用于临床效果的视觉分析的系统和方法与流程

本申请要求2016年6月24日提交的美国临时专利申请序列号62/354,628的35u.s.c.§119(e)下的权益，其通过引用并入本文。

本发明涉及可植入电刺激系统以及制造和使用该系统的方法的领域。本发明还涉及用于可视化多组刺激参数的临床效果的系统、以及制造和使用该系统的方法。

背景技术：

可植入电刺激系统已被证明在各种疾病和失调症中的治疗性。例如，脊髓刺激系统已被用作治疗慢性疼痛综合征的治疗方式。周围神经刺激已被用于治疗慢性疼痛综合征和尿失禁，其中许多其他应用正在研究中。功能性电刺激系统已经被应用于恢复脊髓损伤患者中瘫痪四肢的一些功能。刺激大脑(诸如深部脑刺激)可用于治疗各种疾病或失调症。

已经开发出刺激器以提供各种治疗的疗法。刺激器可以包括控制模块(具有脉冲发生器)、一个或多个引线、以及每个引线上的刺激器电极阵列。刺激器电极与要刺激的神经、肌肉或其他组织接触或接近。控制模块中的脉冲发生器生成由电极递送到身体组织的电脉冲。这些电脉冲可以产生有益的刺激效果，但也可能产生副作用。通常测试不同的刺激参数和刺激电极选择以识别合适的刺激程序。

技术实现要素：

一个实施例是一种用于可视化临床效果的系统，其包括显示器和计算机处理器，该计算机处理器可耦合到显示器并被配置和布置成执行以下动作：针对多个刺激实例(stimulationinstance)中的每一个，获得对在刺激实例期间所刺激的区域的估计以及针对至少一个刺激效果或刺激副作用的至少一个评估；针对刺激实例中的每个，将从多个标签中选择的标签分配给在刺激实例期间所刺激的区域内的多个体素(voxel)中的每一个，其中基于针对该刺激实例的至少一个评估来选择标签；并且基于分配给体素的标签将从多个体素类型中选择的体素类型分配给多个体素中的每个。可选地，动作还可以包括在显示器上显示多个体素的表示，其中所显示的体素中的每个具有与分配给该体素的体素类型相关联的图形特征。

另一个实施例是具有用于可视化临床效果的处理器可执行指令的非暂时性计算机可读介质，当安装到设备上时，处理器可执行指令使得设备能够执行动作，包括：针对多个刺激实例中的每一个，获得对在刺激实例期间所刺激的区域的估计以及针对至少一个刺激效果或刺激副作用的至少一个评估；针对刺激实例中的每个，将从多个标签中选择的标签分配给在刺激实例期间所刺激的区域内的多个体素中的每一个，其中基于针对该刺激实例的至少一个评估来选择标签；并且基于分配给体素的标签将从多个体素类型中选择的体素类型分配给多个体素中的每个。可选地，动作还可以包括显示多个体素的表示，其中所显示的体素中的每个具有与分配给该体素的体素类型相关联的图形特征。

又一个实施例是一种用于可视化临床效果的方法，包括：针对多个刺激实例中的每一个，获得对在刺激实例期间所刺激的区域的估计以及针对至少一个刺激效果或刺激副作用的至少一个评估；针对刺激实例中的每个，将从多个标签中选择的标签分配给在刺激实例期间所刺激的区域内的多个体素中的每一个，其中基于针对该刺激实例的至少一个评估来选择标签；并且基于分配给体素的标签将从多个体素类型中选择的体素类型分配给多个体素中的每个。可选地，该方法还可以包括显示多个体素的表示，其中所显示的体素中的每个具有与分配给该体素的体素类型相关联的图形特征。

在至少一些实施例中，所述至少一个评估包括对至少一个刺激效果的至少一个评估和对至少一个刺激副作用的至少一个评估。在至少一些实施例中，动作或方法还包括：分配给至少一个体素的体素类型的置信水平基于分配给该体素的标签的相对量来确定。在至少一些实施例中，与分配给该体素的体素类型相关联的图形特征还表示在对体素类型的分配中的置信水平。

在至少一些实施例中，动作或方法还包括基于对体素类型的分配而确定刺激区域并生成一组刺激参数以刺激刺激区域。在至少一些实施例中，动作或方法还包括发送该组刺激参数，使得可植入脉冲发生器可以接收该组刺激参数并使用该组刺激参数提供电刺激。

在至少一些实施例中，标签包括指示出不存在刺激效果和刺激副作用的第一标签以及指示出存在刺激效果而不存在刺激副作用的第二标签。在至少一些实施例中，分配体素类型包括基于第一标签和第二标签的比率而为多个体素分配体素类型。在至少一些实施例中，标签包括指示出存在刺激效果且存在刺激副作用的第三标签以及指示出不存在刺激效果而存在刺激副作用的第四标签。在至少一些实施例中，通过在预定存在阈值处或高于预定存在阈值相应地存在刺激效果或刺激副作用来指示所述存在，并且通过相应地低于预定不存在阈值的刺激效果或刺激副作用来指示所述不存在。

