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DE10215115A1 - Method and device for the prevention of epileptic seizures - Google Patents

Method and device for the prevention of epileptic seizures

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Publication number
DE10215115A1
DE10215115A1 DE10215115A DE10215115A DE10215115A1 DE 10215115 A1 DE10215115 A1 DE 10215115A1 DE 10215115 A DE10215115 A DE 10215115A DE 10215115 A DE10215115 A DE 10215115A DE 10215115 A1 DE10215115 A1 DE 10215115A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transmitter
seizure
intervention
sensors
early warning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10215115A
Other languages
German (de)
Inventor
Oliver Holzner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
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Priority to PCT/EP2003/003543 priority patent/WO2003084605A1/en
Priority to AU2003221553A priority patent/AU2003221553A1/en
Priority to EP03745788A priority patent/EP1492593A1/en
Priority to PCT/EP2003/003545 priority patent/WO2003085546A1/en
Priority to EP03717275A priority patent/EP1493097A1/en
Priority to JP2003582663A priority patent/JP2005528937A/en
Priority to AU2003226786A priority patent/AU2003226786A1/en
Priority to JP2003581842A priority patent/JP2005528141A/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die reaktive automatische nichtinvasive gesteuerte bzw. geregelte elektromagnetische Prävention epileptischer Anfälle in vivo, auf der Basis von Anfallsmodellen. Das Verfahren umfasst erstens neben laufender extrakranialer Messung elektromagnetischer Felder (insbesondere solcher, die im Zusammenhang mit Hirnaktivität stehen) die laufende Berechnung von Frühwarnindikatoren für Anfälle aus den Messdaten und zweitens für den Fall kritischer Indikatorwerte neben laufender Berechnung von auf einem Anfallsmodell basierender anfallsverhindernder Interventionen die laufende Umsetzung dieser Interventionen durch extrakraniale Erzeugung geeigneter Magnetfelder.The invention relates to a method and a device for the reactive automatic non-invasive controlled or regulated electromagnetic prevention of epileptic seizures in vivo, based on seizure models. In addition to ongoing extracranial measurement of electromagnetic fields (especially those related to brain activity), the method includes the ongoing calculation of early warning indicators for seizures from the measurement data and secondly for the case of critical indicator values, along with the ongoing calculation of seizure-preventing interventions based on a seizure model Implementation of these interventions by extracranial generation of suitable magnetic fields.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die reaktive automatische nichtinvasive gesteuerte bzw. geregelte elektromagnetische Prävention epileptischer Anfälle in vivo. The invention relates to a method and a device for the reactive automatic non-invasive controlled or regulated electromagnetic prevention of epileptic Seizures in vivo.

Der Stand der Technik umfasst folgende Ansätze:

  • 1. 1 wesentliche Forschungsanstrengungen sind auf die neurophysiologische Entstehung epileptischer Anfälle, und dort auf die Ebene von Zellpräparaten fokussiert [8], [9],
  • 2. 2 Frühwarnmethoden auf der Basis extrakranialer EEG-Daten sind im Grundsatz beschrieben worden, z. B. [1],
  • 3. 3 diagnostische Verwendung von TMS (transkranialer Magnetstimulation) ist im Grundsatz beschrieben wurden, auch gekoppelt mit EEG, z. B. [2]
  • 4. 4 die Verwendung von TMS zur Intervention bei Epilepsie besteht aus Auffinden eines epileptischen Focus auf der Basis medizinischer Erfahrung des verwendenden Arztes, bildgebender Verfahren, oder Ausprobieren sowie anschließenden Versuchen, mit Ein- oder Zweispulensystemen epileptische Anfälle hervorzurufen, z. B. [5], [6], [10]
  • 5. 5 Anfallsmodelle, die Voraussetzungen und Eigenschaften kollektiver Erregungsprozesse beschreiben, existieren als Musterbeispiele neuerer physikalischer Theorien, wie z. B. Synergetik (Überblick siehe [7]).
The prior art includes the following approaches:
  • 1. 1 major research efforts are focused on the neurophysiological development of epileptic seizures and there on the level of cell preparations [8], [9],
  • 2. 2 early warning methods based on extracranial EEG data have been described in principle, eg B. [1],
  • 3. 3 diagnostic use of TMS (transcranial magnetic stimulation) has been described in principle, also coupled with EEG, e.g. B. [2]
  • 4. 4 The use of TMS for intervention in epilepsy consists of finding an epileptic focus based on the medical experience of the doctor using it, imaging methods, or trying it out and subsequent attempts to induce epileptic seizures with single or double coil systems, eg. B. [5], [6], [10]
  • 5. 5 seizure models that describe the prerequisites and properties of collective arousal processes exist as prime examples of recent physical theories, such as B. Synergetics (for an overview, see [7]).

Die WO 98/18394 beschreibt ein Verfahren, mit dem eine Magnetstimulation an einem Probanden durchgeführt wird, wobei gleichzeitig dessen Hirnaktivität mittels EEG gemessen wird. Dieses bekannte Verfahren wird zur Diagnose verwendet. WO 98/18394 describes a method with which magnetic stimulation is applied a subject is carried out, at the same time using his brain activity EEG is measured. This known method is used for diagnosis.

