专利名称：脑刺激编程的制作方法
技术领域：
本公开涉及医疗设备，更具体地涉及医疗设备所传送的编程治疗。
背景技术：
诸如电刺激器之类的医疗设备可用于不同的治疗应用中。例如，医疗电刺激设备可经由植入或外部电极将电刺激治疗传送给患者以管理患者病情(condition)。电刺激治疗可包括对神经、肌肉、或者脑组织或患者体内的其他组织的刺激。电刺激系统可完全植入患者体内。例如，电刺激系统可包括植入式电刺激发生器、以及携载电极的一条或多条植入式引线。替换地，电刺激设备可包括无引线的刺激器。在一些情况下，植入式电极可经由一条或多条经皮引线或者完全植入的引线耦合到外部电刺激发生器。
临床医生可选择多个可编程刺激参数的值来限定要传送给患者的电刺激治疗。例如，临床医生可选择刺激的电流或电压振幅、以及刺激波形的各个特性。例如，如果刺激以脉冲的形式传送，则临床医生可指定脉冲宽度和脉冲速率。另外，临床医生可指定用于传送刺激的电极配置，包括所选电极组合和电极极性。参数值集合可称为刺激程序或治疗程序。程序组可包括多个程序。在一些情况下，可在同时、时间交替(time-interleaved)、或者重叠的基础上根据程序组中的多个程序来传送治疗。
发明内容
一般而言，本公开涉及对传送到患者脑部的刺激编程。医疗设备编程器可经由用户界面将与患者病情相关联的脑网络的模型呈现给用户。脑网络的模型可以是与患者病情相关联的脑部解剖结构的图形表示，并且可指示解剖结构之间的功能关系。用户可使用所呈现的模型来提供指定期望治疗效果的输入，其中治疗效果可包括治疗结果。治疗结果可包括期望有效治疗结果和/或刺激诱发的副作用。例如，用户可提供调整对解剖结构的刺激效果(例如，对结构的激发和/或抑制效果、或者两个或更多个结构的同步和/或不同步)、或者一个结构中的影响至少一个其他结构的活动的输入。编程器可基于用户经由用户输入指定的治疗结果来确定经由植入式医疗设备(MD)传送给患者的治疗的刺激参数值。在一些示例中，编程器可将所选刺激参数值传递到IMD以供应用于患者。在一个示例中，本公开涉及一种方法，包括在计算设备的用户界面上显示患者的互连解剖结构网络的图形表示，其中该网络包括指示解剖结构之间的功能关系的图形链接；经由用户界面接收指定由植入式医疗设备传送到患者的至少一个解剖结构的至少一种治疗效果的用户输入；以及通过处理器确定一个或多个治疗参数值，通过这些治疗参数值植入式医疗设备基于用户输入以及解剖结构之间的功能关系来生成治疗。在另一示例中，本公开涉及一种系统，包括显示患者的互连解剖结构网络的图形表示的用户界面，其中该网络包括指示解剖结构之间的功能关系的图形链接，该用户界面接收指定由植入式医疗设备传送到患者的至少一个解剖结构的至少一种治疗效果的用户输入；以及确定一个或多个治疗参数值的处理器，通过这些治疗参数值植入式医疗设备基于用户输入以及解剖结构之间的功能关系来生成治疗。在另一示例中，本公开涉及一种系统，包括用于在计算设备的用户界面上显示患者的互连解剖结构网络的图形表示的装置，其中该网络包括指示解剖结构之间的功能关系的图形链接；用于经由用户界面接收指定由植入式医疗设备传送到患者的至少一个解剖结构的至少一种治疗效果的用户输入的装置；以及用于通过处理器确定一个或多个治疗参数值的装置，通过这些治疗参数值植入式医疗设备基于用户输入以及解剖结构之间的功能关系来生成治疗。在另一示例中，本公开涉及一种包括包含指令的计算机可读介质的制品，这些指令在执行时使处理器在计算设备的用户界面上显示患者的互连解剖结构网络的图形表示，其中该网络包括指示解剖结构之间的功能关系的图形链接；经由用户界面接收指定由植入式医疗设备传送到患者的至少一个解剖结构的至少一种治疗效果的用户输入；以及通过处理器确定一个或多个治疗参数值，通过这些治疗参数值植入式医疗设备基于用户输入以及解剖结构之间的功能关系来生成治疗。 在另一方面，本公开涉及一种包括计算机可读存储介质的制品。计算机可读存储介质包含供处理器执行的计算机可读指令。这些指令使可编程处理器执行本文中所描述的技术的任一部分。这些指令可以是例如软件指令，诸如用于定义软件或计算机程序的那些软件指令。计算机可读介质可以是计算机可读存储介质，诸如存储设备(例如，磁盘驱动或光学驱动)、存储器(例如，闪存、只读存储器(ROM)、或随机存取存储器(RAM))、或者(例如，以计算机程序或其他可执行的形式)存储指令以使可编程处理器执行本文中所描述的技术的任何其他类型的易失性或非易失性存储器。在附图和以下描述中阐明了本公开的一个或多个示例的细节。通过说明书和附图以及权利要求书，本公开的其他特征、目的、以及优点将变得显而易见。
图I是示出包括耦合到刺激引线的植入式刺激器的示例治疗系统的概念图。图2是示出示例植入式电刺激器的示例组件的功能框图。图3是示出示例外部编程器的示例组件的功能框图。图4A-4C示出示例编程器用户界面。图5示出与癫痫症相关联的脑网络的示例模型。图6是用于对医疗设备编程的示例技术的流程图。
具体实施例方式诸如电刺激系统之类的治疗系统根据一个或多个治疗程序将治疗传送到患者的目标组织部位，其中每一治疗程序定义一个或多个治疗参数值。可基于诸如治疗传送构件的类型(例如，包括电极的引线、包括流体传送端口的导管、或者不包括单独的治疗传送构件的无引线的刺激器)、治疗系统中所包括的医疗设备或其他硬件、用于治疗传送的目标组织部位、治疗传送构件与目标组织部位的接近度等各种因素来选择这些治疗参数值。在一些示例中，可在治疗传送构件植入患者体内之后选择(例如，最初选择、或者如果已选择参数值则修改)治疗参数值。在一些情况下，在治疗传送构件植入患者体内之后修改治疗参数值可以是有用的，因为治疗传送构件在患者体内的实际植入部位可能未准确地对应于预期植入位置，或者治疗传送构件已从其植入位置移动或迁移。由此，如果在治疗传送构件植入患者体内之前选择治疗参数值，则所选治疗参数值可不提供预期治疗效果，因为例如治疗传送构件在不同组织部位植入。另外，在一些情况下，对于给定的患者病情状态，在治疗传送构件植入患者体内之前预定有用的治疗参数值可能是相对困难的。此外，如果基于患者的非专用生理信息(例如，基准解剖图像或者非患者专用的解剖图)来预选患者的治疗参数值，则在治疗传送构件植入患者体内之后修改治疗参数值可以是合乎需要的，因为患者的实际解剖结构在尺寸、位置、或者与患者的非专用数据有关的另一特性方面是不同的。在一些编程系统中，对将刺激传送到目标区域的植入式医疗设备(IMD)编程的用户(例如，临床医生)医生可通过操纵诸如一个或多个刺激参数的值之类的单个变量来修改刺激治疗。可调整的一些刺激参数包括电极配置、电流或电压振幅、以及在刺激脉冲的情况下的脉冲速率和脉冲宽度。用户可以试错方式一次性地调整一个或多个刺激参数值的值， 直至达到期望治疗结果。由于一些治疗系统的复杂性，通过一次性地调整一个或多个相应治疗参数值来修改治疗可能是相对麻烦且耗时的。另外，如果未取得有效的刺激参数，则一些治疗系统的复杂性可导致相对较长的编程会话、加重患者的负担、并且可能影响治疗功效。例如，一些治疗系统根据两个或更多个交替的治疗程序传送治疗和/或具有将不同振幅(例如，电流导向)的同时发生的脉冲传送到若干目标病情和目标解剖结构的能力。根据多个治疗程序(例如，参数集合)传送治疗引入了可协同地起作用以达到期望治疗结果的附加编程考虑事项，临床医生完全了解或理解这些附加编程考虑事项可能有困难。另外，一些治疗系统包括诸如具有轴向分段触点的复杂电极几何形状之类的复杂电极设计，并且具有感测局部场电位以及在不同电极位置感测的生理信号的功率谱的能力。一些治疗系统还包括将电极植入脑部的不同结构并且基本同时地刺激这些结构的能力。这可使用具有不均匀间隔电极的引线、或者通过支持多条引线的系统来实现，每一条引线具有相连接的或独立的可激活电极集合。例如，示例治疗系统可支持四条引线，以使该系统可同时刺激脑部的给定半球的丘脑下核(STN)以及外部/内部苍白球(GPe/GPi)两者。由于可由不同治疗参数以及其他考虑事项引起的协同性，为更多电极设计(例如，比电极的简单线性阵列复杂的电极配置)或者将刺激基本同时地传送到脑部的多个解剖结构的治疗系统选择刺激参数值可能是相对困难的。在一种选择刺激治疗参数值的方法中，用户基于针对特定的患者解剖体的给定刺激配置所激活的组织的量的预测来选择一个或多个刺激参数值。该方法抽象编程问题，并且允许用户更好地视觉化参数变化的影响，这可有助于加快治疗参数选择。另外，该方法可允许用户直接选择并操纵组织激活的量。然而，该参数选择方法可能不利用患者体内所激活的组织的量和期望治疗结果之间的准确关系。例如，在刺激可使组织中的活动激发或者抑制的情况下，取决于所使用的专用刺激参数(例如，刺激速率、电极的植入位置)，激活的量在使该过程更有效方面是有用的，但是避免一次一个地优化参数的问题可能是不够的。活动可包括例如电活动或血液动力活动。本文中所描述的设备、系统、以及技术涉及基于指定医疗设备传送到患者脑部中的一个或多个解剖结构的至少一种治疗效果的用户输入对医疗设备编程。治疗效果可指示例如与刺激脑部的至少一个结构相关联的结果。例如，用户输入可操纵脑网络的解剖结构的活动。脑网络的解剖结构可经由神经通道以使得该网络的一个解剖结构内的活动受到该网络的另一解剖结构内的活动影响的方式在功能上彼此关联。与一些常规编程技术相比，本文中所描述的设备、系统、以及技术的各方面可减少用户选择患者的刺激治疗参数值的负担，并且可提高给定引线位置和给定患者解剖结构的治疗功效。在本文中所描述的示例中，用户经由图示脑部的解剖结构的交互的用户界面通过指定治疗的期望治疗效果来选择一个或多个刺激治疗参数值。在一个示例中，医疗设备编程器将与患者病情相关联的脑网络的模型呈现给用户。该模型可类似于网络图，并且可图示在功能上连接的脑部解剖结构的表示，从而对一个解剖结构中的脑网络的一部分的刺激可对脑网络内的另一解剖结构产生激发和/或抑制效果。例如，对一个脑部结构的刺激可对另一结构产生激发效果，或者使得另一脑部结构中的活动(例如，电活动或血液动力活动)增加。在另一示例中，对一个脑部结构的刺激可对另一结构产生抑制效果，或者使得另一脑部结构中的活动(例如，电活动或血液动力活动)减少。脑网络的模型可包括解剖结构的图形表示之间的图形链接，其中图形链接在视觉上指示解剖结构之间的功能关系。