基于生物電共振響應(yīng)來(lái)確定電治療的參數(shù)的制作方法
【專利摘要】公開(kāi)了各種方法和裝置，有關(guān)以多個(gè)不同刺激頻率向腦部提供電刺激裝置、感測(cè)一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)，和標(biāo)識(shí)腦部對(duì)電刺激的生物電共振響應(yīng)?？苫谝粋€(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)的振蕩參數(shù)和腦部某個(gè)區(qū)域?qū)Χ鄠€(gè)刺激頻率中一個(gè)刺激頻率的響應(yīng)來(lái)標(biāo)識(shí)生物電的共振響應(yīng)?？苫谒鶚?biāo)識(shí)的生物共振響應(yīng)來(lái)設(shè)置治療的刺激頻率參數(shù)，其中，將該刺激頻率參數(shù)設(shè)置這一個(gè)刺激頻率處或鄰近于這一個(gè)刺激頻率。
【專利說(shuō)明】基于生物電共振響應(yīng)來(lái)確定電治療的參數(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及醫(yī)療系統(tǒng)，且更特定地，涉及向患者腦部傳遞電療的醫(yī)療系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]植入式醫(yī)療設(shè)備，例如電刺激設(shè)備，可用于各種醫(yī)療應(yīng)用中，例如腦深部刺激、脊椎刺激、骨盆部刺激、胃刺激、末梢神經(jīng)刺激，或在患者體內(nèi)某一目標(biāo)組織部位處的功能性電刺激。電刺激設(shè)備可用于治療患者的多種癥狀和情況，例如慢性疼痛、震癲、老年癡呆癥、帕金森癥，其它類型的行動(dòng)錯(cuò)亂、抽搐性障礙(例如癲癇)、大小便失禁、性機(jī)能障礙、肥胖癥、情緒障礙、胃輕癱，或糖尿病。在一些治療系統(tǒng)中，植入式電刺激借助一個(gè)或多個(gè)電極(通過(guò)醫(yī)用導(dǎo)線配置)向患者的目標(biāo)組織部位提供電治療。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一般而言，本公開(kāi)涉及標(biāo)識(shí)引起患者腦部某一區(qū)域的生物電共振響應(yīng)的刺激頻率參數(shù)的方法、系統(tǒng)、和設(shè)備。
[0004]配置治療方案的方法的各種實(shí)施例，包括:以多種不同刺激頻率向腦部提供電刺激；感測(cè)一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)；標(biāo)識(shí)腦部對(duì)于電刺激的生物電共振響應(yīng)，基于一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)的振蕩參數(shù)和腦部對(duì)多個(gè)刺激頻率中一個(gè)刺激頻率的共振指示來(lái)標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)；基于所標(biāo)識(shí)的生物電共振響應(yīng)來(lái)設(shè)置治療的刺激頻率參數(shù)，其中，將刺激頻率參數(shù)設(shè)置這一個(gè)刺激頻率處或在這一個(gè)刺激頻率附近；且使用所設(shè)置的刺激頻率參數(shù)向腦部傳遞治療。在一些情況中，至少部分地通過(guò)控制電路執(zhí)行傳遞電刺激、感測(cè)、標(biāo)識(shí)、設(shè)置、和傳遞治療中的每一個(gè)。一些實(shí)施例包括對(duì)刺激間隔的每一個(gè)傳遞電刺激，以多個(gè)不同刺激頻率中的相應(yīng)的刺激頻率來(lái)對(duì)多個(gè)刺激間隔的每一個(gè)傳遞電刺激。
[0005]在一些實(shí)施例中，振蕩參數(shù)包括對(duì)于電刺激的生物電共振響應(yīng)的持續(xù)期；且標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)包括確定多個(gè)不同刺激頻率中的哪個(gè)刺激頻率與生物電共振響應(yīng)的最長(zhǎng)持續(xù)期相關(guān)聯(lián)。在一些方法實(shí)施例中，振蕩參數(shù)包括頻域中的功率值；且標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)包括確定多個(gè)不同刺激頻率中的哪個(gè)刺激頻率與最高功率值相關(guān)聯(lián)。在一些方法實(shí)施例中，把電刺激傳遞至底丘腦核，并且被標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)的腦部區(qū)域是底丘腦核。在一些情況中，傳遞治療來(lái)治療運(yùn)動(dòng)障礙。在一些情況中，多個(gè)不同的刺激頻率包括伽瑪頻帶內(nèi)的頻率范圍。
