOD AND DEVICE FOR PREVENTION epileptic seizures

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die automatische nichtin- vasive gesteuerte bzw. geregelte elektromagnetische Prävention epileptischer Anfälle in vivo. The invention relates to a method and apparatus for automatic non-invasive, controlled or regulated electromagnetic prevention of epileptic seizures in vivo.

Die relevanten Technologien umfassen folgende Ansätze: The relevant technologies include the following approaches:

1 Wesentliche Forschungsanstrengungen sind auf die neurophysiologische Entstehung epileptischer Anfälle, und dort auf die Ebene von Zellpräparaten fo- kussiert [8], [9]. 1 Significant research efforts are on the neurophysiological occurrence of epileptic fits, and then on the level of cell preparations fo- kussiert [8], [9].

2 Frühwarnmethoden auf der Basis extrakranialer EEG-Daten sind im Grundsatz beschrieben worden, zB [1], [21]. 2 early warning methods based on extracranial EEG data have been described in principle, for example [1], [21].

3 Diagnostische Verwendung von TMS (transkranialer Magnetstimulation) ist im Grundsatz beschrieben worden, auch gekoppelt mit EEG, zB [2] 3 Diagnostic using TMS (transcranial magnetic stimulation) has been described in principle, also coupled with EEG, for example, [2]

4 Die Verwendung von TMS zur Intervention bei Epilepsie besteht aus dem Auffinden eines epileptischen Focus auf der Basis medizinischer Erfahrung des verwendenden Arztes, bildgebenden Verfahren, oder Ausprobieren sowie anschließenden Versuchen, mit Ein- oder Zweispulensystemen epileptische Anfälle hervorzurufen(zB [5], [6], [10]). 4 The use of TMS for intervention in epilepsy consists of the discovery of an epileptic focus on the basis of medical experience of used doctor, imaging techniques, or try out and subsequent attempts to evoke with one- or two-coil systems seizures (eg [5], [6 ], [10]).

5 Anfallsmodelle, die Voraussetzungen und Eigenschaften kollektiver Erre- gungsprozesse beschreiben, existieren als Musterbeispiele neuerer physikalischer Theorien, wie zB Synergetik (Überblick siehe [7]). 5 seizure models, supply processes describe the conditions and characteristics of collective excitation, exist as models of recent physical theories, such as Synergetics (overview see [7]).

Die WO 98/18394 beschreibt ein Verfahren, mit dem eine Magnetstimulation an ei- nem Probanden durchgeführt wird, wobei gleichzeitig dessen Hirnaktivität mittels EEG gemessen wird. WO 98/18394 describes a method with which a magnetic stimulation to one nem subjects is performed at the same time whose brain activity using EEG is measured. Dieses bekannte Verfahren wird zur Diagnose verwendet. This known method is used for diagnosis.

Aus der WO 01/21067 geht ein Verfahren zum frühzeitigen Ermitteln eines drohenden epileptischen Anfalls hervor. From WO 01/21067 a method for early detecting an impending epileptic seizure is apparent. Mit diesem Verfahren soll ein drohender epileptischer Anfall Stunden oder Tage vorhergesagt werden. With this method, an impending epileptic seizure is to be predicted hours or days. Bei diesem Verfahren wird die Hirnaktivität eines Patienten an unterschiedlichen Stellen vor, während und nach epileptischen Anfällen gemessen. In this method, the brain activity of a patient at different locations is measured before during and after seizures. Für diesen Patienten werden mit Hilfe verschiedener nichtlinearer Verfahren Sensorpaare ermittelt, die im Rahmen einer aus Anfällen bestehenden Trainingsphase den Anfall besonders gut vorhersagen. For these patients be identified with the help of various nonlinear processes sensor pairs that can predict the fit particularly well within an existing from seizures training phase. In regelmäßigen Abständen werden Signalpaare adaptiert, wozu weitere Anfälle nötig sind. Periodically signal pairs are adapted, including more attacks are needed. Das in diesem Verfahren enthaltene Training und Adaption verhindern eine vollständige Prävention, da die Daten immer wieder mittels neuer Anfälle aktualisiert werden müssen. The training and adaptation contained in this process prevent complete prevention, because the data must be updated with new attacks repeatedly.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prävention epileptischer Anfälle zu schaffen. Object of the present invention is to provide a method and an apparatus for prevention of epileptic seizures.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. The object is achieved by a method having the features of claim 1 and by an apparatus with the features of claim 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. Advantageous embodiments of the invention are given in the respective subclaims.

Die Verwendung eines Anfallsmodells bewirkt eine zuverlässige Verhinderung epileptischer Anfälle. The use of a seizure model provides a reliable prevention of epileptic seizures. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit diesen Modellen die zu epileptischen Anfällen führenden Vorgänge unter Nennung geeigneter Kontrollparameter quantifizierbar gemacht werden, so dass eine zuverlässige Prä- vention möglich ist. The invention is based on the recognition that with these models leading to epileptic seizures operations under specification of appropriate control parameters be quantifiable so that a reliable prevention is possible.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. The invention will now be described by way of example with reference to the drawings. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Transmitter in einer Schnittansicht, Fig. 2 den Transmitter aus Figur 1 in einer Ansicht von unten, Fig. 3 eine planare Projektion von Öffnungen für Sensoren und Transmitter entspre- chend ihrer Anordnung an einem Helm, In the drawings: Figure 1 shows a transmitter in a sectional view, Figure 2 shows the transmitter of Figure 1 in a view from below, Figure 3 is a planar projection of openings for sensors and transmitters according to their arrangement on a helmet...

Fig. 4 einen Helm und eine Trägerachse nebst einer Kinnstütze, Fig. 4 a helmet and a support shaft together with a chin rest,

Fig. 5 eine weitere planare Projektion von Öffnungen für Sensoren und Transmitter entsprechend ihrer Anordnung an einem Helm, und Fig. 6 ein Beispiel für eine Zeitreihe von Messwerten eines EEG-Sensors, Fig. 7 einen Ausschnitt aus der Zeitreihe aus Figur 6 in einer Phasenraumdarstel- lung, und Fig. 8 einen typischen Verlauf der SNR (Signal-to-Noise-Ratio). Fig. 5 shows another planar projection of openings for sensors and transmitters according to their location on a helmet, and FIG. 6 an example of a time series of values of an EEG sensor, Fig. 7 shows a detail from the time series of Figure 6 in a Phasenraumdarstel - tion, and Figure 8 shows a typical profile of the SNR (signal-to-noise ratio)..

Vorrichtung device

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eingangsseitig ein Messsystem mit Apparaten zur elektromagnetischen Messdatengewinnung, -vorverarbeitung und - weitergäbe, beispielsweise in einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassend eine EEG- Kappe mit ihren Sensoren, Verbindungen zum Verstärker, Verstärker, Verbindungen zum A D-Umsetzer, A/D-Umsetzer, Verbindungen zur Rechnereinheit, Stromversor- ger für die Apparate, nebst Verbindungen. The device input side comprises a measurement system with apparatus for electromagnetic measurement data acquisition, preprocessing and - weitergäbe, for example, in an advantageous embodiment comprising an EEG cap with their sensors, connections to the amplifier, amplifier, connections to the A D converter, A / D converter, connections to the computer unit, Stromversor- ger for the equipment, along with links.