在一 些示例中，对一个或多个脑部解剖结构的刺激可导致两个或更多个脑部结构之间的同步或不同步。如果两个结构的活动(例如，电活动或血液动力活动)相关、或者表示其行为的脑部生物电信号的给定光谱带中的峰值相对高度地相关(例如，两个脑部结构的光谱带的峰值大约同时出现或者具有一致的超前或滞后相位行为)，则这些结构可被认为同步。如果两个结构的活动不相关、或者表示其行为的给定光谱带中的峰值不相关(例如，给定一个结构中的活动，另一结构中的活动是不可预测的)，则这些结构被认为不同步。在一些示例中，两个或更多个结构的同步可以是合乎需要的。在其他示例中，两个或更多个结构的不同步可以是合乎需要的。例如，在癫痫症中，正常不同步的脑部结构的同步可指示与癫痫症相关联的病情或症状(例如，抽搐)的存在或对该病情或症状进行预测。在该示例中，可将刺激传送到一个或多个脑部结构以有助于使两个脑部结构的活动不同步，因此减轻或者甚至防止抽搐。使用该模型，用户可通过与用户界面互连、通过调整该模型所表示的脑网络的一个或多个解剖结构中的活动来定义期望治疗结果或者对与患者病情相关联的特性的调整(例如，患有帕金森病的患者的颤抖)。然后，编程器可确定可达到刺激治疗的期望治疗效果的刺激治疗参数值。在一些示例中，编程器可存储所选刺激治疗参数值和/或可将参数值传递到MD以供刺激治疗传送。为了说明起见，本公开的示例讨论了利用具有引线的刺激器。本公开的各方面可适用于无引线的刺激器、以及能够提供刺激治疗的其他类型的医疗设备。图I是示出示例治疗系统2的概念图，治疗系统2包括将刺激治疗传送给患者6的植入式电刺激器34。患者6通常但不一定是人类。在图I所示的示例中，治疗系统2可称为深部脑刺激(DBS)系统，因为植入式电刺激器4将电刺激治疗直接传送到脑部16内(诸如脑部16的硬脑膜下)的组织。除了深脑部位以外或者代替深脑部位，植入式电刺激器4可将电刺激传送到脑部16的表面(例如，脑部16的皮层表面)上的诸如患者的头盖骨和脑部16的硬脑膜之间的目标组织部位。植入式刺激器4可将治疗传送到患者6的脑部16以治疗各种患者病情中的任一种，诸如神经障碍或疾病。示例神经障碍可包括抑郁、痴呆、强迫症、以及运动障碍(诸如帕金森病、痉挛、癫痫、以及肌张力障碍)。同样，DBS对治疗诸如偏头痛、肥胖、以及心境障碍之类的其他患者病情(例如，抑郁或焦虑性障碍)可以是有用的。植入式电刺激器4经由一个或多个植入式电极11将电刺激传送给患者6。植入式电极11可布置在诸如具有引线段12A和12B的植入式医疗引线10之类的一条或多条植入式医疗引线上、并且在一些情况下可布置在医疗设备的外壳14上。电刺激可以是受控电流或电压脉冲或者基本连续的波形的形式。这些脉冲或波形的各个参数可由一个或多个治疗程序(在刺激治疗的情况下也称为“刺激程序”)定义。这些脉冲或波形可基本连续或者以短脉冲群(burst)、区段或图案的形式传送，并且可单独或结合一个或多个其他刺激程序所定义的脉冲和波形传送。虽然图I示出可完全植入的刺激器4，但是本公开中所描述的技术可适用于具有经由可经皮植入的引线布置的电极的外部刺激器，其中贴片电极或者其他无关电极在外部附连以用作基准电极。另外，在一些情况下，植入式电极可布置在无引线的刺激器上，在此情况下，刺激器4可不耦合到引线10。
在图I所示的示例中，将植入式刺激器4植入患者6的锁骨区域中的皮下囊袋(pocket)内。刺激器4生成可编程电刺激(例如，电流或电压波形、或者电流或电压脉冲)，并且经由携载植入式刺激电极阵列11的植入式医疗引线10传送该刺激。在一些情况下，可设置多条植入式引线。在图I的示例中，引线10的远端分叉，并且包括两个引线段12A和12B (统称为“引线段12”)。弓丨线段12A和12B各自包括构成电极阵列11的一部分的电极集合。在各个示例中，引线段12A和12B各自可携载四个、八个、十二个、十六个、或者更多个电极，但是系统2可在任何合适数量的引线上包括任何合适数量的电极。在图I所示的示例中，每一引线段12A、12B包括在引线段的远端附近的不同轴向位置被配置为环形电极的四个电极。在本公开的其余部分中，出于简化的目的，本公开一般可引用在“引线”而非“引线段”上携载的电极。图I还示出外壳或罐状电极13。外壳电极13可与植入式刺激器4 (在本公开中也称为植入式医疗设备(IMD)4)的密封外壳14的外表面一体地形成,或者以其他方式I禹合到外壳14。在一个不例中，外壳电极13可描述为IMD的表面上的有源、非可拆卸电极。在一些不例中，外壳电极13由IMD 4的外壳14的面朝外部分的非绝缘部分限定。可米用外壳14的绝缘和非绝缘部分之间的其他分界处来限定可称为盒状(case)或罐状电极的两个或更多个外壳电极。在一些不例中，外壳电极13包括几乎整个的外壳14、外壳14的一侧、外壳14的一部分、或者外壳14的多个部分。在其他不例中，电极13可由从外壳14延伸的专用短引线上的电极构成。作为另一替换方案，外壳电极13可设置在携载电极11的引线之一的近侧部分上。该近侧部分可例如在引线10耦合到外壳14的点或者在该点附近紧邻该外壳，诸如与该外壳的引线连接头8相邻。在另一示例中，贴片电极或其他无关电极可在外部附连以用作基准电极。在一些示例中，引线10还可携载准许植入式刺激器4感测来自患者6的电信号的一个或多个感测电极。在选择的基础上，一些刺激电极可耦合以用作刺激电极和感测电极。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条或多条弓I线。在这些示例中，引线可经由公共的引线延伸线或者经由单独的引线延伸线耦合到植入式刺激器4。引线10的近端可直接或者经由引线延伸线间接地电和机械地耦合到植入式刺激器4上的头8。引线10的引线主体中的导体可将位于引线段12上的刺激电极电连接到植入式刺激器4。引线10沿着患者6的颈部从植入式刺激器4的植入区穿行到患者6的头盖骨以接入脑部16。将引线段12A和12B分别植入右半球和左半球以将电刺激传送到脑部16的一个或多个结构，这可基于患者病情来选择。本公开不限于图I所示的引线10的配置、或者DBS或CS治疗的传送。可通过头盖骨18中的对应孔将引线段12A、12B植入脑部16的期望位置。弓丨线段12A、12B可置于脑部16内的任何位置，以使位于引线段12A、12B上的电极11能够将电刺激提供给脑部16内的目标传送部位。在运动障碍的情况下，脑部16内的引线段12A的示例位置可包括脚桥核(PPN)、丘脑、基底神经节结构(例如，苍白球、黑质、丘脑下核)、未定带、纤维管道、豆核束(及其分支)、豆状袢、和/或福雷尔区(Field of Forel)(丘脑束)。在偏头痛的情况下，植入式引线段12，从而将电刺激提供给脑部16的视皮层来减少或消除折磨患者6的偏头痛。一般而言，目标治疗传送部位可取决于正在治疗的患者病情。在图I所示的示例中，引线段12的电极11为环形电极。环形电极相对简单地编 程，并且能够将电场传送到与引线段12相邻的任何组织。在其他示例中，引线段12的电极11可具有不同的配置。例如，引线段12的电极11可具有能够产生某种形状的电场的复杂的电极阵列几何形状。复杂的电极阵列几何形状可包括围绕每一引线段12A、12B的外周界的多个电极(例如，部分环形或分段的电极)，而不是一个环形电极。以此方式，电刺激可在自引线段12起的特定方向上定向以增强治疗功效并减少因刺激大量组织产生的可能的不利副作用。在替换示例中，一个或多个引线段12可具有除图I所示的细长圆柱形以外的形状。例如，引线段12可以是桨状引线、球状引线、可弯曲引线、或者可在治疗患者6时有效的其他类型的形状。在图I所示的示例中，治疗系统2包括临床医生编程器20以及患者编程器22。临床医生编程器20可以是允许临床医生对刺激器4经由用户界面(例如，使用输入键和显示器)传送的刺激治疗编程的计算设备。例如，使用临床医生编程器20，临床医生可指定刺激参数值(即，创建治疗程序)，以供刺激器4传送刺激治疗使用。临床医生编程器20可通过植入式刺激器4来支持遥测(例如，射频(RF)遥测)以下载程序、并且任选地上传植入式刺激器4所存储的操作或生理数据。以此方式，临床医生可通过临床医生编程器20来周期性地询问植入式刺激器4，从而基于所存储的生理数据评估功效，并且如果有必要则修改程序或创建新程序。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，临床医生编程器20将程序传输到患者编程器22。在一些示例中，患者编程器22可用作临床医生编程器。在一些示例中，编程器可以是专用的计算设备，或者它可以是可用于编程目的的任何合适的通用计算设备。在其他示例中，编程器可以是用作经由网络连接的工作站或服务器基础结构的客户机设备的设备，其中工作站或服务器供应计算能力(例如，从而基于指示刺激治疗的期望治疗效果的用户输入来确定一个或多个治疗参数值)，将结果传递到编程器，并且该编程器显示在使用点的结果。与临床医生编程器20 —样，患者编程器22可以是手持计算设备。患者编程器22还可包括允许患者6与患者编程器22和植入式刺激器4交互的显示器和输入键。以此方式，患者编程器22向患者6提供用于控制植入式刺激器4所传送的刺激治疗的用户界面。例如，患者6可使用患者编程器22来启动、停止、或调整电刺激治疗。具体而言,患者编程器22可准许患者6来调整程序的刺激参数，诸如持续时间、电流或电压振幅、脉冲宽度和脉冲速率。患者6还可例如从多个所存储的治疗程序中选择治疗程序，作为控制植入式刺激器4传送刺激的当前程序。在一个示例中，患者编程器22可具有与其所控制的治疗程序相关联的许可，并且可给予患者6改变特定参数值和/或程序的能力。用户可与临床医生编程器20、患者编程器22、或者另一计算设备交互以定义刺激器4生成且通过一条或多条引线10传送到患者12的脑部16内的目标组织部位的刺激治疗参数值。尽管本公开主要涉及临床医生编程器20呈现的用于对刺激器4传送的刺激治疗编程的用户界面，但在其他示例中，本文中所描述的技术可通过患者编程器22或另一计算设备来执行。由此，对临床医生编程器20的描述还可与患者编程器22或另一计算设备有关。