[0006]在一些情況中，設(shè)置治療的刺激頻率參數(shù)包括將刺激頻率參數(shù)在一個(gè)刺激頻率處。在一些情況中，將刺激頻率參數(shù)設(shè)置在這一個(gè)刺激頻率附近包括:相比多個(gè)不同刺激頻率中的任何其它刺激頻率，將刺激頻率參數(shù)設(shè)置為更接近這一個(gè)刺激頻率。
[0007]在各個(gè)實(shí)施例中，以多個(gè)不同刺激頻率把電刺激傳遞至腦部包括:對(duì)多個(gè)不同刺激幅值的每一個(gè)，以多個(gè)不同刺激頻率將電刺激傳遞至腦部，并且其中該方法還包括設(shè)置治療的刺激幅度參數(shù)，且幅度參數(shù)被設(shè)置在或略高于對(duì)其標(biāo)識(shí)出生物電共振響應(yīng)的多個(gè)不同刺激幅值的最低幅值。在一些情況中，以多個(gè)不同刺激頻率傳遞電刺激包括逐步增加或減小刺激頻率，從而通過(guò)多個(gè)不同刺激頻率對(duì)電刺激的傳遞進(jìn)行掃描。在一些情況中，根據(jù)計(jì)劃、或觸發(fā)，來(lái)重復(fù)傳遞電刺激、感測(cè)、標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)、以及設(shè)置刺激頻率參數(shù)的步驟，以更新刺激頻率參數(shù)。一些實(shí)施例包括監(jiān)測(cè)處于特定頻帶的患者的內(nèi)源性生物電振蕩，其中基于在監(jiān)測(cè)期間在特定頻帶中不存在內(nèi)源性生物電振蕩而執(zhí)行傳遞電刺激和標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)的步驟。
[0008]各個(gè)實(shí)施例涉及一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:用于以多個(gè)不同刺激頻率把電刺激傳遞至腦部的裝置；用于感測(cè)一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)的裝置；用于標(biāo)識(shí)腦部對(duì)于電刺激的生物電共振響應(yīng)的裝置，基于一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)的振蕩參數(shù)以及腦部區(qū)域?qū)Χ鄠€(gè)電刺激頻率中的一個(gè)電刺激頻率的共振的指示來(lái)標(biāo)識(shí)出該生物電共振響應(yīng)；用于基于所標(biāo)識(shí)的生物電共振響應(yīng)來(lái)設(shè)置治療的刺激頻率參數(shù)的裝置，其中，將刺激頻率參數(shù)設(shè)置在這一個(gè)刺激頻率處或接近于這一個(gè)刺激頻率；以及使用所設(shè)置的刺激頻率參數(shù)把治療傳遞至腦部的裝置。這樣的實(shí)施例還可包括用于進(jìn)行這里引用的，包括上述方法步驟，的任何技術(shù)的裝置。
[0009]各個(gè)實(shí)施例涉及一種系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:配置成接收指示腦部活動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)傳感器；配置成向腦部傳遞電刺激的刺激發(fā)生器；以及控制電路，該控制電路包括處理器以及存儲(chǔ)處理器可執(zhí)行的程序指令的存儲(chǔ)器，控制電路被配置為:控制該刺激發(fā)生器以多個(gè)不同的刺激頻率向腦部傳遞電刺激；標(biāo)識(shí)腦部對(duì)于電刺激的生物電共振響應(yīng)，基于這一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)的振蕩參數(shù)以及腦部區(qū)域?qū)Χ鄠€(gè)刺激頻率中的一個(gè)刺激頻率的共振的指示來(lái)標(biāo)識(shí)出該生物電共振響應(yīng)；基于所標(biāo)識(shí)的生物電共振響應(yīng)來(lái)設(shè)置治療的刺激頻率參數(shù)，將刺激頻率參數(shù)設(shè)置在這一個(gè)刺激頻率處或接近這一個(gè)刺激頻率；以及控制該刺激發(fā)生器使用設(shè)置的刺激頻率參數(shù)把治療傳遞至腦部。在一些實(shí)施例中，控制電路被配置為控制刺激發(fā)生器對(duì)多個(gè)刺激間隔的每一個(gè)傳遞電刺激，從而使得以多個(gè)不同刺激頻率中相應(yīng)的刺激頻率對(duì)多個(gè)刺激間隔的每一個(gè)傳遞電刺激。
[0010]在一些實(shí)施例中，振湯參數(shù)包括對(duì)電刺激的生物電共振響應(yīng)持續(xù)期，且其中控制電路被配置為通過(guò)確定多個(gè)不同刺激頻率中的哪個(gè)刺激頻率與最長(zhǎng)持續(xù)期相關(guān)聯(lián)來(lái)標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)。在一些情況中，振蕩參數(shù)包括頻域中的功率值，且其中控制電路被配置為通過(guò)確定多個(gè)不同刺激頻率中的`哪個(gè)刺激頻率與最高功率值相關(guān)聯(lián)來(lái)判定生物電共振響應(yīng)。在一些情況中，治療包括運(yùn)動(dòng)障礙治療。在一些情況中，多個(gè)不同的刺激頻率包括伽瑪頻帶中的頻率范圍。