Aus der WO 01/21067 geht ein Verfahren zum frühzeitigen Ermitteln eines drohenden epileptischen Anfalls hervor. Mit diesem Verfahren soll ein drohender epileptischer Anfall Stunden oder Tage vorhergesagt werden. Bei diesem Verfahren wird die Hirnaktivität eines Patienten an unterschiedlichen Stellen vor, während und nach epileptischen Anfällen gemessen. Für diesen Patienten werden mit Hilfe verschiedener nichtlinearer Verfahren Sensorpaare ermittelt, die im Rahmen einer aus Anfällen bestehenden Trainingsphase den Anfall besonders gut vorhersagen. In regelmäßigen Abständen werden Signalpaare adaptiert, wozu weitere Anfälle nötig sind. Das in diesem Verfahren enthaltene Training und Adaption verhindern eine vollständige Prävention, da die Daten immer wieder mittels neuer Anfälle aktualisiert werden müssen. WO 01/21067 describes a method for early detection of an impending threat epileptic seizure. This procedure is said to be an impending epileptic Attack hours or days can be predicted. With this procedure the Brain activity of a patient in different places before, during and after epileptic seizures measured. For this patient are different with the help Nonlinear method sensor pairs determined in the context of a seizure Predict the seizure particularly well during the existing training phase. In regular Intervals are adapted to signal pairs, for which further attacks are necessary. This in Training and adaptation contained in this procedure prevent complete Prevention, because the data have to be updated again and again with new seizures.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prävention epileptischer Anfälle zu schaffen. The object of the present invention is to provide a method and an apparatus for Prevent 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. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by a method having the features of claim 1 and by solved a device with the features of claim 8. advantageous Embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die Verwendung eines Anfallsmodells bewirkt eine zuverlässige Verhinderung epileptischer Anfälle. 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 use of a seizure model ensures reliable prevention epileptic seizures. The invention is based on the knowledge that with these Models the processes leading to epileptic seizures with the naming of suitable ones Control parameters are made quantifiable, so that a reliable Prevention is possible.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen: The invention is explained below by way of example with reference to the drawings. In the The drawings show:

Fig. 1 einen Transmitter in einer Seitenansicht, Fig. 1 shows a transmitter in a side view;

Fig. 2 den Transmitter aus Fig. 1 in einer Ansicht von unten, Fig. 2 shows the transmitter of FIG. 1 in a view from below,

Fig. 3 eine planare Projektion von Sensoren und Transmittern entsprechend ihrer Anordnung an einem Helm, Fig. 3 is a planar projection of sensors and transmitters in accordance with their arrangement to a helmet,

Fig. 4 einen Helm und Trägerachse nebst einer Kinnstütze, und Fig. 4 a helmet and carrier axis along with a chin rest, and

Fig. 5 eine weitere planare Projektion von Sensoren und Transmittern entsprechend ihrer Anordnung an einem Helm. Fig. 5 shows a further planar projection of sensors and transmitters in accordance with their arrangement to a helmet.

Vorrichtungcontraption

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst bspw. eingangsseitig Apparate zur elektromagnetischen Messdatengewinnung, -vorverarbeitung, und -weitergabe, 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, Stromversorger für die Apparate, nebst Verbindungen. The device according to the invention comprises, for example, apparatus for electromagnetic measurement data acquisition, preprocessing and transfer, for example in an advantageous embodiment comprising an EEG cap their sensors, connections to the amplifier, amplifier, connections to the A / D Converter, A / D converter, connections to the computer unit, electricity supplier for the Apparatus and connections.

Die Vorrichtung umfasst bspw. ausgangsseitig Apparate zur extrakranialen 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/A- Umsetzer, nebst Verbindungen. On the output side, the device comprises, for example, extracranial apparatus Generation of magnetic fields, called "transmitters", and a device for Implementation of the digital control or Control specifications in transmitter signals, for example in an advantageous one Design comprising current-carrying coils, electricity suppliers, connections, D / A Converter, along with connections.

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 comprises one between the input and output side Computer unit (PC or workstation) with software to implement the below detailed method.

Geeignete Sensoren sind EEG- oder MEG-Sensoren. Die MEG-Sensoren sind z. B. aus einem SQUID-Sensorelement mit geeigneter Auswerteeinrichtung zum Detektieren eines Magnetfeldes und Kühleinrichtung ausgebildet. Die EEG-Sensoren weisen z. B. zwei Elektroden zum Messen einer elektrischen Potenzialdifferenz auf. Suitable sensors are EEG or MEG sensors. The MEG sensors are e.g. B. from a SQUID sensor element with a suitable evaluation device for Detection of a magnetic field and cooling device formed. The EEG sensors point z. B. two electrodes for measuring an electrical potential difference.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Sensors umfasst dessen elektrische und/oder magnetische Abschirmung gegenüber seiner Umgebung, 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). An advantageous embodiment of a sensor includes its electrical and / or magnetic shielding from its surroundings, to the extent that this Function is not hindered (for example, no shielding in the direction of Crane of the respective patient, but certainly a shield in the direction other transmitters and / or sensors and / or connecting cables).

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der kopfnahen Teile der Eingangsseite umfasst eine Vielzahl von Sensoren, die über die hirnnahe Kopfoberfläche verteilt sind, diese Vielzahl von Sensoren wird als Sensorgitter bezeichnet. An advantageous embodiment of the parts of the input side close to the head comprises one A large number of sensors distributed over the surface of the head near the brain, these A large number of sensors are referred to as sensor grids.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Sensorgitters umfasst dessen Fixierung bezüglich des Kraniums des jeweiligen Patienten, 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. An advantageous embodiment of the sensor grid includes its fixation with regard to the patient's crane, so that multiple opening and closing When the sensor grid is removed, the sensors return to their respective relative positions, for example by fitting the sensor grille into a helmet, the inside of which reproduces the patient's cranial shape.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Eingangsseite umfasst deren teilweise ambulante Form, bei der 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 die Datenweitergabe zur Rechnereinheit vorteilhafterweise drahtlos erfolgt. An advantageous embodiment of the input side includes its partially outpatient side Form, in which measurement data is obtained via a portable sensor grid, which is integrated with in a backpack or as part of the patient's clothing Devices for measurement data preprocessing is connected, and data transfer for Computer unit advantageously takes place wirelessly.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Transmitters umfasst eine stromführende Spule mit para-, dia-, oder ferromagnetischem Kern, wie in Fig. 1 in Seitenansicht dargestellt, wobei die Pfeilrichtungen die Richtungen des Stromflusses symbolisieren, und eine Ausgestaltung dargestellt ist, bei der Transmitter über mechanische Elemente an einer nicht dargestellten Halterung befestigt wird. Fig. 2 gibt diese Ausgestaltung aus kranialer Richtung gesehen wieder. An advantageous embodiment of a transmitter comprises a current-carrying coil with a para, dia, or ferromagnetic core, as shown in a side view in FIG. 1, the arrow directions symbolizing the directions of the current flow, and an embodiment is shown in which the transmitter has mechanical elements is attached to a bracket, not shown. Fig. 2 shows this configuration seen from the cranial direction.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Transmitters umfasst dessen Schutz gegen Verformung, beispielsweise durch Eingießen der stromführenden Teile in geeignetes Harz, oder Einbetten der stromführenden Teile in stabiles Isoliermaterial. An advantageous embodiment of a transmitter includes its protection against Deformation, for example by pouring the live parts into a suitable one Resin, or embedding the live parts in stable insulation material.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Transmitters umfasst Kühlvorrichtungen. An advantageous embodiment of a transmitter comprises cooling devices.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Transmitters umfasst dessen elektrische und/oder magnetische Abschirmung gegenüber seiner Umgebung, 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). An advantageous embodiment of a transmitter includes its electrical and / or magnetic shielding from its surroundings, to the extent that whose function is not hindered (for example, no shielding in Direction of the patient's crane, but a shield in Direction of other transmitters and / or sensors and / or connection cables).