在至少一些实施例中，体素类型包括第一体素类型和第二体素类型，其中，除非第四标签相对于组合后的第一标签和第二标签的比率大于副作用阈值，否则当第二标签相对于第一标签的比率小于预定的第一阈值时，将第一体素类型分配给体素。在至少一些实施例中，除非第四标签相对于组合后的第一标签和第二标签的比率大于副作用阈值，否则当第二标签相对于第一标签的比率大于预定的第二阈值时，将第二体素类型分配给体素。

附图说明

参考以下附图描述本发明的非限制性和非穷举性实施例。在附图中，除非另有指定，否则相同的附图标记在各个附图中是指相同的部件。

为了更好地理解本发明，将参考以下将结合附图阅读的详细描述，在附图中：

图1是根据本发明的电刺激系统的一个实施例的示意性视图；

图2是根据本发明的电刺激引线的一个实施例的示意性侧视图；

图3是根据本发明的用于可视化临床效果数据的系统的一个实施例的示意性框图；

图4是根据本发明的可视化临床效果数据的方法的一个实施例的示意性流程图；

图5是根据本发明的用于基于刺激实例而给体素打标签的一组标签的一个实施例的示意图；

图6是根据本发明的用于基于图5的标签而分配给体素的一组体素类型的一个实施例的示意图；以及

图7是根据本发明的示出了将体素分配到不同体素类型的用户界面的一个实施例的示意图。

具体实施方式

本发明涉及可植入电刺激系统以及制造和使用该系统的方法的领域。本发明还涉及用于对多组刺激参数的临床效果进行可视化的系统，以及制造和使用该系统的方法。

合适的可植入电刺激系统包括但不限于至少一个引线，其一个或多个电极被设置在引线的远端上，并且其一个或多个端子被设置在引线的一个或多个近端上。引线包括例如经皮引线和桨状引线。在以下中可以找到具有引线的电刺激系统的示例：例如，美国专利号6,181,969；6,516,227；6,609,029；6,609,032；6,741,892；7,244,150；7,450,997；7,672,734；7,761,165；7,783,359；7,792,590；7,809,446；7,949,395；7,974,706；8,175,710；8,224,450；8,271,094；8,295,944；8,364,278；8,391,985；以及8,688,235；和美国专利申请公开号2007/0150036；2009/0187222；2009/0276021；2010/0076535；2010/0268298；2011/0005069；2011/0004267；2011/0078900；2011/0130817；2011/0130818；2011/0238129；2011/0313500；2012/0016378；2012/0046710；2012/0071949；2012/0165911；2012/0197375；2012/0203316；2012/0203320；2012/0203321；2012/0316615；2013/0105071；以及2013/0197602，所有这些都通过引用其整体并入。在下面的讨论中，将举例说明经皮引线，但将理解的是，本文所述的方法和系统也适用于桨状引线、微电极阵列、具有方向电极的引线(参见，例如，图2)、引线阵列等。

用于电刺激(例如，深部脑或脊髓刺激)的经皮引线包括刺激电极，可以是仅部分地围绕引线的圆周进行延伸的环形电极或分段电极，或其任何组合。分段电极可以以电极集合提供，其中每个集合具有以特定纵向位置围绕引线圆周地分布的电极。为了说明的目的，本文描述了相对于用于深部脑刺激的引线，但是将理解的是，任何引线可以用于除深部脑刺激(包括脊髓刺激，外周神经刺激或对其他神经和组织的刺激)之外的应用。

转到图1，电刺激系统10的一个实施例包括一个或多个刺激引线12和可植入脉冲发生器(ipg)14。系统10还可以包括外部遥控器(rc)16、临床医生的编程器(cp)18、外部试验刺激器(ets)20或外部充电器22中的一个或多个。

ipg14可选地通过一个或多个引线延伸部(extension)24物理连接到一个或多个刺激引线12。每个引线承载了布置成阵列的多个电极26。ipg14包括脉冲发生电路，其根据一组刺激参数将电刺激能量以例如脉冲电波形(即，时间序列的电脉冲)的形式递送到电极阵列26。可植入脉冲发生器可以被植入在患者体内，例如，在患者的锁骨区域下方或患者的臀部或腹腔内。可植入脉冲发生器可以具有八个刺激通道，其可以是独立地可编程为控制来自每个通道的电流刺激的幅度。在一些实施例中，可植入脉冲发生器可以具有多于或少于八个刺激通道(例如，4个、6个、16个、32个或更多个刺激通道)。可植入脉冲发生器可以具有一个、两个、三个、四个或更多个连接器端口，以用于接收引线的端子。

ets20还可以可选地通过经皮引线延伸部28和外部电缆30物理连接到刺激引线12。具有与ipg14类似的脉冲发生电路的ets20也根据一组刺激参数将电刺激能量以例如脉冲电波形的形式递送到电极阵列26。ets20和ipg14之间的一个差异在于ets20通常是非可植入设备，其在试验的基础上在已经植入神经刺激引线12之后并且在植入ipg14之前使用以测试要提供的刺激的响应性。本文关于ipg14描述的任何功能同样可以关于ets20执行。