在本文中所描述的一些示例中，临床医生编程器20生成并显示呈现脑网络的高级模型的图形用户界面，该高级模型包括与患者病情相关联的在功能上相关的脑部解剖结构，其中施加到网络的一个解剖结构的刺激影响网络的一个或多个其他解剖结构以及与患 者病情相关联的特性(例如，一种或多种症状、诸如感觉异常、视力模糊、认知障碍等副作用的存在/不存在/严重性)。用户可通过与用户界面的交互来选择刺激器4传送到脑网络内的一个或多个解剖结构的至少一种治疗效果。治疗效果可以是例如传送到患者6的刺激治疗的期望治疗结果。例如，用户可通过与用户界面交互来调整该模型所表示的脑网络的一个或多个解剖结构中的活动。该活动可以是例如脑部生物电信号活动或血液动力活动。脑部生物电信号的示例包括但不限于从在脑部28的一个或多个结构内感测到的局部场电位(LFP)生成的电信号。然而，LPF可包括患者12的脑部28内的更宽种类的电信号。脑部结构内的血液动力活动可由例如脑部结构内的血流、血压或血量指示。响应于接收到指示期望治疗结果的用户输入，临床医生编程器20可选择可达到用户选择的治疗结果的刺激参数值。例如，临床医生编程器20可将一个或多个用户选择的治疗结果转化到用于将电刺激治疗传送给患者的电极子集11中，并且转化成经由电极子集11传送的刺激信号的值。以此方式，用户可通过经由临床医生编程器20的用户界面选择期望治疗结果来选择一个或多个刺激参数值。在一个示例中，临床医生编程器20呈现与患者病情相关联的脑网络的模型，并且接收来自用户的指示对脑网络的特定结构的期望效果的输入，其中这些结构可表示对应脑部结构。在一个示例中，临床医生编程器20可允许用户利用用户界面来改变对脑部结构的抑制和/或激发效果、和/或诱发脑网络的模型内的两个或更多个脑部结构之间的同步或不同步，并且可相应地调整刺激治疗参数值以达到用户指定的效果。在一个示例中，植入式刺激器4根据编程器20基于用户输入选择的刺激治疗参数值来传送刺激治疗。治疗参数值可组织为治疗程序或者治疗程序组。每一治疗程序可包括多个治疗参数中的每一个的对应值，诸如电流或电压振幅、脉冲宽度、脉冲形状、脉冲速率、以及电极配置(例如，电极组合和极性)中的每一个的对应值。在一些示例中,植入式刺激器4在给定时间根据治疗程序组传送刺激。植入式刺激器4可根据程序组的不同程序使脉冲或其他信号交织(例如，在多个程序中循环)，从而同时治疗不同症状或不同身体区域、或者提供组合的治疗效果。
植入式刺激器4、临床医生编程器20、以及患者编程器22可经由电缆或无线通信来通信，如图I所示。例如，临床医生编程器20和患者编程器20可使用本领域已知的RF遥测技术或者其他标准通信协议(诸如举例而言Bluetooth )经由无线通信与植入式刺激器4通信。临床医生编程器20和患者编程器22还可使用诸如根据802. 11或Bluetooth 规范集的RF通信、例如根据IrDA标准的红外通信、或者其他标准或专属遥测协议之类的各种有线或无线通信技术中的任一种来相互通信。临床医生编程器20和患者编程器22中的每一个可包括准许与植入式刺激器4双向通信的收发机。虽然出于说明的目的本公开一般涉及植入式刺激器，但是本公开中所描述的技术还可与其他类型的植入式医疗设备一起使用，并且用于与患者身体的其他器官或部分相关联的病情。因此，出于说明的目的，提供了对植入式刺激器的描述，并且该描述不应当被认为是对本公开中广泛描述的技术的限制。图2是示出示例植入式刺激器34的各个组件的功能框图。植入式刺激器34是图I所示的植入式刺激器4的一个示例。在图2所示的示例中，植入式刺激器34包括处理器50、存储器52、电源54、遥测模块56、天线57、感测模块58、以及刺激发生器60。在图2 中还示出经由对应导体耦合到电极48A-48Q (统称为“电极48”)中的每一个的植入式刺激器34。在一些示例中，两个或更多个电极48可经由公共导体耦合到刺激发生器60。电极48A-48P是可植入的，并且可布置在一个或多个植入式引线上。参考图1，引线段12A和12B可分别携载电极48A-48H和电极48I-48P。在一些情况下,一个或多个附加电极可位于植入式刺激器34的外壳上、或者位于该外壳内，例如以提供公共或接地电极、或者外壳阳极。在图I的示例中，引线或引线段携载八个电极以提供2x8的电极配置(例如，各自具有八个电极或者包括两列八行的电极阵列的两条引线)，从而提供总数为十六的不同电极。这些引线可从与植入式刺激器34相关联的外壳拆卸、或者固定到这种外壳。在其他示例中，治疗系统可包括包含单条引线、两条引线、三条引线、或者三条以上引线的不同电极配置。另外，引线上的电极数可变化，并且在不同引线之间可相同或不同。其他配置的示例包括具有八个电极的一条引线(1x8)、具有十二个电极的一条引线(1x12)、具有十六个电极的一条引线(1x16)、各自具有四个电极的两条引线(2x4)、各自具有四个电极的三条引线(3x4)、各自具有八个电极的三条引线(3x8)、分别具有四个、八个和四个电极的三条引线(4-8-4)、具有十二个或十六个电极的两条引线(2xl2、2xl6)、或者其他配置。另外，在其他示例中，刺激发生器60可经由贴片引线上的电极将刺激传送给患者6，该刺激发生器60可具有可包括多列和多行电极的贴片状的远端。选择不同的电极来形成电极组合。将极性分配给所选电极以形成电极配置。存储器52可存储供处理器50执行的指令、刺激治疗数据、和/或与患者6的治疗有关的其他信息。处理器50可根据从存储在存储器52中的多个治疗程序或者程序组中选择的一个或多个程序来控制刺激发生器60生成并传送刺激。每一存储的治疗程序定义特定电刺激参数集合，诸如刺激电极组合或配置、电流或电压振幅、频率(例如，在刺激脉冲的情况下的脉冲速率)、以及脉冲宽度。存储器52可包括任何电子数据存储介质，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存等。存储器52可存储程序指令，这些程序指令在由处理器50执行时使该处理器执行归于本公开中的处理器50和植入式刺激器34的各个功能。
在一些示例中，存储器52所存储的信息可包括关于患者6先前接受的治疗的信息、或者关于当前治疗的信息。存储历史和当前治疗信息两者对后续治疗可以是有用的，以使例如临床医生可检索所存储的信息以确定在先前治疗会话期间施加给患者的治疗。存储在存储器52中的信息还可包括例如关于与患者病情相关联的脑部结构的信息、以及刺激治疗参数值所定义的相应刺激治疗程序，其中施加刺激治疗程序有助于控制脑部解剖结构达到相关联患者病情的期望治疗结果。处理器50可包括一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或者其他数字逻辑电路。归于此处所描述的处理器的功能可体现在经由软件、固件、硬件、或者其任意组合的硬件设备中。处理器50控制植入式刺激器34的操作，例如根据从存储器52中检索的所选治疗程序或治疗程序组来控制刺激发生器60生成并传送刺激治疗。例如，处理器50可控制刺激发生器60传送电信号，例如作为刺激脉冲或连续波形，其中电流或电压振幅、脉冲宽度(如果适用的话)、以及速率通过一个或多个刺激程序来指定。处理器50还可控制刺激发生器60经由电极子集48 (也称为电极组合且极性通过一个或多个程序指定)来选择性地传送刺激。
在选择特定程序之后，处理器50可控制刺激发生器60根据所选治疗程序或该组中的程序例如同时或在时间交织的基础上传送刺激。组可包括单个治疗程序或多个治疗程序。如先前所提及的，每一程序可指定诸如(如果适用的话)振幅、脉冲宽度和脉冲速率之类的刺激参数集合。对于连续波形，参数可包括振幅和频率。另外，在电极的极性和状态方面，每一程序可指定用于传送刺激的特定电极组合、以及电极配置。电极组合可指定单个阵列或多个阵列中、以及单条弓I线上或多条弓I线中的特定电极。在电极48A-48P由引线携载(例如，位于引线上)的实现中，刺激发生器60经由诸如图I中的引线10之类的对应引线的导体49电耦合到电极48A-48P。如上所述，在一些示例中，电极48A-48P可由公共引线、或者两条或更多条单独的引线携载。由此，导体49可以是一条或多条引线的导体。刺激发生器60可经由设置在植入式刺激器4 (图I)或植入式刺激器34 (图3)的外壳内的电导体电稱合到一个或多个外壳(“罐状”)电极48Q。外壳电极48Q可配置为经调节的或未经调节的电极，从而连同位于耦合到刺激器34的引线上的电极48A-48P中的一个或多个形成电极配置。例如，外壳电极48Q可配置为用作阳极，从而与配置为用作阴极的一条或多条引线上的一个或多个电极(例如，电极48A-48P中的任一个)基本同时地供应电流。刺激发生器60可包括生成刺激脉冲或波形的刺激生成电路、以及用于例如响应于通过处理器50的控制而跨不同电极组合切换刺激的电路。刺激发生器60根据基于来自处理器50的控制信号的程序来产生电刺激信号。刺激发生器60可以是单信道或多信道的刺激发生器。例如，刺激发生器60可经由单个电极组合在给定时间传送单个刺激脉冲、多个刺激脉冲、或连续信号，或者经由多个电极组合在给定时间传送多个刺激脉冲。在一些示例中，刺激发生器60可包括充电电路，该充电电路将来自电源54的能量选择性地施加到电容器模块以生成并传送用于生成刺激信号的电源电压。除了电容器以夕卜，电容器模块可包括开关。以此方式，电容器模块可例如基于来自处理器50的信号来配置，从而存储期望电压用于以程序所指定的电压或电流振幅传送刺激。为了传送刺激脉冲，电容器模块内的开关可基于来自处理器50的信号来控制脉冲宽度。
感测模块58可被配置成感测患者6的生理参数，诸如脑部16内的脑部生物电信号(例如，包括EEG和ECoG信号的局部场电位信号(LPF)、或者脑部16内的更宽种类的电信号)或者脑部16内的血液动力特性(例如,血压、血量或血流)。在处理器50 (或者诸如图I的编程器20之类的另一设备的处理器)的控制下，感测模块58可感测指示患者参数的生物电信号或另一信号，并且将感测信号提供给处理器50。为了感测脑部生物电信号，处理器50可控制感测模块58通过电极48A-48P的子组合来选择性地感测脑部生物电信号。以此方式，刺激器34可被配置成感测模块58可通过电极48A-48P的不同组合来感测生物电信号。虽然在图2所示的示例中感测模块58与刺激发生器60和处理器50 —起结合到公共外壳中，但是在其他示例中，感测模块58可位于与刺激器34物理分离的外壳中，并且可经由有线或无线通信技术与处理器50通信。感测模块58可接收来自放置成监测患者6的脑信号的电极48A-48P或其他电极的生物电信号。处理器50可接收可以是原始生物电信号的感测模块58的输出。在其他不例中，处理器50可将附加处理施加到生物电信号,例如将这些信号转换成数字值以供进一步处理、对这些信号进行滤波等。在一个示例中，感测模块58可被配置成感测血液动力特性(例如,血压、血量或血流)。在该示例中，感测模块58可包括诸如举例而言用于感测血液动力特性的压力传感器、脉搏血氧计等电路。