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der kopfnahen Teile der Ausgangsseite umfasst eine Vielzahl von Transmittern, die über die hirnnahe Kopfoberfläche verteilt sind, diese Vielzahl von Transmittern wird als Transmittergitter bezeichnet. An advantageous embodiment of the parts of the output side close to the head comprises one A large number of transmitters distributed over the surface of the head near the brain, these A large number of transmitters is referred to as a transmitter grid.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Transmittergitters umfasst dessen Fixierung bezüglich des Kraniums des jeweiligen Patienten, 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 Patienten nachbildet. An advantageous embodiment of the transmitter grating includes its fixation with regard to the patient's crane, so that multiple opening and closing If the transmitter grid is removed, the transmitters return to their respective relative positions take, for example by fitting the transmitter grille into a helmet, the inside of which reproduces the patient's cranial shape.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der kopfnahen Teile von Eingangs- und Ausgangsseite umfasst einen auf seiner Innenseite die Kranialform des jeweiligen Patienten nachbildenden Helm mit durch eine Trägerachse verlaufenden Verbindungskabeln, wobei Sensor- und Transmittergitter im Inneren des Helms solcherart fixiert sind, dass sich beide Gitter überlappen - i. e. sich in der Nachbarschaft jedes Sensor hinreichend viele Transmitter befinden und umgekehrt. Eine planare Projektion einer mechanischen Halterung dieser Ausgestaltung zeigt Fig. 3 (hierbei sind Öffnungen für Sensoren als Kreise dargestellt, Öffnungen für Transmitter eckig). In der beschriebenen Ausgestaltung sitzt der Patient auf einem höhenverstellbaren Sessel mit Armlehnen und Nackenstütze unterhalb des Helms. Helm und Trägerachse nebst einer Kinnstütze als zusätzlicher Fixierungshilfe sind in Fig. 4 gezeigt. An advantageous embodiment of the parts close to the head of the input and output sides comprises a helmet on the inside, which imitates the cranial shape of the respective patient, with connecting cables running through a carrier axis, sensor and transmitter grids being fixed in the interior of the helmet in such a way that the two grids overlap - ie there are sufficient transmitters in the vicinity of each sensor and vice versa. A planar projection of a mechanical holder of this embodiment is shown in FIG. 3 (where openings are shown for sensors as circles, openings for transmitter square). In the embodiment described, the patient sits on a height-adjustable armchair with armrests and neck support below the helmet. The helmet and carrier axis together with a chin rest as an additional fixation aid are shown in FIG. 4.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung läßt sich das Sensorgitter aus dem Helm ausklinken und ist solcherart mit der bereits dargestellten teilweise ambulanten Ausgestaltung der Eingangsseite kompatibel. In an advantageous embodiment, the sensor grid can be removed from the helmet notch and is in such a way with the already described partially outpatient Design of the input side compatible.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung läßt sich die Sensordichte eines Sensorgitters lokal verändern. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung geschieht diese Veränderung automatisiert, gesteuert bzw. geregelt über die Rechnereinheit. In an advantageous embodiment, the sensor density of a sensor grid can be change locally. In a further advantageous embodiment, this happens Change automated, controlled or regulated via the computer unit.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung lassen sich die Transmitterdichte eines Transmittergitters lokal verändern und/oder die Neigungswinkel jedes einzelnen Transmitters zum Kranium des Patienten verändern. Eine planare Projektion einer mechanischen Halterung dieser Ausgestaltung zeigt Fig. 5 (hierbei sind Öffnungen für Sensoren als Kreise dargestellt, Öffnungen für Transmitter eckig). Hier ist es möglich, mehrere Transmitter in den kreuzförmigen Öffnungen der Halterung zu verankern, und/oder Transmitter gegenüber der Halterung zu kippen. (Unter anderem können in dieser Ausgestaltung sämtliche konventionellen Spulenkonfigurationen emuliert werden). In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung geschieht diese Veränderung automatisiert, gesteuert bzw. geregelt über die Rechnereinheit. In an advantageous embodiment, the transmitter density of a transmitter grid can be changed locally and / or the angle of inclination of each individual transmitter to the patient's cranium can be changed. A planar projection of a mechanical holder of this embodiment is shown in FIG. 5 (these holes are shown for sensors as circles, openings for transmitter square). Here it is possible to anchor several transmitters in the cross-shaped openings of the holder and / or to tilt the transmitter relative to the holder. (Among other things, all conventional coil configurations can be emulated in this embodiment). In a further advantageous embodiment, this change is automated, controlled or regulated via the computer unit.

Einrichtung, Funktionstests und Wartung der Vorrichtung erfolgen durch Techniker, es ist kein medizinische Einflussnahme vorgesehen. Setup, functional tests and maintenance of the device are carried out by technicians, no medical influence is intended.