Die Vorrichtung umfasst ausgangsseitig ein Stellsystem mit Apparaten zur extrakra- nialen Erzeugung von Magnetfeldern, „Transmitter" genannt, sowie eine Vorrichtung zur Umsetzung der von der Rechnereinheit ausgehenden digitalen Steuerungs- bzw. Regelungsvorgaben in Transmittersignale, beispielsweise in einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassend stromführende Spulen, Stromversorger, Verbindungen, D/AUmsetzer, nebst Verbindungen. The device output side includes a parking system with apparatuses for extrakra--colonial generation of magnetic fields, "transmitter" above, and also a device for implementing the risk posed by the computer unit digital control and regulation requirements in transmitter signals, for example, in an advantageous embodiment comprising current-carrying coil, electric utilities , compounds D / AUmsetzer, besides compounds.

Des weiteren umfasst die Vorrichtung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite eine Rechnereinheit (PC oder Workstation) mit Software, zur Implementierung des unten näher erläuterten Verfahrens. Furthermore, the device between input and output side comprises a computer unit (PC or workstation) with software for implementing the method explained in more detail below. Geeignete Sensoren sind EEG- oder MEG-Sensoren. Suitable sensors are EEG or MEG sensors. Die MEG-Sensoren sind zB aus einem SQUID-Sensorelement mit geeigneter Auswerteeinrichtung zum Detektie- ren eines Magnetfeldes und Kühleinrichtung ausgebildet. The MEG sensors are, for example from a SQUID sensor element with appropriate evaluation to Detektie- reindeer and a magnetic cooling device formed. Die EEG-Sensoren weisen zB zwei Elektroden zum Messen einer elektrischen Potenzialdifferenz auf. The EEG sensors have, for example, two electrodes for measuring an electrical potential difference.

Ein Sensor kann eine elektrische und/oder magnetische Abschirmung gegenüber seiner Umgebung aufweisen, soweit dadurch dessen Funktion nicht behindert wird (also beispielsweise keine Abschirmung in Richtung des Kraniums des jeweiligen Patienten, sehr wohl aber eine Abschirmung in Richtung anderer Transmitter und/oder Sensoren und/oder Verbindungskabel). A sensor may comprise an electric and / or magnetic shielding against its environment, as far characterized its function is not impaired (ie for example no shield in the direction of the cranium of the patient, very comfortable but a shield in the direction of other transmitters and / or sensors and / or connecting cable).

Der kopfnahe Teil der Eingangsseite kann eine Vielzahl von Sensoren aufweisen, die über die hirnnahe Kopfoberfläche verteilt sind, diese Vielzahl von Sensoren wird als Sensorgitter bezeichnet. The head portion near the inlet side may comprise a plurality of sensors which are distributed over the head surface close to the brain, this plurality of sensors is referred to as a sensor grid.

Das Sensorgitter weist eine Fixiereinrichtung zum Fixieren desselben bezüglich des Kraniums des jeweiligen Patienten auf, sodass bei mehrfachem Auf- und Absetzen des Sensorgitters die Sensoren ihre jeweilige relative Position wieder einnehmen, beispielsweise durch Einpassen des Sensorgitters in einen Helm, dessen Innenseite die Kranialform des jeweiligen Patienten nachbildet. The sensor grid has a fixing device for fixing the same with respect to the cranium of the patient on, so that with repeated insertion and removal of the sensor grid, the sensors take their respective relative position again, for example by fitting the sensor grid in a helmet, the inside of the Kranialform of the particular patient replicates. Die Fixierung kann auch kameraunterstützt erfolgen, wobei die Position des Kopfes des Patienten im Raum, sowie der Sensoren bezüglich des Kopfes über mehrere Kameras erfasst und real-time in 3D-Daten umgerechnet wird. The fixing can also be effected camera assisted, whereby the position of the head of the patient in the room, and of the sensors with respect to the head via a plurality of cameras and detects in real-time 3-D data is converted.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Eingangsseite umfasst deren teilweise ambulante Form, bei der die Messdatengewinnung über ein tragbares Sensorgitter erfolgt, das mit in einem Rucksack oder als Teil der Kleidung vom Patienten zu tragenden Vorrichtungen zur Messdatenvorverarbeitung verbunden ist, und bei der die Datenweitergabe zur Rechnereinheit vorteilhafterweise drahtlos erfolgt. An advantageous embodiment of the input side includes its partially ambulatory form, in which the measurement data acquisition via a portable sensor grid which is connected in a backpack or as a part of the clothing from the patient to supporting devices for Messdatenvorverarbeitung, and when the data transfer to the computer unit advantageously wirelessly takes place.

Ein Transmitter 5 umfasst eine stromführende Spule 6 mit para-, dia-, oder ferromag- netischem Kern 7, wie es in Figur 1 in Schnittansicht dargestellt ist, wobei die Pfeilrichtungen die Richtungen des Stromflusses symbolisieren. A transmitter 5 includes a current-carrying coil 6 with para-, dia-, or ferromag- Supplied including magnetic core 7, as shown in Figure 1 in sectional view, the arrow directions symbolize the directions of current flow. Der Transmitter 5 weist im Wesentlichen eine zylinderförmige Form auf, wobei die Mantelfläche und eine die Rückseite bildende Stirnfläche des Zylinders mit einer Abschirmung 8 eingekleidet sind. The transmitter 5 has substantially a cylindrical shape, wherein the lateral surface and a back forming the end face of the cylinder are dressed with a shield eighth An der von der Abschirmung freien Seite des Transmitters grenzen unmittelbar die Spule 6 und der Kern 7 an, und mit dieser Seite wird der Transmitter 5 im Betrieb auf das Kranium zur Abgabe exogener Magnetfelder ausgerichtet. directly on the free of the shield side of the transmitter adjacent to the coil 6 and the core 7, and with this side of the transmitter 5 is aligned in operation on the cranium to deliver exogenous magnetic fields. An der Rückseite des Transmitters 5 ist ein Halteelement 9 angeordnet, mit welchem der Transmitter 5 in einem Heim fixierbar ist. At the back of the transmitter 5, a retaining member 9 is arranged, with which the transmitter 5 is fixed in a home.

Der extrakraniale Transmitter 5 kann gegen Verformung geschützt sein, beispielswei- se durch Eingießen der stromführenden Teile in geeignetes Harz, oder Einbetten der stromführenden Teile in stabiles Isoliermaterial. The extracranial transmitter 5 can be protected from deformation, for example by pouring the live parts in suitable resin, or embedding the conducting parts in stable insulating material.

Der Transmitter 5 kann mit einer Kühlvorrichtung versehen sein. The transmitter 5 may be provided with a cooling device.