在处理器45的控制下，遥测模块56支持植入式刺激器34与外部编程器20和/或22、或者另一计算设备之间的无线通信。遥测模块56可包括准许植入式刺激器34与临床医生编程器20和患者编程器22中的每一个之间的双向通信的RF收发机。在一个示例中，遥测模块56可利用其他通信协议和相应收发机，例如，用于使用BluetoothR协议来遥测的Bluetooth 收发机。遥测模块56可包括可采用各种形式的天线57。例如，天线57可由嵌入与医疗设备4相关联的外壳的导电线圈或布线构成。代替导电线圈或布线或者除了导电线圈或布线以外，天线57可安装在携载植入式刺激器34的其他组件的电路板上、或者采用电路板上的电路迹线的形式。以此方式，遥测模块56可准许与图I中的临床医生编程器20和患者编程器22的通信以接收例如新程序或程序组、或者对程序或程序组的调整。遥测模块56还可在后续治疗会话期间将已存储在存储器52中的关于先前治疗会话的信息传递到外部编程器；关于先前治疗会话的信息可由先前会话中所使用的编程器输入。所存储的信息可包括例如患者体内的引线放置、刺激治疗参数值、用户针对特定程序定义的期望治疗结果、患者信息、患者先前接收治疗的诊所、先前的临床信息等。电源54可以是不可再充电的主蓄电池或者可再充电电池，并且可耦合到电源电路。然而，本公开不限于其中电源为电池的示例。在另一示例中，作为示例，电源54可包括超级电容器。在一些示例中，电源54是可经由电感或超声能量传输来再充电，并且包括用于恢复经皮接收的能量的适当电路。例如，电源54可耦合到用于电感能量传输的次级线圈和整流电路。在附加示例中，电源54可包括产生操作功率的小的可再充电电路和功率生成电路。再充电可通过外部充电器和刺激器34内的电感充电线圈之间的近侧电感性交互来完成。在一些示例中，功率要求可足够小以允许刺激器34至少部分地利用患者动作并实现动能收集(scavenging)设备来对可再充电电池进行涓流充电。电压调节器可使用电池功率来生成一个或多个经调节的电压。图3是示出用于植入式刺激器34的示例外部编程器40的各个组件的功能框图。外部编程器40是图I所示的临床医生编程器20或者患者编程器22的一个示例。如图3所示，外部编程器40包括处理器53、存储器55、遥测模块67、用户界面59、以及电源61。一般而言，处理器53控制用户界面59并经由用户界面59接收用户输入，将数据存储到存储器55并从存储器55中检索数据，并且通过遥测模块67来控制通过植入式刺激器34的数据传输。处理器53可采用一个或多个微处理器、控制器、DSP、ASICS、FPGA、或者等效离散或集成逻辑电路的形式。归于此处的处理器53的功能可体现为软件、固件、硬件、或者其任意组合。存储器55可存储使处理器53提供归于此处的外部编程器40的功能的各方面的指令。存储器55可包括任何固定或可移动的磁性、光学或电气介质，诸如RAM、R0M、CD_R0M、磁盘、EEPROM等。在一些示例中，存储器55还可包括可用于提供存储器容量的存储器更新或增加的可移动存储器部分。可移动存储器还可允许将患者数据容易地传输到另一计算设备，或者在使用编程器40对另一患者的治疗编程之前去除患者数据。存储器55还可存储控制植入式刺激器34的操作的信息，诸如治疗传送值。在一些示例中，存储器55可存储可传输到刺激器34的治疗程序信息。
用户界面59可包括显示屏、以及允许外部编程器40接收来自用户的输入的一个或多个输入按钮。屏幕可以是例如液晶显示器件(IXD)、发光二极管(LED)显示器、等离子体显示器、点矩阵显示器、或者触摸屏。输入按钮可包括触摸板、加减按钮、紧急关机按钮、以及控制刺激治疗所需的其他输入介质。输入按钮可专用于执行特定功能(即，电源按钮)，或者这些按钮可以是取决于用户当前观察到的用户界面59的显示所呈现的区段而改变功能的软键。临床医生或患者6与用户界面59交互以例如通过调整电压或电流振幅、调整脉冲速率、调整脉冲宽度、或者选择不同电极组合或配置来手动地选择、改变、或修改治疗程序，并且可经由用户界面59来提供功效反馈或观察刺激数据。在一些示例中，用户界面59显示与患者6的病情相关联的脑网络的模型。该模型可类似于网络图，并且可图示在功能上连接的脑部解剖结构的表示，从而对一个结构中的脑网络的一部分的刺激可对脑网络内的一个或多个其他结构产生激发和/或抑制效果。在一个示例中，对脑网络的一个或多个部分的刺激可诱发两个或更多个脑部结构之间的同步或不同步。在一个示例中，对脑部结构的效果与患者病情(例如，包括最小化或消除患者病情的一种或多种症状的治疗结果)相关联。用户(例如，临床医生)可使用用户界面59的输入按钮(例如，可由用户按压或以其他方式激活的用户界面的物理按钮、或者在用户界面的触摸屏上显示的按钮)来指定施加到该模型所表示的脑部网络结构的刺激的期望治疗结果，其中治疗结果可包括与患者病情相关联的有益治疗效果和/或刺激诱发的副作用。然后，处理器53可确定限定刺激治疗程序的刺激治疗参数值，当刺激器34根据治疗程序将治疗传送给患者6时，该刺激治疗程序可有助于达到患者所指示的期望治疗结果。以此方式，用户能够通过指定刺激器34传送的刺激的期望治疗效果来配置刺激治疗参数值。编程器40可经由遥测模块67与植入式刺激器34无线地通信，该遥测模块67可包括内部天线和/或外部天线。遥测模块67可被配置成支持数据向刺激器34和从刺激器34的传输。遥测模块67可在排定时间或者在该遥测模块检测到刺激器34的接近时与该刺激器自动地通信。替换地，遥测模块67可在用户通过用户界面59发信号时与刺激器34通信。为了支持RF通信，遥测模块44可包括适当的电子组件，诸如放大器、滤波器、混合器、编码器、解码器等。在其他示例中，遥测模块67可采用其他通信标准，诸如举例而言Bluetootli ,并且遥测模块67可包括适当的Bluetoothlii件。编程器40可使用例如RF通信或近侧电感性交互、或者其他通信标准(诸如举例而言Bluet0Othx)与植入式刺激器34无线地通信。在一些示例中，遥测模块67可类似于植入式刺激器34的遥测模块56 (图2)。根据本公开，编程器40可经由遥测模块67将基于用户指定的期望治疗结果而确定的刺激参数值传递到刺激器34。另外，编程器40可经由用户界面59访问与患者病情相关联的脑网络的模型以及供用户观察和操纵的任何先前定义的治疗结果。编程器40还可检索用户当前正在观察的关于与脑部网络模型相关联的结构中的引线布局的信息。在一些示例中，患者6可与一种或多种患者病情相关联，并且编程器40可检索关于所选患者病情或者所有患者病情的信息。编程器40还可被配置成经由无线通信技术与另一计算设备通信，或通过有线(例如，网络)连接直接通信。可用于便于编程器24和另一计算设备之间的通信的本地无线通信技术的示例包括基于802. 11或Bluetoothv规范集的RF通信、例如基于IrDA标准的红外 通信。电源61将操作功率传送到编程器40的组件。电源61可以是可再充电电池，诸如锂离子或镍氢电池。还可使用其他可再充电或常规电池。在一些情况下，外部编程器40可在直接或者经由AC/DC适配器耦合到交流(AC)插座(即，AC线电源)时使用。电源61可包括监测保留在电池内的电力的电路。以此方式，用户界面59可提供当前电池水平指示符、或者需要更换电池或对电池再充电时的低电池水平指示符。在一些情况下，电源61能够估计使用当前电池剩余的操作时间。通过指示患者6的患者病情的期望治疗结果(例如，有益治疗效果和/或刺激诱发的副作用的平衡)，编程器40的用户可利用用户界面59来选择用于刺激器34生成和传送的刺激的一个或多个刺激参数值。响应于接收到指示所选患者病情的期望治疗结果的输入，编程器40的处理器53选择可达到期望治疗结果的一个或多个治疗参数值。一个或多个治疗参数值可限定治疗程序。在一些示例中，用户界面59可显示与患者病情相关联的脑网络的模型。在一些示例中，该模型表示包括与受到激发和/或抑制刺激影响的脑部结构相对应的图形表示的脑网络图，其中将刺激施加到脑网络中的一个结构对脑网络中的其他结构具有激发和/或抑制效果。用户可通过调整对该模型所表示的脑网络中的结构的激发和/或抑制影响来选择期望治疗结果。处理器53可将用户输入转化成在由刺激器34施加时导致期望治疗结果的刺激治疗参数值。以此方式，用户能够通过指定根据本公开的由刺激器34传送的脑部治疗的期望治疗效果来选择并配置刺激治疗参数值。在一些示例中，编程器40可被配置成针对对应患者病情存储多个不同的脑网络，从而处理器53可经由用户界面59呈现多种患者病情以供用户选择。图4A-4C示出示例编程器图形用户界面(⑶I) 102，处理器53可经由编程器40的用户界面59的显示将该⑶I 102呈现给用户。如以上参考图3所描述的，在一些示例中，编程器40可以是临床医生编程器20 (图1)，而在其他示例中，编程器40可以是患者编程器22。作为说明性示例，图4A-4C示出用于对针对特定病情(诸如帕金森病)接受刺激治疗的患者6的刺激治疗编程的示例用户界面。图4B的示例模型示出所表示的脑部结构之间的抑制和/或激发关系和/或效果。在其他示例中，与其他疾病或病情相关联的脑网络的模型可示出脑部结构之间的其他关系和/或效果。在一个示例中，脑网络的模型可指示癫痫综合症中脑部结构之间的同步/不同步关系、响应于诸如急性或慢性疼痛之类的刺激脑部结构的激活模式(例如，如脑部生物电信号或者指示脑部内的血液动力活动的信号的时域或频域特性所指示的)。另外，在其他示例中，脑网络的模型可包括与精神障碍(诸如重度抑郁症(MDD)、强迫症(OCD)、创伤后应激障碍、焦虑性障碍等)相关的脑部16的解剖结构。构想示出与其他类型的患者病情相关联的脑网络的其他类型的模型。