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

In einer vorteilhaften Ausgestaltung laufen auf der Rechnereinheit real-time und automatisch:

  • a) Laufende Berechnung des Anfallsfrühwarnindikators aus den Eingangsdaten,
  • b) Bei Schwellenüberschreitung durch den Indikator Berechnung einer Interventionsanweisung zur Anfallsverhinderung, sowie Durchführung der betreffenden Intervention mit Hilfe der per Transmitter erzeugten Magnetfelder,
  • c) Bei Rückkehr des Indikators in den Normalbereich und/oder Überschreiten einer Zeitschranke Herunterfahren der Intervention,
  • d) Konventionelle Algorithmen zur Beseitigung von Artefakten durch künstlich erzeugte Magnetfelder (siehe z. B. [2]), sowie zur sonstigen Artefaktbeseitigung (z. B. durch Muskelzuckungen).
In an advantageous embodiment, the computer unit runs real-time and automatically:
  • a) ongoing calculation of the seizure early warning indicator from the input data,
  • b) If the threshold is exceeded by the indicator, calculation of an intervention instruction to prevent seizures and implementation of the intervention in question using the magnetic fields generated by the transmitter,
  • c) if the indicator returns to normal range and / or a time limit is exceeded, the intervention is shut down,
  • d) Conventional algorithms for the removal of artifacts by artificially generated magnetic fields (see e.g. [2]), as well as for other artifact removal (e.g. by muscle twitching).

In einer vorteilhaften Ausgestaltung laufen über i-iv hinausgehend zusätzlich auf der Rechnereinheit real-time und automatisch Algorithmen zur Dichte- und Positionierungsoptimierung von Sensoren und Transmittern. In an advantageous embodiment, the i-iv also run on the Computer unit real-time and automatically algorithms for density and Positioning optimization of sensors and transmitters.

Verfahrenmethod

  • 1. 1 Die Messdatenerfassung per EEG, Messdatenvorverarbeitung und Messdatenweitergabe in digitaler Form nebst Artefaktbeseitigung erfolgen laufend mit konventionellen Verfahren. Die Messdaten (nach Artefaktbeseitigung) werden automatisch entsprechend dem verwendeten empirisch validierten Frühwarnindikators zu einem Wert dieses Frühwarnindikators verarbeitet. 1. 1 Measurement data acquisition by EEG, measurement data preprocessing and Measurement data is passed on in digital form along with artifact removal on an ongoing basis conventional process. The measurement data (after artifact removal) are automatically according to the empirically validated used Early warning indicator processed to a value of this early warning indicator.
  • 2. 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. Die Spezifika der Magnetfelderzeugung (zum Beispiel Ort, Stärke, Richtung, Frequenzmuster, und/oder andere) ergeben sich aus der Interventionsanweisung. Die B-Feld- Änderungen bewirken intrakranial Induktionsspannungen. Die digitale Steuerung der Magnetfelderzeugung erfolgt mit konventionellen Verfahren. Geltende Gesundheitsempfehlungen für extrakraniale generierte elektromagnetische Strahlung sind bekannt, deren Einhaltung erfolgt automatisiert. 2. 2 When the early warning indicator responds, the calculation is carried out with the seizure model used compatible automatic Intervention instructions for seizure prevention, as well as their ongoing implementation via Magnetic field generation (B-field generation) with the help of the transmitter. The specifics of Magnetic field generation (e.g. location, strength, direction, frequency pattern, and / or others) result from the intervention instruction. The B-field Changes cause intracranial induction voltages. The digital one Magnetic field generation is controlled using conventional methods. applicable Health recommendations for extracranial generated electromagnetic Radiation is known and compliance is automated.
  • 3. 3 Bei Rückkehr des Frühwarnindikators in seinen Normalbereich und/oder Überschreiten einer Zeitschranke für die Intervention Herunterfahren der Intervention. 3. 3 When the early warning indicator returns to its normal range and / or Exceeding a time limit for the shutdown intervention Intervention.

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

Ein geeigneter Frühwarnindikator ist die Korrelation von Ähnlichkeitsindices eines vordefinierten Anteils von Sensoren, bei sinkenden Ähnlichkeitsindices. Der Ähnlichkeitsindex (engl.: Similarity index)" ist aus [1] bekannt. A suitable early warning indicator is the correlation of similarity indices predefined proportion of sensors, with decreasing similarity indices. The Similarity index is known from [1].

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist der Frühwarnindikator die Mutual Information von Ähnlichkeitsindices eines vordefinierten Anteils von Sensoren, bei sinkenden Ähnlichkeitsindices. "Mutual Information" ist bekannt als binärer Logarithmus von "Wahrscheinlichkeit des gemeinsamen Auftretens zweier Zufallsvariabler geteilt durch das Produkt ihrer Einzelwahrscheinlichkeiten". In another advantageous embodiment of the method, the early warning indicator is the mutual information of similarity indices of a predefined portion of Sensors, with falling similarity indices. "Mutual Information" is known as binary Logarithm of "probability of two appearing together Random variables divided by the product of their individual probabilities ".

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist Frühwarnindikator die Mutual Information von Ähnlichkeitsindices eines vordefinierten Anteils von Sensoren, bei sinkenden Ähnlichkeitsindices, verknüpft mit Aktivierungsindikatoren (z. B. für Aufwachen charakteristische Änderungen der Körpertemperatur, Muskelbewegungen, charakteristische EEG-Muster, und/oder andere). Hierdurch wird die Möglichkeit von Fehlalarmen durch für viele Sensoren simultane Änderungen des Wachheitszustands des Patienten minimiert, wobei je nach Zusatzindikator zusätzliche Anforderungen an die Vorrichtung entstehen (beispielsweise laufende EMG Messung). In another advantageous embodiment of the method, the early warning indicator is the Mutual information of similarity indices of a predefined portion of sensors, with falling similarity indices, linked to activation indicators (e.g. for Waking up characteristic changes in body temperature, Muscle movements, characteristic EEG patterns, and / or others). This will give you the opportunity of false alarms due to simultaneous changes in the sensor for many sensors The patient's state of alertness is minimized, with additional depending on the additional indicator Requirements for the device arise (e.g. ongoing EMG measurement).

Diese oben angegebenen Beispiele zur Berechnung von Frühwarnindikatoren erfordern keine Trainingsphasen, die epileptische Anfälle enthalten. Die Berechnung der Frühwarnindikatoren erfolgt anhand einer Phasenraumdarstellung des Normalzustandes des betreffenden Patienten. The above examples for calculating early warning indicators do not require training phases that contain epileptic seizures. The calculation of the Early warning indicators are based on a phase space representation of the Normal condition of the patient concerned.

Die oben angegebenen Frühwarnindikatoren sind robust gegenüber Rauschen und Artefakten. Für andere nicht robuste Frühwarnindikatoren müssen Filterungs- bzw. Artefaktbeseitigungsverfahren dazwischen geschaltet werden. The early warning indicators given above are robust against noise and Artifacts. For other non-robust early warning indicators, filtering or Artifact removal methods are interposed.

