腦刺激編程的製作方法

2023-06-05 09:19:51 1

專利名稱：腦刺激編程的製作方法
技術領域：
本公開涉及醫療設備，更具體地涉及醫療設備所傳送的編程治療。
背景技術：
諸如電刺激器之類的醫療設備可用於不同的治療應用中。例如，醫療電刺激設備可經由植入或外部電極將電刺激治療傳送給患者以管理患者病情(condition)。電刺激治療可包括對神經、肌肉、或者腦組織或患者體內的其他組織的刺激。電刺激系統可完全植入患者體內。例如，電刺激系統可包括植入式電刺激發生器、以及攜載電極的一條或多條植入式引線。替換地，電刺激設備可包括無引線的刺激器。在一些情況下，植入式電極可經由一條或多條經皮引線或者完全植入的引線耦合到外部電刺激發生器。
臨床醫生可選擇多個可編程刺激參數的值來限定要傳送給患者的電刺激治療。例如，臨床醫生可選擇刺激的電流或電壓振幅、以及刺激波形的各個特性。例如，如果刺激以脈衝的形式傳送，則臨床醫生可指定脈衝寬度和脈衝速率。另外，臨床醫生可指定用於傳送刺激的電極配置，包括所選電極組合和電極極性。參數值集合可稱為刺激程序或治療程序。程序組可包括多個程序。在一些情況下，可在同時、時間交替(time-interleaved)、或者重疊的基礎上根據程序組中的多個程序來傳送治療。

發明內容
一般而言，本公開涉及對傳送到患者腦部的刺激編程。醫療設備編程器可經由用戶界面將與患者病情相關聯的腦網絡的模型呈現給用戶。腦網絡的模型可以是與患者病情相關聯的腦部解剖結構的圖形表示，並且可指示解剖結構之間的功能關係。用戶可使用所呈現的模型來提供指定期望治療效果的輸入，其中治療效果可包括治療結果。治療結果可包括期望有效治療結果和/或刺激誘發的副作用。例如，用戶可提供調整對解剖結構的刺激效果(例如，對結構的激發和/或抑制效果、或者兩個或更多個結構的同步和/或不同步)、或者一個結構中的影響至少一個其他結構的活動的輸入。編程器可基於用戶經由用戶輸入指定的治療結果來確定經由植入式醫療設備(MD)傳送給患者的治療的刺激參數值。在一些示例中，編程器可將所選刺激參數值傳遞到IMD以供應用於患者。在一個示例中，本公開涉及一種方法，包括在計算設備的用戶界面上顯示患者的互連解剖結構網絡的圖形表示，其中該網絡包括指示解剖結構之間的功能關係的圖形連結；經由用戶界面接收指定由植入式醫療設備傳送到患者的至少一個解剖結構的至少一種治療效果的用戶輸入；以及通過處理器確定一個或多個治療參數值，通過這些治療參數值植入式醫療設備基於用戶輸入以及解剖結構之間的功能關係來生成治療。在另一示例中，本公開涉及一種系統，包括顯示患者的互連解剖結構網絡的圖形表示的用戶界面，其中該網絡包括指示解剖結構之間的功能關係的圖形連結，該用戶界面接收指定由植入式醫療設備傳送到患者的至少一個解剖結構的至少一種治療效果的用戶輸入；以及確定一個或多個治療參數值的處理器，通過這些治療參數值植入式醫療設備基於用戶輸入以及解剖結構之間的功能關係來生成治療。在另一示例中，本公開涉及一種系統，包括用於在計算設備的用戶界面上顯示患者的互連解剖結構網絡的圖形表示的裝置，其中該網絡包括指示解剖結構之間的功能關係的圖形連結；用於經由用戶界面接收指定由植入式醫療設備傳送到患者的至少一個解剖結構的至少一種治療效果的用戶輸入的裝置；以及用於通過處理器確定一個或多個治療參數值的裝置，通過這些治療參數值植入式醫療設備基於用戶輸入以及解剖結構之間的功能關係來生成治療。在另一示例中，本公開涉及一種包括包含指令的計算機可讀介質的製品，這些指令在執行時使處理器在計算設備的用戶界面上顯示患者的互連解剖結構網絡的圖形表示，其中該網絡包括指示解剖結構之間的功能關係的圖形連結；經由用戶界面接收指定由植入式醫療設備傳送到患者的至少一個解剖結構的至少一種治療效果的用戶輸入；以及通過處理器確定一個或多個治療參數值，通過這些治療參數值植入式醫療設備基於用戶輸入以及解剖結構之間的功能關係來生成治療。 在另一方面，本公開涉及一種包括計算機可讀存儲介質的製品。計算機可讀存儲介質包含供處理器執行的計算機可讀指令。這些指令使可編程處理器執行本文中所描述的技術的任一部分。這些指令可以是例如軟體指令，諸如用於定義軟體或電腦程式的那些軟體指令。計算機可讀介質可以是計算機可讀存儲介質，諸如存儲設備(例如，磁碟驅動或光學驅動)、存儲器(例如，快閃記憶體、只讀存儲器(ROM)、或隨機存取存儲器(RAM))、或者(例如，以電腦程式或其他可執行的形式)存儲指令以使可編程處理器執行本文中所描述的技術的任何其他類型的易失性或非易失性存儲器。在附圖和以下描述中闡明了本公開的一個或多個示例的細節。通過說明書和附圖以及權利要求書，本公開的其他特徵、目的、以及優點將變得顯而易見。


圖I是示出包括耦合到刺激引線的植入式刺激器的示例治療系統的概念圖。圖2是示出示例植入式電刺激器的示例組件的功能框圖。圖3是示出示例外部編程器的示例組件的功能框圖。圖4A-4C示出示例編程器用戶界面。圖5示出與癲癇症相關聯的腦網絡的示例模型。圖6是用於對醫療設備編程的示例技術的流程圖。
具體實施例方式諸如電刺激系統之類的治療系統根據一個或多個治療程序將治療傳送到患者的目標組織部位，其中每一治療程序定義一個或多個治療參數值。可基於諸如治療傳送構件的類型(例如，包括電極的引線、包括流體傳送埠的導管、或者不包括單獨的治療傳送構件的無引線的刺激器)、治療系統中所包括的醫療設備或其他硬體、用於治療傳送的目標組織部位、治療傳送構件與目標組織部位的接近度等各種因素來選擇這些治療參數值。在一些示例中，可在治療傳送構件植入患者體內之後選擇(例如，最初選擇、或者如果已選擇參數值則修改)治療參數值。在一些情況下，在治療傳送構件植入患者體內之後修改治療參數值可以是有用的，因為治療傳送構件在患者體內的實際植入部位可能未準確地對應於預期植入位置，或者治療傳送構件已從其植入位置移動或遷移。由此，如果在治療傳送構件植入患者體內之前選擇治療參數值，則所選治療參數值可不提供預期治療效果，因為例如治療傳送構件在不同組織部位植入。另外，在一些情況下，對於給定的患者病情狀態，在治療傳送構件植入患者體內之前預定有用的治療參數值可能是相對困難的。此外，如果基於患者的非專用生理信息(例如，基準解剖圖像或者非患者專用的解剖圖)來預選患者的治療參數值，則在治療傳送構件植入患者體內之後修改治療參數值可以是合乎需要的，因為患者的實際解剖結構在尺寸、位置、或者與患者的非專用數據有關的另一特性方面是不同的。在一些編程系統中，對將刺激傳送到目標區域的植入式醫療設備(IMD)編程的用戶(例如，臨床醫生)醫生可通過操縱諸如一個或多個刺激參數的值之類的單個變量來修改刺激治療。可調整的一些刺激參數包括電極配置、電流或電壓振幅、以及在刺激脈衝的情況下的脈衝速率和脈衝寬度。用戶可以試錯方式一次性地調整一個或多個刺激參數值的值， 直至達到期望治療結果。由於一些治療系統的複雜性，通過一次性地調整一個或多個相應治療參數值來修改治療可能是相對麻煩且耗時的。另外，如果未取得有效的刺激參數，則一些治療系統的複雜性可導致相對較長的編程會話、加重患者的負擔、並且可能影響治療功效。例如，一些治療系統根據兩個或更多個交替的治療程序傳送治療和/或具有將不同振幅(例如，電流導向)的同時發生的脈衝傳送到若干目標病情和目標解剖結構的能力。根據多個治療程序(例如，參數集合)傳送治療引入了可協同地起作用以達到期望治療結果的附加編程考慮事項，臨床醫生完全了解或理解這些附加編程考慮事項可能有困難。另外，一些治療系統包括諸如具有軸向分段觸點的複雜電極幾何形狀之類的複雜電極設計，並且具有感測局部場電位以及在不同電極位置感測的生理信號的功率譜的能力。一些治療系統還包括將電極植入腦部的不同結構並且基本同時地刺激這些結構的能力。這可使用具有不均勻間隔電極的引線、或者通過支持多條引線的系統來實現，每一條引線具有相連接的或獨立的可激活電極集合。例如，示例治療系統可支持四條引線，以使該系統可同時刺激腦部的給定半球的丘腦下核(STN)以及外部/內部蒼白球(GPe/GPi)兩者。由於可由不同治療參數以及其他考慮事項引起的協同性，為更多電極設計(例如，比電極的簡單線性陣列複雜的電極配置)或者將刺激基本同時地傳送到腦部的多個解剖結構的治療系統選擇刺激參數值可能是相對困難的。在一種選擇刺激治療參數值的方法中，用戶基於針對特定的患者解剖體的給定刺激配置所激活的組織的量的預測來選擇一個或多個刺激參數值。該方法抽象編程問題，並且允許用戶更好地視覺化參數變化的影響，這可有助於加快治療參數選擇。另外，該方法可允許用戶直接選擇並操縱組織激活的量。然而，該參數選擇方法可能不利用患者體內所激活的組織的量和期望治療結果之間的準確關係。例如，在刺激可使組織中的活動激發或者抑制的情況下，取決於所使用的專用刺激參數(例如，刺激速率、電極的植入位置)，激活的量在使該過程更有效方面是有用的，但是避免一次一個地優化參數的問題可能是不夠的。活動可包括例如電活動或血液動力活動。本文中所描述的設備、系統、以及技術涉及基於指定醫療設備傳送到患者腦部中的一個或多個解剖結構的至少一種治療效果的用戶輸入對醫療設備編程。治療效果可指示例如與刺激腦部的至少一個結構相關聯的結果。例如，用戶輸入可操縱腦網絡的解剖結構的活動。腦網絡的解剖結構可經由神經通道以使得該網絡的一個解剖結構內的活動受到該網絡的另一解剖結構內的活動影響的方式在功能上彼此關聯。與一些常規編程技術相比，本文中所描述的設備、系統、以及技術的各方面可減少用戶選擇患者的刺激治療參數值的負擔，並且可提高給定引線位置和給定患者解剖結構的治療功效。在本文中所描述的示例中，用戶經由圖示腦部的解剖結構的交互的用戶界面通過指定治療的期望治療效果來選擇一個或多個刺激治療參數值。在一個示例中，醫療設備編程器將與患者病情相關聯的腦網絡的模型呈現給用戶。該模型可類似於網絡圖，並且可圖示在功能上連接的腦部解剖結構的表示，從而對一個解剖結構中的腦網絡的一部分的刺激可對腦網絡內的另一解剖結構產生激發和/或抑制效果。例如，對一個腦部結構的刺激可對另一結構產生激發效果，或者使得另一腦部結構中的活動(例如，電活動或血液動力活動)增加。在另一示例中，對一個腦部結構的刺激可對另一結構產生抑制效果，或者使得另一腦部結構中的活動(例如，電活動或血液動力活動)減少。