提供了用于为脑刺激探针（10，12）确定并施加刺激设置的方法和控制系统。所述脑刺激探针（10，12）包括多个刺激电极（11）。所述方法包括对所述多个刺激电极（11）的若干刺激电极（11）：施加测试电流并确定对应的患者响应；基于（32，52，71，91）所述测试电流和所述刺激电极（11）的位置确定影响体域，将所述影响体域（32，52，71，91）和对应的患者响应与刺激诱导的行为的一般化的解剖学知识相结合，用于将所述影响体域（32，52，71，91）关联到解剖结构（33，43，53），以及确定所述影响体域（32，52，71，91）和所关联的解剖结构（33，43，53）的交集（41，51）。随后，基于所确定的交集（41，51）确定针对所述脑刺激探针（10，12）的最佳刺激体域和对应的刺激设置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于为脑刺激探针确定刺激设置的方法，所述脑刺激探针包括多个刺激电极，所述方法包括将测试电流施加到若干刺激电极并确定相应的患者响应。本专利技术进一步涉及计算机程序产品和用于控制脑刺激探针的控制系统。
技术介绍
深部脑刺激(DBS)是涉及医疗装置的植入的外科治疗，其将电脉冲发送到脑部的特定部分。所述电脉冲通过具有一个或多个电极的探针而被递送到脑组织，所述探针被长期地植入在脑中。针对不同的难治性(treatment-resistant)运动和情感障碍(诸如慢性疼痛、帕金森氏病、震颤(tremor)、肌张力障碍和强迫症(obsessive compulsivedisorder))，在选择的脑区域中的DBS已提供了显著的治疗效果。在DBS手术期间，在确定长期的DBS探针的最终植入位置中的最重要的步骤是测试刺激。测试刺激被执行以便既定 位了最佳治疗靶又调查了与围绕所述靶的结构相关的副作用的存在。在测试刺激期间，手术团队在假定的靶区域中的和/或围绕假定的靶区域的不同位置处施加刺激电流并监视患者的响应，所述响应例如可以是疾病症状的改善(减轻)以及(不良的)副作用的发生。依据所观察到的响应，所述手术团队配置控制所述刺激过程的探针的位置。经常使用携带单个肉眼可见的电极的短期植入的探针施加测试刺激，所述单个肉眼可见的电极适于将刺激电流递送到所述脑组织。在已配置最佳位置之后，所述短期探针被长期DBS探针取代。然而，也可以直接使用所述DBS探针施加测试刺激，所述DBS探针将被长期地植入用于治疗递送，其具有如下优点可以避免归因于电极替换的位置误差。在所述手术过程之后的恢复期之后，启动刺激设置的优化。针对目前状况的长期DBS探针，仅四个电极(以例如2、3或4毫米被间隔开)是可用的。当前，刺激设置的优化实质上遵从与手术内测试刺激非常相似的过程(上面所描述的针对短期探针的过程)。对由所述长期探针携带的电极中的每个，刺激按顺序被施加并且神经科医师或护士监视患者的响应，该响应例如可以是疾病症状的改善(减轻)和(不良的)副作用的发生。依据所观察到的响应，选择所述长期探针的最佳电极(或电极的最佳组合)和刺激设置。通常，选择对治疗效果提供最低阈值和大的治疗窗口(即，相对于治疗阈值，对不良影响的高的阈值)的(一个或多个)电极。优选的长期DBS探针包括多个电极，用于在所述目标区域中的不同位置处提供刺激电脉冲。例如，所述探针可以包括64或128电极的阵列。对于具有一个或仅几个(例如，四个)刺激电极的简单的DBS探针，上面所述的测试刺激过程可能足够定位所述最佳电极位置(手术内地)和/或足够获得最好的刺激设置(手术后地)。医师或护士提供一个或多个测试脉冲并观察和解释患者的身体和/或行为响应，以便选择所述最佳电极位置和/或最佳刺激设置。然而，对于具有多个刺激电极的DBS探针，所述已知的测试刺激过程是远不合适的。所述多个刺激电极允许例如通过场导向技术而精确地定位刺激。在所述脑组织中感生的(induced)刺激场和相关的患者响应取决于被递送到所选择的各个电极的刺激特性和所导致的那些刺激之间的相互作用两者。针对具有多个刺激电极的DBS探针测试多个代表性的可能的参数设置和电极组合所需要的时间远远超过在临床设置中对该过程可用的实际的时间帧。鉴于以上所述，如下是本专利技术的目的使上面所描述的为脑刺激探针确定刺激设置更加时间上有效率。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，该目的通过提供用于为脑刺激探针确定刺激设置的方法而被实现，所述脑刺激探针包括多个刺激电极，所述方法包括对所述多个刺激电极的若干刺激电极施加测试电流并且确定对应的患者响应，基于所述测试电流和所述刺激电极的位置确定影响体域(volume of influence),将所述影响体域和对应的患者响应与刺激诱导的行为的一般化的解剖学知识相结合，用于将所述影响体域关联到解剖结构，以及确定所述影响体域和所关联的解剖结构的交集。所述方法进一步包括基于所确定的交集为所述脑刺激探针确定最佳刺激体域(volume)和对应的刺激设置。