在一些示例中，针对特定患者病情，临床医生可通过例如利用功能性磁共振图像(fMRI)来确定限定脑网络的脑部16的结构，该fMRI指示针对特定患者病情或者与患者病情相关联的特定患者状态的脑部16中的神经活动(例如，基于脑部血流)。临床医生可将刺激传送到脑部16的一个结构(例如，使用具有电极的探针)，并且基于fMRI确定脑部16的哪些其他结构受到刺激影响。针对脑部16的任意数量的结构，可重复该过程。然后，确定通过至少一个公共解剖结构相互关联且受到传送到结构组中的至少一个其他解剖结构的刺激影响的成组结构可限定脑网络。如图4A所示，编程器40可经由⑶I 102将与患者相关联的病情列表呈现给用户。在其他示例中，⑶I 102可显示并非可全部适用于患者6的普通病情列表，并且用户可从该普通列表中选择专属于患者的一种或多种病情。在一个示例中，编程器40的处理器53可从MD 34、编程器40的存储器55、远程数据库、或者与编程器40相关联或编程器40与其通信的任何其他存储设备中检索病情列表。如果患者病情列表以及(如果适用的话)脑网络的相关联模型存储在另一设备中，处理器53可使用遥测模块67或者通过直接连接到患者数据的数据库来检索病情列表。在其中处理器53从除编程器40以外的设备中检索病情列表的示例中，处理器53可将检索到的信息存储在存储器55中。除了病情列表以外，处理器53可检索或生成与每一病情相关联的脑网络的模型。当用户通过与⑶I 102交互来选择患者病情时，可检索针对该病情的脑网络的模型。脑网络的模型对于特定患者病情可以是唯一的，并且可覆盖各种相关病情。在一个示例中，可基于研究或已知文献来创建脑网络的模型(例如，使用以上所述的fMRI技术)，并将这些模型存储为编程器40的存储器55中的库。在另一示例中，这些库可存储在可由编程器40访问的中央储存库，并且编程器40的处理器53可在使用/编程时从中央储存库中检索与患者病情相关的库。在一些不例中，可基于最新研究或者最新临床知识来周期性地更新所存储的库，以使在由编程器40检索时针对给定患者病情的最新库是可用的。在其他示例中，编程器40的处理器53或者另一设备可在植入时或者在基于通过临床程序确定/生成的生理感测和患者专属因素首次编程时例如使用以上所述的fMRI从默认模型生成或配置脑网络的模型。在图4A的示例中，⑶I 102可列出针对多种患者病情(诸如帕金森病105、肌张力障碍107、以及癫痫症109)的脑网络，并且可以是非患者专属的一般病情列表。用户可通过与GUI 102交互(例如，点击对应病情)来选择用户希望针对其配置刺激治疗程序的病情。在接收到用户输入之后，编程器40的处理器53可经由用户界面59 (图3)的显示将与所选患者病情相关联的脑网络的模型呈现给用户GUI 102。与所选病情相关联的脑网络可包括与该病情相关的结构、以及指示这些结构之间的关系的结构之间的链接，其中该关系可指示一个结构对另外一个或多个结构的作用。与患者病情相关联的脑功能的异常可导致在脑部16的特定结构中产生异常电活动或异常血液动力活动。这些结构可用于生成示出脑网络的脑部结构之间的功能关系的脑网络的模型。脑网络的结构可以是其中观察到指示病情的存在或严重性的活动的结构、或者影响其中观察到活动的脑网络外部的其他结构的功能的结构。脑网络的模型包括受到患者病情的特性(例如，症状)影响或者影响这些特性的脑部16的结构。例如，给定频带(例如，β )中的功率的减少可导致症状状态(例如，帕金森病中的颤抖)的减少。编程器40的处理器53可经由用户界面59接收指示通过刺激器34传送给患者6的治疗的期望治疗结果的用户输入。处理器53基于用户输入通过将用户输入转化成刺激参数值来生成刺激治疗程序，MD施加这些刺激参数值以产生期望治疗结果。在一些示例中，诸如在编程器40用于一个以上患者时、或者在最初设置患者专用编程器40之后，用户可在GUI 102的帮助下选择治疗程序之前设置患者6的简档以及患者6的编程会话。编程器40可经由⑶I 102向用户提供允许用户选择一条或多条引线12的植入位 置、或者在尚未植入这些引线的情况下允许用户选择这些引线的预期植入位置的选项和选择。植入位置可以是例如脑部16中引线12所位于的结构，或者是由刺激治疗产生的电场可覆盖的结构。在一个示例中，这些选项和选择可包括引线尖端或其相应电极的位置(例如，如立体定向(stereotactic)坐标或另一坐标系统所指示的);具有可确定其他坐标的取向信息(例如，弓I线或电极相对于已知坐标系统的角)的引线的尖端或电极中的至少一个的位置；用户可通过其直接指定手术后图像上一条或多条引线的位置的选项；给定引线的模型数量或物理尺寸；可从其推断位置信息(例如，可基于生物标记确定引线的位置)的与电极相关联的所测量生理信号的集合；或者与建立引线元件相对于脑部结构的位置相关的其他信息。在一个示例中，引线植入位置信息可存储在IMD 4中，或者可从先前编程会话可用并存储在编程器40的存储器55中。在一个示例中，处理器53可检索引线植入信息并基于对编程器40可用的或者IMD 4中的引线位置信息将引线图标132和134自动地放置在其中植入这些引线图标的脑部结构上。在一个示例中，编程器40可允许用户访问引线植入位置信息。在其他示例中，用户可提供指定引线植入位置的输入。如图4B所示，编程器⑶I 102包括显示屏104、以及选择按钮114、116和118。显示屏104可将要从中进行选择的选项呈现给用户，并且从一个屏幕转向另一屏幕。用户可使用选择按钮114、116和118来进行选择或者以其他方式提供输入，和/或用户可使用GUI102可在显示屏104上呈现给用户的软键。另外或者在其他示例中，用户可与触摸屏交互以进行选择并提供其他类型的输入。引线植入信息可以是例如相对于一个或多个引线元件(例如，尖端、电极中心等)的已知参照系的坐标(例如，立体定向坐标或者另一三维坐标系统)。在其他示例中，引线植入信息可以是例如坐标以及可用于确定与引线电极相关联的其他坐标的一组角。除了坐标以外或者代替坐标，引线植入信息还可以是例如引线元件(例如，尖端、电极等)与脑部内的解剖结构边界之间的关联性。例如，引线植入信息可指定第一电极完全在患者的左STN内，第二电极部分在左STN内，第三电极在左STN外部等。
在一些示例中，编程器40可被配置成接收图像驱动的信息输入，从而用户可通过将引线图形放置在⑶I 102所呈现的脑部图像上、或者通过经由一系列用户输入将引线元件与图像对齐(例如，通过使用用户输入设备触摸或点击引线图像上的每一电极来选择引线元件)来指定引线植入位置。例如，在一个示例中，引线元件的子集可用于标识引线植入位置(例如，第一和最后一个电极)，其中编程器40的处理器53可基于例如电极子集的所标识位置通过使用电极的已知尺寸和间隔来确定引线的其他电极的位置，以插补电极的位置。在该示例中，用户能够将引线图形拖拽到其中植入引线的脑部结构，旋转曲线并将其施加到引线图形。作为设置⑶I 102的一部分，处理器53可允许用户校准治疗系统以获取引线12以及受到刺激治疗影响的脑部16的结构(例如，刺激发生器34经由引线12传送刺激而生成的电场所覆盖的结构)的基线信息。在校准和基线获取期间，假设如果多条引线植入患者6体内则引线相对于脑部16的一个或多个解剖结构放置和/或相对于彼此放置，编程器40的处理器53可确定对脑网络中的结构的行为的效果与治疗参数值的变化之间的关系。例如，处理器53可确定治疗参数值和结构的活动之间的关系。例如，处理器53可确定电极组合、以及与电极组合相关联的参数值(例如，脉冲宽度、脉冲振幅等)，当使用经确定的电极 组合和刺激参数值将刺激施加到脑部结构时该电极组合和参数值可导致脑部结构的活动增加。在一个示例中，刺激参数值和脑部结构之间的关系可由处理器53确定(例如，在传送刺激期间或者在此之后不久通过控制刺激器34根据所选参数值传送刺激，随后感测脑部结构内的活动)。在另一示例中，刺激参数值和脑部结构之间的关系可以是已知的，并且存储在例如存储器55中。在一个示例中，脑部结构的行为可用一个或多个其他脑部结构的抑制或激活量来表达。在一个示例中，校准可涉及使用每一电极的感测和/或刺激以测量和/或引发响应、随后将该响应与脑网络模型中的适当结构相关联。例如，在一个电极处感测到特定频带可暗示该电极处于特定解剖结构中。在另一示例中，刺激电极从而引发给定响应可暗示该电极与已知产生该响应的特定解剖结构的相关性。当用户完成设置当前编程器会话时，⑶I 102可在显示屏104上显示与指定引线和患者病情相关联的脑网络的模型。脑网络模型可包括与脑网络的结构相对应的脑部结构的图形表示，其中脑部结构的图形表示可以是脑部结构的图像或者脑部结构的示意性表示。在一个示例中，脑部结构的图形表示可被放置成表示其在脑部中相对于彼此的实际位置，并且可被放置成这些结构放置在模型中相链接的结构附近。脑网络的脑部结构可以不是整个脑部结构，而是构成小于整个脑部结构的脑部结构的区域。在一个示例中，用户可通过改变对脑网络的结构的抑制或激发效果来与脑网络模型的结构交互。脑网络的模型可类似于具有表示受到影响或者与所选患者病情相关联的脑部结构的元件的网络。在一个示例中，在脑网络的所显示模型内，脑部结构可由在功能上彼此连接的网络组件图形地表示，并且可对其他脑部结构具有抑制和/或激发效果，如图所示。当脑部16的解剖结构在功能上连接时，一个解剖结构的变化可影响其连接的一个或多个结构。在一个示例中，该影响可以是所感测的脑部行为或活动。图4B的示例是用于与帕金森病的颤抖相关联的脑部治疗的脑网络的示例模型。在该示例中，该模型可包括皮层106、纹状体(striatum) 108、丘脑下核(STN) 112、以及苍白球(GPe)llO。图形链接(例如，这些结构之间的线)可指示结构之间的关系。该关系可以是例如一个结构中的刺激对一个或多个其他结构中的活动的效果。例如，在图4B所示的示例中，“ + ”可指示激发效果而可指示抑制效果。对于⑶I 102所显示的脑网络的一些结构，可能对结构本身具有反馈效果，例如对结构的刺激可导致对结构本身的抑制或激发效果O在图4B的示例中，⑶I 102包括表示植入STN 112和GPe 110的电极的引线图标132和134。引线图标132和134可以是引线12以及对应电极11的示意性描绘，或者可以是引线12以及对应电极11的图像(图I)。