In einer weiteren Ausgestaltung werden als Sensoren und / oder Transmitter intrakra- nial implantierte Elektroden verwendet, über die sowohl EEG Messungen durchgeführt werden können, als auch Ströme in das Hirn geleitet werden können. In a further embodiment are used as sensors and / or transmitter intracranial NiAl implanted electrodes are used, via which both EEG measurements can be performed, as well as streams can be directed into the brain. Zu diesen Elektroden führende Leitungen und/oder deren Interfaces zur Rechnereinheit und/oder weitere Leitungen und/oder weitere Messgeräte und/oder die zugehörige Rechnereinheit und/oder der Energieversorger von Elektroden und/oder Rechnereinheit sind ebenfalls implantierbar, wodurch ein ambulanter Betrieb gestattet wird. These electrode-carrying lines and / or their interfaces to the computer unit and / or more lines and / or other measuring devices and / or the associated computer unit and / or the energy supplier of electrodes and / or computer unit are also implanted, whereby an outpatient operation is permitted.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der kopfnahen Teile des Stellsystems umfasst eine Vielzahl von Transmittem, die intra- und oder extrakranial verteilt sind, diese Anord- nung von Transmittem wird als Transmittergitter bezeichnet. An advantageous embodiment of the head proximal portions of the actuating system comprises a plurality of Transmittem distributed intra- and extracranial or, this arrangement of Transmittem called transmitter grid.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines extrakranialen Transmittergitters umfasst dessen Fixierung bezüglich des Kraniums des jeweiligen Anwenders, sodass bei mehrfachem Auf- und Absetzen des Transmittergitters die Transmitter ihre jeweilige relative Position wieder einnehmen, beispielsweise durch Einpassen des Transmittergitters in einen Helm, dessen Innenseite die Kranialform des jeweiligen Anwenders nachbildet. An advantageous embodiment of an extracranial transmitter grid includes its fixation with respect to the cranium of the respective user, so that the transmitters are in their respective relative position again in repeated insertion and removal of the transmitter grid, for example by fitting the transmitter grid in a helmet, the inside of which Kranialform of each user replicates. Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des Transmittergitters umfasst implantierte Elektroden. Another advantageous embodiment of the transmitter grid includes implanted electrodes.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der kopfnahen Teile eines extrakranialen Mess- und Stellsystem umfasst einen auf seiner Innenseite die Kranialform des jeweiligen Anwenders nachbildenden Helm 10 mit durch eine Trägerachse 11 verlaufenden Verbindungskabeln und einer Kinnstütze 12. Sensor- und Transmittergitter im Inneren des Helms sind solcherart fixiert, dass sich beide Gitter überlappen - ie sich in der Nachbarschaft jedes Sensors hinreichend viele Transmitter befinden und umgekehrt. An advantageous embodiment of the head near parts of extracranial measuring and positioning system includes an on its inside the Kranialform of each user simulates helmet 10 by a support shaft 11 extending connecting cables and a chin rest 12 sensor and transmitter grid inside the helmet are such fixed that both grids overlap - ie in the vicinity of each sensor are sufficiently many transmitter and vice versa. Eine planare Projektion der Überlagerung des Transmitters mit dem Sensorgitter zeigt Figur 3 (hierbei sind Öffnungen 13 für Sensoren als Kreise und Öffnungen 14 für Transmitter 5 als Vierecke dargestellt). A planar projection of the superposition of the transmitter with the sensor grid, Figure 3 shows (in this case are apertures 13 for sensors as circles and openings 14 for transmitter 5 as squares). In der beschriebenen Ausgestaltung sitzt der Anwender auf einem Sessel mit Nackenstütze unterhalb des Helms 10. In the described embodiment, the user sits on a chair with headrest below the helmet 10th

In einer alternativen Ausgestaltung ist das Sensorgitter intrakranial, und der Helm enthält das extrakraniale Transmittergitter. In an alternative embodiment, the sensor grid is intracranial, and the helmet contains the extracranial transmitter grid.

In einer alternativen Ausgestaltung ist das Transmittergitter intrakranial, und der Helm enthält das extrakraniale Sensorgitter. In an alternative embodiment the transmitter grid is intracranial, and the helmet contains the extracranial sensor grid.

In einer alternativen Ausgestaltung sind sowohl Sensor-, als auch Transmittergitter intrakranial. In an alternative embodiment, both the sensor, as well as transmitter grids are intracranially.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung lässt sich die Sensordichte bzw. Sensorkonfigu- ration eines extrakranialen Sensorgitters einstellen. In an advantageous embodiment allows the sensor density or Sensorkonfigu- ration Setting an extracranial sensor grid. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung geschieht diese Veränderung automatisiert, gesteuert bzw. geregelt über die Zwischeneinheit. In a further advantageous embodiment, the change happens automatically, controlled via the intermediate unit.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung lassen sich die Transmitterdichte bzw. Transmit- terkonfiguration eines extrakranialen Transmittergitters einstellen und/oder die Neigungswinkel jedes einzelnen Transmitters zum Kranium des Patienten verändern. In an advantageous embodiment can be the transmitter or density transmitters adjust terkonfiguration an extracranial transmitter grid and / or changing the tilt angle of each transmitter to the cranium of the patient. Eine planare Projektion einer mechanischen Halterung dieser Ausgestaltung zeigt Figur 5. Hierbei sind Öffnungen 13 für Sensoren als Kreise und Öffnungen 14 für Transmitter eckig dargestellt. A planar projection of a mechanical support this configuration is shown in FIG 5. In this case, openings 13 for sensors as circles and holes 14 for transmitters are shown angular. Hier ist es möglich, Transmitter 5 in den Öffnungen 14 der Halterung zu verankern, und/oder Transmitter 5 gegenüber der Halterung zu kippen. Here it is possible to transmitter 5 to be anchored in the openings 14 of the holder, and / or transmitter 5 to tilt relative to the holder. Unter anderem können in dieser Ausgestaltung sämtliche konventionellen Spulenkonfigurationen mit ihrer Anordnung, Ausrichtung und Feldrichtung dargestellt werden. Under this, all conventional coil configurations can be represented with their arrangement, orientation and field direction in this embodiment.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung mit konventionellem Schutz vor Stromausfällen und/oder Spannungsschwankungen versehen. In an advantageous embodiment of the device with conventional protection against power failures and / or voltage fluctuations is provided.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung laufen auf der Rechnereinheit real-time und au- tomatisch: i) Laufende Berechnung des Anfallsfrühwamindikators aus den Eingangsdaten, ii) Bei Schwellenüberschreitung durch den Indikator Berechnung einer Interventionsanweisung zur Anfallsverhinderung, sowie Durchführung der betreffenden Intervention mit Hilfe der per Transmitter erzeugten Magnetfelder, iii) Bei Rückkehr des Indikators in den Normalbereich und/oder Überschreiten einer Zeitschranke Herunterfahren der Intervention, iv) Konventionelle Algorithmen zur Beseitigung von Artefakten durch künstlich erzeugte Magnetfelder (siehe zB [2]), sowie zur sonstigen Artefaktbeseitigung (zB durch Muskelzuckungen). In an advantageous embodiment running on the computer unit in real time and automatically: i) Ongoing calculation of Anfallsfrühwamindikators from the input data, ii) If the threshold is exceeded by the indicator calculation of an intervention instruction for attack prevention, and implementation of the intervention using the generated via transmitter magnetic fields, iii) in return the indicator to the normal range and / or exceeding a time limit shutdown of intervention, iv) Conventional algorithms to eliminate artifacts by artificially generated magnetic fields (eg, see [2]), as well as other artifact removal (eg by muscle spasms) ,

In einer vorteilhaften Ausgestaltung laufen über i-iv hinausgehend zusätzlich auf der Rechnereinheit real-time und automatisch Algorithmen zur Dichte- und Positionie- rungsoptimierung von Sensoren und Transmittem. In an advantageous embodiment running on i-iv addition extent also on the computer unit in real time and automatically algorithms for density and positioning approximate optimization of sensors and Transmittem.