[0011]在一些實(shí)施例中，控制電路被配置為通過(guò)把治療的刺激頻率參數(shù)設(shè)置于這一個(gè)刺激頻率處來(lái)將治療的刺激頻率參數(shù)設(shè)置在這一個(gè)刺激頻率處或接近這一個(gè)刺激頻率。在一些實(shí)施例中，控制電路被配置為通過(guò)將刺激頻率參數(shù)設(shè)置為相比多個(gè)不同刺激頻率中的任何其它刺激頻率更接近于一個(gè)刺激頻率，來(lái)將治療的刺激頻率參數(shù)設(shè)置在這一個(gè)刺激頻率處或接近這一個(gè)刺激頻率。在一些實(shí)施例中，控制電路被配置為:通過(guò)控制刺激發(fā)生器對(duì)于多個(gè)不同刺激幅值的每一個(gè)以多個(gè)不同的刺激頻率把電刺激傳遞至腦部而控制刺激發(fā)生器以多個(gè)不同的刺激頻率向腦傳遞電刺激；以及將把幅度參數(shù)在標(biāo)識(shí)出生物電共振響應(yīng)的多個(gè)不同刺激幅值中的最低幅值處或略高于該值來(lái)設(shè)置治療的刺激幅度參數(shù)。
[0012]在各個(gè)實(shí)施例中，控制電路被配置為，以通過(guò)逐步增加或減少刺激頻率而控制刺激發(fā)生器以多個(gè)不同刺激頻率傳遞電刺激，從而通過(guò)多個(gè)不同刺激頻率對(duì)電刺激的傳遞進(jìn)行掃描。在各個(gè)實(shí)施例中，控制電路被配置為重復(fù)下列步驟:傳遞電刺激、標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)、以及根據(jù)計(jì)劃、或觸發(fā)來(lái)設(shè)置刺激頻率參數(shù)以更新刺激頻率參數(shù)。在一些實(shí)施例中，控制電路被配置為以監(jiān)測(cè)使用一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)監(jiān)測(cè)處于特定頻帶中的內(nèi)源性生物電振蕩，其中控制電路被配置為執(zhí)行下列步驟:傳遞電刺激；標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)、以及只在特定頻帶中不存在內(nèi)源性生物電振蕩時(shí)設(shè)置刺激頻率參數(shù)。
[0013]各個(gè)實(shí)施例涉及物理地實(shí)現(xiàn)的包括指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該指令導(dǎo)致處理器:以多個(gè)不同刺激頻率向腦部傳遞電刺激；感測(cè)一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)；標(biāo)識(shí)腦部對(duì)于電刺激的生物電共振響應(yīng)，基于這一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)的振蕩參數(shù)以及腦部區(qū)域?qū)Χ鄠€(gè)刺激頻率中的一個(gè)刺激頻率的共振的指示而標(biāo)識(shí)該生物電共振響應(yīng)；基于所標(biāo)識(shí)的生物電共振響應(yīng)來(lái)設(shè)置治療的刺激頻率參數(shù)，其中刺激頻率參數(shù)被設(shè)置在這一個(gè)刺激頻率處或接近這一個(gè)刺激頻率；以及使用所設(shè)置的刺激頻率參數(shù)向腦部傳遞治療。
[0014]在附圖和下面的說(shuō)明書中闡述各示例的詳細(xì)說(shuō)明。從說(shuō)明書和附圖以及權(quán)利要求書中，其它特征、目的、和優(yōu)勢(shì)將變得顯而易見(jiàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是用于標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)刺激頻率的流程圖。
[0016]圖2是基于生物電共振響應(yīng)來(lái)設(shè)置刺激頻率參數(shù)的流程圖。
[0017]圖3是基于生物電共振響應(yīng)來(lái)定義刺激狀態(tài)空間的流程圖。
[0018]圖4是基于生物電共振響應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)刺激參數(shù)的流程圖。
[0019]圖5是示出向患者傳遞治療以管理患者的身心失調(diào)(disorder)的示例性治療系統(tǒng)的概念圖。
[0020]圖6是示出醫(yī)療設(shè)備的控制電路的功能性框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]此處描述的方法和裝置提供表征腦部的生物電共振響應(yīng)以及基于該生物電共振響應(yīng)來(lái)設(shè)置刺激參數(shù)。