Als Anfallsmodelle können bspw. folgende Modelle verwendet werden:
Oszillator-Anfallsmodell, Chaos-Anfallsmodell, Synergetikanfallsmodell, stochastisches Oszillator-Anfallsmodell, stochastisches Chaos-Anfallsmodell, stochastisches Synergetikanfallsmodell The following models can be used as seizure models:
Oscillator seizure model, chaos seizure model, synergetic seizure model, stochastic oscillator seizure model, stochastic chaos seizure model, stochastic synergetic seizure model

Diese Anfallsmodelle beschreiben die aus elektromagnetischen Aktivitäten von Neuronen und/oder Neuronenpopulationen berechneten, für einen epileptischen Anfall relevanten Kenngrößen. Diese Kenngrößen sind z. B. Chaotizität der vermittels einer EEG-Elektrode und ihrer Referenzelektrode gemessenen Potenzialdifferenzzeitreihe, ausgedrückt durch deren maximalen Lyapunov-Exponenten [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. So kann bspw. die Chaotizität anstelle durch den Lyapunov-Exponenten alternativ durch Einbettungsdimension [13], Korrelationsdimension, Kullback-Leibler-Entropie, usw. dargestellt werden. These seizure models describe the electromagnetic activity of Neurons and / or neuron populations calculated for an epileptic seizure relevant parameters. These parameters are e.g. B. Chaoticity of mediating one EEG electrode and its reference electrode measured potential difference time series, expressed by their maximum Lyapunov exponents [12]. Typical others Parameters are critical slowdown, critical fluctuations, similarity with a normal state in the (meta) phase space, etc. These parameters are indicated by expressed concrete numerical parameters. For example, chaos can take place by the Lyapunov exponent alternatively by the embedding dimension [13], Correlation dimension, Kullback-Leibler entropy, etc. are shown.

Das Oszillator-Anfallsmodell basiert auf [3]. Hierbei sind die beschriebenen Neuronenpopulationen sogenannte neurale Oszillatoren, d. h., dass sie parameterabhängig oszillieren oder ruhen können. Die Wechselwirkung neuraler Oszillatoren untereinander wird mit einer Wechselwirkungsgleichung beschrieben. Die Anfallsentstehung setzt diese Wechselwirkung voraus. Die Anfallsverhinderung basiert auf Entkopplung der neuralen Oszillatoren. The oscillator seizure model is based on [3]. Here are the ones described Neuron populations so-called neural oscillators, i. that is, it is parameter dependent can oscillate or rest. The interaction of neural oscillators among themselves is described with an interaction equation. The development of seizures assumes this interaction. Prevention of seizures is based on decoupling of the neural oscillators.

Eine geeignete Wechselwirkung für das Oszillator-Anfallsmodell ist die spezifische schwache Kopplung zwischen neuralen Oszillatoren. Anfälle gehen einher mit Erhöhung der Anzahl oszillierender neuraler Oszillatoren nebst erhöhter Mutual Information zwischen Oszillationsfrequenzen dieser schwach gekoppelten neuralen Oszillatoren. Ein neuraler Oszillator ist ein lokalisiertes Neuronenensemble, das zu oszillierendem und nichtoszillierendem Verhalten fähig ist. Die Dynamik jedes neuralen Oszillators unter Wechselwirkung mit anderen neuralen Oszillatoren ist durch


gegeben. Hierbei ist für jedes i zwischen 1 und n zi neuraler Oszillator. gi ist gegeben durch die aus [3] bekannten Wilson-Cowan Gleichungen für den i-ten neuralen Oszillator, hij sei die Stärke der Verbindung von zj nach zi . Die Kopplungsstärke Epsilon ergibt sich empirisch zwischen 0.04 und 0.08. Wenn man Kopplungsstärke und Verbindungsstärken als gegenüber der Zeitskala eines Anfalls langsam veränderlich annimmt, verbleibt neben möglichst globaler Störung durch starke extern generierte Zusatzterme, mit möglichem Übergang einer Oszillation in Nichtoszillation primär eine Intervention über die Funktion gi. Es ist aus der Theorie neuraler Oszillatoren bekannt, dass diese nur im Falle von Oszillationen, und zwar nur bei kommensurablen Oszillationsfrequenzen in Wechselwirkung treten. A suitable interaction for the oscillator seizure model is the specific weak coupling between neural oscillators. Seizures are accompanied by an increase in the number of oscillating neural oscillators as well as increased mutual information between the oscillation frequencies of these weakly coupled neural oscillators. A neural oscillator is a localized ensemble of neurons that is capable of oscillating and non-oscillating behavior. The dynamics of each neural oscillator interacting with other neural oscillators is through


given. Here for each i between 1 and nz i is a neural oscillator. g i is given by the Wilson-Cowan equations for the i-th neural oscillator known from [3], h ij being the strength of the connection from z j to z i . The coupling strength epsilon is empirically between 0.04 and 0.08. If one assumes coupling strength and connection strength as slowly changing compared to the time scale of a seizure, there remains primarily an intervention via the function g i in addition to the global disturbance caused by strong externally generated additional terms, with the possible transition from oscillation to non-oscillation. It is known from the theory of neural oscillators that they only interact in the case of oscillations, and only at commensurable oscillation frequencies.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung einer mit dem "Anfallsmodell mit spezifischer schwacher Kopplung zwischen neuralen Oszillatoren" kompatiblen Anweisung zur Prävention epileptischer Anfälle ist:
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 und 15 auf, daher den zweiten Oszillator auf die Frequenz 5 zwingen. Weiteres Beispiel: beide weisen die Frequenz 8 auf, daher einen davon auf 7 zwingen). Die Schwingungen werden mittels Magnetfeldern dieser Frequenzen bei hoher Amplitude erzwungen. Da auf gleichen und/oder kommensurablen Frequenzen oszillierende neurale Oszillatoren sowie Nachbarschaft auf das mögliche Bestehen physiologischer Verbindungen hinweisen, wird durch die erzwungene Inkommensurabilität, d. h. Änderung der gi, die mögliche, und erst recht faktische Wechselwirkung zwischen den jeweiligen zi unterbrochen, die Mutual Information minimiert, mithin die Anfallsentstehung beendet. Die Verfahrenskomplexität lässt die fortlaufende real-time Berechnung aller benötigten Größen zu. An advantageous embodiment of an instruction for the prevention of epileptic seizures which is compatible with the "seizure model with specific weak coupling between neural oscillators" is:
Firstly, neural oscillators that are adjacent and secondly that oscillate with the same and / or commensurable frequencies prior to the intervention are forced to incommensurate frequencies that are contained in their original frequencies or to nearby incommensurable frequencies (example: neighboring oscillators have frequencies 3 and 15, therefore force the second oscillator to frequency 5. Another example: both have frequency 8 , therefore force one of them to 7). The vibrations are forced at high amplitudes by means of magnetic fields of these frequencies. Since neural oscillators and neighborhoods on the same and / or commensurable frequencies indicate the possible existence of physiological connections, the forced and incommensurability, i.e. change in the g i , interrupts the possible and even more factual interaction between the respective z i , the mutual Information minimized, hence the onset of seizures ended. The process complexity allows the continuous real-time calculation of all required sizes.