Verfahren: method:

1. Die Messdatenerfassung per EEG, Messdatenvorverarbeitung und Messda- tenweitergabe in digitaler Form nebst möglicher Artefaktbeseitigung erfolgen laufend mit konventionellen Verfahren. 1. Data acquisition via EEG, Messdatenvorverarbeitung and measurement data tenweitergabe in digital form together with possible artifact removal carried out continuously by conventional methods. Die Messdaten werden automatisch entsprechend dem verwendeten empirisch validierten Frühwarnindikator zu einem Wert dieses Frühwarnindikators verarbeitet . The measurement data are automatically processed according to the used empirically validated early warning indicator to a value of this early warning indicator. 2. Bei Ansprechen des Frühwarnindikators erfolgt die Berechnung einer mit dem verwendeten Anfallsmodell kompatiblen automatischen Interventionsanweisung zur Anfallsprävention, sowie deren laufende Umsetzung über Magnetfelderzeugung (B-Feld-Erzeugung) mit Hilfe der Transmitter. 2. In case of triggering an early warning indicator, the calculation of a compliant with the seizure model used automatic intervention instruction for seizure prevention, as well as their ongoing implementation via magnetic field generation (B-field generation) using the transmitter takes place. Die Spezifika der Magnetfelderzeugung (zum Beispiel Ort, Stärke, Richtung, Frequenzmuster, und/oder andere) ergeben sich aus der Interventionsanweisung. The specifics of the magnetic field generation (for example, location, strength, direction, frequency pattern, and / or other) arising from the intervention instruction. Die B-Feld- Änderungen bewirken intrakranial Induktionsspannungen. The B-field changes cause intracranial induction voltages. Die digitale Steuerung der Magnetfelderzeugung erfolgt mit konventionellen Verfahren. The magnetic field generation digital control is carried out with conventional methods. Geltende Gesundheitsempfehlungen für extrakraniale generierte elektromagnetische Strahlung sind bekannt, deren Einhaltung erfolgt automatisiert. Applicable health recommendations for extracranial generated electromagnetic radiation are known, is automated compliance.

3. Bei Rückkehr des Frühwarnindikators in seinen Normalbereich und/oder Überschreiten einer Zeitschranke für die Intervention erfolgt das Herunterfahren der Intervention. 3. Upon return of the early warning indicator to its normal range and / or exceeding a time limit for the intervention shutdown the intervention takes place.

Ein Frühwarnindikator ist eine aus elektromagnetischen Hirnaktivitätsdaten berechnete Größe, die sich vor einem epileptischen Anfall deutlich ändert. An early warning indicator is calculated from electromagnetic brain activity data size, which significantly changes before an epileptic seizure. Für die vorliegende Erfindung werden Frühwarnindikatoren bevorzugt, deren Änderung mindestens einige Minuten vor dem Anfall erfolgt. For the present invention early warning indicators are preferred, carried out their change at least a few minutes before the attack.

Ein geeigneter Frühwamindikator ist die Korrelation von Ahnlichkeitsindices eines vordefinierten Anteils von Sensoren, bei sinkenden Ahnlichkeitsindices. A suitable Frühwamindikator is the correlation of Ahnlichkeitsindices a predefined proportion of sensors with sinking Ahnlichkeitsindices. Der Ähnlichkeitsindex (engl.: Similarity index)" ist aus [1] und einer Vielzahl vorangehender Veröffentlichungen, beispielsweise [21], bekannt. Die angegebene mittlere Frühwarnzeit liegt hier bei 325 Sekunden. The similarity index (Engl .: Similarity index) "is known from [1] and a variety of previous publications, for example [21]. The specified average early warning time is here at 325 seconds.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist der Frühwamindikator die Mutual Information von Ahnlichkeitsindices eines vordefinierten Anteils von Sensoren, bei sinkenden Ahnlichkeitsindices. In another advantageous embodiment of the method of Frühwamindikator is the mutual information of Ahnlichkeitsindices a predefined proportion of sensors with sinking Ahnlichkeitsindices. „Mutual Information" ist bekannt als binärer Logarithmus von „Wahrscheinlichkeit des gemeinsamen Auftretens zweier Zufallsva- riabler geteilt durch das Produkt ihrer Einzelwahrscheinlichkeiten". "Mutual Information" is known as a binary logarithm of "joint probability of occurrence of two Zufallsva- riabler divided by the product of their individual probabilities".

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist Frühwamindikator die Mutual Information von Ahnlichkeitsindices eines vordefinierten Anteils von Sensoren, bei sinkenden Ahnlichkeitsindices, verknüpft mit Aktivierungsindikatoren (zB für Aufwachen charakteristische Änderungen der Körpertemperatur, Muskelbewegungen, charakteristische EEG-Muster, und/oder andere). In another advantageous embodiment of the method Frühwamindikator is the mutual information of Ahnlichkeitsindices a predefined proportion of sensors with sinking Ahnlichkeitsindices, linked to activation indicators (eg for waking characteristic changes in body temperature, muscle movements, characteristic EEG pattern, and / or others). Hierdurch wird die Möglichkeit von Fehlalarmen durch für viele Sensoren simultane Änderungen des Wachheitszu- Stands des Patienten minimiert, wobei je nach Zusatzindikator zusätzliche Anforderungen an die Vorrichtung entstehen (beispielsweise laufende EMG Messung). This provides the possibility of false alarms is minimized by simultaneous for many sensors changes the Wachheitszu- matter of the patient, depending on the additional indicator additional demands on the device arise (for example, ongoing EMG measurement).

Diese oben angegebenen Beispiele zur Berechnung von Frühwarnindikatoren erfordern keine Trainingsphasen, die epileptische Anfälle enthalten. These examples given above for the calculation of early warning indicators do not require training phase containing seizures. Die Berechnung der Frühwarnindikatoren erfolgt anhand einer Phasenraumdarstellung des Normalzustandes des betreffenden Patienten. The calculation of the early warning indicators will be based on a phase space representation of the normal state of the patient in question.

Die oben angegebenen Frühwarnindikatoren sind robust gegenüber Rauschen und Artefakten. The early warning indicators provided above is robust to noise and artifacts. Für andere nicht robuste Frühwarnindikatoren müssen Filterungs- bzw. Artefaktbeseitigungsverfahren dazwischen geschaltet werden. For others not robust early warning indicators filtering and artifact removal process must be switched between.