[0022]人腦包括在各組織內(nèi)互連和組織以執(zhí)行多種功能的成百萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元。特定區(qū)域的神經(jīng)元可以與一個(gè)或多個(gè)腦功能相關(guān)聯(lián)。這些區(qū)域可共享神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)元的電激活是腦部區(qū)域的功能以及沿這些網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)腦部區(qū)域之間通信的基礎(chǔ)。一般認(rèn)為，眾多神經(jīng)元的激活是執(zhí)行每個(gè)腦功能(諸如支持運(yùn)動(dòng)能力)所必需的。另外，對(duì)于各個(gè)腦部區(qū)域，腦部區(qū)域中的很多神經(jīng)元將在努力執(zhí)行該區(qū)域支持的功能同時(shí)去極化。腦部區(qū)域參與程度的一個(gè)度量是該區(qū)域中神經(jīng)元生物電振蕩的規(guī)律性。
[0023]可通過(guò)異常神經(jīng)激活模式來(lái)表征諸如與外傷或疾病相關(guān)聯(lián)的各種神經(jīng)系統(tǒng)病情。例如，可通過(guò)在一些情況下預(yù)期會(huì)具有特定振蕩活動(dòng)的腦部中減弱的振蕩活動(dòng)或不存在振蕩活動(dòng)，來(lái)表征與一些物理表現(xiàn)(如，震顫)相關(guān)聯(lián)的腦部病情。在諸如帕金森氏癥等一些運(yùn)動(dòng)障礙的情況中，可通過(guò)較弱的伽瑪頻帶振蕩或不存在伽瑪頻帶振蕩以及底丘腦核中異常高水平的貝塔頻帶振蕩來(lái)表征病情。用高伽瑪頻帶脈沖進(jìn)行底丘腦核的刺激可提供一些治療結(jié)果。在深部腦刺激(DBS)用于治療帕金森氏癥的情況中，以預(yù)定速率(例如，130Hz)傳遞的脈沖可減輕與帕金森氏癥相關(guān)聯(lián)的一些癥狀。然而，具有130Hz的預(yù)定脈沖傳遞頻率的刺激治療的頻率可高于減輕一些患者的癥狀所需要的頻率。降低諸如幅度和刺激頻率之類的刺激能量參數(shù)可與更少不想要的刺激、較少不需要的刺激、和/或保存電池功率相關(guān)聯(lián)。
[0024]本公開(kāi)涉及定制患者的電刺激參數(shù)。對(duì)腦部的每個(gè)目標(biāo)區(qū)域，基于該目標(biāo)區(qū)域的共振特性來(lái)定制一個(gè)或多個(gè)電刺激參數(shù)。
[0025]圖1示出用于識(shí)別腦部區(qū)域的生物電共振響應(yīng)的方法100的流程圖。方法100包括向患者腦部傳遞110電刺激，同時(shí)改變刺激頻率。當(dāng)在整個(gè)系列中改變脈沖傳送頻率的同時(shí)，可傳遞110連續(xù)的脈沖系列。在各個(gè)實(shí)施例中，在多個(gè)時(shí)間間隔上以多個(gè)不同頻率傳遞110電刺激，但是在每個(gè)時(shí)間間隔中以恒定頻率傳送110。在傳遞110的每個(gè)方式中，電刺激包括在諸如伽瑪頻率范圍之類的頻率范圍內(nèi)的不同刺激頻率的樣本。
[0026]與電刺激傳遞110并發(fā)或間歇性地，監(jiān)測(cè)120與腦部對(duì)于電刺激的生物電共振響應(yīng)。監(jiān)測(cè)120可包括接收局部場(chǎng)電位(LFP)、腦電圖(EEG)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、腦磁圖(MEG)、和/或皮質(zhì)腦電圖(EcoG)信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)的一個(gè)或多個(gè)電極。監(jiān)測(cè)120可包括以某種方式處理該信號(hào)(例如，放大、調(diào)制或?yàn)V波)以及存儲(chǔ)該信號(hào)。
[0027]基于監(jiān)測(cè)120，如果真正產(chǎn)生了生物電共振響應(yīng)，則可以標(biāo)識(shí)130產(chǎn)生生物電共振響應(yīng)的刺激頻率。當(dāng)用特定電模式刺激時(shí)，腦部的一些區(qū)域?qū)⒈硎旧镫姽舱耥憫?yīng)。如此處所涉及的，生物電共振響應(yīng)(或共振生物電響應(yīng))是指神經(jīng)區(qū)域(諸如腦部區(qū)域)中對(duì)于至少包括刺激頻率參數(shù)的特定傳送參數(shù)的電刺激的明顯且突出的共振響應(yīng)，而對(duì)此，類似但不同的傳遞參數(shù)(包括刺激頻率)沒(méi)能喚起類似的響應(yīng)。腦部區(qū)域?qū)哂刑囟▍?shù)的刺激的生物電共振響應(yīng)表示該腦部區(qū)域被功能性地預(yù)先處置為對(duì)于這些特定參數(shù)而以有組織的方式響應(yīng)來(lái)激活，且沒(méi)有功能性地預(yù)先處置為對(duì)于不同刺激參數(shù)以相同方式進(jìn)行響應(yīng)。在各種情況中，用特定頻率范圍中的生物電振蕩的特定頻率內(nèi)容的較大增加來(lái)表征生物電共振響應(yīng)。例如，當(dāng)向腦部區(qū)域傳遞Iio具有頻率范圍的特定頻率的脈沖時(shí),腦部區(qū)域可開(kāi)始以75Hz進(jìn)行生物電振蕩，但是當(dāng)以該范圍中的其它頻率傳遞刺激時(shí)，該腦部區(qū)域不會(huì)以75Hz類似大小的頻率或任何其它頻率進(jìn)行振蕩。在生物電共振響應(yīng)之前、同時(shí)以及之后，在腦部區(qū)域中還可發(fā)生其它頻率的生物電振`蕩，但是以響應(yīng)于刺激的振蕩活動(dòng)的顯著增加(例如，在伽瑪頻率范圍)來(lái)標(biāo)志這個(gè)情況下的共振。