rc16可以用于通过单向或双向无线通信链路32与ipg14或ets20遥测通信或控制ipg14或ets20。一旦植入了ipg14和神经刺激引线12，rc16就可以用于通过单向或双向通信链路34与ipg14遥测通信或控制ipg14。这种通信或控制允许打开或关闭ipg14并且ipg14被编程有不同的刺激参数集。ipg14还可以被操作以修改经编程的刺激参数以主动控制由ipg14输出的电刺激能量的特性。cp18允许诸如临床医生的用户在手术室和后续会议中对用于ipg14和ets20的刺激参数进行编程的能力。

cp18可以借由通过rc16经由无线通信链路36与ipg14或ets20间接地通信来执行该功能。可替换地，cp18可以经由无线通信链路(未示出)与ipg14或ets20直接通信。由cp18提供的刺激参数也用于对rc16进行编程，使得可以通过在独立模式下(即，没有cp18的辅助)rc16的操作来随后修改刺激参数。

出于简洁的目的，本文将不再进一步描述rc16、cp18、ets20和外部充电器22的细节。这些设备的示例性实施例的细节被公开在美国专利号6,895,280中，其全部内容通过引用明确并入本文。电刺激系统的其他示例可以在以下找到：美国专利号6,181,969；6,516,227；6,609,029；6,609,032；6,741,892；7,949,395；7,244,150；7,672,734；和7,761,165；7,974,706；8,175,710；8,224,450；和8,364,278；以及美国专利申请公开号2007/0150036，以及上面引用的其他参考文献，所有这些都通过引用其整体并入。

图2示出了引线110的一个实施例，其电极125沿着引线的远端部分至少部分地围绕引线110的圆周而设置并且其端子135沿着引线的近端部分而设置。

引线110可以被植入在待刺激的身体的期望部分(诸如例如大脑、脊髓或其他身体器官或组织)附近或内部。在针对深部脑刺激的操作的一个示例中，可以通过用颅骨钻(通常称为骨钻(burr))在患者的头盖骨或颅骨中钻孔以及凝结和切割硬脑膜或大脑覆盖物来实现对脑中的期望位置的访问。在探针(未示出)的帮助下可以将引线110插入到颅骨和脑组织中。可以使用例如立体定位框架和微驱动马达系统将引线110引导到脑内的目标位置。在一些实施例中，微驱动马达系统可以是完全自动或部分自动的。微驱动马达系统可以被配置为执行一个或多个以下动作(单独或组合)：插入引线110、推进引线110、缩回引线110、或旋转引线110。

在一些实施例中，耦合到由目标神经元所刺激的肌肉或其他组织的测量设备或响应于患者或临床医生的单元可以被耦合到可植入脉冲发生器或微驱动马达系统。测量设备、用户或临床医生可以指示目标肌肉或其他组织对一个或多个刺激电极或一个或多个记录电极的响应，以进一步识别目标神经元并促进一个或多个刺激电极的定位。例如，如果目标神经元指向经历震颤(tremor)的肌肉，则可以使用测量设备观察该肌肉并响应于神经元刺激指示震颤频率或振幅的变化。可替换地，患者或临床医生可以观察肌肉并提供反馈。

用于深部脑刺激的引线110可以包括刺激电极、记录电极或两者。在至少一些实施例中，引线110是可旋转的，使得在使用记录电极定位了神经元之后，刺激电极可以与目标神经元对准。

刺激电极可以在引线110的圆周上设置以刺激目标神经元。刺激电极可以是环形的，使得电流在从电极的位置沿着引线110的长度在每个方向上均等地从每个电极发射。在图2的实施例中，电极120中的两个是环形电极120。环形电极通常不能使刺激电流仅从引线周围的有限角度范围被引导。然而，分段电极130可以用于将刺激电流引导到引线周围的所选角度范围。当分段电极与递送恒定电流刺激的可植入脉冲发生器结合使用时，可以实现电流转向以更精确地将刺激递送到引线轴线周围的位置(即，围绕引线轴线的径向定位)。为了实现电流转向，除了环形电极之外或作为环形电极的替代，可以使用分段电极。

引线100包括引线主体110、端子135、以及一个或多个环形电极120和分段电极130的一个或多个集合(或任何其他电极组合)。引线主体110可以由生物相容的非导电材料形成，诸如例如聚合材料。合适的聚合材料包括但不限于硅树脂、聚氨酯、聚脲、聚氨酯-脲、聚乙烯等。一旦植入体内，引线100可以长时间与身体组织接触。在至少一些实施例中，引线100的横截面直径不大于1.5mm并且可以在0.5至1.5mm的范围内。在至少一些实施例中，引线100具有至少10cm的长度，并且引线100的长度可以在10至70cm的范围内。

电极125可以使用金属、合金、导电氧化物或任何其他合适的导电生物相容性材料制成。合适材料的示例包括但不限于铂、铂铱合金、铱、钛、钨、钯、钯铑等。优选地，电极由生物相容的材料制成，并且该材料在预期的使用持续时间内在预期的操作环境中的操作条件下基本上不会腐蚀。

可以使用或不使用(off)电极中的每个。当使用电极时，电极可以用作阳极或阴极并承载阳极电流或阴极电流。在一些情况下，电极可以在一段时间内是阳极而在一段时间内是阴极。