腦網絡的模型可包括解剖結構的圖形表示之間的圖形連結，其中圖形連結在視覺上指示解剖結構之間的功能關係。在一 些示例中，對一個或多個腦部解剖結構的刺激可導致兩個或更多個腦部結構之間的同步或不同步。如果兩個結構的活動(例如，電活動或血液動力活動)相關、或者表示其行為的腦部生物電信號的給定光譜帶中的峰值相對高度地相關(例如，兩個腦部結構的光譜帶的峰值大約同時出現或者具有一致的超前或滯後相位行為)，則這些結構可被認為同步。如果兩個結構的活動不相關、或者表示其行為的給定光譜帶中的峰值不相關(例如，給定一個結構中的活動，另一結構中的活動是不可預測的)，則這些結構被認為不同步。在一些示例中，兩個或更多個結構的同步可以是合乎需要的。在其他示例中，兩個或更多個結構的不同步可以是合乎需要的。例如，在癲癇症中，正常不同步的腦部結構的同步可指示與癲癇症相關聯的病情或症狀(例如，抽搐)的存在或對該病情或症狀進行預測。在該示例中，可將刺激傳送到一個或多個腦部結構以有助於使兩個腦部結構的活動不同步，因此減輕或者甚至防止抽搐。使用該模型，用戶可通過與用戶界面互連、通過調整該模型所表示的腦網絡的一個或多個解剖結構中的活動來定義期望治療結果或者對與患者病情相關聯的特性的調整(例如，患有帕金森病的患者的顫抖)。然後，編程器可確定可達到刺激治療的期望治療效果的刺激治療參數值。在一些示例中，編程器可存儲所選刺激治療參數值和/或可將參數值傳遞到MD以供刺激治療傳送。為了說明起見，本公開的示例討論了利用具有引線的刺激器。本公開的各方面可適用於無引線的刺激器、以及能夠提供刺激治療的其他類型的醫療設備。圖I是示出示例治療系統2的概念圖，治療系統2包括將刺激治療傳送給患者6的植入式電刺激器34。患者6通常但不一定是人類。在圖I所示的示例中，治療系統2可稱為深部腦刺激(DBS)系統，因為植入式電刺激器4將電刺激治療直接傳送到腦部16內(諸如腦部16的硬腦膜下)的組織。除了深腦部位以外或者代替深腦部位，植入式電刺激器4可將電刺激傳送到腦部16的表面(例如，腦部16的皮層表面)上的諸如患者的頭蓋骨和腦部16的硬腦膜之間的目標組織部位。植入式刺激器4可將治療傳送到患者6的腦部16以治療各種患者病情中的任一種，諸如神經障礙或疾病。示例神經障礙可包括抑鬱、痴呆、強迫症、以及運動障礙(諸如帕金森病、痙攣、癲癇、以及肌張力障礙)。同樣，DBS對治療諸如偏頭痛、肥胖、以及心境障礙之類的其他患者病情(例如，抑鬱或焦慮性障礙)可以是有用的。植入式電刺激器4經由一個或多個植入式電極11將電刺激傳送給患者6。植入式電極11可布置在諸如具有引線段12A和12B的植入式醫療引線10之類的一條或多條植入式醫療引線上、並且在一些情況下可布置在醫療設備的外殼14上。電刺激可以是受控電流或電壓脈衝或者基本連續的波形的形式。這些脈衝或波形的各個參數可由一個或多個治療程序(在刺激治療的情況下也稱為「刺激程序」)定義。這些脈衝或波形可基本連續或者以短脈衝群(burst)、區段或圖案的形式傳送，並且可單獨或結合一個或多個其他刺激程序所定義的脈衝和波形傳送。雖然圖I示出可完全植入的刺激器4，但是本公開中所描述的技術可適用於具有經由可經皮植入的引線布置的電極的外部刺激器，其中貼片電極或者其他無關電極在外部附連以用作基準電極。另外，在一些情況下，植入式電極可布置在無引線的刺激器上，在此情況下，刺激器4可不耦合到引線10。
在圖I所示的示例中，將植入式刺激器4植入患者6的鎖骨區域中的皮下囊袋(pocket)內。刺激器4生成可編程電刺激(例如，電流或電壓波形、或者電流或電壓脈衝)，並且經由攜載植入式刺激電極陣列11的植入式醫療引線10傳送該刺激。在一些情況下，可設置多條植入式引線。在圖I的示例中，引線10的遠端分叉，並且包括兩個引線段12A和12B (統稱為「引線段12」)。弓丨線段12A和12B各自包括構成電極陣列11的一部分的電極集合。在各個示例中，引線段12A和12B各自可攜載四個、八個、十二個、十六個、或者更多個電極，但是系統2可在任何合適數量的引線上包括任何合適數量的電極。在圖I所示的示例中，每一引線段12A、12B包括在引線段的遠端附近的不同軸向位置被配置為環形電極的四個電極。在本公開的其餘部分中，出於簡化的目的，本公開一般可引用在「引線」而非「引線段」上攜載的電極。圖I還示出外殼或罐狀電極13。外殼電極13可與植入式刺激器4 (在本公開中也稱為植入式醫療設備(IMD)4)的密封外殼14的外表面一體地形成,或者以其他方式I禹合到外殼14。在一個不例中，外殼電極13可描述為IMD的表面上的有源、非可拆卸電極。在一些不例中，外殼電極13由IMD 4的外殼14的面朝外部分的非絕緣部分限定。可米用外殼14的絕緣和非絕緣部分之間的其他分界處來限定可稱為盒狀(case)或罐狀電極的兩個或更多個外殼電極。在一些不例中，外殼電極13包括幾乎整個的外殼14、外殼14的一側、外殼14的一部分、或者外殼14的多個部分。在其他不例中，電極13可由從外殼14延伸的專用短引線上的電極構成。作為另一替換方案，外殼電極13可設置在攜載電極11的引線之一的近側部分上。該近側部分可例如在引線10耦合到外殼14的點或者在該點附近緊鄰該外殼，諸如與該外殼的引線連接頭8相鄰。在另一示例中，貼片電極或其他無關電極可在外部附連以用作基準電極。在一些示例中，引線10還可攜載準許植入式刺激器4感測來自患者6的電信號的一個或多個感測電極。在選擇的基礎上，一些刺激電極可耦合以用作刺激電極和感測電極。在其他示例中，植入式刺激器4可耦合到可分叉或者可不分叉的一條或多條弓I線。在這些示例中，引線可經由公共的引線延伸線或者經由單獨的引線延伸線耦合到植入式刺激器4。引線10的近端可直接或者經由引線延伸線間接地電和機械地耦合到植入式刺激器4上的頭8。引線10的引線主體中的導體可將位於引線段12上的刺激電極電連接到植入式刺激器4。引線10沿著患者6的頸部從植入式刺激器4的植入區穿行到患者6的頭蓋骨以接入腦部16。將引線段12A和12B分別植入右半球和左半球以將電刺激傳送到腦部16的一個或多個結構，這可基於患者病情來選擇。本公開不限於圖I所示的引線10的配置、或者DBS或CS治療的傳送。可通過頭蓋骨18中的對應孔將引線段12A、12B植入腦部16的期望位置。弓丨線段12A、12B可置於腦部16內的任何位置，以使位於引線段12A、12B上的電極11能夠將電刺激提供給腦部16內的目標傳送部位。在運動障礙的情況下，腦部16內的引線段12A的示例位置可包括腳橋核(PPN)、丘腦、基底神經節結構(例如，蒼白球、黑質、丘腦下核)、未定帶、纖維管道、豆核束(及其分支)、豆狀袢、和/或福雷爾區(Field of Forel)(丘腦束)。在偏頭痛的情況下，植入式引線段12，從而將電刺激提供給腦部16的視皮層來減少或消除折磨患者6的偏頭痛。一般而言，目標治療傳送部位可取決於正在治療的患者病情。在圖I所示的示例中，引線段12的電極11為環形電極。環形電極相對簡單地編 程，並且能夠將電場傳送到與引線段12相鄰的任何組織。在其他示例中，引線段12的電極11可具有不同的配置。例如，引線段12的電極11可具有能夠產生某種形狀的電場的複雜的電極陣列幾何形狀。複雜的電極陣列幾何形狀可包括圍繞每一引線段12A、12B的外周界的多個電極(例如，部分環形或分段的電極)，而不是一個環形電極。以此方式，電刺激可在自引線段12起的特定方向上定向以增強治療功效並減少因刺激大量組織產生的可能的不利副作用。在替換示例中，一個或多個引線段12可具有除圖I所示的細長圓柱形以外的形狀。例如，引線段12可以是槳狀引線、球狀引線、可彎曲引線、或者可在治療患者6時有效的其他類型的形狀。在圖I所示的示例中，治療系統2包括臨床醫生編程器20以及患者編程器22。臨床醫生編程器20可以是允許臨床醫生對刺激器4經由用戶界面(例如，使用輸入鍵和顯示器)傳送的刺激治療編程的計算設備。例如，使用臨床醫生編程器20，臨床醫生可指定刺激參數值(即，創建治療程序)，以供刺激器4傳送刺激治療使用。臨床醫生編程器20可通過植入式刺激器4來支持遙測(例如，射頻(RF)遙測)以下載程序、並且任選地上傳植入式刺激器4所存儲的操作或生理數據。以此方式，臨床醫生可通過臨床醫生編程器20來周期性地詢問植入式刺激器4，從而基於所存儲的生理數據評估功效，並且如果有必要則修改程序或創建新程序。在一些示例中，除了植入式刺激器4以外或者代替植入式刺激器4，臨床醫生編程器20將程序傳輸到患者編程器22。在一些示例中，患者編程器22可用作臨床醫生編程器。在一些示例中，編程器可以是專用的計算設備，或者它可以是可用於編程目的的任何合適的通用計算設備。在其他示例中，編程器可以是用作經由網絡連接的工作站或伺服器基礎結構的客戶機設備的設備，其中工作站或伺服器供應計算能力(例如，從而基於指示刺激治療的期望治療效果的用戶輸入來確定一個或多個治療參數值)，將結果傳遞到編程器，並且該編程器顯示在使用點的結果。與臨床醫生編程器20 —樣，患者編程器22可以是手持計算設備。患者編程器22還可包括允許患者6與患者編程器22和植入式刺激器4交互的顯示器和輸入鍵。以此方式，患者編程器22向患者6提供用於控制植入式刺激器4所傳送的刺激治療的用戶界面。例如，患者6可使用患者編程器22來啟動、停止、或調整電刺激治療。具體而言,患者編程器22可準許患者6來調整程序的刺激參數，諸如持續時間、電流或電壓振幅、脈衝寬度和脈衝速率。患者6還可例如從多個所存儲的治療程序中選擇治療程序，作為控制植入式刺激器4傳送刺激的當前程序。在一個示例中，患者編程器22可具有與其所控制的治療程序相關聯的許可，並且可給予患者6改變特定參數值和/或程序的能力。用戶可與臨床醫生編程器20、患者編程器22、或者另一計算設備交互以定義刺激器4生成且通過一條或多條引線10傳送到患者12的腦部16內的目標組織部位的刺激治療參數值。儘管本公開主要涉及臨床醫生編程器20呈現的用於對刺激器4傳送的刺激治療編程的用戶界面，但在其他示例中，本文中所描述的技術可通過患者編程器22或另一計算設備來執行。由此，對臨床醫生編程器20的描述還可與患者編程器22或另一計算設備有關。