将数字时间疗法嵌入医疗设备——通过多尺度节律性脑刺激控制癫痫持续状态的犬类验证
系统与控制
2021-09-16 v3 系统与控制
信号处理
神经元与认知
定量方法
摘要
昼夜节律与其他生理节律在正常稳态和疾病过程中均起关键作用。癫痫中观察到的昼夜和亚日 seizure 模式即是如此。本文探讨一种新型可植入刺激器，其将时间疗法作为前馈输入以补充开环与闭环方法。该集成算法通过对刺激和算法子组件进行慢变时间调整，使刺激适应患者观察到的超日、昼夜和亚日模式，同时基于即时生理需求(如突破性发作或姿势改变)实现刺激自适应。刺激器中嵌入的生理传感器可用作“数字授时因子”以优化基线刺激昼夜模式。该方法在一条患有严重耐药特发性全面性癫痫、表现与睡眠-觉醒周期相关的日间模式的犬上进行测试。植入前，该犬的丛集性发作演变为癫痫持续状态(SE)并需紧急药物干预。颅载系统被完全双侧植入丘脑中央中核。利用基于时间的调制、丘脑皮层节律特异的频率参数调谐以及基于活动的快速自适应模式，截至撰写时(七个月)该犬植入后未再发生 SE 事件。重要的是，也未观察到显著丛集性发作，从而减少了 rescue 药物用量。将时间疗法作为前馈信号以增强自适应神经刺激器，在疾病状态以对时间模式敏感为特征的疾病中可能是有用方法，为量身定制更患者特异的疗法提供了新机制。
引用
@article{arxiv.2107.02993,
title = {Embedding digital chronotherapy into medical devices -- A canine validation for controlling status epilepticus through multi-scale rhythmic brain stimulation},
author = {Mayela Zamora and Sebastian Meller and Filip Kajin and James J Sermon and Robert Toth and Moaad Benjaber and Derk-Jan Dijk and Rafal Bogacz and Gregory A Worrell and Antonio Valentin and Benoit Duchet and Holger A Volk and Timothy Denison},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.02993},
year = {2021}
}
备注
6 text pages, 4 main figures, Fig 1 has 4 panels, Fig 2 has 3 panels, Fig 4 has 2 panels. 2 text pages of supplementary material, 1 supplementary figure