[0028]對(duì)于不同腦部區(qū)域，生物電共振響應(yīng)可以不同方式表示。因此，可以不同方式來(lái)識(shí)別各種生物電共振響應(yīng)，用于標(biāo)識(shí)130相關(guān)聯(lián)的刺激頻率。例如，可使用快速傅里葉變換把作為監(jiān)測(cè)120的一部分而接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域?？蓮念l域中的信號(hào)產(chǎn)生功率譜，示出信號(hào)不同振蕩頻率處的的功率。在不同刺激頻率上傳遞110電刺激的整個(gè)期間，可使用功率譜來(lái)跟蹤信號(hào)。如果當(dāng)傳遞110 —個(gè)刺激頻率時(shí)功率譜表示特定頻率處生物電振蕩的明顯增加，而在傳遞110其它頻率期間，該生物電振蕩不存在或存在但程度上顯著較小，則可將這一個(gè)刺激頻率標(biāo)識(shí)130為此處產(chǎn)生生物電共振響應(yīng)的刺激頻率。
[0029]對(duì)不同刺激頻率的各種不同響應(yīng)都是可能的，包括未引起任何類型的響應(yīng)的刺激、僅引起紊亂響應(yīng)的刺激、引起僅持續(xù)與刺激一樣長(zhǎng)時(shí)間的有組織的共振響應(yīng)的刺激、弓丨起在刺激停止(cessation)后僅持續(xù)非常有限時(shí)間的有組織的共振響應(yīng)的刺激、以及引起在電刺激結(jié)束后持續(xù)達(dá)延長(zhǎng)的持續(xù)期的有組織共振響應(yīng)的刺激。在后一種情況中，可以想到，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)激活繼續(xù)自己支持達(dá)一段時(shí)間的方式，刺激頻率特別適配于激活受刺激的腦部區(qū)域的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?？墒褂眠@種延長(zhǎng)的激活作為生物電共振響應(yīng)的生物學(xué)標(biāo)記，且引起該延長(zhǎng)的生物電振蕩的刺激頻率可被標(biāo)識(shí)130為產(chǎn)生生物電共振響應(yīng)的刺激頻率。
[0030]在一些實(shí)施例中，基于與每個(gè)刺激頻率相關(guān)的感測(cè)到的信號(hào)(例如，LFP或EEG)的峰值幅度來(lái)標(biāo)識(shí)130相關(guān)聯(lián)的刺激頻率，可識(shí)別生物電共振響應(yīng)。例如，如果響應(yīng)于刺激頻率范圍中的刺激頻率處的刺激，發(fā)生以某些可識(shí)別的規(guī)律性(諸如75Hz)出現(xiàn)峰值幅度，則在一些實(shí)施例中，可得到如此的結(jié)論:如果這個(gè)響應(yīng)不出現(xiàn)在刺激頻率掃描的其它刺激頻率處,則這個(gè)共振響應(yīng)代表了生物電共振響應(yīng)。
[0031]在各個(gè)實(shí)施例中，可使用帶通濾波來(lái)濾除生物電振蕩目標(biāo)范圍(其中可預(yù)期表示在該范圍內(nèi)的生物電共振響應(yīng)的振蕩活動(dòng))之外的頻，。例如，可以懷疑，特定腦部區(qū)域的生物電共振響應(yīng)將包括60到80Hz之間的生物電振蕩的顯著增加作為生物學(xué)標(biāo)記。一個(gè)或多個(gè)帶通濾波器可濾除這個(gè)范圍之上和之下的振蕩信號(hào)內(nèi)容，從而經(jīng)帶通濾波的信號(hào)的幅度增加表示這個(gè)范圍內(nèi)增加的振蕩內(nèi)容，且在一些情況中，是共振生物電響應(yīng)。在一些實(shí)施例中，可選擇性地采用具有不同較窄通過(guò)范圍的多個(gè)帶通濾波器來(lái)確定信號(hào)是否表示指示生物電共振響應(yīng)的在較窄頻率范圍中之一中的改變。例如,一個(gè)帶通濾波器可通過(guò)60-62HZ頻率振蕩，另一個(gè)帶通濾波器可通過(guò)62-66HZ頻率振蕩，且還可使用按這個(gè)方式遞增的其它帶通濾波器?？赏ㄟ^(guò)帶通濾波器的每一個(gè)(例如，并聯(lián)的)來(lái)過(guò)濾信號(hào)，當(dāng)由濾波器中之一濾波時(shí)，觀察生物電信號(hào)是否指示響應(yīng)于特定刺激模式的幅度的增加，其中當(dāng)通過(guò)任何其它帶通濾波器對(duì)該信號(hào)進(jìn)行濾波時(shí)幅度沒(méi)有增加?？蓪?duì)其它刺激頻率重復(fù)這個(gè)過(guò)程，從而確定:在單個(gè)一個(gè)信號(hào)刺激頻率的一個(gè)窄通帶中是否觀察到幅度增加，這可表示這個(gè)刺激頻率引起生物電共振響應(yīng)。在一些情況中，基于與其它頻率比較而言特定頻率的功率增加(例如，在譜圖中)來(lái)標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)，從而響應(yīng)于該電刺激，在特定頻率處出現(xiàn)主導(dǎo)(dominant)振蕩模式。在一些情況中，相比其他頻率，特定單個(gè)主導(dǎo)頻率的功率沒(méi)有增加，則不標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)。然而，不是所有的實(shí)現(xiàn)被如此地限制。