深部脑刺激引线可以包括分段电极的一个或多个集合。分段电极可以提供优于环形电极的电流转向，这是因为深部脑刺激中的目标结构通常不对称于远侧电极阵列的轴线。取而代之的是，目标可以位于穿过引线轴线的平面的一侧上。通过使用径向分段的电极阵列(“rsea”)，电流转向不仅可以沿着引线的长度而且可以围绕引线的圆周而被执行。这提供了精确的三维靶向和将当前刺激递送到神经目标组织而同时潜在地避免刺激其他组织。具有分段电极的引线的示例包括美国专利申请公开号2010/0268298；2011/0005069；2011/0130803；2011/0130816；2011/0130817；2011/0130818；2011/0078900；2011/0238129；2012/0016378；2012/0046710；2012/0071949；2012/0165911；2012/197375；2012/0203316；2012/0203320；2012/0203321，所有这些都通过引用其整体并入本文。

电刺激引线可以被植入在患者体内(例如，在患者的脑或脊髓中)并用于刺激周围组织。在给定了引线及其电极在患者体内的位置以及用于生成刺激的刺激参数下，估计刺激的有效区域(通常称为激活体积(volumeofactivation，voa)或刺激场模型(sfm))是有用的。术语sfm将在本文中使用，但是将认识到的是可以使用voa或由任何合适方法确定的其他刺激区域来代替sfm。可以使用用于确定sfm或voa以及用于图形地显示关于患者解剖结构的sfm或voa的任何合适的方法，包括在以下描述的那些：例如美国专利号8,326,433；8,675,945；8,831,731；8,849,632；和8,958,615；美国专利申请公开号2009/0287272；2009/0287273；2012/0314924；2013/0116744；2014/0122379；和2015/0066111；以及美国临时专利申请序列号62/030,655，所有这些都通过引用其整体并入本文。这些参考文献中的一些还公开了用于将身体结构的图谱登记到成像患者生理的方法和系统。

可以基于输入到系统中的刺激参数集合来确定sfm。然后，用户可以通过修改刺激参数并从修改后的刺激参数确定新的sfm来修改sfm。这允许用户定制(tailor)刺激量。在对一个或多个患者的刺激中使用的刺激参数集合以及针对相应的刺激参数集合而产生的治疗效果或副作用可以被记录并且与针对该刺激参数集合的对应sfm相关联。例如，在一些实施例中，可以使用针对多个患者的刺激数据(例如，参数、治疗效果、副作用等)。在一些实施例中，可以将数据或对应的sfm登记到解剖图谱以用于不同患者之间的比较。

如下所述，可以聚集来自多个患者、多个sfm或其任何组合的临床效果数据(治疗效果和可选的副作用)以提供关于解剖区域以及对该区域的刺激将产生治疗效果或副作用的可能性的信息。这些可能性可以例如在解剖学显示器上或在解剖图谱中被可视化，以向临床医生提供指导以用于选择要刺激的解剖区域。

图3示出了用于对临床效果可视化的系统的一个实施例。该系统可以包括计算设备300或任何其他类似设备，其包括处理器302和存储器304、显示器306、输入设备308、以及可选地电刺激系统312。

计算设备300可以是用于处理信息的计算机、平板电脑、移动设备或任何其他合适的设备。计算设备300可以是用户本地的，或者可以包括对于计算机而言非本地的组件，包括处理器302或存储器304中的一个或两个(或其部分)。例如，在一些实施例中，用户可以操作连接到非本地计算设备的终端。在其他实施例中，存储器可以是对用户而言非本地的。

计算设备300可以利用包括一个或多个硬件处理器的任何合适的处理器302，该一个或多个硬件处理器可以是用户本地的或者是对用户而言非本地的或者是计算设备的其他组件。处理器302被配置为执行被提供给处理器的指令。

任何合适的存储器304可以用于计算设备302。存储器304示出了一种类型的计算机可读介质，即计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以包括但不限于在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实现的非易失性、非暂时性、可移动和不可移动的介质。计算机可读存储介质的示例包括可用于存储所需信息并且可由计算设备访问的ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字通用盘(“dvd”)或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备、或任何其他介质。

通信方法提供了另一种类型的计算机可读介质，即通信介质。通信介质通常以诸如载波、数据信号或其他传输机制的经调制的数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，并且包括任何信息递送介质。术语“经调制的数据信号”和“载波信号”包括在信号中以对信息、指令、数据等进行编码的方式设置或改变其一个或多个特性的信号。举例来说，通信介质包括有线介质，诸如双绞线、同轴电缆、光纤、波导和其他有线介质以及无线介质(诸如声学的、rf、红外的以及其他无线介质)。

显示器306可以是任何合适的显示设备，诸如监视器、屏幕、显示器等，并且可以包括打印机。输入设备308可以是例如键盘、鼠标、触摸屏、跟踪球、操纵杆、语音识别系统、相机、麦克风或其任何组合等。