电极、其配置、以及与电极传送到脑部16的刺激相关联的参数值可影响结构、STN 112、以及GPe 110的响应，这可影响(例如，缓解或增加严重性)帕金森病的症状(诸如颤抖)。在一个示例中，植入的电极可将具有特定刺激参数值的电刺激传送到图4B所示的脑网络的一个或多个部分，这可导致相关联结构(例如，刺激要传送到的结构)增加其对其他结构的激发效果。例如，与植入STN 112的电极相关联的特定刺激参数值可对GPe 110具有特定激发效果。相同电极的其他配置可导致结构的抑 制效果的增加。在图4B的示例中，脑部结构之间的激发/抑制效果主要是生物电活动(例如，对一个结构的刺激基于其与链接结构之间的关系分别导致链接结构中的增加/或减少的神经活动(即激发/抑制))。在该示例中，对STN 112的刺激可导致GPe 110中的电(或神经)活动增加。⑶I 102可呈现脑网络的模型，并且指示初始刺激参数值集合上的脑网络的解剖结构之间的现有关系、以及用户是否可改变特定结构对另一结构或它本身的效果。例如，皮层106和纹状体108与该模型中的其他结构之间的连接通过“ + ”和的指示来示出对其他结构的效果。然而，编程器40的处理器53可配置⑶I 102，以使“ + ”和指示不可通过可选按钮来强调，并且因此用户不能够直接改变皮层106和纹状体108施加到图4B所示的脑网络的其他结构的效果。由于用户操纵施加到脑网络中的结构(诸如STN 112和GPe 110)的刺激的强度，因此对皮层106和纹状体108的效果可相应地改变。刺激的强度可以是例如用于将刺激传送到脑部16的电极、刺激信号的电流或电压振幅、以及其他刺激信号参数(例如，频率、或者在脉冲的情况下的脉冲宽度)的函数。在一些示例中，处理器53可通过呈现⑶I 102内的反映结构对彼此或对它本身影响的幅度的值来提供结构对网络的其他结构或对它本身具有的效果。影响幅度的值可以是无量纲数字，但是可向用户提供结构对彼此具有的效果的指示。例如，在图4B所示的示例中，对STN 112的影响的幅度被显示为无量纲值128。类似地，在图4B所示的示例中，对GPe 110的刺激的影响幅度可被显示为无量纲值130。在一个示例中，影响幅度可表示对相关联结构中的所感测到的活动的测量。在一个示例中，影响幅度可通过将生理参数的感测值与基线值作比较来生成。例如，基线值可在将引线12植入脑部16期间或者在此之后不久测量并存储在编程器22的存储器55或者IMD 34的存储器52中，可以是在没有刺激状态的情况下测量的值，或者可以是通过研究或文献建立的理论值并简单地用作基准。影响幅度可表达为比率(例如，感测值/基线值)、百分比变化(例如，相对于基线值增大或减小)、或者自基线值改变的幅度(例如，增大或减小的绝对值)。在一个示例中，所感测的活动可以是对与患者病情或者病情的特定症状相关联的结构的功能的测量。该功能可以指例如已知与临床结果(例如，症状、副作用等)相关的结构的电功能(例如，在该结构中感测的脑部生物电信号的光谱带中的能量、与该结构相关联的动作电位比等)。在图4B的示例中，对于帕金森病，STN 112的功能可以是对STN 112内所感测到的脑部生物电信号的β带中的能量的测量，这可指示患有帕金森病的患者体内颤抖的存在和/或严重性。例如，相信脑部生物电信号的β带(例如，约8赫兹(Hz)至约30Hz、或者约16Hz至约30Hz)内的异常活动指示与活动障碍(例如，帕金森病)相关联的脑部活动。在其他示例中，该功能可以指已知与临床结果相关的从结构流出或流入该结构的血流量。在一些示例中，脑网络的解剖结构之间的连接可被配置成传送到一个解剖结构的刺激可导致与脑网络的另一结构的或多或少的同步活动(例如，电活动或血液动力活动)、给定光谱带中的相对于另一脑部结构或者相对于基线或多或少的功率(例如，如使用傅里叶变换求出的存在于所指定的频率上限和下限之间的频带中的能量的量)、或者电路中感兴趣的其他可控效果。对所感测活动的测量可通过例如使用单极或双极配置中的刺激器34的电极48感测脑部生物电信号、或者使用可包括压力传感器或脉搏血氧计的引线12确定 血液动力活动(例如，血压、血流或血量)来获取。刺激器34的感测模块58 (图2)或者另一感测模块可用于感测生理参数，并且处理器53可基于感测模块58生成的信号确定所感测的活动。参考图4B，用户可与⑶I 102交互以调整并操纵施加到所示模型网络中的特定脑部结构的刺激的效果。在图4B所示的示例中，用户可通过选择按钮124和126来调整STN112和GPe 112中的每一个对彼此的效果，其中“ + ”按钮124可指示激发效果而按钮126可指示抑制效果。例如，增加对给定结构的激发效果的用户输入可导致该结构中的所感测到的活动水平的变化(例如，一个或多个频带或者血液动力活动内的脑部生物电信号振幅或功率水平)。编程器40的处理器53可确定可导致用户指示的脑部结构的激发变化的治疗参数值。然后，处理器53可应用经确定的治疗参数值，并且测量用户指示的结构中所感测到的活动。如果所感测到的活动水平没有如预期的基于用户输入改变，则该系统可向用户指示存在不匹配。在一个示例中，如果指示不匹配，则处理器53可使用与最初所使用的参数不同的参数集合来尝试所请求的变化(例如，对该结构的增加的激发效果)。在其他示例中，如果所感测到的水平没有如预期地基于用户输入改变，则该系统可提出对网络模型的调整(例如，使链接更强或更弱、从激发到抑制地改变链接、或者改变引线相对于结构的位置以更准确地反映对刺激进行的改变)。在一个示例中，该系统可通过使链接更强或更弱来调整链接的强度。结构之间的链接的强度可指示与这些结构之间的链接相关联的增益，这可用于基于一个结构相链接的另一结构中的活动来预测该一个结构中的活动。在图4B的示例中，对STN 112的刺激增加GPe 110中的活动，并且除了其他因素以外，增加的量取决于STN 112和GPe 110之间的链接强度。例如，在一个示例中，如果GPe 110中所感测到的活动水平没有如预期地基于用户输入改变，则该系统可提出通过使STN 112和GPe 110之间的链接强度更强来调整该链接强度。使链接更强可增加与该链接相关联的增益，并且由此以与先前尝试相同的水平刺激STN 112可导致GPe 110中所感测到的活动水平更高。在图4B所示的示例中，用户还可分别使用按钮120和122来调整STN 112对它本身以及GPe 10对它本身的各自影响。在一个示例中，传送到图4B所示的脑网络的刺激对STN 112和GPe 110中的每一个的效果可使用代替“ + ”和符号或者除“ + ”和符号以外的值来表示，其中增加或降低该效果被显示为数字，例如最大值的百分比。STN 112和GPe 110各自可与如图所示的植入电极相关联，这可提供对这些结构中所感测到的活动的指示。在一个示例中，所感测到的活动可以是脑部生物电信号，例如EEG、ECoG、经由微电极反映全部神经元的活动、单个神经元的尖峰串的局部场电位(LFP)等。所感测到的活动可使用如在每一结构内部带数字的框中所示的值来指示，其中该值反映这些结构对彼此或对它本身的影响的幅度，并且可使用无量纲数字来表达。在其他示例中，表示所感测到的活动的值可以是对可在脑部16内感测到的感兴趣频带(例如，β、Y、α等)中的功率或与该结构相关联的脑部生物电信号的同步程度、脑部生物电信号的时域特性(例如，平均数、中值、峰值或最低振幅、瞬时振幅、脉冲频率、或者脉冲到脉冲的变化性)、脑部生物电信号的频域特性(例如，一个或多个频带中的能量水平)、或者所感测到的生物电信号的一些其他可测量特性的直接测量。由于用户与⑶I 102中所显示的网络交互，并且通过例如选择带“ + ”和符号 的图标来调整刺激效果，因此处理器53基于用户输入动态地调整刺激参数。例如，处理器53可将刺激参数调整到有助于达到期望刺激效果的值。用户通过与⑶I 102交互而指示的刺激器24传送的治疗效果可改变在每一个受影响结构中感测到的活动(例如，脑部电信号活动或血液动力活动)。用户可基于所感测到的活动的变化来确定调整是否导致期望效果。例如，所感测到的活动可以是对感兴趣频带中的功率的测量，并且所感测到的活动的减少(例如，所感测到的脑部生物电信号的β频带中的功率)可已知为与症状状态(例如，颤抖)的减少相关。当用户调整刺激治疗对脑部16的结构的效果时，处理器53可相应地调整参数值(例如，电极组合和配置、刺激信号振幅、刺激信号频率等)。处理器53可使用映射算法来确定将产生用户指定的结果或效果的刺激参数值，例如引线配置、脉冲宽度和速率、振幅等。在一个示例中，处理器53在实现映射算法时可控制刺激器34的刺激发生器60 (图2)将刺激按顺序施加到每一电极48。然后，处理器53可获取各个刺激振幅处的结果的目标测量，例如有益治疗效果或刺激诱发的副作用。例如，可基于刺激器34的感测模块或者可与刺激器34物理地分离的另一感测模块所感测的生理参数(例如，脑部生物电信号或血液动力参数)来确定来自刺激治疗的结果的目标测量。给定通过逆向关联和/或插补的期望结果，处理器53在实现映射算法(该映射算法可存储为可由处理器53执行的指令)时可存储刺激治疗的结果的所获取测量，随后使用这些所获取测量来提出新的刺激设置。在一些示例中，可使用与该网络相关联的试探法或指导方针来进行高级网络效果之间的映射(例如，用户对脑网络的结构之间的作用的调整)。例如，临床医生的在先测试或计算机建模可指示特定的刺激频率可对特定结构具有给定效果，并且在用户指定期望治疗结果之后，经调整的效果被映射到相应频率。在任一示例中，用户可调整对结构的效果和刺激治疗，而不必在低水平直接配置任何刺激参数。刺激参数值到由刺激器34传送的治疗效果的映射可被配置为提供产生期望效果的治疗参数值的有效组合。例如，处理器53可提出以特定的试验次序就患者6达到给定期望结果的设置(例如，最少的能耗设置到最多的能耗设置)。在该示例中，最少的能耗设置可对应于具有低强度的刺激(例如，低频率、小脉冲宽度、低振幅、和/或较少有源电极)。当多个治疗程序可有助于达到用户指示的治疗效果时，处理器53可选择提供对功率的最有效使用的治疗程序。在一个示例中，用户可能希望看到调整对结构的效果(例如，刺激一个结构以在该网络中的另一结构中生成期望的所感测活动)如何影响刺激参数(例如，刺激参数值)的配置。