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 Anforderungen an Rechnergeschwindigkeit und Speicherkapazität für den in vivo realtime Fall ungeeignet. Another advantageous embodiment of an instruction for the prevention of epileptic seizures that is compatible with the "seizure model with specific weak coupling between neural oscillators" is: In step 1, first stimulate the neural oscillators to chaotic behavior [14] (for example by delayed feedback with systematic error ), and then in step 2, depending on the influence of the respective transmitter, stabilize the neural oscillators on the first orbits with incommensurate frequencies that reach them using conventional methods. As is known from [4], step 2 of this method has already proven to be sufficient in cell preparations to prevent the spread of seizures. However, the algorithm used there ("OGY method") is unsuitable for the in vivo real-time case because of its requirements for computer speed and storage capacity.

In dem stochastischen Oszillator-Anfallsmodell werden gegenüber dem oben genannten Anfallsmodell bestimmte Parameter als zufallsbedingt veränderlich angenommen. Die vorgeschlagenen Verfahren können ebenfalls angewandt werden (z. B. [15]). In the stochastic seizure seizure model, compared to the above seizure model mentioned certain parameters as changeable by chance accepted. The proposed methods can also be used (e.g. [15]).

In dem Chaos-Anfallsmodell wird davon ausgegangen, dass normale Hirnaktivität, wie sie von jedem Sensor aufgefangen wird ein Mindestmaß an Chaotizität aufweist. Die Anfälle gehen mit einem für alle Sensoren simultanen Absinken dieser Chaotizität einher. Anfallsverhinderung erfolgt über Aufrechterhaltung eines bestimmten Ausmaßes von Chaos ([4] und [16]). The Chaos Seizure Model assumes that normal brain activity, as it is picked up by each sensor has a minimum of chaos. The seizures go with a simultaneous decrease of this chaos for all sensors associated. Preventing seizures is done by maintaining a certain one Extent of chaos ([4] and [16]).

In dem stochastischen Chaos-Anfallsmodell ergänzen hochdimensionale Schwankungen die niedrigdimensionale deterministische Veränderung der elektromagnetischen Größen. Die Anfalls-Verhinderungsstrategien entsprechen denen des Chaos- Anfallsmodells. In the stochastic chaos seizure model, high-dimensional add Fluctuations the low dimensional deterministic change of electromagnetic quantities. The seizure prevention strategies correspond 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]. Es gilt zirkuläre Kausalität: Die Ordnungsparameter werden hervorgerufen und bestimmt durch die Kooperation von Neuronen, gleichzeitig aber bestimmen die Ordnungsparameter das makroskopische Systemverhalten. Ein epileptischer Anfall entspricht einem Phasenübergang. Dieser geht einher mit kritischer Verlangsamung und kritischen Fluktuationen. Anfallsverhinderung erfolgt über Verhinderung des Phasenübergangs (z. B. durch Kontrolle von Bifurkationspunkten gemäß [18]). The synergetic attack model assumes that brain activity is caused by described a small number of degrees of freedom, so-called order parameters can become [17]. Circular causality applies: The order parameters are evoked and determined by the cooperation of neurons, but at the same time the order parameters determine the macroscopic system behavior. On epileptic seizure corresponds to a phase transition. This goes hand in hand with critical Slowdown and critical fluctuations. Seizure prevention takes place via Prevention of the phase transition (e.g. by checking bifurcation points according to [18]).

In dem stochastischen Synergetikanfallsmodell werden mit dem sogenannten Langevin-Ansatz stochastische Kräfte in phänomenologischer Weise in das Synergetikmodell eingeführt. Zur Anfallsverhinderung gibt es ergänzend zu dem oben genannten Verfahren die Möglichkeit der stochastischen Resonanz [20]. In the stochastic synergetic attack model, the so-called Langevin's approach to phenomena in a phenomenological manner Synergetic model introduced. To prevent seizures, there is a supplement to the above Method the possibility of stochastic resonance [20].

Anhand dieser Modelle wird eine Interventionsanweisung berechnet, die das zu erzeugende Magnetfeld beschreibt. Diese Beschreibung erfolgt z. B. durch Ort, Stärke, Richtung, Frequenzmuster, und/oder andere Parameter des magnetischen Feldes (B- Feldes). Mit diesem Magnetfeld werden in geeigneter Weise die elektromagnetischen Aktivitäten von Neuronen und/oder Neuronenpopulationen verändert und somit ein bevorstehender epileptischer Anfall verhindert. An intervention instruction is calculated on the basis of these models generating magnetic field describes. This description is made e.g. B. by location, strength, Direction, frequency pattern, and / or other parameters of the magnetic field (B- Field). With this magnetic field, the electromagnetic Activities of neurons and / or neuron populations changed and thus a upcoming epileptic seizure prevented.

Die Verwendung eines Anfallsmodells bewirkt eine zuverlässige Verhinderung epileptischer Anfälle. 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 use of a seizure model ensures reliable prevention epileptic seizures. The invention is based on the knowledge that with these Models the processes leading to epileptic seizures with the naming of suitable ones Control parameters are made quantifiable, so that a reliable Prevention is possible.