电刺激系统312可以包括例如图1中所示的任何组件。电刺激系统312可以通过有线连接或无线连接与计算设备300通信，或者可替换地或可选地，用户可以使用计算机可读介质或通过一些其他机制在电刺激系统312和计算设备300之间提供信息。在一些实施例中，计算设备300可以包括电刺激系统的一部分，诸如例如ipg、cp、rc、ets或其任何组合。

本文描述的方法和系统可以以许多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于本文所阐述的实施例。因此，本文描述的方法和系统可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例或组合软件和硬件方面的实施例的形式。本文引用的系统通常包括存储器，并且通常包括用于与包括移动设备的其他设备进行通信的方法。通信的方法可以包括有线通信方法和无线通信方法两者。有线通信可以包括通过双绞线、同轴电缆、光纤、波导等或其任何组合的通信。无线通信可以包括rf通信、红外通信、光学通信、声学通信、近场通信、bluetooth^tm等或其任何组合。

确定用于递送电刺激以提供治疗效果的所需区域或确定避免刺激以减少或避免副作用的区域将是有用的。在至少一些情况下，当将电刺激引线植入在患者体内时，患者经历评估，其中定量或定性地测试和评估不同的刺激参数集合。例如，评估可以基于评定量表(ratingscale)(例如，统一帕金森病评定量表(updrs))。

另外，在至少一些情况下，可以使用术后成像(例如，通过ct扫描)来确定患者体内的植入式导线的位置。在其他情况下，可以基于目标植入部位估计引线的位置。引线及其对应的电极的位置和刺激参数可以用于估计被使用那些参数刺激的组织体积。在其他实施例中，在具有或不具有植入部位的一般或特定解剖知识的情况下，被刺激的组织体积与相对于引线的位置相关联。

在至少一些实施例中，可以评估来自单个患者或来自多个患者的数据以识别哪些区域(例如，大脑的部分或其他身体部位或引线周围的区域)在被电刺激时可能影响被治疗病症或失调或产生一些其他刺激效果或产生刺激副作用中的至少一个症状。当评估来自多个患者的数据时，可以从一般人群中抽取患者，或者可以基于一个或多个标准(包括但不限于所治疗的病症或失调、年龄、性别、住宅、体重、种族、国籍等或其任何组合)选择患者。

通过了解身体的哪些部分的引线周围或哪些区域在当被电刺激时可能产生至少一个刺激效果(即，治疗效果)或至少一个副作用，执业医生可以选择可能刺激(或不刺激)该身体的一部分或该引线周围的区域的刺激参数。将认识到的是，这些参数表示估计，并且当实施时可以在患者身体中实际测试时被修正或修改。

本发明至少部分地涉及评估来自刺激参数的多个集合(例如，多个刺激实例)的数据，以预测身体的哪些部分或引线周围的哪些区域在被刺激时可能产生刺激效果或刺激副作用。在至少一些实施例中，针对每个刺激实例，刺激区域被分成被刺激的元素(诸如体积元素或体素)，并且基于刺激效果和刺激副作用的存在，这些元素中的每一个被分配若干可能标签中的一个。然后聚集用于多个刺激实例的标签以基于例如不同标签的数量或比率或者基于其他预定标准或处理方法来表征所述元素。

在下面的讨论中，刺激区域被分成的元素(例如，大脑或其他器官或身体部位的元素)可以是例如称为“体素”的体积元素，但是可以使用用于划分刺激区域的任何其他合适的元素。在至少一些实施例中，每个体素的体积是相同的。在其他实施例中，体素可以具有不同的体积。将认识到的是，也可以使用对体素的其他选择，例如按功能或按解剖识别的区域(诸如大脑的已知和命名区域或那些区域的部分)而不是按体积。优选地，体素不重叠，但不重叠不是必要的。

图4概述了使刺激的临床效果可视化的方法的一个实施例。在步骤402中，获得多个刺激实例。在至少一些实施例中，每个刺激实例包括针对至少一个刺激效果或刺激副作用或刺激效果/副作用的任何集合的一个或多个评估。出于示例的目的，本文描述的方法可以指单个刺激效果或单个刺激副作用。将理解的是，代替单一刺激效果或刺激副作用，本文描述的方法可以用于考虑多个刺激效果或多个刺激副作用或其任何组合。此外，将理解的是，可以在聚合(即，其中一个评估与所有刺激效果或刺激副作用有关)、单独地、或分组的、或其任何组合中考虑多个刺激效果(或多个刺激副作用)。

针对刺激效果或副作用的评估可以是例如，对刺激效果或副作用的存在或不存在的评估；对在预定阈值处或高于预定阈值时存在刺激效果或副作用的评估；对如果没有达到预定阈值则不存在刺激效果或副作用的评估；对刺激效果或副作用的强度或其他测度的定量或定性评估；或对刺激效果或副作用的得分；或任何其他合适的评估。

在一些实施例中，评估可以是定量测量，诸如生物电势的测量、生物电势的变化、运动的测量、生命体征测量等，并且可以自动或手动收集。例如，系统可以包括可以进行测量的传感器。传感器可以被设置在ipg或引线上，或者传感器可以与ipg或引线分开。在一些实施例中，评估可以是主观测度，诸如患者反馈度或满意度。可以在短时间尺度(例如，在刺激之后的毫秒、秒或分钟内)、中等时间尺度(例如，在一个或多个编程会话期间或在几天内)或长时间尺度(例如，在更长的刺激期间诸如数周或数月)或其任何组合上收集该评估。