Ein Beispiel für Phasen raumeinbettung ist in den Figuren 6 mit 7 gegeben, wobei Figur 6 eine 8 Sekunden umfassende EEG-Zeitreihe eines einzigen Kanals zeigt, bei einer Abtastrate von 128 Messpunkten pro Sekunde (x-Achse Zeit, y-Achse Span- nung zwischen Elektrode und Referenzelektrode in frei gewählten Einheiten), Figur 7 einen mit Messpunkt 128 beginnenden 32 Messpunkte umfassenden Ausschnitt aus der Zeitreihe aus Figur 6 in Phasenraumdarstellung (x-Achse Messwert zum Zeitpunkt t, y-Achse Messwert zum Zeitpunkt t-20). An example of phase space embedding is given in Figures 6 to 7, wherein Figure 6 shows an 8 seconds comprehensive EEG time series of a single channel, with a sampling rate of 128 readings per second, (x-axis time, y-axis voltage between and reference electrodes in arbitrary units), 7 comprehensive incipient with measuring point 128 32 measuring points cutout from the time series of figure 6 in phase space representation (x-axis measured value at time t, y-axis measured value at time t-20). Das Verfahren der Einbettung in einen Phasenraum ist beispielweise in [13] ausführlich beschrieben. The process of embedding in a phase space is described in detail, for example, in [13]. Hierbei wird davon ausgegangen, dass das eindimensionale Signal (wie in Figur 6) Projektion eines hö- herdimensionalen Signals ist, welches wiederhergestellt werden soll. Here, it is assumed that the one-dimensional signal (such as in Figure 6) the projection of a higher herdimensionalen signal, which is to be restored. Dieses höher- dimensionale Signal wird in Figur 7 zweidimensional dargestellt. This higher-dimensional signal is represented two-dimensionally in FIG. 7

Als bevorzugte Ausführungsform eines Frühwarnsystems vor einem epileptischen Anfall lässt sich ein Detektions-Modul angeben mit As a preferred embodiment of an early warning before an epileptic seizure, a detection module can specify with

1) einer Einrichtung, um für jeden Messkanal die Ähnlichkeit der aktuellen Messreihe mit den Normalzustand repräsentierenden Messreihen zu errechnen. 1) means to calculate for each measuring channel, the similarity of the current measurement series with the normal state representing measurement series. Die Erhebung des Normalzustandes jedes einzelnen Patienten erfolgt vor dem ei- gentlichen Einsatz des Detektions-Moduls. The survey of the normal state of each patient is carried out before the actual union use of the detection module.

2) Einrichtung zum Abgeben eines lokalen Warnsignals für jeden Messkanal: falls die oben genante Ähnlichkeit unter einen Schwellenwert sinkt. 2) means for providing a local warning signal for each channel: if the above genante similarity falls below a threshold. \ \

3) Einrichtung zum Abgeben eines globalen Warnsignals, falls zeitnah mehrere Messkanäle zu lokalen Warnsignalen führen. 3) means for providing a global warning, if timely perform several measurement channels to local warning signals.

Um die Intervention zuverlässig zu gestalten, werden Anfallsmodelle verwendet. To make the intervention reliable, fit models are used. Als Anfallsmodelle können bspw. folgende Modelle verwendet werden: Oszillator-Anfallsmodell, Chaos-Anfallsmodell, Synergetikanfallsmodell, stochasti- sches Oszillator-Anfallsmodell, stochastisches Chaos-Anfallsmodell, stochastisches Synergetikanfallsmodell When seizure models following models can be used for example:. Oscillator seizure model, chaos seizure model, Synergetikanfallsmodell, stochastic oscillator seizure model, stochastic chaos seizure model, stochastic Synergetikanfallsmodell

Diese Anfallsmodelle beschreiben die aus elektromagnetischen Aktivitäten von Neuronen und/oder Neuronenpopulationen berechneten, für einen epileptischen Anfall relevanten Kenngrößen. This seizure models describe the calculated from the electromagnetic activity of neurons and / or neuronal populations, relevant for an epileptic seizure characteristics. Diese Kenngrößen sind zB Chaotizität der vermittels einer EEG-Elektrode und ihrer Referenzelektrode gemessenen Potenzialdifferenzzeitreihe, ausgedrückt durch deren maximalen Lyapunov-Exponenten [12]. These parameters include the chaoticity means an EEG electrode and its reference electrode measured potential difference time series, expressed by the maximum Lyapunov exponents [12]. Typische weitere Kenngrößen sind kritische Verlangsamung, kritische Fluktuationen, Ähnlichkeit mit einem Normalzustand im (Meta-)Phasenraum, usw. Diese Kenngrößen werden durch konkrete numerische Parameter ausgedrückt. Other typical characteristics are critical slowdown, critical fluctuations, similar to a normal state in the (meta-) phase space, etc. These characteristics are expressed by concrete numerical parameters. So kann bspw. die Chaotizität anstelle durch den Lyapunov-Exponenten alternativ durch Einbettungsdimension [13], Korrelationsdimension, Kullback-Leibler-Entropie, usw. dargestellt werden. Thus, for example. The chaoticity be alternatively represented instead by the Lyapunov exponents by embedding dimension [13], correlation dimension, Kullback-Leibler entropy, etc..

Ein Oszillator-Anfallsmodell basiert auf [3]. An oscillator seizure model is based on [3]. Hierbei sind die beschriebenen Neuronenpopulationen sogenannte neurale Limit-Cycle-Oszillatoren, dh, dass sie para- meterabhängig oszillieren oder ruhen können. Here, the neuron populations described are called neural limit-cycle oscillators, ie, that they can oscillate or rest parameter-dependent. Die Wechselwirkung neuraler Oszillatoren untereinander wird mit einer Wechselwirkungsgleichung beschrieben. The interaction of neural oscillators with each other will be described with an interaction equation. Die Anfallsentstehung setzt diese Wechselwirkung voraus. The seizure generation assumes this interaction. Die Anfallsverhinderung basiert auf Entkopplung der neuralen Oszillatoren. The attack prevention is based on isolation of the neural oscillators.

"Neuraler Oszillator" wird im folgenden synonym zu "Limit-Cycle-Oszillator" verwendet. "Neural oscillator" is used synonymously to "limit-cycle oscillation". Hiervon ist der Spezialfall der Phasenoszillatoren (siehe beispielsweise [22]) zu unterscheiden, bei denen Amplitude und Phase entkoppeln, und lediglich die Phase eines Oszillators betrachtet wird. Of these, the special case of the phase oscillators (for example, see [22]) to distinguish in which decouple amplitude and phase, and only the phase of an oscillator will be considered. Im Phasenraum stellt sich der Limit Cycle als belie- bige geschlossene Kurve, der Phasenoszillator als Kreisbahn dar. Ein entsprechendes Anfallsmodell geht vom gegenüber anderen Clustern vermehrten Auftreten von 1- Clustern aus. In phase space raises the limit cycle as any desired closed curve, the phase oscillator as circular path. A corresponding seizure model comes from the comparison with other clusters increased occurrence of clusters of 1-. Dieser Spezialfall und damit verbundene Interventionsverfahren (Re- setting plus Entrainment, s. beispielsweise [22]) führen im Fall allgemeiner Limit- Cycle-Oszillatoren nicht zum Erfolg, wobei nicht einmal ein harter Reset mit hoher Amplitude, der häufig wiederholt wird (ohnehin problematisch unter den rTMS - Gesundheitslimits) zur Anfallsverhinderung führt. This special case and related intervention process (re- setting plus entrainment, s. For example, [22]) do not result in the case of a general limit cycle oscillators to success, with not even a hard reset with high amplitude, which is frequently repeated (problematic anyway among rTMS - health limits) leads to seizure prevention. Allgemeine Interventionen für Limit- Cycle-Oszillatoren hingegen funktionieren auch für Phasenoszillatoren. General interventions for limit cycle oscillators however also work for phase oscillators.