[0032]在一些情況中，監(jiān)測(cè)120可包括每當(dāng)剛以測(cè)試的多個(gè)頻率中的一個(gè)傳遞刺激后停止電刺激傳遞110時(shí)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器。可分析表示目標(biāo)腦部區(qū)域振蕩活動(dòng)的信號(hào)(例如，轉(zhuǎn)換到頻域、確定的功率譜、以及在不同頻率之間比較的振蕩內(nèi)容)，從而確定刺激停止后是否存在振蕩活動(dòng)，如果存在，振蕩活動(dòng)持續(xù)多久(例如，當(dāng)特定振蕩活動(dòng)完全停止或落在閥值下時(shí)定時(shí)器停止)。可對(duì)多個(gè)刺激頻率中的每個(gè)刺激頻率重復(fù)該過(guò)程且可將這些頻率的每一個(gè)的不同定時(shí)器持續(xù)期相互比較。在一些實(shí)施例中，基于該頻率與最長(zhǎng)定時(shí)器持續(xù)期相關(guān)聯(lián)，可將這一個(gè)刺激頻率標(biāo)識(shí)130為在此處產(chǎn)生生物電共振響應(yīng)的頻率。即，基于與普通頻率范圍的其它刺激頻率相比引起刺激后較長(zhǎng)的生物電共振響應(yīng)，來(lái)標(biāo)識(shí)130產(chǎn)生生物電共振響應(yīng)的刺激頻率。在一些情況中，然而，測(cè)試范圍中沒(méi)有一個(gè)刺激頻率被認(rèn)為引起生物電共振響應(yīng)，盡管有一個(gè)頻率與生物電振蕩的略長(zhǎng)時(shí)間相關(guān)聯(lián)。在一些情況中，可應(yīng)用最小時(shí)間閥值(例如，腦部區(qū)域振蕩的最長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)期至少為某個(gè)最小持續(xù)期)和/或最長(zhǎng)持續(xù)期必須比第二最長(zhǎng)持續(xù)期還要長(zhǎng)特定量或百分比。這樣的要求可確保:在特定刺激頻率被標(biāo)識(shí)130為產(chǎn)生生物電共振響應(yīng)之前，在所監(jiān)測(cè)120的響應(yīng)中存在表示可信的生物電共振響應(yīng)的有意義的差異。
[0033]要注意，監(jiān)測(cè)120生物電共振響應(yīng)并不意味著這樣的響應(yīng)總是存在。在許多情況中，所監(jiān)測(cè)120的信號(hào)在刺激傳遞110期間和之后會(huì)表現(xiàn)出幾乎沒(méi)有或沒(méi)有共振響應(yīng)，特別是在特定頻帶中，且在這樣的情況中，不存在生物電共振響應(yīng)的指示。在一些情況中，對(duì)刺激頻率范圍的幾乎所有頻率的生物電響應(yīng)會(huì)包括幾乎沒(méi)有或沒(méi)有振蕩模式的反復(fù)無(wú)常的信號(hào)，但是一個(gè)刺激頻率會(huì)導(dǎo)致所刺激的腦部區(qū)域產(chǎn)生正弦型波形振蕩模式。識(shí)別響應(yīng)于不同刺激頻率的這樣的差異可以是標(biāo)識(shí)130在哪個(gè)刺激頻率處由刺激產(chǎn)生了生物電共振響應(yīng)的基礎(chǔ)。以此方式，通過(guò)在其它刺激頻率處沒(méi)有發(fā)生什么(例如，對(duì)于振蕩活動(dòng)沒(méi)有改變)而在一個(gè)刺激頻率處發(fā)生什么(例如，產(chǎn)生有組織的振蕩)，可同樣(as much)地標(biāo)識(shí)130生物電共振響應(yīng)。例如,如果一個(gè)范圍的所有刺激頻率產(chǎn)生基本相同的共振響應(yīng)(例如,每個(gè)具有相似的正弦型波形模式)，則一個(gè)刺激頻率并不會(huì)突出為產(chǎn)生生物電共振響應(yīng)。要注意，在刺激之前就出現(xiàn)、或在多個(gè)刺激頻率處出現(xiàn)的振蕩活動(dòng)并不表示生物電共振響應(yīng)。尤其，要注意，生物電共振響應(yīng)必須表示響應(yīng)于以特定頻率傳遞110的電刺激的生物電信號(hào)的某些振蕩變化，而以刺激頻率范圍中的其它刺激頻率傳遞是不存在這些變化的。