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 Frühwarnindikator und ggfs. eine weitere Interventionsanweisung berechnet wird. In the methods described above, either during or immediately after an intervention brain activity can be measured, resulting in a closed control loop is obtained since the measured brain activity in turn Early warning indicator and, if necessary, further intervention instructions are calculated.

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

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 retraction of the intervention is the sliding one Thinning of the transmitters generating magnetic fields (thinning as spatial evenly distributed retraction and / or shutdown of a percentage of all Transmitter).

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. This is an advantageous embodiment of the retraction of the intervention localized retraction and / or shutdown of several transmitters with gradual Extension of the area in which the vehicle is reversed and / or switched off.

Es ist nicht notwendig, die Interventionen mit den in TMS üblichen hohen Feldstärken von 1-2 Tesla pro Spule zu betreiben. "Laufend" ist als "fortlaufend" oder als "in geeigneten Zeitabständen" definiert. Die Überwachung der Einhaltung elektromagnetischer Belastungsgrenzwerte erfolgt laufend automatisch. It is not necessary to intervene with the high field strengths common in TMS to operate from 1-2 Tesla per coil. "Ongoing" is "continuous" or "in." appropriate intervals ". Monitoring compliance Electromagnetic exposure limits are continuously automatic.

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. The use of the invention is not aimed at curing epilepsy, but rather allows seizure freedom during the period of use without medical Personnel or the use of pharmaceuticals are necessary. It doesn't just have that Minimize disease outcomes and treatment side effects, but also a significant reduction in running costs. Furthermore is a ambulatory use of the invention is possible, which in addition to another Cost reduction significantly improves patient freedom of movement.

Mit dem oben beschriebenen Verfahren werden epileptische Anfälle verhindert. 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. Das allgemeine Verfahren umfasst die interaktive Ermittlung der Nichtobservablen 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. Ziel dieser Abwandlung ist es, auf Wunsch einer Person deren Verhalten zuverlässig zu stabilisieren oder zu verändern und/oder diese Veränderung zu stabilisieren. Dieses Verfahren kann mit einer der oben beschriebenen Vorrichtung ähnlichen Vorrichtung ausgeführt werden. Literatur [1] "Anticipation of epileptic seizures from standard EEG recordings", Le Van Quyen M & Martinerie J & Navarro V & Boon P & D'Havé M & Adam C & Renault B & Varela F & Baulac M, The Lancet 2001 Jan 20; 357: 183-8
[2] WO 98/18384 A1
[3] "Excitatory and inhibitory interactions in localized populations of model neurons", Wilson HR & Cowan JD, Biophysical Journal 1972; 12: 1-22
[4] "Controlling chaos in the brain", Schiff SJ & Jerger K & Duong DH & Chang T & Spano ML & Ditto WL, Nature 1994 Aug 25; 370: 615-620
[5] "Transcranial magnetic stimulation in patients witl: epilepsy", Dhung A & Gates J & Pascual-Leone A, Neurology 1991 July; 41: 1067-1071
[6] "Epileptic seizures triggered directly by focal transcranial magnetic stimulation", Classen J & Witte OW & Schlaug G & Seitz RJ & Holthausen A & Benecke R, Electroencephalography and clinical Neurophysiology 1995; 94: 19-25
[7] "Epilepsy: multistability in a dynamic disease", Milton JG, in "Selforganized biological dynamics and nonlinear control", ed. Walleczek J, Cambridge University Press 2000
[8] "Electric field suppression of epileptiform activity in hippocampal slices", Gluckman BJ & Neel EJ & Netoff TI & Ditto WL & Spano ML & Schiff SJ, Journal of Neurophysiology 1996 Dec; 76(6): 4202-4205
[9] "Coupled intra- and extracellular Ca2+ dynamics in recurrent seizure-like events", Szilágy N & Kovács R & Kardos J, European Journal of Neuroscience 2000; 12: 3893-3899
[10] "Deliberate Seizure Induction With Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation in Nonhuman Primates", Lisanby SH & Luber B & Sackeim HA & Finck AD & Schroeder C, Arch Gen Psychiatry 2001; 58: 199-200
[11] WO 01/21067
[12] "How to Extract Lyapunov Exponents from Short and Noisy Time Series", Banbrook M & Ushaw G & McLaughlin S, IEEE Transactions on Signal Processing 1997; 45: 1378-1382
[13] "Determining embedding dimension for phase-space reconstruction using a geometrical construction", Kennel MB & Brown R & Abarbanel HDI, Physical Review A 1992, 45(6): 3403-3411
[14] "Chaotification via arbitrary small feedback controls: theory, method, and applications", Wang XF & Chen G; International Journal of Bifurcation and Chaos 2000; 10(3): 549-570
[15] "Controlling Nonchaotic Neuronal Noise Using Chaos Control Techniques", Christini DJ & Collins JJ, Physical Review Letters 1995 Oct 2; 75(14): 2782-2785
[16] "Anticontrol of chaos in continuous-time systems via time-delay feedback", Wang XF & Chen G & Yu X; Chaos 2000 Dec; 10 (4): 771-779
[17] "A derivation of macroscopic field theory of the brain from quasimicroscopic neural dynamics", Jirsa VK & Haken H, Physica D 1999, 99: 503-526
[18] "Controlling Bifurcation Dynamics via Chaotification", Wang XF & Chen G; proposed paper for CDC 2001
[19] "Impact of noise on a field theoretical model of the human brain", Frank TD, Daffertshofer A, Beek PJ & Haken H, Physica D 1999, 127: 233-249
[20] "Functional Stochastic Resonance in the Human Brain: Noise Induced Sensitization of the Human Baroreflex System", Hidaka I & Nozaki D & Yamamoto Y, Physical Review Letters 2000 Oct 23; 85(17): 3740-3743 The procedure described above prevents epileptic seizures. In addition, with a similar, but more general, proactive method, instead of reactive prevention of epileptic seizures on the basis of seizure models, other behavioral goals, preferably for healthy people, can be achieved on the basis of appropriate behavioral models as well as general brain activity models. The general procedure includes the interactive determination of the non-observables of the models used for the person concerned, based on this, and based on the models the calculation of an a priori unknown intervention instruction, as well as the selective implementation of the instruction while preventing undesired propagation effects. The aim of this modification is, at the request of a person, to reliably stabilize or change their behavior and / or to stabilize this change. This method can be carried out with a device similar to the device described above. Literature [1] "Anticipation of epileptic seizures from standard EEG recordings", Le Van Quyen M & Martinerie J & Navarro V & Boon P &D'Havé M & Adam C & Renault B & Varela F & Baulac M, The Lancet 2001 Jan 20; 357: 183-8
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[3] "Excitatory and inhibitory interactions in localized populations of model neurons", Wilson HR & Cowan JD, Biophysical Journal 1972; 12: 1-22
[4] "Controlling chaos in the brain", Schiff SJ & Jerger K & Duong DH & Chang T & Spano ML & Ditto WL, Nature 1994 Aug 25; 370: 615-620
[5] "Transcranial magnetic stimulation in patients witl: epilepsy", Dhung A & Gates J & Pascual-Leone A, Neurology 1991 July; 41: 1067-1071
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[11] WO 01/21067
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[16] "Anticontrol of chaos in continuous-time systems via time-delay feedback", Wang XF & Chen G & Yu X; Chaos 2000 Dec; 10 (4): 771-779
[17] "A derivation of macroscopic field theory of the brain from quasimicroscopic neural dynamics", Jirsa VK & Haken H, Physica D 1999, 99: 503-526
[18] "Controlling Bifurcation Dynamics via Chaotification", Wang XF & Chen G; proposed paper for CDC 2001
[19] "Impact of noise on a field theoretical model of the human brain", Frank TD, Daffertshofer A, Beek PJ & Haken H, Physica D 1999, 127: 233-249
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Claims (19)

