预测性的疗法神经刺激系统技术方案

公开了用于电刺激周围神经(一个或多个)以治疗各种病症的系统、装置和方法，以及用于增强与此相关的诊断和治疗方案的信号处理系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】预测性的疗法神经刺激系统相关申请的引用本申请根据35U.S.C§119(e)要求2018年9月26日提交的美国临时申请号62/736,968作为非临时申请的权益，其以引用方式全文并入本文。
本专利技术的实施方式总体涉及用于刺激神经的系统、装置和方法，并且更具体地涉及用于电刺激周围神经(一个或多个)以治疗各种病症的系统、装置和方法，以及用于增强与此相关的诊断和治疗方案的信号处理系统和方法。
技术介绍
可以利用各种各样的治疗方式对周围神经进行神经调节。例如，电能可以通过神经刺激系统经由皮肤表面上的电极经皮(transcutaneously)传递，以刺激周围神经(如上肢的正中神经、桡神经和/或尺神经；下肢的胫神经、隐神经和/或腓神经；或头或耳上的耳迷走神经、耳屏、三叉神经或颅神经，作为非限制性示例)。刺激这些神经已显示出提供跨越多种疾病的治疗益处，多种疾病包括但不限于移动障碍(包括但不限于特发性震颤、帕金森氏震颤、直立性震颤和多发性硬化症)、泌尿科病症、胃肠道病症、心脏病、和炎性疾病、情绪障碍(包括但不限于抑郁症(depression)、双相型障碍、心境恶劣(dysthymia)、和焦虑障碍)、疼痛综合征(包括但不限于偏头痛和其它头痛、三叉神经痛、纤维肌痛、复杂性局部疼痛综合征)等等。可以通过某种形式的经皮、经由皮肤或其它植入形式的周围神经刺激来治疗多种症状(如震颤)。需要具有紧凑的、人体工程学形式因素的可穿戴系统，以增强使用该装置的功效、顺应性和舒适性。
技术实现思路
在一些实施方式中，根据本公开中描述的实施方式中的任何一个或多个，本文公开了神经调节装置。根据本公开中描述的实施方式中的任何一个或多个，本文也公开了用于预测临床评分的系统和/或方法。根据本公开中描述的实施方式中的任何一个或多个，本文中进一步公开了用于预测对疗法的反应或其的缺乏的系统和/或方法。在一些实施方式中，本文公开了用于经皮刺激用户的一个或多个周围神经的可穿戴神经刺激装置。装置可以包括一个或多个电极，该电极被配置为产生电刺激信号。装置可以进一步包括被配置为检测运动信号的一个或多个传感器，其中该一个或多个传感器可操作地连接至可穿戴神经刺激装置；装置还可以包括一个或多个硬件处理器。该一个或多个硬件处理器可以从该一个或多个传感器接收在时域中的原始信号。该一个或多个硬件处理器可以将原始信号分离成多个帧。在一些情况下，对于该多个帧中的每个，该一个或多个硬件处理器可以将原始信号变换到频域中。进一步，该一个或多个硬件处理器可以针对各个帧计算变换信号的第一频带中的第一能量。该一个或多个硬件处理器还可针对各个帧计算变换信号的第二频带中的第二能量，其中第二频带包括与震颤相对应的第一频率。该一个或多个硬件处理器可以基于第一能量与第二能量的比较来确定各个帧中的运动伪像。该一个或多个硬件处理器可以基于对帧中的每个的运动伪像的确定来组合帧。此外，该一个或多个硬件处理器可以从时域或频域中的组合帧中提取特征。该一个或多个硬件处理器可以基于提取的特征来确定规则。在一些情况下，该一个或多个硬件处理器可以基于确定的规则在操作数据上的应用，确定神经刺激疗法的结果。在一些情况下，传感器可操作地被附接到可穿戴神经刺激装置。在一些情况下，原始信号与用户的震颤活动相关。在一些情况下，可穿戴神经刺激装置可以包括一个或多个末端效应器(effectors)，其可以产生除电刺激信号之外的刺激信号。在一些情况下，除电刺激信号之外的刺激信号是振动刺激信号。在一些情况下，传感器包括IMU。IMU可以包括陀螺仪、加速度计和磁力计中的一个或多个。在一些情况下，第二频带在约4Hz和约12Hz之间。在一些情况下，第二频带在约3Hz和约8Hz之间。在一些情况下，特征可以包括以下中的任何一个或多个：幅度、带宽、曲线下面积(例如，功率)、频率仓(frequencybins)中的能量、峰值频率或频带之间的比率。在一些情况下，特征包括动力学特征中的一个或多个。动力学特征可以包括信号的规律性、幅度和形状。在一些情况下，特征可以包括以下中任何一个或多个：峰值震颤频率处的幅度或功率谱密度(“PSD”)、在峰值震颤频率周围约2.75Hz宽的频带中的合计幅度或PSD、在约4到约12Hz之间的频带中的合计幅度或PSD、或仅从刺激前频谱中选出的峰值震颤频率周围的频带中的合计幅度或PSD。在一些情况下，特征包括时域特征。在一些情况下，特征包括频域特征。在一些情况下，特征包括时域和频域特征的组合。在一些情况下，特征包括以下中的任何一个或多个：近似熵、位移、曲线拟合、功能PCA、滤波、均值、中位数或时域范围中的至少一个。