[0034]當(dāng)轉(zhuǎn)換到頻域時(shí)，包括EEG和LFP信號(hào)的信號(hào)可展現(xiàn)出多個(gè)頻率分量，表示腦部可一次具有多個(gè)振蕩模式。各種技術(shù)可表征不同振蕩模式，從而標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)，和其他?？蓪⒚總€(gè)感測(cè)到的生物電腦部信號(hào)的頻域特性確定為絕對(duì)值和/或相對(duì)值。頻域特性的一個(gè)示例可包括特定頻帶中的功率電平?？苫?，例如，生物電腦部信號(hào)的頻譜分析來(lái)確定功率電平。根據(jù)有限組數(shù)據(jù)，頻譜分析可表示在頻率范圍中的不同頻率處信號(hào)中所包含的功率分布。在各個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)范圍中的哪個(gè)刺激頻率引起最高相對(duì)伽瑪頻帶功率來(lái)表示生物電共振響應(yīng)。相對(duì)伽瑪頻帶功率可以是所感測(cè)的信號(hào)的伽瑪頻帶中的功率所感測(cè)的信號(hào)的總功率的比值。
[0035]不同的頻帶與腦部不同的活動(dòng)相關(guān)聯(lián)。在各個(gè)實(shí)施例中，刺激頻率的掃描只使用特定頻帶(諸如伽瑪頻帶)中的多個(gè)刺激頻率，且進(jìn)一步可僅監(jiān)測(cè)120相同頻帶中的生物電共振響應(yīng)，從而該生物電共振響應(yīng)必須在所掃描的刺激頻譜中振蕩。表1中示出可使用的頻帶的一個(gè)示例。
[0036]表1 [0037]
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 配置成接收表示腦部活動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)傳感器； 配置成向腦部傳送電刺激的刺激發(fā)生器；以及 控制電路，配置成: 控制所述刺激發(fā)生器從而以多個(gè)不同的刺激頻率向腦部傳送電刺激； 標(biāo)識(shí)腦部對(duì)于所述電刺激的生物電共振響應(yīng)，基于所述一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)的振蕩參數(shù)以及腦部區(qū)域?qū)Χ鄠€(gè)刺激頻率中的一個(gè)刺激頻率的共振的指示來(lái)標(biāo)識(shí)所述生物電共振響應(yīng)； 基于所標(biāo)識(shí)的生物電共振響應(yīng)來(lái)設(shè)置治療的刺激頻率參數(shù)，所述刺激頻率參數(shù)被設(shè)置在所述一個(gè)刺激頻率處或接近于所述一個(gè)刺激頻率；以及 控制所述刺激發(fā)生器使用所設(shè)置的刺激頻率參數(shù)把治療傳遞至腦部。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路被配置為控制所述刺激發(fā)生器，對(duì)多個(gè)刺激間隔的每一個(gè)，傳遞電刺激，以使得對(duì)多個(gè)刺激間隔的每一個(gè)，以所述多個(gè)不同刺激頻率中相應(yīng)的刺激頻率來(lái)傳遞電刺激。
3.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述振蕩的參數(shù)包括對(duì)于所述電刺激的生物電共振響應(yīng)的持續(xù)期，且其中所述控制電路被配置為通過(guò)確定所述多個(gè)不同刺激頻率中的哪個(gè)刺激頻率與最長(zhǎng)的持續(xù)期相關(guān)聯(lián)來(lái)標(biāo)識(shí)所述生物電共振響應(yīng)。
4.如權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述振蕩參數(shù)包括頻域中的功率值，且其中所述控制電路被配置為通過(guò)確定多個(gè)不同刺激頻率中的哪個(gè)刺激頻率與最高功率值相關(guān)聯(lián)來(lái)標(biāo)識(shí)生物電共振 響應(yīng)。
5.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述治療包括運(yùn)動(dòng)障礙治療。
6.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)不同的刺激頻率包括伽瑪頻帶中的頻率范圍。
7.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路被配置為，通過(guò)把用于所述治療的刺激頻率參數(shù)設(shè)置在所述一個(gè)刺激頻率處而把所述治療的刺激頻率參數(shù)設(shè)置在所述一個(gè)刺激頻率處或接近所述一個(gè)刺激頻率。
8.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路被配置為，通過(guò)將刺激頻率參數(shù)設(shè)置為，相比多個(gè)不同刺激頻率中的任何其它刺激頻率都接近于所述一個(gè)刺激頻率而把所述治療的刺激頻率參數(shù)設(shè)置在所述一個(gè)刺激頻率處或接近所述一個(gè)刺激頻率。