每个刺激实例还可以与刺激参数的集合(例如，对一个或多个电极的选择；对电极极性、脉冲宽度、脉冲持续时间、脉冲频率、脉冲振幅(或每个所选电极的振幅)、脉冲模式等的选择)和这些刺激参数的值相关联。如本文所使用的，术语“刺激参数”用于指示参数的分类，并且术语“刺激参数值”或“值”用于指示特定刺激参数的实际值(例如，数值)。

刺激实例可以来自单个患者或可以来自多个患者。在至少一些实施例中，每个刺激实例涉及治疗相同病症或失调或症状或身体的相同部分。在其他实施例中，不同的刺激实例可以涉及治疗可以相关或不相关的不同病症或失调或症状或身体的不同部分。

在步骤404中，每个刺激实例的刺激参数用于估计被这些刺激参数刺激的身体的一部分或引线周围的区域。在一些实施例中，估计是激活体积(voa)或刺激场模型(sfm)。用于进行这些估计的合适方法的示例包括但不限于以下中描述的那些：美国专利号8,326,433；8675945；8831731；8849632；和8.958,615；美国专利申请公开号2009/0287272；2009/0287273；2012/0314924；2013/0116744；2014/0122379；和2015/0066111；以及美国临时专利申请序列号62/030,655，所有这些均通过引用其整体并入本文。在一些实施例中，这些估计可以包括，例如，对轴突激活或抑制的估计、对被激活或抑制的细胞体的估计、对被激活或抑制的纤维路径的估计、对当刺激第一神经群体时的被激活或抑制的第二神经群的估计等或其任何组合。将理解的是，也可以采用对使用或不使用刺激参数的刺激区域进行估计的其他方法。例如，估计可以利用纤维跟踪成像或其他连通性模型来估计刺激区域。

在其他实施例中，向系统提供识别刺激区域而不是向系统提供计算或估计刺激区域的刺激实例。

在一些实施例中，可以使用例如快速或更少计算上昂贵的方法来确定对刺激区域的初始估计。稍后可以使用更严格或计算上昂贵或耗时的方法来确定对刺激区域的后续估计。

使用患者的成像数据、使用解剖图谱、或使用任何其他合适的方法将不同刺激实例的刺激区域可选地转换到共同空间，以为刺激区域提供共同参考系。这可以促进所有刺激实例的所有刺激区域组合到共同参考系中。

在步骤406中，针对每个刺激实例，来自可用标签集合的标签被分配给针对该刺激实例的刺激区域内的每个体素。对针对刺激实例要分配的哪个标签的选择可以基于例如针对该刺激实例的一个或多个评估。另外地或可替换地，可以存在一个或多个标准，诸如例如，刺激效果或副作用或其组合的存在、刺激效果或副作用的水平或得分、水平或得分是否满足阈值等或其任何组合(其还可包括多个刺激效果和副作用)。每个可用标签将具有用于将该标签分配给刺激实例的不同标准。在一些实施例中，仅为刺激实例分配一个标签。在其他实施例中，可以分配多个标签。例如，可以为每个效果或副作用分配一个标签，或者可以基于刺激效果分配一个标签，并且基于副作用分配另一个标签。

作为示例，一个实施例采用如图5所示的四个标签(t1、t2、t3、t4)。t1表示以下刺激实例，其中既不存在刺激效果也不存在刺激副作用(或者，可替换地，低于预定阈值水平或得分)；t2表示以下刺激实例，其中存在刺激效果(或者，可替换地，存在于预定阈值水平或得分处或高于预定阈值水平或得分)并且不存在刺激副作用(或者，可替换地，低于预定阈值水平或得分)；t3表示以下刺激实例，其中存在刺激效果和刺激副作用两者(或者，可替换地，存在于预定水平或得分处或高于预定水平或得分)；并且t4表示以下刺激实例，其中存在刺激副作用(或者，可替换地，存在于预定水平或得分处或高于预定水平或得分)并且不存在刺激效果(或者，可替换地，低于预定阈值水平或得分)。

在至少一些实施例中，还可以考虑分配特定标签的可能性。例如，一旦遇到副作用或副作用达到阈值水平，临床医生或患者通常将不会增加振幅。因此，将可能存在满足了与副作用的存在有关的标准的较少的刺激实例。在上面的示例中，这种情况将可能导致标签t3和t4相对于t1和t2标签的数量的低发生率。因此，导致副作用的实际体素将可能仅在少数刺激实例中被刺激。由于通常会观察到副作用，因此在至少一些刺激实例中，在相对很高的振幅下，对应的刺激区域将可能由于相对高的振幅而很大，并且许多体素(例如，多个体素)将具有至少一些标签t3或t4，即使仅仅相对很少的体素实际上导致了副作用也是如此。