在本文中所描述的一些示例中，臨床醫生編程器20生成並顯示呈現腦網絡的高級模型的圖形用戶界面，該高級模型包括與患者病情相關聯的在功能上相關的腦部解剖結構，其中施加到網絡的一個解剖結構的刺激影響網絡的一個或多個其他解剖結構以及與患 者病情相關聯的特性(例如，一種或多種症狀、諸如感覺異常、視力模糊、認知障礙等副作用的存在/不存在/嚴重性)。用戶可通過與用戶界面的交互來選擇刺激器4傳送到腦網絡內的一個或多個解剖結構的至少一種治療效果。治療效果可以是例如傳送到患者6的刺激治療的期望治療結果。例如，用戶可通過與用戶界面交互來調整該模型所表示的腦網絡的一個或多個解剖結構中的活動。該活動可以是例如腦部生物電信號活動或血液動力活動。腦部生物電信號的示例包括但不限於從在腦部28的一個或多個結構內感測到的局部場電位(LFP)生成的電信號。然而，LPF可包括患者12的腦部28內的更寬種類的電信號。腦部結構內的血液動力活動可由例如腦部結構內的血流、血壓或血量指示。響應於接收到指示期望治療結果的用戶輸入，臨床醫生編程器20可選擇可達到用戶選擇的治療結果的刺激參數值。例如，臨床醫生編程器20可將一個或多個用戶選擇的治療結果轉化到用於將電刺激治療傳送給患者的電極子集11中，並且轉化成經由電極子集11傳送的刺激信號的值。以此方式，用戶可通過經由臨床醫生編程器20的用戶界面選擇期望治療結果來選擇一個或多個刺激參數值。在一個示例中，臨床醫生編程器20呈現與患者病情相關聯的腦網絡的模型，並且接收來自用戶的指示對腦網絡的特定結構的期望效果的輸入，其中這些結構可表示對應腦部結構。在一個示例中，臨床醫生編程器20可允許用戶利用用戶界面來改變對腦部結構的抑制和/或激發效果、和/或誘發腦網絡的模型內的兩個或更多個腦部結構之間的同步或不同步，並且可相應地調整刺激治療參數值以達到用戶指定的效果。在一個示例中，植入式刺激器4根據編程器20基於用戶輸入選擇的刺激治療參數值來傳送刺激治療。治療參數值可組織為治療程序或者治療程序組。每一治療程序可包括多個治療參數中的每一個的對應值，諸如電流或電壓振幅、脈衝寬度、脈衝形狀、脈衝速率、以及電極配置(例如，電極組合和極性)中的每一個的對應值。在一些示例中,植入式刺激器4在給定時間根據治療程序組傳送刺激。植入式刺激器4可根據程序組的不同程序使脈衝或其他信號交織(例如，在多個程序中循環)，從而同時治療不同症狀或不同身體區域、或者提供組合的治療效果。
植入式刺激器4、臨床醫生編程器20、以及患者編程器22可經由電纜或無線通信來通信，如圖I所示。例如，臨床醫生編程器20和患者編程器20可使用本領域已知的RF遙測技術或者其他標準通信協議(諸如舉例而言Bluetooth )經由無線通信與植入式刺激器4通信。臨床醫生編程器20和患者編程器22還可使用諸如根據802. 11或Bluetooth 規範集的RF通信、例如根據IrDA標準的紅外通信、或者其他標準或專屬遙測協議之類的各種有線或無線通信技術中的任一種來相互通信。臨床醫生編程器20和患者編程器22中的每一個可包括準許與植入式刺激器4雙向通信的收發機。雖然出於說明的目的本公開一般涉及植入式刺激器，但是本公開中所描述的技術還可與其他類型的植入式醫療設備一起使用，並且用於與患者身體的其他器官或部分相關聯的病情。因此，出於說明的目的，提供了對植入式刺激器的描述，並且該描述不應當被認為是對本公開中廣泛描述的技術的限制。圖2是示出示例植入式刺激器34的各個組件的功能框圖。植入式刺激器34是圖I所示的植入式刺激器4的一個示例。在圖2所示的示例中，植入式刺激器34包括處理器50、存儲器52、電源54、遙測模塊56、天線57、感測模塊58、以及刺激發生器60。在圖2 中還示出經由對應導體耦合到電極48A-48Q (統稱為「電極48」)中的每一個的植入式刺激器34。在一些示例中，兩個或更多個電極48可經由公共導體耦合到刺激發生器60。電極48A-48P是可植入的，並且可布置在一個或多個植入式引線上。參考圖1，引線段12A和12B可分別攜載電極48A-48H和電極48I-48P。在一些情況下,一個或多個附加電極可位於植入式刺激器34的外殼上、或者位於該外殼內，例如以提供公共或接地電極、或者外殼陽極。在圖I的示例中，引線或引線段攜載八個電極以提供2x8的電極配置(例如，各自具有八個電極或者包括兩列八行的電極陣列的兩條引線)，從而提供總數為十六的不同電極。這些引線可從與植入式刺激器34相關聯的外殼拆卸、或者固定到這種外殼。在其他示例中，治療系統可包括包含單條引線、兩條引線、三條引線、或者三條以上引線的不同電極配置。另外，引線上的電極數可變化，並且在不同引線之間可相同或不同。其他配置的示例包括具有八個電極的一條引線(1x8)、具有十二個電極的一條引線(1x12)、具有十六個電極的一條引線(1x16)、各自具有四個電極的兩條引線(2x4)、各自具有四個電極的三條引線(3x4)、各自具有八個電極的三條引線(3x8)、分別具有四個、八個和四個電極的三條引線(4-8-4)、具有十二個或十六個電極的兩條引線(2xl2、2xl6)、或者其他配置。另外，在其他示例中，刺激發生器60可經由貼片引線上的電極將刺激傳送給患者6，該刺激發生器60可具有可包括多列和多行電極的貼片狀的遠端。選擇不同的電極來形成電極組合。將極性分配給所選電極以形成電極配置。存儲器52可存儲供處理器50執行的指令、刺激治療數據、和/或與患者6的治療有關的其他信息。處理器50可根據從存儲在存儲器52中的多個治療程序或者程序組中選擇的一個或多個程序來控制刺激發生器60生成並傳送刺激。每一存儲的治療程序定義特定電刺激參數集合，諸如刺激電極組合或配置、電流或電壓振幅、頻率(例如，在刺激脈衝的情況下的脈衝速率)、以及脈衝寬度。存儲器52可包括任何電子數據存儲介質，諸如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、快閃記憶體等。存儲器52可存儲程序指令，這些程序指令在由處理器50執行時使該處理器執行歸於本公開中的處理器50和植入式刺激器34的各個功能。
在一些示例中，存儲器52所存儲的信息可包括關於患者6先前接受的治療的信息、或者關於當前治療的信息。存儲歷史和當前治療信息兩者對後續治療可以是有用的，以使例如臨床醫生可檢索所存儲的信息以確定在先前治療會話期間施加給患者的治療。存儲在存儲器52中的信息還可包括例如關於與患者病情相關聯的腦部結構的信息、以及刺激治療參數值所定義的相應刺激治療程序，其中施加刺激治療程序有助於控制腦部解剖結構達到相關聯患者病情的期望治療結果。處理器50可包括一個或多個微處理器、數位訊號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、或者其他數字邏輯電路。歸於此處所描述的處理器的功能可體現在經由軟體、固件、硬體、或者其任意組合的硬體設備中。處理器50控制植入式刺激器34的操作，例如根據從存儲器52中檢索的所選治療程序或治療程序組來控制刺激發生器60生成並傳送刺激治療。例如，處理器50可控制刺激發生器60傳送電信號，例如作為刺激脈衝或連續波形，其中電流或電壓振幅、脈衝寬度(如果適用的話)、以及速率通過一個或多個刺激程序來指定。處理器50還可控制刺激發生器60經由電極子集48 (也稱為電極組合且極性通過一個或多個程序指定)來選擇性地傳送刺激。
在選擇特定程序之後，處理器50可控制刺激發生器60根據所選治療程序或該組中的程序例如同時或在時間交織的基礎上傳送刺激。組可包括單個治療程序或多個治療程序。如先前所提及的，每一程序可指定諸如(如果適用的話)振幅、脈衝寬度和脈衝速率之類的刺激參數集合。對於連續波形，參數可包括振幅和頻率。另外，在電極的極性和狀態方面，每一程序可指定用於傳送刺激的特定電極組合、以及電極配置。電極組合可指定單個陣列或多個陣列中、以及單條弓I線上或多條弓I線中的特定電極。在電極48A-48P由引線攜載(例如，位於引線上)的實現中，刺激發生器60經由諸如圖I中的引線10之類的對應引線的導體49電耦合到電極48A-48P。如上所述，在一些示例中，電極48A-48P可由公共引線、或者兩條或更多條單獨的引線攜載。由此，導體49可以是一條或多條引線的導體。刺激發生器60可經由設置在植入式刺激器4 (圖I)或植入式刺激器34 (圖3)的外殼內的電導體電稱合到一個或多個外殼(「罐狀」)電極48Q。外殼電極48Q可配置為經調節的或未經調節的電極，從而連同位於耦合到刺激器34的引線上的電極48A-48P中的一個或多個形成電極配置。例如，外殼電極48Q可配置為用作陽極，從而與配置為用作陰極的一條或多條引線上的一個或多個電極(例如，電極48A-48P中的任一個)基本同時地供應電流。刺激發生器60可包括生成刺激脈衝或波形的刺激生成電路、以及用於例如響應於通過處理器50的控制而跨不同電極組合切換刺激的電路。刺激發生器60根據基於來自處理器50的控制信號的程序來產生電刺激信號。刺激發生器60可以是單信道或多信道的刺激發生器。例如，刺激發生器60可經由單個電極組合在給定時間傳送單個刺激脈衝、多個刺激脈衝、或連續信號，或者經由多個電極組合在給定時間傳送多個刺激脈衝。在一些示例中，刺激發生器60可包括充電電路，該充電電路將來自電源54的能量選擇性地施加到電容器模塊以生成並傳送用於生成刺激信號的電源電壓。除了電容器以夕卜，電容器模塊可包括開關。以此方式，電容器模塊可例如基於來自處理器50的信號來配置，從而存儲期望電壓用於以程序所指定的電壓或電流振幅傳送刺激。為了傳送刺激脈衝，電容器模塊內的開關可基於來自處理器50的信號來控制脈衝寬度。