在一些实施方式中，本文公开了用于经皮调节用户的一个或多个周围神经的可穿戴装置。装置可以包括一个或多个末端效应器，其被配置为产生刺激信号。装置可以进一步包括被配置为检测运动信号的一个或多个传感器，其中该一个或多个传感器可操作地连接至可穿戴装置。装置可以包括一个或多个硬件处理器。该一个或多个硬件处理器可以从该一个或多个传感器接收时域中的原始信号。该一个或多个硬件处理器可以将原始信号分离成多个帧。在一些情况下，对于该多个帧中的每个，该一个或多个硬件处理器可以执行以下操作中的一个或多个：将原始信号变换到频域中；针对各个帧计算变换信号的第一频带中的第一能量；针对各个帧计算变换信号的第二频带中的第二能量，其中第二频带包括与震颤相对应的第一频率；基于第一能量与第二能量的比较来确定各个帧中的运动伪像；基于对帧中的每个的运动伪像的确定来组合帧；从时域或频域中的组合帧中提取特征；基于提取的特征确定规则；以及基于确定的规则在操作数据上的应用，确定临床评分和神经刺激疗法结果中的一个或多个。在一些情况下，该一个或多个硬件处理器可以在第一活动期间确定用于第一刺激疗法的第一校准频率，以及在第二不同活动期间确定用于第二刺激疗法的第二不同校准频率。在一些情况下，第一校准频率在第二校准频率的约3Hz之内。在一些实施方式中，本文公开了经皮刺激用户的一个或多个周围神经的方法。方法可以包括经由脉冲发生器向定位于用户的皮肤表面上的一个或多个电极产生电刺激信号。该方法还可以包括经由一个或多个传感器检测运动信号。方法可以包括经由硬件处理器处理运动信号。运动信号的处理可以包括以下操作中的任何一个或多个：从该一个或多个传感器接收在时域中的原始信号；将原始信号分离成多个帧。在一些情况下，对于该多个帧中的一些或全部，方法包括以下操作中的一个或多个：将原始信号变换到频域中；针对各个帧计算变换信号的第一频带中的第一能量；针对各个帧计算变换信号的第二频带中的第二能量，其中第二频带包括与震颤相对应的第一频率；基于第一能量与第二能量的比较来确定各个帧中的运动伪像；基于对帧中的每个的运动伪像的确定来组合帧；从时域或频域中的组合帧中提取特征；基于提取的特征确定规则；以及基于确定的规则在操作数据上的应用来确定神经刺激疗法的结果。在一些情况下，方法可以包括识别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于经皮刺激用户的一个或多个周围神经的可穿戴神经刺激装置，所述装置包括：/n一个或多个电极，所述一个或多个电极被配置为产生电刺激信号；/n一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为检测运动信号，其中所述一个或多个传感器可操作地连接至所述可穿戴神经刺激装置；以及/n一个或多个硬件处理器，所述一个或多个硬件处理器被配置为：/n从所述一个或多个传感器接收在时域中的原始信号；/n将所述原始信号分离成多个帧；/n对于所述多个帧中的每个：/n将所述原始信号变换到频域中；/n针对各个帧计算变换信号的第一频带中的第一能量；/n针对所述各个帧计算所述变换信号的第二频带中的第二能量，其中所述第二频带包括与震颤相对应的第一频率；/n基于所述第一能量与所述第二能量的比较来确定所述各个帧中的运动伪像；/n基于对所述帧中的每个的运动伪像的所述确定来组合帧；/n从时域或频域中的组合帧中提取特征；/n基于提取的特征确定规则；以及/n基于确定的规则在操作数据上的应用，确定神经刺激疗法结果。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180926 US 62/736,9681.一种用于经皮刺激用户的一个或多个周围神经的可穿戴神经刺激装置，所述装置包括：
一个或多个电极，所述一个或多个电极被配置为产生电刺激信号；
一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为检测运动信号，其中所述一个或多个传感器可操作地连接至所述可穿戴神经刺激装置；以及
一个或多个硬件处理器，所述一个或多个硬件处理器被配置为：
从所述一个或多个传感器接收在时域中的原始信号；
将所述原始信号分离成多个帧；
对于所述多个帧中的每个：
将所述原始信号变换到频域中；
针对各个帧计算变换信号的第一频带中的第一能量；
针对所述各个帧计算所述变换信号的第二频带中的第二能量，其中所述第二频带包括与震颤相对应的第一频率；
基于所述第一能量与所述第二能量的比较来确定所述各个帧中的运动伪像；
基于对所述帧中的每个的运动伪像的所述确定来组合帧；
从时域或频域中的组合帧中提取特征；
基于提取的特征确定规则；以及
基于确定的规则在操作数据上的应用，确定神经刺激疗法结果。