在所示的示例中，基于刺激效果和副作用的存在或不存在来分配标签。在其他实施例中，可以基于刺激效果或副作用的幅度来分配不同的标签。例如，当刺激效果满足或超过第一阈值水平但低于第二阈值水平时可以分配第一标签，并且当刺激效果满足或超过第一阈值水平和第二阈值水平两者时可以分配第二标签，并且当刺激效果低于第一阈值和第二阈值两者时，可以分配第三标签。

在步骤408中，每个体素(例如，一个体素)基于与该体素相关联的标签的每个类型的比率或数量(或任何其他合适的分析)而被分配体素类型。图6示出了将体素分类为四个体素类型v1、v2、v3和v4的一个示例。

在所示实施例中，v2元素是可能有助于刺激效果而不产生刺激副作用的那些元素。v3元素是可能产生或可能不产生刺激效果但不产生刺激副作用的那些元素。v1元素是可能不产生刺激效果或刺激副作用的那些元素。v4元素是比v1-v3元素更可能产生刺激副作用的那些元素。

在所示实施例中，标签的数量是“许多(many)”或“很少(few)”。“许多”和“很少”之间的边界可以取决于例如刺激实例的数量、不同标签类型的数量、特定标签的数量(例如，t1标签的数量)、作为特定标签的与总标签的比率或百分比(例如，t1/(t1+t2+t3+t4)以作为比率或乘以百分比100)等而变化。可以预设、在确定一些或所有标签之后设置、或者启发式地确定不同体素类型之间的边界。

以下是用于确定体素类型v1、v2、v3和v4的标准的示例。将认识到的是，选择体素类型的其他标准或方法可以被使用，并且可以被预先确定或者在处理标签期间或其之后被确定，或者使用启发式或通过用户经验或实验来确定。

如上所述，在至少一些实施例中，预期t1和t2标签的数量实质上大于t3和t4标签的数量。因此，作为一个示例，标签的比率或标签数量之间的差可以用作分配规则以确定体素类型。例如，t2/t1<l1可以指示体素类型v1。(除非另有指示，否则这里所指示的关系中的任何<或>符号可以分别由≤或≥来代替)。在一些实施例中，(t2+t3)/(t3+t4)>l2或t2/(t3+t4)>l2或t2/t1>l2可以指示体素类型v2。l1和l2是两个阈值。例如，l1可以是1、0.5、0.33、0.25、0.2或更小或任何其他合适的数字，并且l2可以是1、2、3、4、5或更多或任何其它合适的数字。作为其他示例，如果t1超过阈值或者如果差值t1-t2为正或超过阈值，则可以向体素分配体素类型v1。如果差值(t2+t3)-(t3+t4)或差值t2-t4为正或超过阈值，则可以向体素分配体素类型v2。

当(t3+t4)/(t1+t2)>l3时，可以向体素分配体素类型v4。选择l3以指示存在与t3和t4标签类似数量的t1和t2标签。例如，l3是0.2、0.25、0.33、0.5、1、2或任何其他合适的数字。作为另一示例，如果(t3+t4)大于或等于(t1+t2+t3)或者如果差值(t3+t4)-(t1+t2+t3)或差值t4-(t1+t2)超过阈值量，则可以向体素分配体素类型v4。作为又一示例，如果t4超过阈值量或者如果(t1+t2+t3)为零并且t4不为零或超过阈值量，则可以向体素分配体素类型v4。在至少一些实施例中，如果体素不满足针对v1、v2或v4的任何分配规则，则体素被分配体素类型v3。

在一些实施例中，对于是否特定体素是特定体素类型的确定可以以体素类型的特定顺序进行而当体素限定为特定体素类型时针对体素的测试结束。例如，第一测试可以是体素是否是体素类型v4。如果不是，那么第二测试是体素是否是体素类型v2。如果不是，那么第三测试是体素是否是体素类型v1。如果不是，那么体素是类型v3。

在其他实施例中，可以将体素与针对每个体素类型(或体素类型的子集)的规则进行比较，其中正结果和负结果被考虑(或可能被加权)以确定最终体素类型。可替换地，可以将正结果或负结果与规则或条件进行比较以确定体素类型。作为又一替代方案，体素可以被打标签有多个体素类型，可选地打标签有与每个体素类型相关联的百分比或权重。

在一些实施例中，用户可以与用户界面交互以设置或改变规则、比率、公式或权重中的一个或多个，以改变体素类型之间的体素的分布。

在一些实施例中，还可以将置信水平给予每个体素的体素类型以指示对分配正确的可能性的估计。针对所示实施例中的类型v1至v3，通过具有更多数量的t1和t2标签来增加置信水平。针对类型v4，随着t1和t2标签的总数减少，置信水平上升，并且随着t3和t4标签的总数增加，置信水平上升。置信水平所需的t1和t2标签的数量可以基于刺激实例的总数而变化，并且可以启发式地或使用任何合适的公式等来确定。针对v1至v3体素，在具有更多非副作用刺激实例(t1+t2)下，置信度越高，体素越不会引起副作用。具有一些副作用标签(t3+t4)以及很少或没有指示缺乏副作用的标签(t1+t2)的v4体素随着t1+t2降低而增加了副作用贡献的置信水平。没有标签的体素具有零置信水平。