⑶I 102可向用户提供对其的选择可呈现用户界面的按钮114，该用户界面呈现在低水平对医疗设备编程的细节，例如，组织效果的视觉化(例如，所激活的组织的量、表示将被传送电刺激而生成的电场覆盖的脑部16的结构的电场、或者指示电场的电压梯度或电流密度的电压梯度或电流密度模型)、或者刺激设置和参数值。在一个示例中，GUI 102可向用户提供可看到较高水平的模型网络交互屏幕104和刺激参数值两者的分屏选项。在该示例中，由于用户改变模型网络中的结构之间的作用，用户可看到刺激参数值的相应变化以达到如用户指示的期望效果。在使用脑网络的模型的示例中，用户可理解每一结构的所感测活动对患者病情具有的效果，例如STN中的所感测活动和患者所体验的颤抖量之间的关系。例如，用户可理解 STN中的活动水平如何影响结果(例如，右臂颤抖)和/或副作用(例如，短暂的感觉异常)。如图4C所示，在一个示例中，GUI 102可向用户提供更高水平的视觉化和编程，并且允许用户指定治疗优势结果和刺激诱发的副作用之间的平衡。在该示例中，GUI 102可在显示屏104上显示与病情(例如，图4C所示示例中的颤抖121和短暂的感觉异常123)相关联的症状和副作用列表。用户可选择性地增加或减少治疗结果和副作用。例如，用户可指示小于50%的颤抖和小于70%的短暂的感觉异常的期望结果。这些百分比可相对于其中患者6受折磨的患者病情的症状不存在的基线患者状态、或者专属于患者6的其中患者症状减少和/或刺激诱发的副作用最小化或者甚至消除的状态。在接收到指示期望相关水平的治疗优势结果和刺激诱发的副作用的用户输入之后，编程器40的处理器53可基于与患者病情相关联的脑网络通过增加或减少对可调整结构(例如，图4B所示示例中的STN 112和GPe 110)的激发或抑制来确定对刺激设置的调整。在一个示例中，处理器53可通过使用在解剖结构到结果的先前映射中建立的关系、或者通过使用先前研究工作建立或在文献中可用(例如，对STN的刺激减少颤抖的知识)的关系来确定对脑网络的调整(例如，对解剖结构的相关水平的激发或抑制)。处理器53可基于对脑组织中的电能量传播的理解(例如，对STN的刺激减少颤抖、以及必须以比先前尝试更高的振幅刺激STN来进一步减少颤抖的知识)来确定对刺激参数值的调整。处理器53还可将脑网络中的调整转化成施加到特定电极的编程参数值的变化，如通过映射算法确定和优化的。在一个示例中，用户可能希望回复到默认设置以重启编程过程，并且可选择标记为“清除”的按钮116以在用户开始进行任何改变之前返回到默认设置。在一个示例中，默认设置可以是来自最近编程会话的刺激参数值。在另一示例中，默认设置可以是相信对与该患者患有相同病情的一些患者有效的刺激参数值。一旦用户完成进行改变和调整，用户就可选择标记为“编程”的按钮118以使用经调整的程序设置来对刺激器34编程。编程器40的处理器53导致经调整的治疗程序经由对应遥测模块67、56传输到刺激器34，并且刺激器34的处理器50可接收经调整的治疗程序且控制刺激发生器60基于经调整的治疗程序生成刺激并将其传送给患者6。
如先前所描述的，编程器40的处理器53可控制用户界面59显示与除运动障碍以外的患者病情相关联的脑网络的模型、经由模型接收指示期望治疗效果的用户输入、并且基于该用户输入确定一个或多个刺激参数值。在一些示例中，脑网络包括影响患者病情的症状或者受到这些症状影响的一个或多个解剖结构(或者解剖结构的区域)。图5示出与癫痫症相关联的脑网络的示例模型500。在图5所示的示例中，与癫痫症相关联的脑网络的模型500包括作为影响患有癫痫症16的患者或者受到该患者影响的患者6的脑部16的解剖结构的丘脑外侧502、丘脑内侧504、丘脑底部506、中脑盖508、脑桥510、丘脑下部512、黑质514、额叶516、顶叶518、基底神经节520、颞叶外侧522、以及颞叶内侧524。在图5所示的示例中，结构之间的作用可对应于这些结构之间的正负相关性，其中传送增加一个结构中的脑血流(CBF)的电刺激可增加或减少该网络的另一结构中的CBF。正相关性可由结构之间的实线连接指示，并指示一个结构中的CBF的增加/减少导致连接结构中CBF的增加/减少，而负相关性可由结构之间的虚线连接(例如，连接511和513)指示，并指示一个结构中的CBF的增加/减少导致连接结构中CBF的减少/增加。图6是用于通过生成呈现脑网络的模型的用户界面、并且基于经由用户界面提供的用户输入选择刺激参数值来对医疗设备编程的示例技术的流程图。编程器(例如，编程器 40)经由用户界面59接收用户输入以发起对用于将治疗传送给患者的刺激程序的编程，其中用户输入指示引线布局和患者病情(202)。在一些示例中，处理器53可将与患者相关联的病情列表呈现给用户，并且用户可选择用户希望针对其配置刺激治疗程序的病情。由此，在一些示例中，用户输入可指示引线布局、以及用户正在针对其对刺激治疗编程的患者病情。在一个示例中，处理器53可从先前会话中或者在植入时检索存储在存储器55 (图2)中的引线布局信息。引线布局信息可包括例如引线电极的三维空间中的坐标(例如，立体定向坐标)。作为设置编程会话的一部分，编程器53可经由用户界面59将准许用户校准治疗系统以获取植入患者6体内的引线、以及受到刺激治疗影响的脑部结构的基线信息的用户界面呈现给用户。在一个示例中，校准该系统可包括刺激电极以预期产生给定治疗效果、随后感测患者6的生理信号(例如，脑部生物电信号或指示血液动力特性的信号)以确定刺激传送实际上是否引发该效果(例如，对电活动的抑制或激发)。给定对脑部结构的用户指示的期望效果或结果(例如，消除或最小化颤抖)，所感测的信息随后可用于精选对刺激参数值的确定。在校准和基线获取期间，给定引线布局，编程器40的处理器53可确定对脑网络中结构的行为的效果和刺激参数值的变化之间的关系。在一个示例中，这些结构的行为可用特定结构的抑制或激活的量来表达。编程器40可经由用户界面59显示与所指定的引线和病情相关联的脑网络的模型(204)。在一个示例中，脑网络模型可包括用户可通过改变影响对该脑部结构的抑制或激发效果的所施加刺激来与其交互的解剖脑部结构的图形表示。在其他示例中，脑网络模型可包括用户可通过改变所施加刺激以改变脑部结构内的电活动的同步或不同步来与其交互的解剖脑部结构的图形表示。脑网络的模型可类似于具有表示受到影响或者与患者病情相关联的脑部结构的元件的网络。这些结构可在功能上彼此连接，并且对一个结构的刺激可对该网络内的另一结构具有抑制和/或激发效果。在图6所示的示例中，编程器40的处理器53可经由用户界面59接收指示对抑制或激发用户界面59所显示的脑网络的一个或多个结构的一个或多个调整的用户输入。这些调整可反映增加或减少可调整结构对其他结构的抑制和/或激发效果。当用户调整对这些结构的效果时，处理器53可控制用户界面59显示对脑网络的结构处所感测到的活动的变化的指示(208)。在一些示例中，用户界面59可使用无量纲值来指示所感测到的活动。在其他示例中，该值可以是对脑部生物电信号的感兴趣频带(例如，β、Y、α等)中的功率或该信号与(例如，在脑网络的另一部分感测的)另一脑部生物电信号的同步程度、或者该信号的某其他可测量特性的直接测量。当用户利用用户界面59与脑网络交互并调整对这些结构的效果时，处理器53可根据存储在存储器55中的映射算法引发对指令的执行以将刺激参数值动态地调整到可达到用户指示的期望治疗效果的值(210)。在一些示例中，编程器40的存储器55或者另一设备的存储器(例如，刺激器34或者远程数据库)可将治疗效果与治疗参数值或者治疗参数值的变化相关联。例如，存储器 55可存储(例如，如GUI 102所显示的无量纲值、或者特定脑部生物电信号特性或血液动力特性所指示的)STN 112的特定激发水平，并且将该激发水平与特定刺激参数值(例如，频率值、电流或电压振幅、或者在刺激器34以脉冲的形式传送采集信号的情况下的脉冲宽度)或者限定多个刺激参数中的每一个的值的治疗程序相关联。作为另一示例，存储器55可将STN 112和GPe 110中的脑部生物电信号活动的特定同步百分比与一个刺激参数值或者限定多个刺激参数中的每一个的值的治疗程序相关联。在一些示例中，处理器53可基于用户输入通过访问存储器55内的数据结果将刺激参数值调整到指示刺激器34传送的期望治疗效果的值，以确定哪一个或多个刺激参数值与用户指示的治疗效果相关联。在一些示例中，处理器53实现映射算法，该映射算法可存储在存储器55 (图3)中以进行配置刺激参数(例如，引线配置、脉冲宽度和速率、振幅等的计算，这些刺激参数将产生用户指定的结果或效果。在一些示例中，可使用与脑网络相关联的试探法或指导方针来进行高级网络效果之间的映射(例如，用户对结构之间的效果的调整)。在一些示例中，处理器53可利用映射算法来提供对产生期望效果的参数值编程的有效组合。例如，特定刺激频率可对特定结构具有给定效果，并且当用户指定刺激治疗期望效果时，经调整的效果被映射到相应频率。在任一示例中，用户可调整对脑网络的结构的刺激效果以及刺激治疗，而不必在较低水平直接配置任何刺激参数。在一些示例中，刺激器34包括被配置成感测患者6的生理参数(诸如脑部16内的脑部生物电信号或者脑部16内的血液动力特性(例如，血压、血量或血流))的感测模块。在其他示例中，与刺激器34分离的感测模块可感测生理参数以确定受影响结构中的所感测到的活动值。处理器53可接收原始的所感测生理信号波形、参数化的信号波形、或者除原始信号波形以外的任何其他数据，并且确定所感测的生理信号是否指示对导致期望治疗效果(例如，结果)的刺激参数的调整(212)。例如，所感测到的生理参数可以是对感兴趣频带中的功率的测量，并且所感测到的生理参数的减小(例如，所感测到的脑部生物电信号的β频带中的功率)可已知为与症状状态(例如，颤抖)的减少相关。因此，在帕金森病的示例中，如果期望结果是颤抖的减少，则处理器53可基于脑部生物电信号的β频带中的功率的减少量来评估刺激的有效性。如果未达到期望治疗效果，则处理器53可使用可导致期望结果的值来重新调整一个或多个刺激参数值(210)。处理器53可迭代地重复是否达到期望结果的确定(212)、以及对刺激参数值的调整(210)，直至存在经调整的参数达到期望结果的指示。