感測模塊58可被配置成感測患者6的生理參數，諸如腦部16內的腦部生物電信號(例如，包括EEG和ECoG信號的局部場電位信號(LPF)、或者腦部16內的更寬種類的電信號)或者腦部16內的血液動力特性(例如,血壓、血量或血流)。在處理器50 (或者諸如圖I的編程器20之類的另一設備的處理器)的控制下，感測模塊58可感測指示患者參數的生物電信號或另一信號，並且將感測信號提供給處理器50。為了感測腦部生物電信號，處理器50可控制感測模塊58通過電極48A-48P的子組合來選擇性地感測腦部生物電信號。以此方式，刺激器34可被配置成感測模塊58可通過電極48A-48P的不同組合來感測生物電信號。雖然在圖2所示的示例中感測模塊58與刺激發生器60和處理器50 —起結合到公共外殼中，但是在其他示例中，感測模塊58可位於與刺激器34物理分離的外殼中，並且可經由有線或無線通信技術與處理器50通信。感測模塊58可接收來自放置成監測患者6的腦信號的電極48A-48P或其他電極的生物電信號。處理器50可接收可以是原始生物電信號的感測模塊58的輸出。在其他不例中，處理器50可將附加處理施加到生物電信號,例如將這些信號轉換成數字值以供進一步處理、對這些信號進行濾波等。在一個示例中，感測模塊58可被配置成感測血液動力特性(例如,血壓、血量或血流)。在該示例中，感測模塊58可包括諸如舉例而言用於感測血液動力特性的壓力傳感器、脈搏血氧計等電路。
在處理器45的控制下，遙測模塊56支持植入式刺激器34與外部編程器20和/或22、或者另一計算設備之間的無線通信。遙測模塊56可包括準許植入式刺激器34與臨床醫生編程器20和患者編程器22中的每一個之間的雙向通信的RF收發機。在一個示例中，遙測模塊56可利用其他通信協議和相應收發機，例如，用於使用BluetoothR協議來遙測的Bluetooth 收發機。遙測模塊56可包括可採用各種形式的天線57。例如，天線57可由嵌入與醫療設備4相關聯的外殼的導電線圈或布線構成。代替導電線圈或布線或者除了導電線圈或布線以外，天線57可安裝在攜載植入式刺激器34的其他組件的電路板上、或者採用電路板上的電路跡線的形式。以此方式，遙測模塊56可準許與圖I中的臨床醫生編程器20和患者編程器22的通信以接收例如新程序或程序組、或者對程序或程序組的調整。遙測模塊56還可在後續治療會話期間將已存儲在存儲器52中的關於先前治療會話的信息傳遞到外部編程器；關於先前治療會話的信息可由先前會話中所使用的編程器輸入。所存儲的信息可包括例如患者體內的引線放置、刺激治療參數值、用戶針對特定程序定義的期望治療結果、患者信息、患者先前接收治療的診所、先前的臨床信息等。電源54可以是不可再充電的主蓄電池或者可再充電電池，並且可耦合到電源電路。然而，本公開不限於其中電源為電池的示例。在另一示例中，作為示例，電源54可包括超級電容器。在一些示例中，電源54是可經由電感或超聲能量傳輸來再充電，並且包括用於恢復經皮接收的能量的適當電路。例如，電源54可耦合到用於電感能量傳輸的次級線圈和整流電路。在附加示例中，電源54可包括產生操作功率的小的可再充電電路和功率生成電路。再充電可通過外部充電器和刺激器34內的電感充電線圈之間的近側電感性交互來完成。在一些示例中，功率要求可足夠小以允許刺激器34至少部分地利用患者動作並實現動能收集(scavenging)設備來對可再充電電池進行涓流充電。電壓調節器可使用電池功率來生成一個或多個經調節的電壓。圖3是示出用於植入式刺激器34的示例外部編程器40的各個組件的功能框圖。外部編程器40是圖I所示的臨床醫生編程器20或者患者編程器22的一個示例。如圖3所示，外部編程器40包括處理器53、存儲器55、遙測模塊67、用戶界面59、以及電源61。一般而言，處理器53控制用戶界面59並經由用戶界面59接收用戶輸入，將數據存儲到存儲器55並從存儲器55中檢索數據，並且通過遙測模塊67來控制通過植入式刺激器34的數據傳輸。處理器53可採用一個或多個微處理器、控制器、DSP、ASICS、FPGA、或者等效離散或集成邏輯電路的形式。歸於此處的處理器53的功能可體現為軟體、固件、硬體、或者其任意組合。存儲器55可存儲使處理器53提供歸於此處的外部編程器40的功能的各方面的指令。存儲器55可包括任何固定或可移動的磁性、光學或電氣介質，諸如RAM、R0M、CD_R0M、磁碟、EEPROM等。在一些示例中，存儲器55還可包括可用於提供存儲器容量的存儲器更新或增加的可移動存儲器部分。可移動存儲器還可允許將患者數據容易地傳輸到另一計算設備，或者在使用編程器40對另一患者的治療編程之前去除患者數據。存儲器55還可存儲控制植入式刺激器34的操作的信息，諸如治療傳送值。在一些示例中，存儲器55可存儲可傳輸到刺激器34的治療程序信息。
用戶界面59可包括顯示屏、以及允許外部編程器40接收來自用戶的輸入的一個或多個輸入按鈕。屏幕可以是例如液晶顯示器件(IXD)、發光二極體(LED)顯示器、等離子體顯示器、點矩陣顯示器、或者觸控螢幕。輸入按鈕可包括觸摸板、加減按鈕、緊急關機按鈕、以及控制刺激治療所需的其他輸入介質。輸入按鈕可專用於執行特定功能(即，電源按鈕)，或者這些按鈕可以是取決於用戶當前觀察到的用戶界面59的顯示所呈現的區段而改變功能的軟鍵。臨床醫生或患者6與用戶界面59交互以例如通過調整電壓或電流振幅、調整脈衝速率、調整脈衝寬度、或者選擇不同電極組合或配置來手動地選擇、改變、或修改治療程序，並且可經由用戶界面59來提供功效反饋或觀察刺激數據。在一些示例中，用戶界面59顯示與患者6的病情相關聯的腦網絡的模型。該模型可類似於網絡圖，並且可圖示在功能上連接的腦部解剖結構的表示，從而對一個結構中的腦網絡的一部分的刺激可對腦網絡內的一個或多個其他結構產生激發和/或抑制效果。在一個示例中，對腦網絡的一個或多個部分的刺激可誘發兩個或更多個腦部結構之間的同步或不同步。在一個示例中，對腦部結構的效果與患者病情(例如，包括最小化或消除患者病情的一種或多種症狀的治療結果)相關聯。用戶(例如，臨床醫生)可使用用戶界面59的輸入按鈕(例如，可由用戶按壓或以其他方式激活的用戶界面的物理按鈕、或者在用戶界面的觸控螢幕上顯示的按鈕)來指定施加到該模型所表示的腦部網絡結構的刺激的期望治療結果，其中治療結果可包括與患者病情相關聯的有益治療效果和/或刺激誘發的副作用。然後，處理器53可確定限定刺激治療程序的刺激治療參數值，當刺激器34根據治療程序將治療傳送給患者6時，該刺激治療程序可有助於達到患者所指示的期望治療結果。以此方式，用戶能夠通過指定刺激器34傳送的刺激的期望治療效果來配置刺激治療參數值。編程器40可經由遙測模塊67與植入式刺激器34無線地通信，該遙測模塊67可包括內部天線和/或外部天線。遙測模塊67可被配置成支持數據向刺激器34和從刺激器34的傳輸。遙測模塊67可在排定時間或者在該遙測模塊檢測到刺激器34的接近時與該刺激器自動地通信。替換地，遙測模塊67可在用戶通過用戶界面59發信號時與刺激器34通信。為了支持RF通信，遙測模塊44可包括適當的電子組件，諸如放大器、濾波器、混合器、編碼器、解碼器等。在其他示例中，遙測模塊67可採用其他通信標準，諸如舉例而言Bluetootli ,並且遙測模塊67可包括適當的Bluetoothlii件。編程器40可使用例如RF通信或近側電感性交互、或者其他通信標準(諸如舉例而言Bluet0Othx)與植入式刺激器34無線地通信。在一些示例中，遙測模塊67可類似於植入式刺激器34的遙測模塊56 (圖2)。根據本公開，編程器40可經由遙測模塊67將基於用戶指定的期望治療結果而確定的刺激參數值傳遞到刺激器34。另外，編程器40可經由用戶界面59訪問與患者病情相關聯的腦網絡的模型以及供用戶觀察和操縱的任何先前定義的治療結果。編程器40還可檢索用戶當前正在觀察的關於與腦部網絡模型相關聯的結構中的引線布局的信息。在一些示例中，患者6可與一種或多種患者病情相關聯，並且編程器40可檢索關於所選患者病情或者所有患者病情的信息。編程器40還可被配置成經由無線通信技術與另一計算設備通信，或通過有線(例如，網絡)連接直接通信。可用於便於編程器24和另一計算設備之間的通信的本地無線通信技術的示例包括基於802. 11或Bluetoothv規範集的RF通信、例如基於IrDA標準的紅外 通信。電源61將操作功率傳送到編程器40的組件。電源61可以是可再充電電池，諸如鋰離子或鎳氫電池。還可使用其他可再充電或常規電池。在一些情況下，外部編程器40可在直接或者經由AC/DC適配器耦合到交流(AC)插座(即，AC線電源)時使用。電源61可包括監測保留在電池內的電力的電路。以此方式，用戶界面59可提供當前電池水平指示符、或者需要更換電池或對電池再充電時的低電池水平指示符。在一些情況下，電源61能夠估計使用當前電池剩餘的操作時間。通過指示患者6的患者病情的期望治療結果(例如，有益治療效果和/或刺激誘發的副作用的平衡)，編程器40的用戶可利用用戶界面59來選擇用於刺激器34生成和傳送的刺激的一個或多個刺激參數值。響應於接收到指示所選患者病情的期望治療結果的輸入，編程器40的處理器53選擇可達到期望治療結果的一個或多個治療參數值。一個或多個治療參數值可限定治療程序。在一些示例中，用戶界面59可顯示與患者病情相關聯的腦網絡的模型。在一些示例中，該模型表示包括與受到激發和/或抑制刺激影響的腦部結構相對應的圖形表示的腦網絡圖，其中將刺激施加到腦網絡中的一個結構對腦網絡中的其他結構具有激發和/或抑制效果。用戶可通過調整對該模型所表示的腦網絡中的結構的激發和/或抑制影響來選擇期望治療結果。處理器53可將用戶輸入轉化成在由刺激器34施加時導致期望治療結果的刺激治療參數值。以此方式，用戶能夠通過指定根據本公開的由刺激器34傳送的腦部治療的期望治療效果來選擇並配置刺激治療參數值。在一些示例中，編程器40可被配置成針對對應患者病情存儲多個不同的腦網絡，從而處理器53可經由用戶界面59呈現多種患者病情以供用戶選擇。圖4A-4C示出示例編程器圖形用戶界面(⑶I) 102，處理器53可經由編程器40的用戶界面59的顯示將該⑶I 102呈現給用戶。如以上參考圖3所描述的，在一些示例中，編程器40可以是臨床醫生編程器20 (圖1)，而在其他示例中，編程器40可以是患者編程器22。作為說明性示例，圖4A-4C示出用於對針對特定病情(諸如帕金森病)接受刺激治療的患者6的刺激治療編程的示例用戶界面。圖4B的示例模型示出所表示的腦部結構之間的抑制和/或激發關係和/或效果。在其他示例中，與其他疾病或病情相關聯的腦網絡的模型可示出腦部結構之間的其他關係和/或效果。在一個示例中，腦網絡的模型可指示癲癇綜合症中腦部結構之間的同步/不同步關係、響應於諸如急性或慢性疼痛之類的刺激腦部結構的激活模式(例如，如腦部生物電信號或者指示腦部內的血液動力活動的信號的時域或頻域特性所指示的)。另外，在其他示例中，腦網絡的模型可包括與精神障礙(諸如重度抑鬱症(MDD)、強迫症(OCD)、創傷後應激障礙、焦慮性障礙等)相關的腦部16的解剖結構。構想示出與其他類型的患者病情相關聯的腦網絡的其他類型的模型。