Eine geeignete Wechselwirkung für das Oszillator-Anfallsmodell ist die spezifische schwache Kopplung zwischen neuralen Oszillatoren. A suitable interaction of the oscillator seizure model is the specific weak coupling between neural oscillators. Anfälle gehen einher mit Erhöhung der Anzahl oszillierender neuraler Oszillatoren nebst erhöhter Mutual Information zwischen Oszillationsfrequenzen dieser schwach gekoppelten neuralen Oszillatoren. Seizures are associated with increasing the number of oscillating neural oscillators together with enhanced mutual information between oscillation frequencies of these weakly coupled neural oscillators. Ein neuraler Oszillator ist ein lokalisiertes Neuronenensemble, das zu oszillie- rendem und nichtoszillierendem Verhalten fähig ist. A neural oscillator is an isolated neuron ensemble, which is capable of oscillating rendem and nichtoszillierendem behavior. Die Dynamik jedes neuralen Oszillators unter Wechselwirkung mit anderen neuralen Oszillatoren ist durch The dynamics of each neural oscillator under interaction with other neural oscillators is by

Z ,- = (z,-) + £ ∑" = Λ * Z ; ε«l Z, - = (z, -) + £ Σ "= Λ * Z; ε" l

gegeben. given. Hierbei ist für jedes i zwischen 1 und n Zj neuraler Oszillator, gj ist gegeben durch die aus [3] bekannten Wilson-Cowan Gleichungen für den i-ten neuralen Oszillator, hy sei die Stärke der Verbindung von Zj nach Zj. Here, for each i between 1 and n Zj neural oscillator, gj is given by the known from [3] Wilson-Cowan equations for the ith neural oscillator, hy is the strength of the connection of Zj to Zj. Die Kopplungsstärke Epsilon ergibt sich empirisch zwischen 0,04 und 0,08. The coupling strength Epsilon obtained empirically from 0.04 to 0.08. Wenn man Kopplungsstärke und Verbindungsstärken als gegenüber der Zeitskala eines Anfalls langsam veränderlich an- nimmt, verbleibt neben möglichst globaler Störung durch starke extern generierte Zu- satzterme, mit möglichem Übergang einer Oszillation in Nichtoszillation primär eine Intervention über die Funktion g-,. Taking as compared to the time scale of a seizure takes slowly variable other coupling strength and connection strengths, remains alongside global possible interference by strong externally generated supplementary terme, primarily g- with possible transition of oscillation in Nichtoszillation an intervention on the function ,. Es ist aus der Theorie neuraler Oszillatoren bekannt, dass diese nur im Falle von Oszillationen, und zwar nur bei kommensurablen Oszillationsfrequenzen in Wechselwirkung treten. It is known from the theory of neural oscillators that they interact only in the case of oscillations and only commensurable with oscillation frequencies.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung einer mit dem „Anfallsmodell mit spezifischer schwacher Kopplung zwischen neuralen Oszillatoren" kompatiblen Anweisung zur Präventi- on epileptischer Anfälle ist: An advantageous embodiment of the "seizure model with specific weak coupling between neural oscillators" compatible instruction for prevention of epileptic seizures on is:

Man zwinge erstens benachbarte und zweitens auf vor der Intervention mit gleichen und/oder kommensurablen Frequenzen oszillierende neurale Oszillatoren auf inkommensurable Frequenzen, die in deren ursprünglichen Frequenzen enthalten sind oder auf nahegelegene inkommensurable Frequenzen (Beispiel: benachbarte Oszillatoren weisen die Frequenzen 3 Hertz und 15 Hertz auf, daher den zweiten Oszillator auf die Frequenz 5 Hertz zwingen. Weiteres Beispiel: beide weisen die Frequenz 8 Hertz auf, daher einen davon auf 7 Hertz zwingen). Man forced firstly adjacent and secondly before the intervention with the same and / or commensurable frequencies oscillating neural oscillators on incommensurable frequencies, which are included in their original frequencies or to nearby incommensurable frequencies (Example: to neighboring oscillators are the frequencies 3 Hertz and 15 Hertz , thus forcing the second oscillator to the frequency of 5 Hertz Another example:. both, the frequency of 8 Hertz, therefore forcing one of them to 7 Hertz). Die Schwingungen werden mittels Magnetfeldern dieser Frequenzen bei hoher Amplitude erzwungen. The vibrations are enforced by means of magnetic fields these frequencies at high amplitude. Da auf gleichen und/oder kommensurablen Frequenzen oszillierende neurale Oszillatoren sowie Nachbarschaft auf das mögliche Bestehen physiologischer Verbindungen hinweisen, wird durch die erzwungene Inkommensurabilität, dh Änderung der gj, die mögliche, und erst recht faktische Wechselwirkung zwischen den jeweiligen zι unterbrochen, die Mutual Information minimiert, mithin die Anfallsentstehung verhindert. Since oscillating on the same and / or commensurable frequencies neural oscillators and neighborhood point to the possible existence of physiological compounds Mutual is forced incommensurability, ie change of gj, the possible, and certainly constructive interaction between the respective zι interrupted minimized Information , thus preventing the seizure generation. Die Verfah- renskomplexität lässt die fortlaufende real-time Berechnung aller benötigten Größen zu. The method renskomplexität allows continuous real-time calculation of all required sizes.

Ob das Inkommensurabel-Machen von benachbarten Oszillatoren gelingt, hängt allerdings von deren Verschiedenheit sowie Minimalität ihrer gegenseitigen Kopplung ab. Whether the incommensurable-making neighboring oscillators succeed, however, depends on their diversity and minimality their mutual coupling. Im Extremfall lassen sich benachbarte, nahezu identische, stark gekoppelte Oszillatoren im Einflussbereich eines Transmitters durch diesen nicht auf verschiedene inkommensurable Frequenzen zwingen. In extreme cases, neighboring, nearly identical, strongly coupled oscillators can not force on various incommensurable frequencies in the area of influence of a transmitter through this. Hier genügt es aber, Gruppen von Oszillatoren im Einflussbereich verschiedener Transmitter auf inkommensurable Frequenzen zu bewegen, um den Anfall zu verhindern. But here it is sufficient to groups of oscillators to move within the control of different transmitters on incommensurable frequencies, to prevent the attack. Dieses hat auch die Verhinderung der Entstehung von 1-Clustern im Einflussbereich mehrerer Transmitter sowie die Verhinderung der Entstehung von „travelling waves" zur Folge. This also has the prevention of the formation of 1-clusters within the control of multiple transmitters and to prevent the emergence of "traveling waves" result.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer mit dem „Anfallsmodell mit spezifischer schwacher Kopplung zwischen neuralen Oszillatoren" kompatiblen Anweisung zur Prävention epileptischer Anfälle ist: Man rege in Schritt 1 zunächst die neuralen Oszillatoren zu chaotischem Verhalten [14] an (zum Beispiel durch zeitverzögerte Rückkopplung mit systematischem Fehler), und stabilisiere anschließend in Schritt 2 je nach Einflussbereich des jeweiligen Transmitters die neuralen Oszillatoren auf den ersten Orbits mit inkommensurablen Frequenzen, die diese erreichen, mit herkömmlichen Verfahren. Wie aus [4] bekannt, hat sich Schritt 2 dieses Verfahrens bereits in Zellpräparaten als ausreichend für das Unterbinden von Anfallsausbreitung erwiesen. Der dort verwendete Algorithmus („OGY-Verfahren") ist jedoch auf Grund seiner An- f orderungen an Rechnergeschwindigkeit und Speicherkapazität für den in vivo real- time Fall ungeeignet. A further advantageous embodiment of the "seizure model with specific weak coupling between neural oscillators" compatible instruction on the prevention of epileptic seizures is: One brisk in step 1 first the neural oscillators to chaotic behavior [14] on (for example by time delayed feedback with systematic errors ), and then stabilize in step 2, depending on the area of influence of each transmitter the neural oscillators on the first orbit with incommensurable frequencies that reach them with conventional methods. as shown in [4] known, has step 2 of this procedure already in cell preparations as but sufficiently proven for inhibiting seizure propagation. the algorithm used there ( "OGY method") is due to its presence f Requirements f unsuitable to computer speed and memory for the in vivo real- time event.