2.根据权利要求1所述的可穿戴神经刺激装置，其中所述传感器可操作地被附接到所述可穿戴神经刺激装置。


3.根据权利要求1所述的可穿戴神经刺激装置，其中所述原始信号与所述用户的震颤活动相关。


4.根据权利要求1所述的可穿戴神经刺激装置，进一步包括一个或多个末端效应器，其被配置为生成除电刺激信号之外的刺激信号。


5.根据权利要求4所述的可穿戴神经刺激装置，其中除电刺激信号之外的所述刺激信号是振动刺激信号。


6.根据权利要求1所述的可穿戴神经刺激装置，其中所述传感器包括陀螺仪、加速度计和磁力计中的一个或多个。


7.根据权利要求1所述的可穿戴神经刺激装置，第一频带在约0Hz和约2.5Hz之间。


8.根据权利要求1所述的可穿戴神经刺激装置，其中所述第二频带在约4Hz和约12Hz之间。


9.根据权利要求1所述的可穿戴神经刺激装置，其中所述第二频带在约3Hz与约8Hz之间。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的可穿戴神经刺激装置，其中所述特征包括以下中的至少一个或多个：幅度、带宽、曲线下面积(例如，功率)、频率仓中的能量、峰值频率、或频带之间的比率。


11.根据权利要求1至9中任一项所述的可穿戴神经刺激装置，其中所述特征包括动力学特征中的至少一个或多个，其中所述动力学特征包括所述信号的规律性、幅度和形状。


12.根据权利要求1至9中任一项所述的可穿戴神经刺激装置，其中所述特征包括以下中的至少一个或多个：在峰值震颤频率处的幅度或功率谱密度即PSD、在所述峰值震颤频率周围约2.75Hz宽的频带中的合计幅度或PSD、在约4到约12Hz之间的频带中的合计幅度或PSD、或仅从刺激前频谱中选出的所述峰值震颤频率周围的频带中的合计幅度或PSD。