在一些示例中，針對特定患者病情，臨床醫生可通過例如利用功能性磁共振圖像(fMRI)來確定限定腦網絡的腦部16的結構，該fMRI指示針對特定患者病情或者與患者病情相關聯的特定患者狀態的腦部16中的神經活動(例如，基於腦部血流)。臨床醫生可將刺激傳送到腦部16的一個結構(例如，使用具有電極的探針)，並且基於fMRI確定腦部16的哪些其他結構受到刺激影響。針對腦部16的任意數量的結構，可重複該過程。然後，確定通過至少一個公共解剖結構相互關聯且受到傳送到結構組中的至少一個其他解剖結構的刺激影響的成組結構可限定腦網絡。如圖4A所示，編程器40可經由⑶I 102將與患者相關聯的病情列表呈現給用戶。在其他示例中，⑶I 102可顯示並非可全部適用於患者6的普通病情列表，並且用戶可從該普通列表中選擇專屬於患者的一種或多種病情。在一個示例中，編程器40的處理器53可從MD 34、編程器40的存儲器55、遠程資料庫、或者與編程器40相關聯或編程器40與其通信的任何其他存儲設備中檢索病情列表。如果患者病情列表以及(如果適用的話)腦網絡的相關聯模型存儲在另一設備中，處理器53可使用遙測模塊67或者通過直接連接到患者數據的資料庫來檢索病情列表。在其中處理器53從除編程器40以外的設備中檢索病情列表的示例中，處理器53可將檢索到的信息存儲在存儲器55中。除了病情列表以外，處理器53可檢索或生成與每一病情相關聯的腦網絡的模型。當用戶通過與⑶I 102交互來選擇患者病情時，可檢索針對該病情的腦網絡的模型。腦網絡的模型對於特定患者病情可以是唯一的，並且可覆蓋各種相關病情。在一個示例中，可基於研究或已知文獻來創建腦網絡的模型(例如，使用以上所述的fMRI技術)，並將這些模型存儲為編程器40的存儲器55中的庫。在另一示例中，這些庫可存儲在可由編程器40訪問的中央儲存庫，並且編程器40的處理器53可在使用/編程時從中央儲存庫中檢索與患者病情相關的庫。在一些不例中，可基於最新研究或者最新臨床知識來周期性地更新所存儲的庫，以使在由編程器40檢索時針對給定患者病情的最新庫是可用的。在其他示例中，編程器40的處理器53或者另一設備可在植入時或者在基於通過臨床程序確定/生成的生理感測和患者專屬因素首次編程時例如使用以上所述的fMRI從默認模型生成或配置腦網絡的模型。在圖4A的示例中，⑶I 102可列出針對多種患者病情(諸如帕金森病105、肌張力障礙107、以及癲癇症109)的腦網絡，並且可以是非患者專屬的一般病情列表。用戶可通過與GUI 102交互(例如，點擊對應病情)來選擇用戶希望針對其配置刺激治療程序的病情。在接收到用戶輸入之後，編程器40的處理器53可經由用戶界面59 (圖3)的顯示將與所選患者病情相關聯的腦網絡的模型呈現給用戶GUI 102。與所選病情相關聯的腦網絡可包括與該病情相關的結構、以及指示這些結構之間的關係的結構之間的連結，其中該關係可指示一個結構對另外一個或多個結構的作用。與患者病情相關聯的腦功能的異常可導致在腦部16的特定結構中產生異常電活動或異常血液動力活動。這些結構可用於生成示出腦網絡的腦部結構之間的功能關係的腦網絡的模型。腦網絡的結構可以是其中觀察到指示病情的存在或嚴重性的活動的結構、或者影響其中觀察到活動的腦網絡外部的其他結構的功能的結構。腦網絡的模型包括受到患者病情的特性(例如，症狀)影響或者影響這些特性的腦部16的結構。例如，給定頻帶(例如，β )中的功率的減少可導致症狀狀態(例如，帕金森病中的顫抖)的減少。編程器40的處理器53可經由用戶界面59接收指示通過刺激器34傳送給患者6的治療的期望治療結果的用戶輸入。處理器53基於用戶輸入通過將用戶輸入轉化成刺激參數值來生成刺激治療程序，MD施加這些刺激參數值以產生期望治療結果。在一些示例中，諸如在編程器40用於一個以上患者時、或者在最初設置患者專用編程器40之後，用戶可在GUI 102的幫助下選擇治療程序之前設置患者6的簡檔以及患者6的編程會話。編程器40可經由⑶I 102向用戶提供允許用戶選擇一條或多條引線12的植入位 置、或者在尚未植入這些引線的情況下允許用戶選擇這些引線的預期植入位置的選項和選擇。植入位置可以是例如腦部16中引線12所位於的結構，或者是由刺激治療產生的電場可覆蓋的結構。在一個示例中，這些選項和選擇可包括引線尖端或其相應電極的位置(例如，如立體定向(stereotactic)坐標或另一坐標系統所指示的);具有可確定其他坐標的取向信息(例如，弓I線或電極相對於已知坐標系統的角)的引線的尖端或電極中的至少一個的位置；用戶可通過其直接指定手術後圖像上一條或多條引線的位置的選項；給定引線的模型數量或物理尺寸；可從其推斷位置信息(例如，可基於生物標記確定引線的位置)的與電極相關聯的所測量生理信號的集合；或者與建立引線元件相對於腦部結構的位置相關的其他信息。在一個示例中，引線植入位置信息可存儲在IMD 4中，或者可從先前編程會話可用並存儲在編程器40的存儲器55中。在一個示例中，處理器53可檢索引線植入信息並基於對編程器40可用的或者IMD 4中的引線位置信息將引線圖標132和134自動地放置在其中植入這些引線圖標的腦部結構上。在一個示例中，編程器40可允許用戶訪問引線植入位置信息。在其他示例中，用戶可提供指定引線植入位置的輸入。如圖4B所示，編程器⑶I 102包括顯示屏104、以及選擇按鈕114、116和118。顯示屏104可將要從中進行選擇的選項呈現給用戶，並且從一個屏幕轉向另一屏幕。用戶可使用選擇按鈕114、116和118來進行選擇或者以其他方式提供輸入，和/或用戶可使用GUI102可在顯示屏104上呈現給用戶的軟鍵。另外或者在其他示例中，用戶可與觸控螢幕交互以進行選擇並提供其他類型的輸入。引線植入信息可以是例如相對於一個或多個引線元件(例如，尖端、電極中心等)的已知參照系的坐標(例如，立體定向坐標或者另一三維坐標系統)。在其他示例中，引線植入信息可以是例如坐標以及可用於確定與引線電極相關聯的其他坐標的一組角。除了坐標以外或者代替坐標，引線植入信息還可以是例如引線元件(例如，尖端、電極等)與腦部內的解剖結構邊界之間的關聯性。例如，引線植入信息可指定第一電極完全在患者的左STN內，第二電極部分在左STN內，第三電極在左STN外部等。
在一些示例中，編程器40可被配置成接收圖像驅動的信息輸入，從而用戶可通過將引線圖形放置在⑶I 102所呈現的腦部圖像上、或者通過經由一系列用戶輸入將引線元件與圖像對齊(例如，通過使用用戶輸入設備觸摸或點擊引線圖像上的每一電極來選擇引線元件)來指定引線植入位置。例如，在一個示例中，引線元件的子集可用於標識引線植入位置(例如，第一和最後一個電極)，其中編程器40的處理器53可基於例如電極子集的所標識位置通過使用電極的已知尺寸和間隔來確定引線的其他電極的位置，以插補電極的位置。在該示例中，用戶能夠將引線圖形拖拽到其中植入引線的腦部結構，旋轉曲線並將其施加到引線圖形。作為設置⑶I 102的一部分，處理器53可允許用戶校準治療系統以獲取引線12以及受到刺激治療影響的腦部16的結構(例如，刺激發生器34經由引線12傳送刺激而生成的電場所覆蓋的結構)的基線信息。在校準和基線獲取期間，假設如果多條引線植入患者6體內則引線相對於腦部16的一個或多個解剖結構放置和/或相對於彼此放置，編程器40的處理器53可確定對腦網絡中的結構的行為的效果與治療參數值的變化之間的關係。例如，處理器53可確定治療參數值和結構的活動之間的關係。例如，處理器53可確定電極組合、以及與電極組合相關聯的參數值(例如，脈衝寬度、脈衝振幅等)，當使用經確定的電極 組合和刺激參數值將刺激施加到腦部結構時該電極組合和參數值可導致腦部結構的活動增加。在一個示例中，刺激參數值和腦部結構之間的關係可由處理器53確定(例如，在傳送刺激期間或者在此之後不久通過控制刺激器34根據所選參數值傳送刺激，隨後感測腦部結構內的活動)。在另一示例中，刺激參數值和腦部結構之間的關係可以是已知的，並且存儲在例如存儲器55中。在一個示例中，腦部結構的行為可用一個或多個其他腦部結構的抑制或激活量來表達。在一個示例中，校準可涉及使用每一電極的感測和/或刺激以測量和/或引發響應、隨後將該響應與腦網絡模型中的適當結構相關聯。例如，在一個電極處感測到特定頻帶可暗示該電極處於特定解剖結構中。在另一示例中，刺激電極從而引發給定響應可暗示該電極與已知產生該響應的特定解剖結構的相關性。當用戶完成設置當前編程器會話時，⑶I 102可在顯示屏104上顯示與指定引線和患者病情相關聯的腦網絡的模型。腦網絡模型可包括與腦網絡的結構相對應的腦部結構的圖形表示，其中腦部結構的圖形表示可以是腦部結構的圖像或者腦部結構的示意性表示。在一個示例中，腦部結構的圖形表示可被放置成表示其在腦部中相對於彼此的實際位置，並且可被放置成這些結構放置在模型中相連結的結構附近。腦網絡的腦部結構可以不是整個腦部結構，而是構成小於整個腦部結構的腦部結構的區域。在一個示例中，用戶可通過改變對腦網絡的結構的抑制或激發效果來與腦網絡模型的結構交互。腦網絡的模型可類似於具有表示受到影響或者與所選患者病情相關聯的腦部結構的元件的網絡。在一個示例中，在腦網絡的所顯示模型內，腦部結構可由在功能上彼此連接的網絡組件圖形地表示，並且可對其他腦部結構具有抑制和/或激發效果，如圖所示。當腦部16的解剖結構在功能上連接時，一個解剖結構的變化可影響其連接的一個或多個結構。在一個示例中，該影響可以是所感測的腦部行為或活動。圖4B的示例是用於與帕金森病的顫抖相關聯的腦部治療的腦網絡的示例模型。在該示例中，該模型可包括皮層106、紋狀體(striatum) 108、丘腦下核(STN) 112、以及蒼白球(GPe)llO。圖形連結(例如，這些結構之間的線)可指示結構之間的關係。該關係可以是例如一個結構中的刺激對一個或多個其他結構中的活動的效果。