In dem stochastischen Oszillator-Anfallsmodell werden gegenüber dem oben genannten Anfallsmodell bestimmte Parameter als zufallsbedingt veränderlich ange- nommen. In the stochastic oscillator seizure model are compared with the seizure model above certain parameters as random variable assumed. Die vorgeschlagenen Verfahren können ebenfalls angewandt werden (zB [15]). The proposed method can also be applied (eg [15]).

In dem Chaos-Anfallsmodell wird davon ausgegangen, dass normale Hirnaktivität, wie sie von jedem Sensor aufgefangen wird ein Mindestmaß an Chaotizität aufweist. In the chaos seizure model is assumed that normal brain activity as it is collected from each sensor having a minimum level of chaoticity. Die Anfälle gehen mit einem für alle Sensoren simultanen Absinken dieser Chaotizität einher. The attacks are accompanied by a simultaneous decrease for all sensors of this chaoticity. Anfallsverhinderung erfolgt über Aufrechterhaltung eines bestimmten Ausmaßes von Chaos ([4] und [16]). Attack prevention via maintaining a certain degree of chaos ([4] and [16]).

In dem stochastischen Chaos-Anfallsmodell ergänzen hochdimensionale Einflüsse die niedrigdimensionale deterministische Veränderung der elektromagnetischen Größen. In the stochastic chaos seizure model dimensional effects complement the low-dimensional deterministic variation of the electromagnetic quantities. Die Anfalls-Verhinderungsstrategien entsprechen denen des Chaos- Anfallsmodells. The attack-prevention strategies are similar to those of the chaos seizure model.

In dem Synergetikanfallsmodell wird davon ausgegangen, dass Hirnaktivität durch eine kleine Anzahl Freiheitsgrade, sogenannte Ordnungsparameter, beschrieben werden kann [17]. In the Synergetikanfallsmodell is assumed that the brain activity can be described by a small number of degrees of freedom, so-called ordering parameter, [17]. Es gilt zirkuläre Kausalität: Die Ordnungsparameter werden hervorgerufen und bestimmt durch die Kooperation von Neuronen, gleichzeitig aber bestimmen die Ordnungsparameter das makroskopische Systemverhalten. It is circular causality: The order parameter caused and determined by the cooperation of neurons simultaneously but determine the order parameter, the macroscopic system behavior. Ein epileptischer Anfall entspricht einem Phasenübergang. An epileptic seizure corresponds to a phase transition. Dieser geht einher mit kritischer Verlangsamung und kritischen Fluktuationen. This goes hand in hand with critical slowing down and critical fluctuations. Anfallsverhinderung erfolgt über Verhinderung des Phasenübergangs (zB durch Kontrolle von Bifurkationspunkten gemäß [18]). Attack prevention via preventing the phase transition (eg by control of bifurcation according to [18]). In dem stochastischen Synergetikanfallsmodell werden mit dem sogenannten Lange- vin-Ansatz stochastische Kräfte in phänomenologischer Weise in das Synergetikmo- dell eingeführt. In the stochastic Synergetikanfallsmodell stochastic forces are introduced into the dell Synergetikmo- phenomenological way with the so-called Langevin approach. Zur Anfallsverhinderung gibt es ergänzend zu dem oben genannten Verfahren die Möglichkeit der stochastischen Resonanz [20], und ihr Gegenteil, Noi- se-Drowning: Es ist bekannt, dass beispielsweise abhängig von einer Rausch- Amplitude (beispielsweise für Gaussian White Noise) in Systemen mit stochastischen Komponenten Signale erzeugt ("Coherence Resonance"), bzw. die Signal-to-Noise- Ratio (SNR) verstärkt ("Stochastic Resonance") oder abgeschwächt werden (letzteres soll hier als "Noise Drowning" bezeichnet werden). To attack prevention, there is in addition to the above method, the possibility of stochastic resonance [20], and its opposite, NOI se-Drowning: It is known that, for example, depending on a noise amplitude (for example, for Gaussian white noise) in systems with stochastic component signals generated ( "Coherence Resonance"), or the signal-to-Noise ratio (SNR) strengthened ( "stochastic Resonance") or weaken (the latter will be referred to as "Noise Drowning" here). Der typische Verlauf der SNR ist in Figur 8 gezeigt (x-Achse Noise-Amplitude, y Achse SNR). The typical course of SNR is shown in Figure 8. (x-axis noise amplitude, y axis SNR).

Anhand dieser Modelle wird eine Interventionsanweisung berechnet, die das zu erzeugende Magnetfeld beschreibt. Using these models, an intervention instruction is calculated that describes the magnetic field to be generated. Diese Beschreibung erfolgt zB durch Ort, Stärke, Richtung, Frequenzmuster, und/oder andere Parameter des magnetischen Feldes (B- Feldes). This description is made for example by location, strength, direction, frequency pattern, and / or other parameters of the magnetic field (B field). Mit diesem Magnetfeld werden in geeigneter Weise die elektromagnetischen Aktivitäten von Neuronen und/oder Neuronenpopulationen verändert und somit ein bevorstehender epileptischer Anfall verhindert. With this magnetic field, the electromagnetic activity of neurons and / or neuronal populations can be changed, thus preventing an imminent epileptic seizure in a suitable manner.