所述患者对刺激的响应可以例如具有可观察的行为或较不可见的生理变化的形式。因此，所述响应的确定可以既是由临床专家或护士进行的定性评估(诸如僵硬、情绪、言语)又是定量测量(诸如加速度计数据或EMG (肌电图学)数据)。所述测试电流典型地被提供作为刺激脉冲。测试脉冲可以被提供给单个电极或被提供给电极组。针对所述测试脉冲的影响体域取决于若干因素，诸如所述刺激电流和所述刺激电极周围的组织的解剖结构。可以使用脑组织的一般化的平均电特性来计算所述影响体域。优选地使用用于所述刺激电极的位置数据和描述了在治疗中的患者的实际解剖模型(anatomy)和电组织特性的数据相对于所述DBS探针确定所述影响体域。优选地，使用所述探针周围的组织的实际的电导率模型来计算所述影响体域，但是实际上使用对应于平均导电特性的均匀电导率模型来近似(approximate)所述影响体域。例如,立体定向数据,神经导航数据或成像数据(诸如CT、MRI、或扩散张量成像(DTI)数据)可以被用于确定所述患者的解剖模型以及所述刺激电极相对于所述解剖模型的位置。如果所述患者的解剖模型不是详细已知的，则所述方法仍可以用作可以例如简单地确定哪些区域相对于所述探针是“不宜于”或“益于”刺激的方法。通过将所计算的影响体域和针对每个测试的刺激电极或刺激电极组的对应的患者响应与刺激诱发的行为的一般化的解剖学知识相结合，患者响应与特定的解剖结构相关联。因为来自哪个(或哪些)刺激电极(或刺激电极组)的哪个测试电流引起所述患者响应也是已知的，找出什么样的影响体域与什么样的神经元结构相重叠是可能的。所述刺激诱发的行为的一般化的解剖学知识可以例如来自具有刺激诱发的行为的3D解剖位置的解剖学图集或来自包含解剖结构与刺激诱发的行为之间的关系的数据库。通过进行该结合，关于刺激诱导的反应的一般知识可以被用于识别个体患者中的特定神经元结构并且确定哪些刺激电极接近于哪些神经元结构。当所述影响体域与所述解剖结构的交集被确定时，它们被用于确定最佳刺激体域。考虑到患者的治疗，一些观察到的患者响应将是所期望的。其它的观察到的患者响应可能是不希望有的副作用。所述最佳刺激体域是接近于所述探针的应该被刺激的神经元组织的体域，用于在最小有害副作用的情况下获得最佳的治疗效果。所述刺激体域取决于被施加到不同的刺激电极的刺激电流和接近于所述刺激电极的神经元组织的电特性。当所述最佳刺激体域是已知的时，可以从其得到对应的刺激设置。要被注意的是将刺激诱导的行为的一般化的解剖学知识用于检测脑移位是已知的。从Pallavaram等人的“使用手术内数据和功能图集在深部脑刺激手术期间检测脑移位初步石开究(Detecting brain shift during deep brain stimulation surgery usingintra-operative data and functional atlases: a preliminary study)，，,将手术内刺激响应数据与包含对刺激数据的治疗响应的用于全体患者的功能图集相比较是已知的。该比较被进行以确定并校正手术内脑移位。然而，该文章中所描本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.12 EP 10153466.71.ー种用于为脑刺激探针(10，12)确定刺激设置的方法，所述脑刺激探针(10，12)包括多个刺激电极(11)，所述方法包括 对所述多个刺激电极(11)的若干刺激电极(11) 施加测试电流并确定对应的患者响应， 基于(32，52，71，91)所述测试电流和所述刺激电极(11)的位置确定影响体域， 将所述影响体域(32，52，71，91)和所述对应的患者响应与刺激诱导的行为的一般化的解剖学知识相结合，用于将所述影响体域(32，52，71，91)关联到解剖结构(33，43，53)，以及 确定所述影响体域(32，52，71，91)和所关联的解剖结构(33，43，53)的交集(41,51),以及 基于所确定的交集(41，51)为所述脑刺激探针(10，12)确定最佳刺激体域和对应的刺激设置。2.如权利要求I所述的用于为脑刺激探针(10，12)确定刺激设置的方法，其中所述刺激诱导的行为的一般化的解剖学知识包括具有所述刺激诱导的行为的3D解剖位置的解剖图集。3.如权利要求I所述的用于为脑刺激探针(10，12)确定刺激设置的方法，其中所述刺激诱导的行为的一般化的解剖学知识包括包含解剖结构和刺激诱导的行为之间的关系的数据库。4.如权利要求I所述的用于为脑刺激探针(10，12)确定刺激设置的方法，其中使用加速度计或EMG数据确定所述对应的患者响应。5.如权利要求I所述的用于为脑刺激探针(10，12)确定刺激设置的方法，其中使用由观察者提...
【专利技术属性】
技术研发人员：HCF马坦斯，MMJ德雷，KT多兰，
申请(专利权)人：沙皮恩斯脑部刺激控制有限公司，
类型：发明
国别省市：
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