例如，在圖4B所示的示例中，「 + 」可指示激發效果而可指示抑制效果。對於⑶I 102所顯示的腦網絡的一些結構，可能對結構本身具有反饋效果，例如對結構的刺激可導致對結構本身的抑制或激發效果O在圖4B的示例中，⑶I 102包括表示植入STN 112和GPe 110的電極的引線圖標132和134。引線圖標132和134可以是引線12以及對應電極11的示意性描繪，或者可以是引線12以及對應電極11的圖像(圖I)。電極、其配置、以及與電極傳送到腦部16的刺激相關聯的參數值可影響結構、STN 112、以及GPe 110的響應，這可影響(例如，緩解或增加嚴重性)帕金森病的症狀(諸如顫抖)。在一個示例中，植入的電極可將具有特定刺激參數值的電刺激傳送到圖4B所示的腦網絡的一個或多個部分，這可導致相關聯結構(例如，刺激要傳送到的結構)增加其對其他結構的激發效果。例如，與植入STN 112的電極相關聯的特定刺激參數值可對GPe 110具有特定激發效果。相同電極的其他配置可導致結構的抑 制效果的增加。在圖4B的示例中，腦部結構之間的激發/抑制效果主要是生物電活動(例如，對一個結構的刺激基於其與連結結構之間的關係分別導致連結結構中的增加/或減少的神經活動(即激發/抑制))。在該示例中，對STN 112的刺激可導致GPe 110中的電(或神經)活動增加。⑶I 102可呈現腦網絡的模型，並且指示初始刺激參數值集合上的腦網絡的解剖結構之間的現有關係、以及用戶是否可改變特定結構對另一結構或它本身的效果。例如，皮層106和紋狀體108與該模型中的其他結構之間的連接通過「 + 」和的指示來示出對其他結構的效果。然而，編程器40的處理器53可配置⑶I 102，以使「 + 」和指示不可通過可選按鈕來強調，並且因此用戶不能夠直接改變皮層106和紋狀體108施加到圖4B所示的腦網絡的其他結構的效果。由於用戶操縱施加到腦網絡中的結構(諸如STN 112和GPe 110)的刺激的強度，因此對皮層106和紋狀體108的效果可相應地改變。刺激的強度可以是例如用於將刺激傳送到腦部16的電極、刺激信號的電流或電壓振幅、以及其他刺激信號參數(例如，頻率、或者在脈衝的情況下的脈衝寬度)的函數。在一些示例中，處理器53可通過呈現⑶I 102內的反映結構對彼此或對它本身影響的幅度的值來提供結構對網絡的其他結構或對它本身具有的效果。影響幅度的值可以是無量綱數字，但是可向用戶提供結構對彼此具有的效果的指示。例如，在圖4B所示的示例中，對STN 112的影響的幅度被顯示為無量綱值128。類似地，在圖4B所示的示例中，對GPe 110的刺激的影響幅度可被顯示為無量綱值130。在一個示例中，影響幅度可表示對相關聯結構中的所感測到的活動的測量。在一個示例中，影響幅度可通過將生理參數的感測值與基線值作比較來生成。例如，基線值可在將引線12植入腦部16期間或者在此之後不久測量並存儲在編程器22的存儲器55或者IMD 34的存儲器52中，可以是在沒有刺激狀態的情況下測量的值，或者可以是通過研究或文獻建立的理論值並簡單地用作基準。影響幅度可表達為比率(例如，感測值/基線值)、百分比變化(例如，相對於基線值增大或減小)、或者自基線值改變的幅度(例如，增大或減小的絕對值)。在一個示例中，所感測的活動可以是對與患者病情或者病情的特定症狀相關聯的結構的功能的測量。該功能可以指例如已知與臨床結果(例如，症狀、副作用等)相關的結構的電功能(例如，在該結構中感測的腦部生物電信號的光譜帶中的能量、與該結構相關聯的動作電位比等)。在圖4B的示例中，對於帕金森病，STN 112的功能可以是對STN 112內所感測到的腦部生物電信號的β帶中的能量的測量，這可指示患有帕金森病的患者體內顫抖的存在和/或嚴重性。例如，相信腦部生物電信號的β帶(例如，約8赫茲(Hz)至約30Hz、或者約16Hz至約30Hz)內的異常活動指示與活動障礙(例如，帕金森病)相關聯的腦部活動。在其他示例中，該功能可以指已知與臨床結果相關的從結構流出或流入該結構的血流量。在一些示例中，腦網絡的解剖結構之間的連接可被配置成傳送到一個解剖結構的刺激可導致與腦網絡的另一結構的或多或少的同步活動(例如，電活動或血液動力活動)、給定光譜帶中的相對於另一腦部結構或者相對於基線或多或少的功率(例如，如使用傅立葉變換求出的存在於所指定的頻率上限和下限之間的頻帶中的能量的量)、或者電路中感興趣的其他可控效果。對所感測活動的測量可通過例如使用單極或雙極配置中的刺激器34的電極48感測腦部生物電信號、或者使用可包括壓力傳感器或脈搏血氧計的引線12確定 血液動力活動(例如，血壓、血流或血量)來獲取。刺激器34的感測模塊58 (圖2)或者另一感測模塊可用於感測生理參數，並且處理器53可基於感測模塊58生成的信號確定所感測的活動。參考圖4B，用戶可與⑶I 102交互以調整並操縱施加到所示模型網絡中的特定腦部結構的刺激的效果。在圖4B所示的示例中，用戶可通過選擇按鈕124和126來調整STN112和GPe 112中的每一個對彼此的效果，其中「 + 」按鈕124可指示激發效果而按鈕126可指示抑制效果。例如，增加對給定結構的激發效果的用戶輸入可導致該結構中的所感測到的活動水平的變化(例如，一個或多個頻帶或者血液動力活動內的腦部生物電信號振幅或功率水平)。編程器40的處理器53可確定可導致用戶指示的腦部結構的激發變化的治療參數值。然後，處理器53可應用經確定的治療參數值，並且測量用戶指示的結構中所感測到的活動。如果所感測到的活動水平沒有如預期的基於用戶輸入改變，則該系統可向用戶指示存在不匹配。在一個示例中，如果指示不匹配，則處理器53可使用與最初所使用的參數不同的參數集合來嘗試所請求的變化(例如，對該結構的增加的激發效果)。在其他示例中，如果所感測到的水平沒有如預期地基於用戶輸入改變，則該系統可提出對網絡模型的調整(例如，使連結更強或更弱、從激發到抑制地改變連結、或者改變引線相對於結構的位置以更準確地反映對刺激進行的改變)。在一個示例中，該系統可通過使連結更強或更弱來調整連結的強度。結構之間的連結的強度可指示與這些結構之間的連結相關聯的增益，這可用於基於一個結構相連結的另一結構中的活動來預測該一個結構中的活動。在圖4B的示例中，對STN 112的刺激增加GPe 110中的活動，並且除了其他因素以外，增加的量取決於STN 112和GPe 110之間的連結強度。例如，在一個示例中，如果GPe 110中所感測到的活動水平沒有如預期地基於用戶輸入改變，則該系統可提出通過使STN 112和GPe 110之間的連結強度更強來調整該連結強度。使連結更強可增加與該連結相關聯的增益，並且由此以與先前嘗試相同的水平刺激STN 112可導致GPe 110中所感測到的活動水平更高。在圖4B所示的示例中，用戶還可分別使用按鈕120和122來調整STN 112對它本身以及GPe 10對它本身的各自影響。在一個示例中，傳送到圖4B所示的腦網絡的刺激對STN 112和GPe 110中的每一個的效果可使用代替「 + 」和符號或者除「 + 」和符號以外的值來表示，其中增加或降低該效果被顯示為數字，例如最大值的百分比。STN 112和GPe 110各自可與如圖所示的植入電極相關聯，這可提供對這些結構中所感測到的活動的指示。在一個示例中，所感測到的活動可以是腦部生物電信號，例如EEG、ECoG、經由微電極反映全部神經元的活動、單個神經元的尖峰串的局部場電位(LFP)等。所感測到的活動可使用如在每一結構內部帶數字的框中所示的值來指示，其中該值反映這些結構對彼此或對它本身的影響的幅度，並且可使用無量綱數字來表達。在其他示例中，表示所感測到的活動的值可以是對可在腦部16內感測到的感興趣頻帶(例如，β、Y、α等)中的功率或與該結構相關聯的腦部生物電信號的同步程度、腦部生物電信號的時域特性(例如，平均數、中值、峰值或最低振幅、瞬時振幅、脈衝頻率、或者脈衝到脈衝的變化性)、腦部生物電信號的頻域特性(例如，一個或多個頻帶中的能量水平)、或者所感測到的生物電信號的一些其他可測量特性的直接測量。由於用戶與⑶I 102中所顯示的網絡交互，並且通過例如選擇帶「 + 」和符號 的圖標來調整刺激效果，因此處理器53基於用戶輸入動態地調整刺激參數。例如，處理器53可將刺激參數調整到有助於達到期望刺激效果的值。用戶通過與⑶I 102交互而指示的刺激器24傳送的治療效果可改變在每一個受影響結構中感測到的活動(例如，腦部電信號活動或血液動力活動)。用戶可基於所感測到的活動的變化來確定調整是否導致期望效果。例如，所感測到的活動可以是對感興趣頻帶中的功率的測量，並且所感測到的活動的減少(例如，所感測到的腦部生物電信號的β頻帶中的功率)可已知為與症狀狀態(例如，顫抖)的減少相關。當用戶調整刺激治療對腦部16的結構的效果時，處理器53可相應地調整參數值(例如，電極組合和配置、刺激信號振幅、刺激信號頻率等)。處理器53可使用映射算法來確定將產生用戶指定的結果或效果的刺激參數值，例如引線配置、脈衝寬度和速率、振幅等。在一個示例中，處理器53在實現映射算法時可控制刺激器34的刺激發生器60 (圖2)將刺激按順序施加到每一電極48。然後，處理器53可獲取各個刺激振幅處的結果的目標測量，例如有益治療效果或刺激誘發的副作用。例如，可基於刺激器34的感測模塊或者可與刺激器34物理地分離的另一感測模塊所感測的生理參數(例如，腦部生物電信號或血液動力參數)來確定來自刺激治療的結果的目標測量。給定通過逆向關聯和/或插補的期望結果，處理器53在實現映射算法(該映射算法可存儲為可由處理器53執行的指令)時可存儲刺激治療的結果的所獲取測量，隨後使用這些所獲取測量來提出新的刺激設置。在一些示例中，可使用與該網絡相關聯的試探法或指導方針來進行高級網絡效果之間的映射(例如，用戶對腦網絡的結構之間的作用的調整)。例如，臨床醫生的在先測試或計算機建模可指示特定的刺激頻率可對特定結構具有給定效果，並且在用戶指定期望治療結果之後，經調整的效果被映射到相應頻率。在任一示例中，用戶可調整對結構的效果和刺激治療，而不必在低水平直接配置任何刺激參數。刺激參數值到由刺激器34傳送的治療效果的映射可被配置為提供產生期望效果的治療參數值的有效組合。