Die Verwendung eines oder mehrerer Anfallsmodelle bewirkt eine zuverlässige Ver- hinderung epileptischer Anfälle. The use of one or more seizure models provides a reliable the prevention of epileptic seizures. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit diesen Modellen die zu epileptischen Anfällen führenden Vorgänge unter Nennung geeigneter Kontrollparameter quantifizierbar gemacht werden, so dass eine zuverlässige Prävention möglich ist. The invention is based on the recognition that with these models leading to epileptic seizures operations under specification of appropriate control parameters be quantifiable so that a reliable prevention is possible.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Interventionsmodul, das in einer Vielzahl von Modellen geeignet ist, den Anfall zu verhindern, beispielsweise sind bei hoher Transmitterdichte die Transmitter in drei Klassen einzuteilen, Klasse 1 zum Chaotisieren, Klasse 2 zum inkommensurablen Stabilisieren, - Klasse 3 zum Noise-Drowning, solcherart, dass in jeder Nachbarschaft jedes Transmitters einer Klasse Transmitter der anderen Klassen zu finden sind. The preferred embodiment of the invention includes an intervention module that is suitable for a variety of models, to prevent the attack, for example, the transmitters are at high transmitter density divide into three classes, Class 1 for Chaotisieren, class 2 for incommensurable stabilizing, - Class 3 to Noise-Drowning, of such that each transmitter of a class can be found transmitter of the other classes in each neighborhood. Unter anderem werden durch Klasse 1 Chaos-Anfallsmodelle befriedigt, durch Klasse 2 Oszillator-Anfallsmodelle, durch Klasse 3 Modelle mit stochastischen Komponenten. Among others are Class 1 Chaos attack models satisfied by Class 2 oscillator seizure models, by Class 3 Models with stochastic components. Die Befriedigung synergetischer Modelle ergibt sich hier automatisch durch Entwerten der Master-Moden (durch Frequenzverschiebungen) bei gleichzeitigem Ver- hindern des Aufsteigens von Slave-Moden zu Master-Moden (durch Noise-Drowning). Satisfying synergetic models here arises automatically canceling the master mode (by frequency shifts) with simultaneous supply prevent the ascent of slave mode to master mode (by noise Drowning). Die Befriedigung von Phasenoszillator-Anfallmodellen ergibt sich ebenfalls automatisch, da 1 -Cluster-Zustände verhindert werden (Inkommensurabilität verhindert Pha- se-Locking, Noise-Drowning verhindert höhere Moden). The satisfaction of Phase Oscillator seizure models also arises automatically since 1 cluster states are prevented (incommensurability prevents phase se-Locking, Noise-Drowning prevent higher modes). Die Befriedigung von Chaos- Anfallmodellen ergibt sich ebenfalls automatisch wegen Klasse 1 und Klasse 3 (Rau- sehen = hochdimensionales Chaos). The satisfaction of chaos seizure models also results automatically for Class 1 and Class 3 (see noise = high dimensional chaos).

Bei den oben beschriebenen Verfahren kann entweder während oder unmittelbar nach einer Intervention die Hirnaktivität gemessen werden, wodurch eine geschlossene Regelschleife erhalten wird, da aus der gemessenen Hirnaktivität wiederum der Frühwamindikator und ggfs. eine weitere Interventionsanweisung berechnet wird. In the methods described above, either during or measured immediately after the intervention, the brain activity, whereby a closed loop is obtained because of the measured brain activity in turn the Frühwamindikator and possibly. Another intervention instruction is calculated.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Zurückfahrens der Intervention ist das gleitende simultane Zurückfahren aller erzeugten Magnetfelder. An advantageous embodiment of the return travel of the intervention is a running simultaneous retraction of all magnetic fields generated.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Zurückfahrens der Intervention ist die gleitende Ausdünnung der Magnetfelder erzeugenden Transmitter (Ausdünnung als räumlich gleichmäßig verteiltes Zurückfahren und/oder Abschalten eines Prozentsatzes aller Transmitter). An advantageous embodiment of the return travel of the intervention is the sliding thinning of the magnetic fields generated Transmitter (thinning as spatially evenly distributed retraction and / or switching off a percentage of all transmitters).

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Zurückfahrens der Intervention ist das räumlich lokalisierte Zurückfahren und/oder Abschalten mehrerer Transmitter bei allmählicher Ausdehnung des Bereiches, in dem zurückgefahren und/oder abgeschaltet wird. An advantageous embodiment of the return travel of the intervention is the spatially localized retraction and / or shutdown of multiple transmitters in a gradual expansion of the area in the retracted and / or off.

Es ist nicht notwendig, die Interventionen mit den in TMS üblichen hohen Feldstärken von 1-2 Tesla pro Spule zu betreiben. It is not necessary to operate the interventions with the usual in TMS high field strengths of 1-2 Tesla per coil. „Laufend" ist als „fortlaufend" oder als „in geeigneten Zeitabständen" definiert. Die Überwachung der Einhaltung elektromagnetischer Belastungsgrenzwerte erfolgt laufend automatisch. Die Verwendung der Erfindung zielt nicht auf eine Heilung von Epilepsie ab, sondern ermöglicht während der Verwendungsdauer Anfallsfreiheit, ohne dass medizinisches Personal oder der Einsatz von Pharmaka notwendig sind. Dieses hat nicht nur die Minimierung von Krankheitsfolgen und Behandlungsnebenwirkungen, sondern auch eine deutliche Reduktion der laufenden Kosten zur Folge. Des weiteren ist ein ambulanter Einsatz der Erfindung möglich, womit sich neben einer weiteren Kostensenkung die Bewegungsfreiheit der Patienten in erheblichem Umfang verbessert. "Running" is a "continuous" or defined as "at appropriate intervals". The monitoring of compliance with electromagnetic exposure limits occurs continuously and automatically. The use of the invention is not aimed at a cure for epilepsy, but also allows for the use of continuous seizure freedom without medical personnel or the use of drugs are needed. This does not only minimize disease consequences and treatment side effects, but also a significant reduction in running costs. Furthermore, an outpatient use of the invention is possible, which in addition to a further cost reduction, the freedom of movement of patients improved considerably.

Mit dem oben beschriebenen Verfahren werden epileptische Anfälle verhindert. With the method described above seizures can be prevented. Darüber hinaus können mit einem ähnlichen, aber allgemeineren, proaktiven Verfahren anstelle der reaktiven Verhinderung epileptischer Anfälle auf der Basis von Anfallsmodellen andere Verhaltensziele, vorzugsweise für gesunde Personen, auf der Basis entsprechender Verhaltensmodelle sowie allgemeiner Hirnaktivitätsmodelle erreicht werden. In addition, can be achieved with a similar, but more general, proactive method instead of reactive prevention of epileptic seizures based on models of seizures other behavioral objectives, preferably in healthy individuals on the basis of appropriate behavior models and general brain activity models. Das allgemeine Verfahren umfasst die interaktive Ermittlung der Nichtobser- vablen der verwendeten Modelle für die betreffende Person, darauf, und auf den Modellen basierend die Errechnung einer a priori unbekannten Interventionsanweisung, sowie die selektive Umsetzung der Anweisung bei gleichzeitiger Verhinderung unerwünschter Ausbreitungseffekte. The general method comprises the interactive determination of Nichtobser- vablen the models used for the person holding it, and on the models based the calculation of an a priori unknown intervention instruction, as well as the selective implementation of the statement while preventing undesirable propagation effects. Ziel dieser Abwandlung ist es, auf Wunsch einer Per- son deren Verhalten zuverlässig zu stabilisieren oder zu verändern und/oder diese Veränderung zu stabilisieren. The aim of this modification is to request a person whose behavior reliably stabilize or modify and / or stabilize this change. Dieses Verfahren kann mit einer der oben beschriebenen Vorrichtung ähnlichen Vorrichtung ausgeführt werden. This method can be carried out with one of the above-described apparatus similar device.

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European ClassificationA61N1/36Z, A61N1/36E, A61M21/00, A61N1/36, A61N2/00, A61B5/0476, A61B5/04R, A61B5/16
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