9.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路被配置為以: 對(duì)于多個(gè)不同刺激幅值的每一個(gè)，通過(guò)控制所述刺激發(fā)生器以多個(gè)不同的刺激頻率把電刺激傳遞到腦部，來(lái)控制所述刺激發(fā)生器以多個(gè)不同的刺激頻率向腦部傳遞所述電刺激；以及 通過(guò)把幅度參數(shù)設(shè)置在對(duì)其標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)的多個(gè)不同刺激幅值的最低幅值處或略高于所述幅值，來(lái)設(shè)置所述治療的刺激幅度參數(shù)。
10.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路被配置為，以通過(guò)逐步增加或減少刺激頻率而控制所述刺激發(fā)生器以多個(gè)不同刺激頻率傳遞電刺激，從而通過(guò)多個(gè)不同刺激頻率對(duì)電刺激的傳遞進(jìn)行掃描。
11.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路被配置為重復(fù)下列步驟:傳遞電刺激、標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)、以及基于計(jì)劃來(lái)設(shè)置刺激頻率參數(shù)從而更新刺激頻率參數(shù)。
12.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路被配置為重復(fù)下列步驟:傳遞電刺激、標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)、以及基于感測(cè)到的觸發(fā)來(lái)設(shè)置刺激頻率參數(shù)以更新刺激頻率參數(shù)。
13.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路被配置為使用一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)特定頻帶中的腦部的內(nèi)源性生物電振蕩，其中所述控制電路被配置為執(zhí)行下列步驟:傳遞電刺激；標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)、以及只在特定頻帶中不存在內(nèi)源性生物電振蕩時(shí)設(shè)置刺激頻率參數(shù)。
14.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路被配置為基于所述生物電共振響應(yīng)的標(biāo)識(shí)來(lái)從多個(gè)電極中選擇一個(gè)或多個(gè)電極用于傳遞治療。
15.—種系統(tǒng),包括: 用于以多個(gè)不同刺激頻率把電刺激傳遞至腦部的裝置； 用于感測(cè)一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)的裝置； 用于標(biāo)識(shí)腦部對(duì)于電刺激的生物電共振響應(yīng)的裝置，基于所述一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)的振蕩參數(shù)以及腦部區(qū)域?qū)λ龆鄠€(gè)電刺激頻率中的一個(gè)電刺激頻率的共振的指示來(lái)標(biāo)識(shí)所述生物電共振響應(yīng)； 用于基于所標(biāo)識(shí)的生物電共振響應(yīng)來(lái)設(shè)置治療的刺激頻率參數(shù)的裝置，其中，所述刺激頻率參數(shù)被設(shè)置在所述一個(gè)刺激頻率處或`接近所述一個(gè)刺激頻率；以及用于使用所設(shè)置的刺激頻率參數(shù)把治療傳遞到腦部的裝置。
16.一種用于配置治療的方法，包括: 以多個(gè)不同刺激頻率向腦部提供電刺激； 感測(cè)一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)； 標(biāo)識(shí)腦部對(duì)于所述電刺激的生物電共振響應(yīng)，基于一個(gè)或多個(gè)生物電信號(hào)的振蕩參數(shù)和腦部區(qū)域?qū)Χ鄠€(gè)刺激頻率中的一個(gè)刺激頻率的共振指示標(biāo)識(shí)所述生物電共振響應(yīng)； 基于所標(biāo)識(shí)生物電共振響應(yīng)來(lái)設(shè)置用于治療的刺激頻率參數(shù)，其中，所述刺激頻率參數(shù)被設(shè)置在所述一個(gè)刺激頻率處或接近所述一個(gè)刺激頻率；以及 用設(shè)置的刺激頻率參數(shù)對(duì)腦部傳遞治療，其中至少部分地通過(guò)控制電路執(zhí)行傳遞電刺激、感測(cè)、標(biāo)識(shí)、設(shè)置、和傳遞治療中的每一個(gè)。
【文檔編號(hào)】A61N1/36GK103501855SQ201280019374
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月20日
【發(fā)明者】J·吳, 德懷特·E·耐爾森 申請(qǐng)人:美敦力公司