13.根据权利要求1至9中任一项所述的可穿戴神经刺激装置，其中所述特征包括频域特征。


14.根据权利要求1至9中任一项所述的可穿戴神经刺激装置，其中所述特征包括近似熵、位移、曲线拟合、功能PCA、滤波、均值、中位数、或时域范围中的至少一个。


15.根据权利要求1至9中任一项所述的可穿戴神经刺激装置，其中所述特征包括时域特征。


16.一种用于经皮调节用户的一个或多个周围神经的可穿戴装置，所述装置包括：
一个或多个末端效应器，所述一个或多个末端效应器被配置为产生刺激信号；
一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为检测运动信号，其中所述一个或多个传感器可操作地连接至所述可穿戴装置；以及
一个或多个硬件处理器，所述一个或多个硬件处理器被配置为：
从所述一个或多个传感器接收在时域中的原始信号；
将所述原始信号分离成多个帧；
对于所述多个帧中的每个：
将所述原始信号变换到频域中；
针对各个帧计算变换信号的第一频带中的第一能量；
针对所述各个帧计算所述变换信号的第二频带中的第二能量，其中所述第二频带包括与震颤相对应的第一频率；
基于所述第一能量与所述第二能量的比较来确定所述各个帧中的运动伪像；
基于对所述帧中的每个的运动伪像的所述确定来组合帧；
从时域或频域中的组合帧中提取特征；
基于提取的特征确定规则；以及
基于确定的规则在操作数据上的应用，确定临床评分和神经刺激疗法结果中的一个或多个。


17.根据权利要求16所述的可穿戴装置，其中所述一个或多个硬件处理器被配置为在第一活动期间确定用于第一刺激疗法的第一校准频率，以及在第二不同活动期间确定用于第二刺激疗法的第二不同校准频率。


18.根据权利要求17所述的可穿戴装置，其中所述第一校准频率在所述第二校准频率的约3Hz之内。


19.一种经皮刺激用户的一个或多个周围神经的方法，所述方法包括：
经由脉冲发生器向定位于所述用户的皮肤表面上的一个或多个电极产生电刺激信号；
经由一个或多个传感器检测运动信号；以及
经由硬件处理器处理所述运动信号，其中处理所述运动信号包括：
从所述一个或多个传感器接收在时域中的原始信号；
将所述原始信号分离成多个帧；
对于所述多个帧中的每个：
将所述原始信号变换到频域中；
针对各个帧计算变换信号的第一频带中的第一能量；
针对所述各个帧计算所述变换信号的第二频带中的第二能量，其中所述第二频带包括与震颤相对应的第一频率；
基于所述第一能量与所述第二能量的比较来确定所述各个帧中的运动伪像；
基于对所述帧中的每个的运动伪像的所述确定来组合帧；
从时域或频域中的组合帧中提取特征；
基于提取的特征确定规则；以及
基于确定的规则在操作数据上的应用来确定神经刺激疗法结果。


20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括识别有特发性震颤的用户。


21.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括识别患有帕金森氏病的用户。


22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其进一步包括：在第一活动期间确定用于第一刺激疗法的第一校准频率，以及在第二不同活动期间确定用于第二刺激疗法的第二不同校准频率。


23.根据权利要求22所述的方法，其中所述第一校准频率在所述第二校准频率的约3Hz之内。


24.根据权利要求22所述的方法，其中所述第一活动选自动作、绘图、姿势保持和倾倒。


25.一种使用周围经皮神经刺激疗法治疗患有震颤的患者的方法，所述方法包括：
指示所述患者执行第一震颤诱发活动以引起第一诱发性震颤；
使用可穿戴生物力学传感器测量所述患者四肢的移动，以表征所述第一诱发性震颤的频率；
至少部分地基于所述第一诱发性震颤的频率，利用第一组刺激参数电刺激传入周围神经；
在电刺激所述传入周围神经之后，指示所述患者执行与所述第一震颤诱发活动不同的第二震颤诱发活动以引起第二诱发性震颤；
利用所述可穿戴生物力学传感器测量所述患者四肢的移动，以表征所述第二诱发性震颤的频率；
至少部分地基于所述第二诱发性震颤的频率，利用第二组刺激参数电刺激所述传入周围神经。


26.一种校准神经刺激装置的方法，所述方法包括：
在第一时间段内以采样率收集运动数据，其中所述运动数据包括对应于多个轴线的运动；
将收集的运动数据分离到多个窗口中；
针对所述多个轴线中的每个在所述多个窗口中的每个上执行频率变换；
对于所述多个窗口中的每个窗口，将所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·K·罗斯，S·史恩，B·休斯顿，S·巴尔巴基，S·R·哈姆纳，K·H·罗森布卢特，J·Y·于，
申请(专利权)人：卡拉健康公司，
类型：发明
国别省市：美国;US