在步骤410中，对一些或所有体素的表示与根据体素类型所标记的体素一起显示。例如，对一些或所有体素的表示与根据在示例实施例中体素是v1、v2、v3还是v4而标记的各个体素一起显示。例如，类型v2的体素可以用指示可能期望的刺激区域的颜色来标记，类型v3的体素可以用指示可能可接受的刺激区域(刺激可以产生或可以不产生期望的刺激效果)的颜色来标记，类型v1的体素可以被标记(或未标记)为刺激可能不产生效果的区域，并且类型v4的体素可以用指示可能不期望的刺激区域的颜色(例如，红色)来标记。不同的体素类型可以通过例如文本、颜色、暗影、阴影、强度、透明度、轮廓等或其任何组合的差异来指示。

在一些实施例中，可以仅显示或突出体素类型总数的子集。在至少一些实施例中，所述表示还可以具有与表示一起显示的引线的模型。

图7示出了用户界面760的一个实施例，具有以下表示：具有电极720、730的引线700的一部分、和类型v2的体素的区域762(期望的刺激区域)、类型v3的体素的区域764(可以产生或可以不产生刺激效果)、类型v1的体素的区域766(区域不产生刺激效果)、以及类型v4的体素的区域768(不希望的副作用产生区域)。在一些实施例中，体素的另一区域可以被识别为未探测的或未确定的。

在至少一些实施例中，体素的置信水平可以通过例如亮度、色调、阴影、透明度等来指示。在一些实施例中，如果置信水平低于预定阈值(其对于每个体素类型可以是相同或不同的)，则体素可以变成不同的颜色(诸如灰色)，或者具有不同的文本、暗影、阴影、强度、透明度，轮廓等或其任何组合以指示关于该体素的分类的实质不确定性。在一些实施例中，可以通过显示特性的变化来指示除置信水平之外的测度，诸如特定标签的相对数量或刺激效果或副作用的幅度的测度。

体素可以以二维布置、多个二维布置(例如，轴向和冠状切片)或三维布置显示。在一些实施例中，显示器的用户界面可以允许用户围绕轴旋转所述表示。在至少一些实施例中，表示还可以具有与所述表示一起显示的引线的模型。在至少一些实施例中，表示还可以被显示在解剖图像或解剖结构的其他表示上。在至少一些实施例中，用户界面可以允许用户选择一个或多个体素类型，并且将显示或突出那些体素类型。用户界面还可以显示一个或多个所选体素类型的表面或一个或多个所选体素类型的体积。

在一些实施例中，可以使用不同的刺激效果和刺激副作用多次执行对体素类型的确定。然后可以同时地、顺序地、重叠地或以任何其他合适的方式显示每次确定的结果。这种观察可有用于通过例如将生物电位特征与刺激效果或副作用进行比较来识别生物标记。

在一些实施例中，用户设置或改变规则、比率、公式或权重中的一个或多个以改变体素类型之间的体素分布，并且显示可以基于该改变来更新。

在一些实施例中，用户可以擦除一些或所有体素元素的标签或体素类型。在一些实施例中，用户可以针对可以使用的刺激实例来设置日期限制。例如，用户可以在用户界面中插入日期或移动日期滑块。

用户可以使用对体素的分析来识别所建议的刺激区域。在至少一些实施例中，系统可以自动或手动确定将对所建议的刺激区域进行刺激的刺激参数。在至少一些实施例中，用户可以修改或手动选择刺激参数。在至少一些实施例中，可以将刺激参数提供给可植入脉冲发生器或外部试验刺激器以产生电刺激。可以使用包括图1中所示的刺激系统的任何合适的电刺激系统向患者提供电刺激。

将理解的是，系统可以包括上面参考图4和7所描述的方法和图形用户界面(gui)中的一个或多个。本文所述的方法、系统和gui可以以许多不同的形式体现，并且应该不被解释为限于本文所阐述的实施例。因此，本文所述的方法、系统和gui可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例或组合软件和硬件方面的实施例的形式。可以使用任何类型的处理器或处理器的任何组合来执行本文所述的方法，其中每个处理器执行该过程的至少一部分。

将理解的是，流程图说明的每个块以及本文公开的流程图说明和方法中的块的组合可以由计算机程序指令实现。可以将这些程序指令提供给处理器以产生机器，使得在处理器上执行的指令创建用于实现在本文公开的流程图块或块中指定的动作的装置。计算机程序指令可以由处理器执行，以致使由处理器执行的一系列操作步骤产生计算机实现的过程。计算机程序指令还可以致使至少一些操作步骤并行执行。此外，一些步骤也可以跨多个处理器执行，诸如可能在多处理器计算机系统中出现。另外，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，还可以与其他过程同时或者甚至以不同于所示的顺序来执行一个或多个过程。

计算机程序指令可以被存储在任何合适的计算机可读介质上，包括但不限于可用于存储所需信息并且可由计算设备访问的ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字通用盘(“dvd”)或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备、或任何其他介质。

以上说明书、示例和数据提供了对本发明组合物的制造和使用的描述。由于本发明的许多实施例可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行，因此本发明也存在于下文所附的权利要求中。