1. Verfahren zur reaktiven nichtinvasiven gesteuerten bzw. geregelten elektromagnetischen Prävention epileptischer Anfälle in vivo, umfassend folgende Schritte: - automatisches extrakraniales elektromagnetisches Messen von Hirnaktivität, - 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 - automatisches Umsetzen der Interventionsanweisung über gesteuerte bzw. geregelte extrakraniale Magnetfelderzeugung. 1. A method for reactive non-invasive controlled or regulated electromagnetic prevention of epileptic seizures in vivo, comprising the following steps: - automatic extracranial electromagnetic measurement of brain activity, - automatic calculation of an early warning indicator for epileptic seizures, - automatic calculation of an intervention instruction for seizure prevention in response to the early warning indicator using a seizure model and the measured brain activity, and - Automatic implementation of 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 verwendet werden. 2. The method according to claim 1, characterized, that as a seizure model, that from electromagnetic activities of neurons and / or neuron populations relevant for epileptic seizures be used. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anfallsmodell aus der Gruppe Oszillator-Anfallsmodell, stochastisches Oszillator-Anfallsmodell, Chaos-Anfallsmodell, stochastisches Chaos-Anfallsmodell, Synergetikanfallsmodell, stochastisches Synergetikanfallsmodell verwendet wird. 3. The method according to claim 2, characterized, that a seizure model from the group oscillator seizure model, stochastic Oscillator seizure model, chaos seizure model, stochastic chaos seizure model, Synergetic attack model, stochastic synergetic attack model is 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, that measuring brain activity and calculating the early warning indicator is ongoing he follows. 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, that an intervention instruction through extracranial generation of magnetic Fields is implemented. 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, that either during or immediately after an intervention, brain activity is measured. 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 any one of claims 1 to 6, marked by controlled or regulated automatic shutdown of the intervention Return of the early warning indicator to its normal range and / or exceeding it a time barrier. 8. Vorrichtung zur reaktiven 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,
eine Einrichtung zum Ermitteln eines Frühwarnindikators zum frühzeitigen Erkennen epileptischer Anfälle,
eine Einrichtung zum Berechnen einer Interventionsanweisung anhand eines Anfallsmodells und der gemessenen Hirnaktivität, und
eine Einrichtung zum Umsetzen der Interventionsanweisung mit zumindest einem Transmitter zum Erzeugen eines magnetischen Feldes. 8. Device for reactive automatic non-invasive controlled or regulated electromagnetic prevention of epileptic seizures in vivo, in particular for carrying out a method according to one of claims 1 to 7, comprising:
a measuring device with at least one sensor for measuring electromagnetic brain activity,
a device for determining an early warning indicator for the early detection of epileptic seizures,
a device for calculating an intervention instruction based on a seizure model and the measured brain activity, and
a device for implementing the intervention instruction with at least one transmitter for generating a magnetic field. 9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung mehrere extrakraniale Sensoren aufweist, die ein Sensorgitter bilden. 9. The device according to claim 8, characterized, that the measuring device has a number of extracranial sensors, the one Form 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, 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. The device according to one of claims 8 to 10, characterized, that the facility to implement the intervention instruction several Has transmitter, which form a transmitter grid. 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. The device according to one of claims 8 to 11, characterized, that a computer unit is provided in which a software module for Implementation of 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. The device according to one of claims 8 to 12, characterized, that for each sensor and each transmitter there is an electrical one and / or magnetic shielding is provided. 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 einnehmen. 14. The device according to one of claims 8 to 13, characterized, that a fixing device of the measuring device with respect to the crane of the the respective patient is provided, so that multiple opening and When the sensor grid is removed, the sensors return to their respective relative positions take in. 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. The device according to one of claims 8 to 14, characterized, that the measuring device is mechanically separated from the rest of the device is decoupled so that the measuring device from a patient can be carried. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fixiereinrichtung für die Einrichtung zum Umsetzen der Interventionsanweisung bzgl. des Kraniums des Patienten vorgesehen ist. 16. The device according to one of claims 8 to 15, characterized, that a fixing device for the device to implement the Intervention instruction regarding the patient's crane 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. The device according to one of claims 8 to 16, characterized, that the sensors and transmitters have the cranial shape of the each patient's 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, that the transmitter grille and the sensor grille are so entangled that each transmitter sensors and each sensor transmitter 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, that in the transmitter grid brackets for receiving additional Transmitters are provided so that the transmitter density of a transmitter grating is locally changeable and / or so that the angle of inclination of individual transmitters are changeable to the patient's cranium.
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