例如，處理器53可提出以特定的試驗次序就患者6達到給定期望結果的設置(例如，最少的能耗設置到最多的能耗設置)。在該示例中，最少的能耗設置可對應於具有低強度的刺激(例如，低頻率、小脈衝寬度、低振幅、和/或較少有源電極)。當多個治療程序可有助於達到用戶指示的治療效果時，處理器53可選擇提供對功率的最有效使用的治療程序。在一個示例中，用戶可能希望看到調整對結構的效果(例如，刺激一個結構以在該網絡中的另一結構中生成期望的所感測活動)如何影響刺激參數(例如，刺激參數值)的配置。⑶I 102可向用戶提供對其的選擇可呈現用戶界面的按鈕114，該用戶界面呈現在低水平對醫療設備編程的細節，例如，組織效果的視覺化(例如，所激活的組織的量、表示將被傳送電刺激而生成的電場覆蓋的腦部16的結構的電場、或者指示電場的電壓梯度或電流密度的電壓梯度或電流密度模型)、或者刺激設置和參數值。在一個示例中，GUI 102可向用戶提供可看到較高水平的模型網絡交互屏幕104和刺激參數值兩者的分屏選項。在該示例中，由於用戶改變模型網絡中的結構之間的作用，用戶可看到刺激參數值的相應變化以達到如用戶指示的期望效果。在使用腦網絡的模型的示例中，用戶可理解每一結構的所感測活動對患者病情具有的效果，例如STN中的所感測活動和患者所體驗的顫抖量之間的關係。例如，用戶可理解 STN中的活動水平如何影響結果(例如，右臂顫抖)和/或副作用(例如，短暫的感覺異常)。如圖4C所示，在一個示例中，GUI 102可向用戶提供更高水平的視覺化和編程，並且允許用戶指定治療優勢結果和刺激誘發的副作用之間的平衡。在該示例中，GUI 102可在顯示屏104上顯示與病情(例如，圖4C所示示例中的顫抖121和短暫的感覺異常123)相關聯的症狀和副作用列表。用戶可選擇性地增加或減少治療結果和副作用。例如，用戶可指示小於50%的顫抖和小於70%的短暫的感覺異常的期望結果。這些百分比可相對於其中患者6受折磨的患者病情的症狀不存在的基線患者狀態、或者專屬於患者6的其中患者症狀減少和/或刺激誘發的副作用最小化或者甚至消除的狀態。在接收到指示期望相關水平的治療優勢結果和刺激誘發的副作用的用戶輸入之後，編程器40的處理器53可基於與患者病情相關聯的腦網絡通過增加或減少對可調整結構(例如，圖4B所示示例中的STN 112和GPe 110)的激發或抑制來確定對刺激設置的調整。在一個示例中，處理器53可通過使用在解剖結構到結果的先前映射中建立的關係、或者通過使用先前研究工作建立或在文獻中可用(例如，對STN的刺激減少顫抖的知識)的關係來確定對腦網絡的調整(例如，對解剖結構的相關水平的激發或抑制)。處理器53可基於對腦組織中的電能量傳播的理解(例如，對STN的刺激減少顫抖、以及必須以比先前嘗試更高的振幅刺激STN來進一步減少顫抖的知識)來確定對刺激參數值的調整。處理器53還可將腦網絡中的調整轉化成施加到特定電極的編程參數值的變化，如通過映射算法確定和優化的。在一個示例中，用戶可能希望回復到默認設置以重啟編程過程，並且可選擇標記為「清除」的按鈕116以在用戶開始進行任何改變之前返回到默認設置。在一個示例中，默認設置可以是來自最近編程會話的刺激參數值。在另一示例中，默認設置可以是相信對與該患者患有相同病情的一些患者有效的刺激參數值。一旦用戶完成進行改變和調整，用戶就可選擇標記為「編程」的按鈕118以使用經調整的程序設置來對刺激器34編程。編程器40的處理器53導致經調整的治療程序經由對應遙測模塊67、56傳輸到刺激器34，並且刺激器34的處理器50可接收經調整的治療程序且控制刺激發生器60基於經調整的治療程序生成刺激並將其傳送給患者6。
如先前所描述的，編程器40的處理器53可控制用戶界面59顯示與除運動障礙以外的患者病情相關聯的腦網絡的模型、經由模型接收指示期望治療效果的用戶輸入、並且基於該用戶輸入確定一個或多個刺激參數值。在一些示例中，腦網絡包括影響患者病情的症狀或者受到這些症狀影響的一個或多個解剖結構(或者解剖結構的區域)。圖5示出與癲癇症相關聯的腦網絡的示例模型500。在圖5所示的示例中，與癲癇症相關聯的腦網絡的模型500包括作為影響患有癲癇症16的患者或者受到該患者影響的患者6的腦部16的解剖結構的丘腦外側502、丘腦內側504、丘腦底部506、中腦蓋508、腦橋510、丘腦下部512、黑質514、額葉516、頂葉518、基底神經節520、顳葉外側522、以及顳葉內側524。在圖5所示的示例中，結構之間的作用可對應於這些結構之間的正負相關性，其中傳送增加一個結構中的腦血流(CBF)的電刺激可增加或減少該網絡的另一結構中的CBF。正相關性可由結構之間的實線連接指示，並指示一個結構中的CBF的增加/減少導致連接結構中CBF的增加/減少，而負相關性可由結構之間的虛線連接(例如，連接511和513)指示，並指示一個結構中的CBF的增加/減少導致連接結構中CBF的減少/增加。圖6是用於通過生成呈現腦網絡的模型的用戶界面、並且基於經由用戶界面提供的用戶輸入選擇刺激參數值來對醫療設備編程的示例技術的流程圖。編程器(例如，編程器 40)經由用戶界面59接收用戶輸入以發起對用於將治療傳送給患者的刺激程序的編程，其中用戶輸入指示引線布局和患者病情(202)。在一些示例中，處理器53可將與患者相關聯的病情列表呈現給用戶，並且用戶可選擇用戶希望針對其配置刺激治療程序的病情。由此，在一些示例中，用戶輸入可指示引線布局、以及用戶正在針對其對刺激治療編程的患者病情。在一個示例中，處理器53可從先前會話中或者在植入時檢索存儲在存儲器55 (圖2)中的引線布局信息。引線布局信息可包括例如引線電極的三維空間中的坐標(例如，立體定向坐標)。作為設置編程會話的一部分，編程器53可經由用戶界面59將準許用戶校準治療系統以獲取植入患者6體內的引線、以及受到刺激治療影響的腦部結構的基線信息的用戶界面呈現給用戶。在一個示例中，校準該系統可包括刺激電極以預期產生給定治療效果、隨後感測患者6的生理信號(例如，腦部生物電信號或指示血液動力特性的信號)以確定刺激傳送實際上是否引發該效果(例如，對電活動的抑制或激發)。給定對腦部結構的用戶指示的期望效果或結果(例如，消除或最小化顫抖)，所感測的信息隨後可用於精選對刺激參數值的確定。在校準和基線獲取期間，給定引線布局，編程器40的處理器53可確定對腦網絡中結構的行為的效果和刺激參數值的變化之間的關係。在一個示例中，這些結構的行為可用特定結構的抑制或激活的量來表達。編程器40可經由用戶界面59顯示與所指定的引線和病情相關聯的腦網絡的模型(204)。在一個示例中，腦網絡模型可包括用戶可通過改變影響對該腦部結構的抑制或激發效果的所施加刺激來與其交互的解剖腦部結構的圖形表示。在其他示例中，腦網絡模型可包括用戶可通過改變所施加刺激以改變腦部結構內的電活動的同步或不同步來與其交互的解剖腦部結構的圖形表示。腦網絡的模型可類似於具有表示受到影響或者與患者病情相關聯的腦部結構的元件的網絡。這些結構可在功能上彼此連接，並且對一個結構的刺激可對該網絡內的另一結構具有抑制和/或激發效果。在圖6所示的示例中，編程器40的處理器53可經由用戶界面59接收指示對抑制或激發用戶界面59所顯示的腦網絡的一個或多個結構的一個或多個調整的用戶輸入。這些調整可反映增加或減少可調整結構對其他結構的抑制和/或激發效果。當用戶調整對這些結構的效果時，處理器53可控制用戶界面59顯示對腦網絡的結構處所感測到的活動的變化的指示(208)。在一些示例中，用戶界面59可使用無量綱值來指示所感測到的活動。在其他示例中，該值可以是對腦部生物電信號的感興趣頻帶(例如，β、Y、α等)中的功率或該信號與(例如，在腦網絡的另一部分感測的)另一腦部生物電信號的同步程度、或者該信號的某其他可測量特性的直接測量。當用戶利用用戶界面59與腦網絡交互並調整對這些結構的效果時，處理器53可根據存儲在存儲器55中的映射算法引發對指令的執行以將刺激參數值動態地調整到可達到用戶指示的期望治療效果的值(210)。在一些示例中，編程器40的存儲器55或者另一設備的存儲器(例如，刺激器34或者遠程資料庫)可將治療效果與治療參數值或者治療參數值的變化相關聯。例如，存儲器 55可存儲(例如，如GUI 102所顯示的無量綱值、或者特定腦部生物電信號特性或血液動力特性所指示的)STN 112的特定激發水平，並且將該激發水平與特定刺激參數值(例如，頻率值、電流或電壓振幅、或者在刺激器34以脈衝的形式傳送採集信號的情況下的脈衝寬度)或者限定多個刺激參數中的每一個的值的治療程序相關聯。作為另一示例，存儲器55可將STN 112和GPe 110中的腦部生物電信號活動的特定同步百分比與一個刺激參數值或者限定多個刺激參數中的每一個的值的治療程序相關聯。在一些示例中，處理器53可基於用戶輸入通過訪問存儲器55內的數據結果將刺激參數值調整到指示刺激器34傳送的期望治療效果的值，以確定哪一個或多個刺激參數值與用戶指示的治療效果相關聯。在一些示例中，處理器53實現映射算法，該映射算法可存儲在存儲器55 (圖3)中以進行配置刺激參數(例如，引線配置、脈衝寬度和速率、振幅等的計算，這些刺激參數將產生用戶指定的結果或效果。在一些示例中，可使用與腦網絡相關聯的試探法或指導方針來進行高級網絡效果之間的映射(例如，用戶對結構之間的效果的調整)。在一些示例中，處理器53可利用映射算法來提供對產生期望效果的參數值編程的有效組合。例如，特定刺激頻率可對特定結構具有給定效果，並且當用戶指定刺激治療期望效果時，經調整的效果被映射到相應頻率。在任一示例中，用戶可調整對腦網絡的結構的刺激效果以及刺激治療，而不必在較低水平直接配置任何刺激參數。在一些示例中，刺激器34包括被配置成感測患者6的生理參數(諸如腦部16內的腦部生物電信號或者腦部16內的血液動力特性(例如，血壓、血量或血流))的感測模塊。在其他示例中，與刺激器34分離的感測模塊可感測生理參數以確定受影響結構中的所感測到的活動值。處理器53可接收原始的所感測生理信號波形、參數化的信號波形、或者除原始信號波形以外的任何其他數據，並且確定所感測的生理信號是否指示對導致期望治療效果(例如，結果)的刺激參數的調整(212)。