以此方式，映射算法可利用诸如举例而言回归学习、试错(trial and error)、分析法(例如,求解方程组)、有限元技术等技术来调整该模型和参数值预测。在一个示例中，当处理器53确定或接收达到期望结果的指示时，处理器53使用遥测模块67将程序参数传输到MD 4 (214)，该MD 4可根据接收到的程序施加刺激治疗。在其他示例中，处理器53可将程序参数存储在存储器55中，或者可将程序参数传输到数据库。该处理器还可将程序参数传输到远程程序或系统以供试验刺激。在一些示例中，处理器53可将程序参数存储为起始点用于将来对相关联模型编程。尽管本公开的技术在脑神经网络活动的上下文中进行了描述时，但应当理解，本公开的技术可适用于身体内的其他解剖结构或器官的 功能。例如，可使用本公开的技术确定诸如举例而言心律不齐的事件的发生来监测心脏功能。在一个示例中，可监测心脏的功能，并且这些功能可导致稳定的振荡轨迹，例如所监测信号的曲线类似于回到起始点的可标识形状或圆圈。轨迹变化可以是移动到指示例如频率增加的非振荡状态，这可指示心脏纤颤的发生。基于该确定，该系统可从非振荡状态移动到振荡状态从而将心脏功能恢复到正常状态。本公开中所描述的包括归于编程器40、IMD 34、或者各构成组件的那些技术的技术可至少部分地以硬件、软件、固件、或者其任意组合实现。例如，这些技术的各方面可实现在包括一个或多个微处理器、DSP、ASIC、FPGA或任何其他等效的集成或分立逻辑电路以及这些组件的任意组合的一个或多个处理器中，体现在诸如医生或患者的编程器、刺激器、图像处理设备或其他设备之类的编程器中。术语“处理器”或“处理电路”一般可以指单独或结合其他逻辑电路组合的任一前述逻辑电路、或者任何其他等效电路。这些硬件、软件、固件可在同一设备或单独的设备内实现，以支持本公开中所描述的各种操作和功能。尽管本文中所描述的技术主要描述为由頂D 34的处理器50和/或编程器40的处理器53执行，但本文中所描述的技术的任何一个或多个部分可由MD 34、编程器40、或者另一计算设备之一的处理器单独或彼此结合地实现。另外，任一所述单元、模块或组件可一起或者作为分立但可互操作的逻辑设备单独实现。将不同特征描绘为模块或单元旨在强调不同的功能方面，并且不一定暗示这些模块或单元必须通过单独的硬件或软件组件来实现。相反，与一个或多个模块或单元相关联的功能可由单独的硬件或软件组件执行，或者集成在共同或单独的硬件或软件组件内。当以软件实现时，对于本公开中所描述的系统、设备和技术的功能可体现为诸如RAM、ROM、NVRAM、EEPROM、FLASH存储器、磁性数据存储介质、光学数据存储介质等计算机可读介质上的指令。可执行这些指令以支持本公开中所描述的功能的一个或多个方面。已描述了本公开的各个示例。这些以及其他示例落在以下权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种系统，包括 显示患者的互连解剖结构网络的图形表示的用户界面，其中所述网络包括指示所述解剖结构之间的功能关系的图形链接，其中所述用户界面接收指定植入式医疗设备传送到所述患者的至少一个解剖结构的至少一种治疗效果的用户输入；以及 确定一个或多个治疗参数值的处理器，通过所述治疗参数值所述植入式医疗设备基于所述用户输入以及所述解剖结构之间的功能关系来生成治疗。
2.如权利要求I所述的系统，其特征在于，为了确定所述一个或多个治疗参数值，所述处理器 确定一个或多个治疗参数与至少一个解剖结构之间的关系；以及 基于所述一个或多个治疗参数与所述解剖结构之间的关系来确定所述一个或多个治疗参数值。
3.如权利要求I所述的系统，其特征在于，为了确定所述一个或多个治疗参数值，所述处理器确定与设备的存储器中的至少一种治疗效果相关联的一个或多个治疗参数值。
4.如权利要求I所述的系统，其特征在于，还包括 将所述治疗传送到至少一个解剖结构的刺激发生器；以及 感测所述患者的生理参数的传感器， 其中所述处理器确定所述生理参数是否指示由所述用户输入指定的至少一种治疗效果， 其中如果所述生理参数不指示由所述用户输入指定的至少一种治疗效果，则所述处理器调整所述一个或多个治疗参数值。
5.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述用户界面显示与患者病情相关联的一个或多个结果，其中所述至少一种效果指示所述一个或多个结果的期望改变。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述一个或多个结果包括至少一种有益治疗效果和至少一种刺激诱发的副作用中的至少一个。
7.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述用户界面 在所述用户界面上显示一种或多种患者病情； 经由所述用户界面接收从所述一种或多种患者病情中选择患者病情的用户输入；以及 基于所选患者病情选择所述互连解剖结构网络的图形表示。
8.如权利要求I所述的系统，其特征在于，还包括将所述一个或多个经确定的治疗参数值传输到所述植入式医疗设备的遥测设备。
9.如权利要求I所述的系统，其特征在于，还包括所述植入式医疗设备的编程器，其中所述编程器包括所述用户界面和所述处理器。
10.一种系统,包括 用于在计算设备的用户界面上显示患者的互连解剖结构网络的图形表示的装置，其中所述网络包括指示所述解剖结构之间的功能关系的图形链接； 用于经由所述用户界面接收指定植入式医疗设备传送到所述患者的至少一个解剖结构的至少一种治疗效果的用户输入的装置；以及 用于通过处理器确定一个或多个治疗参数值的装置，通过所述治疗参数值所述植入式医疗设备基于所述用户输入以及所述解剖结构之间的功能关系来生成治疗。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，用于确定所述一个或多个治疗参数值的装置包括 用于确定一个或多个治疗参数与至少一个解剖结构之间的关系的装置；以及用于基于所述一个或多个治疗参数与所述解剖结构之间的关系来确定所述一个或多个治疗参数值的装置。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，用于确定所述一个或多个治疗参数值的装置包括用于确定与设备的存储器中的至少一种治疗效果相关联的一个或多个治疗参数值的装置。
13.如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括 用于将所述治疗传送到至少一个解剖结构的装置； 用于感测所述患者的生理参数的装置； 用于确定所述生理参数是否指示由所述用户输入指定的至少一种治疗效果的装置；以及 用于如果所述生理参数不指示由所述用户输入指定的至少一种治疗效果、则调整所述一个或多个治疗参数值的装置。
14.如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括用于响应于所述用户输入经由所述用户界面显示至少一个结构的功能指示的装置。
15.如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括用于显示与患者病情相关联的一个或多个结果的装置，其中所述至少一种效果指示所述一个或多个结果的期望改变。
16.如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括 用于显示一种或多种患者病情的装置； 用于接收从所述一种或多种患者病情中选择患者病情的用户输入的装置；以及 用于基于所选患者病情选择所述互连解剖结构网络的图形表示的装置。
17.—种包括包含指令的计算机可读介质的制品，所述指令在执行时使处理器 在计算设备的用户界面上显示患者的互连解剖结构网络的图形表示，其中所述网络包括指示所述解剖结构之间的功能关系的图形链接； 经由所述用户界面接收指定植入式医疗设备传送到所述患者的至少一个解剖结构的至少一种治疗效果的用户输入；以及 通过处理器确定一个或多个治疗参数值，通过所述治疗参数值所述植入式医疗设备基于所述用户输入以及所述解剖结构之间的功能关系来生成治疗。
18.如权利要求17所述的计算机可读介质，其特征在于，确定所述一个或多个治疗参数值的所述指令包括如下的指令 确定一个或多个治疗参数与至少一个解剖结构之间的关系；以及基于所述一个或多个治疗参数与所述解剖结构之间的关系来确定所述一个或多个治疗参数值。
19.如权利要求17所述的计算机可读介质，其特征在于，确定所述一个或多个治疗参数值的指令包括确定与设备的存储器中的至少一种治疗效果相关联的治疗参数值的指令。
20.如权利要求17所述的计算机可读介质，其特征在于，还包括如下的指令将所述治疗传送到至少一个解剖结构； 感测所述患者的生理参数； 确定所述生理参数是否指示由所述用户输入指定的至少一种治疗效果；以及如果所述生理参数不指示由所述用户输入指定的至少一种治疗效果，则调整所述一个或多个治疗参数值。
21.如权利要求17所述的计算机可读介质，其特征在于，还包括响应于所述用户输入经由所述用户界面显示至少一个结构的功能指示的指令。
22.如权利要求17所述的计算机可读介质，其特征在于，还包括显示与患者病情相关联的一个或多个结果的指令，其中所述至少一种效果指示所述一个或多个结果的期望改变。
23.如权利要求17所述的计算机可读介质，其特征在于，还包括如下的指令 在所述用户界面上显示一种或多种患者病情； 经由所述用户界面接收从所述一种或多种患者病情中选择患者病情的用户输入；以及 基于所选患者病情选择所述互连解剖结构网络的图形表示。
全文摘要
编程系统允许用户通过指定期望治疗结果对医疗设备所传送的治疗的治疗参数值进行编程。在一个示例中，编程系统将与患者病情相关联的脑网络的模型呈现给用户。该模型可以是与患者病情相关联的脑部的解剖结构网络的图形表示，并且可指示解剖结构之间的功能关系。使用该模型，用户可定义与该病情相关联的期望治疗结果，并且调整刺激对解剖结构的激发和/或抑制效果。该系统可基于用户输入确定传送给患者的治疗的治疗参数值。
文档编号A61N1/372GK102858406SQ201180021598
公开日2013年1月2日 申请日期2011年3月15日 优先权日2010年4月30日
发明者S·M·格茨 申请人:美敦力公司