例如，所感測到的生理參數可以是對感興趣頻帶中的功率的測量，並且所感測到的生理參數的減小(例如，所感測到的腦部生物電信號的β頻帶中的功率)可已知為與症狀狀態(例如，顫抖)的減少相關。因此，在帕金森病的示例中，如果期望結果是顫抖的減少，則處理器53可基於腦部生物電信號的β頻帶中的功率的減少量來評估刺激的有效性。如果未達到期望治療效果，則處理器53可使用可導致期望結果的值來重新調整一個或多個刺激參數值(210)。處理器53可迭代地重複是否達到期望結果的確定(212)、以及對刺激參數值的調整(210)，直至存在經調整的參數達到期望結果的指示。以此方式，映射算法可利用諸如舉例而言回歸學習、試錯(trial and error)、分析法(例如,求解方程組)、有限元技術等技術來調整該模型和參數值預測。在一個示例中，當處理器53確定或接收達到期望結果的指示時，處理器53使用遙測模塊67將程序參數傳輸到MD 4 (214)，該MD 4可根據接收到的程序施加刺激治療。在其他示例中，處理器53可將程序參數存儲在存儲器55中，或者可將程序參數傳輸到資料庫。該處理器還可將程序參數傳輸到遠程程序或系統以供試驗刺激。在一些示例中，處理器53可將程序參數存儲為起始點用於將來對相關聯模型編程。儘管本公開的技術在腦神經網絡活動的上下文中進行了描述時，但應當理解，本公開的技術可適用於身體內的其他解剖結構或器官的 功能。例如，可使用本公開的技術確定諸如舉例而言心律不齊的事件的發生來監測心臟功能。在一個示例中，可監測心臟的功能，並且這些功能可導致穩定的振蕩軌跡，例如所監測信號的曲線類似於回到起始點的可標識形狀或圓圈。軌跡變化可以是移動到指示例如頻率增加的非振蕩狀態，這可指示心臟纖顫的發生。基於該確定，該系統可從非振蕩狀態移動到振蕩狀態從而將心臟功能恢復到正常狀態。本公開中所描述的包括歸於編程器40、IMD 34、或者各構成組件的那些技術的技術可至少部分地以硬體、軟體、固件、或者其任意組合實現。例如，這些技術的各方面可實現在包括一個或多個微處理器、DSP、ASIC、FPGA或任何其他等效的集成或分立邏輯電路以及這些組件的任意組合的一個或多個處理器中，體現在諸如醫生或患者的編程器、刺激器、圖像處理設備或其他設備之類的編程器中。術語「處理器」或「處理電路」一般可以指單獨或結合其他邏輯電路組合的任一前述邏輯電路、或者任何其他等效電路。這些硬體、軟體、固件可在同一設備或單獨的設備內實現，以支持本公開中所描述的各種操作和功能。儘管本文中所描述的技術主要描述為由頂D 34的處理器50和/或編程器40的處理器53執行，但本文中所描述的技術的任何一個或多個部分可由MD 34、編程器40、或者另一計算設備之一的處理器單獨或彼此結合地實現。另外，任一所述單元、模塊或組件可一起或者作為分立但可互操作的邏輯設備單獨實現。將不同特徵描繪為模塊或單元旨在強調不同的功能方面，並且不一定暗示這些模塊或單元必須通過單獨的硬體或軟體組件來實現。相反，與一個或多個模塊或單元相關聯的功能可由單獨的硬體或軟體組件執行，或者集成在共同或單獨的硬體或軟體組件內。當以軟體實現時，對於本公開中所描述的系統、設備和技術的功能可體現為諸如RAM、ROM、NVRAM、EEPROM、FLASH存儲器、磁性數據存儲介質、光學數據存儲介質等計算機可讀介質上的指令。可執行這些指令以支持本公開中所描述的功能的一個或多個方面。已描述了本公開的各個示例。這些以及其他示例落在以下權利要求書的範圍內。
權利要求
1.一種系統，包括 顯示患者的互連解剖結構網絡的圖形表示的用戶界面，其中所述網絡包括指示所述解剖結構之間的功能關係的圖形連結，其中所述用戶界面接收指定植入式醫療設備傳送到所述患者的至少一個解剖結構的至少一種治療效果的用戶輸入；以及 確定一個或多個治療參數值的處理器，通過所述治療參數值所述植入式醫療設備基於所述用戶輸入以及所述解剖結構之間的功能關係來生成治療。
2.如權利要求I所述的系統，其特徵在於，為了確定所述一個或多個治療參數值，所述處理器 確定一個或多個治療參數與至少一個解剖結構之間的關係；以及 基於所述一個或多個治療參數與所述解剖結構之間的關係來確定所述一個或多個治療參數值。
3.如權利要求I所述的系統，其特徵在於，為了確定所述一個或多個治療參數值，所述處理器確定與設備的存儲器中的至少一種治療效果相關聯的一個或多個治療參數值。
4.如權利要求I所述的系統，其特徵在於，還包括 將所述治療傳送到至少一個解剖結構的刺激發生器；以及 感測所述患者的生理參數的傳感器， 其中所述處理器確定所述生理參數是否指示由所述用戶輸入指定的至少一種治療效果， 其中如果所述生理參數不指示由所述用戶輸入指定的至少一種治療效果，則所述處理器調整所述一個或多個治療參數值。
5.如權利要求I所述的系統，其特徵在於，所述用戶界面顯示與患者病情相關聯的一個或多個結果，其中所述至少一種效果指示所述一個或多個結果的期望改變。
6.如權利要求5所述的系統，其特徵在於，所述一個或多個結果包括至少一種有益治療效果和至少一種刺激誘發的副作用中的至少一個。
7.如權利要求I所述的系統，其特徵在於，所述用戶界面 在所述用戶界面上顯示一種或多種患者病情； 經由所述用戶界面接收從所述一種或多種患者病情中選擇患者病情的用戶輸入；以及 基於所選患者病情選擇所述互連解剖結構網絡的圖形表示。
8.如權利要求I所述的系統，其特徵在於，還包括將所述一個或多個經確定的治療參數值傳輸到所述植入式醫療設備的遙測設備。
9.如權利要求I所述的系統，其特徵在於，還包括所述植入式醫療設備的編程器，其中所述編程器包括所述用戶界面和所述處理器。
10.一種系統,包括 用於在計算設備的用戶界面上顯示患者的互連解剖結構網絡的圖形表示的裝置，其中所述網絡包括指示所述解剖結構之間的功能關係的圖形連結； 用於經由所述用戶界面接收指定植入式醫療設備傳送到所述患者的至少一個解剖結構的至少一種治療效果的用戶輸入的裝置；以及 用於通過處理器確定一個或多個治療參數值的裝置，通過所述治療參數值所述植入式醫療設備基於所述用戶輸入以及所述解剖結構之間的功能關係來生成治療。
11.如權利要求10所述的系統，其特徵在於，用於確定所述一個或多個治療參數值的裝置包括 用於確定一個或多個治療參數與至少一個解剖結構之間的關係的裝置；以及用於基於所述一個或多個治療參數與所述解剖結構之間的關係來確定所述一個或多個治療參數值的裝置。
12.如權利要求10所述的系統，其特徵在於，用於確定所述一個或多個治療參數值的裝置包括用於確定與設備的存儲器中的至少一種治療效果相關聯的一個或多個治療參數值的裝置。
13.如權利要求10所述的系統，其特徵在於，還包括 用於將所述治療傳送到至少一個解剖結構的裝置； 用於感測所述患者的生理參數的裝置； 用於確定所述生理參數是否指示由所述用戶輸入指定的至少一種治療效果的裝置；以及 用於如果所述生理參數不指示由所述用戶輸入指定的至少一種治療效果、則調整所述一個或多個治療參數值的裝置。
14.如權利要求10所述的系統，其特徵在於，還包括用於響應於所述用戶輸入經由所述用戶界面顯示至少一個結構的功能指示的裝置。
15.如權利要求10所述的系統，其特徵在於，還包括用於顯示與患者病情相關聯的一個或多個結果的裝置，其中所述至少一種效果指示所述一個或多個結果的期望改變。
16.如權利要求10所述的系統，其特徵在於，還包括 用於顯示一種或多種患者病情的裝置； 用於接收從所述一種或多種患者病情中選擇患者病情的用戶輸入的裝置；以及 用於基於所選患者病情選擇所述互連解剖結構網絡的圖形表示的裝置。
17.—種包括包含指令的計算機可讀介質的製品，所述指令在執行時使處理器 在計算設備的用戶界面上顯示患者的互連解剖結構網絡的圖形表示，其中所述網絡包括指示所述解剖結構之間的功能關係的圖形連結； 經由所述用戶界面接收指定植入式醫療設備傳送到所述患者的至少一個解剖結構的至少一種治療效果的用戶輸入；以及 通過處理器確定一個或多個治療參數值，通過所述治療參數值所述植入式醫療設備基於所述用戶輸入以及所述解剖結構之間的功能關係來生成治療。
18.如權利要求17所述的計算機可讀介質，其特徵在於，確定所述一個或多個治療參數值的所述指令包括如下的指令 確定一個或多個治療參數與至少一個解剖結構之間的關係；以及基於所述一個或多個治療參數與所述解剖結構之間的關係來確定所述一個或多個治療參數值。
19.如權利要求17所述的計算機可讀介質，其特徵在於，確定所述一個或多個治療參數值的指令包括確定與設備的存儲器中的至少一種治療效果相關聯的治療參數值的指令。
20.如權利要求17所述的計算機可讀介質，其特徵在於，還包括如下的指令將所述治療傳送到至少一個解剖結構； 感測所述患者的生理參數； 確定所述生理參數是否指示由所述用戶輸入指定的至少一種治療效果；以及如果所述生理參數不指示由所述用戶輸入指定的至少一種治療效果，則調整所述一個或多個治療參數值。
21.如權利要求17所述的計算機可讀介質，其特徵在於，還包括響應於所述用戶輸入經由所述用戶界面顯示至少一個結構的功能指示的指令。
22.如權利要求17所述的計算機可讀介質，其特徵在於，還包括顯示與患者病情相關聯的一個或多個結果的指令，其中所述至少一種效果指示所述一個或多個結果的期望改變。
23.如權利要求17所述的計算機可讀介質，其特徵在於，還包括如下的指令 在所述用戶界面上顯示一種或多種患者病情； 經由所述用戶界面接收從所述一種或多種患者病情中選擇患者病情的用戶輸入；以及 基於所選患者病情選擇所述互連解剖結構網絡的圖形表示。
全文摘要
編程系統允許用戶通過指定期望治療結果對醫療設備所傳送的治療的治療參數值進行編程。在一個示例中，編程系統將與患者病情相關聯的腦網絡的模型呈現給用戶。該模型可以是與患者病情相關聯的腦部的解剖結構網絡的圖形表示，並且可指示解剖結構之間的功能關係。使用該模型，用戶可定義與該病情相關聯的期望治療結果，並且調整刺激對解剖結構的激發和/或抑制效果。該系統可基於用戶輸入確定傳送給患者的治療的治療參數值。
文檔編號A61N1/372GK102858406SQ201180021598
公開日2013年1月2日 申請日期2011年3月15日 優先權日2010年4月30日
發明者S·M·格茨 申請人:美敦力公司