脉冲发生器、刺激器、存储介质及程序产品的制作方法

本技术涉及植入式医疗设备的，例如涉及脉冲发生器、刺激器、计算机可读存储介质及计算机程序产品。

背景技术：

1、相关技术中，对于脑深部神经电刺激治疗（dbs，deep brain stimulation），涉及将电刺激递送到大脑的特定区域中的神经结构以激发或抑制细胞活动，可以有效处理例如慢性疼痛，帕金森病，特发性震颤等运动障碍、癫痫，以及诸如抑郁症和强迫症等精神疾病。具体地，用于施加电刺激的电极作用在患者的头部并刺激大脑的指定部位，对患者大脑损伤起到治疗作用。

2、随着医学研究的发展，人们开始认识到电极植入脑后的触点方向和刺激脉冲对治疗效果影响显著，在同一环形周向上提供不同方向和不同电刺激脉冲的需求应运而生。为了提高治疗精度，研究人员将环状电极分片化，即在一个圆柱环面上设置多段、多列触点，以期产生的电刺激可针对特定部位，减少过量治疗。

3、但是相关技术中在对脉冲发生器的闭环反馈调整时，对分片式电极的触点并没有针对性的选择。基于此，本技术提供了脉冲发生器、刺激器、计算机可读存储介质及计算机程序产品，以改进现有技术、满足实际应用的需求。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供脉冲发生器、刺激器、计算机可读存储介质及计算机程序产品，满足实际应用的需求。

2、本技术的目的采用以下技术方案实现：

3、第一方面，本技术提供了一种脉冲发生器，所述脉冲发生器用于植入于患者体内，所述脉冲发生器包括存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时实现以下步骤：

4、针对分片式电极的每个触点，分别获取所述触点在向所述患者的体内组织递送电刺激时和没有递送电刺激时所对应的生物电信号的功率谱密度幅值，并分别记为第一密度幅值和第二密度幅值；

5、根据所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值，从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点；

6、根据所述每个触点在所述分片式电极中的位置，获取所述目标触点附近的多个备选触点对；

7、当所述每个触点均不递送电刺激时，采集每个所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值，并记为第三密度幅值；

8、根据多个所述第三密度幅值分别与所述备选触点对的对应关系，从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对。

9、该技术方案的有益效果在于：针对分片式电极的每个触点，测量和记录电刺激递送时和没有电刺激递送时的信号能量分布。通过比较每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值以确定其中一个触点作为目标触点。目标触点作为测量和比较后选定的触点，可作为分片式电极中递送电刺激的触点。根据目标触点的位置，在分片式电极中获取目标触点附近的多个备选触点对。当所有触点均不递送电刺激时，采集每个备选触点对对应第三密度幅值，并比较每个第三密度幅值以确定目标采集触点对。目标采集触点对可作为为目标触点所选定的用于生物电信号采集的触点。

10、通过上述步骤，可以自动的选择适当的目标触点和采集触点对，在避免手动选择可能带来的错误或不准确性的情况下，使脉冲发生器更加精确地递送电刺激。具体而言，至少有以下有益效果：

11、一方面，基于第一密度幅值和第二密度幅值的比较，从多个触点中选择目标触点，并选择目标触点对应的目标采集触点对，仅通过所得到的目标触点和目标采集触点对就能对患者进行针对性的可闭环反馈调整的刺激治疗，提高治疗的针对性和效果。同时，减少了不必要的触点所递送的电刺激和生物电信号采集，降低了脉冲发生器和分片式电极对患者体内组织的损伤和影响。

12、另一方面，针对第三密度幅值，只在分片式电极未递送电刺激时进行每个所述备选触点对的局部场电位信号采集，可以避免电刺激对信号采集过程的干扰。这是因为，当电刺激被应用时会引入额外的电活动，干扰并改变生物电信号的特性，从而影响第三密度幅值的获取。因此，通过在分片式电极未递送电刺激时进行信号采集，可以获得更清晰、更准确的局部场电位信号，这些信号更能反映目标触点在患者体内组织中的真实活动情况。

13、综上，本技术实施例的脉冲发生器，针对每个触点，通过分析生物电信号的功率谱密度幅值，可以精确定位目标触点，并从多个触点中选择目标触点，提高治疗的针对性和效果。此外，通过采集备选触点对的生物电信号的功率谱密度幅值，并与第三密度幅值进行比较，可以确定最合适的备选触点对，进一步提高治疗的精确性和效果。因此，该技术方案可以大大提高利用脉冲发生器向分片式电极递送电刺激的精度和效率，实现更好的治疗效果。

14、在一些可能的实现方式中，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式获取所有所述触点对应的所述第一密度幅值和所述第二密度幅值：

15、利用所述每个触点在所述分片式电极的位置，获取初始触点及密度幅值的获取顺序；

16、以所述初始触点为起点，按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值和第二密度幅值，直至获取所有所述触点的第一密度幅值和第二密度幅值；或，

17、以所述初始触点为起点，按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值，直到获取所有触点的第一密度幅值后，按照相同的顺序获取每个触点的第二密度幅值。

18、该技术方案的有益效果在于：根据每个触点在分片式电极中的位置，确定触点的获取顺序，即确定初始触点及密度幅值的获取顺序。一方面，通过获取顺序获取每个触点的密度幅值，可以确保数据的一致性和准确性。另一方面，通过获取每个触点的第一密度幅值和第二密度幅值，可以获得更全面的信号能量分布信息，有助于分析和评估触点的适用性。又一方面，在具体应用中，可以选择逐一获取第一密度幅值和第二密度幅值，或者先获取第一密度幅值再获取第二密度幅值（灵活的密度幅值获取方式），从而满足不同的治疗策略和分析要求。又一方面，通过分片式电极上多个触点的密度幅值获取，能够更准确地定位目标触点。又一方面，在准确定位目标触点的基础上，以目标触点为基础获取目标采集触点对，能得到更为客观反应刺激效果的目标采集触点对。

19、综上，本实施例提供的脉冲发生器，在获取初始触点后按照密度幅值的获取顺序获取每个触点的密度幅值，并提供了不同的获取方式，提供了灵活性和全面性，有助于更准确地评估和选择目标触点，进而提高治疗的效果和适应性。

20、在一些可能的实现方式中，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式获取任一所述触点对应的所述第一密度幅值：

21、获取所述触点的关联触点集合，所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点；

22、在预定时长内，利用所述触点向所述患者的体内组织递送电刺激，并利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集，以得到所述触点对应的第一密度幅值。

23、该技术方案的有益效果在于：对于每个触点，确定其在分片式电极的周向上相邻的两个触点，形成关联触点集合。这些关联触点集合表示了与目标触点相邻的触点。在预定的时长内，利用目标触点向患者体内组织递送电刺激。同时，利用关联触点集合对患者体内组织进行信号采集。通过采集的信号，计算得到目标触点对应的第一密度幅值能反映触点所在位置的信号能量分布情况。

24、综上，通过利用关联触点集合和局部场电位信号采集，实现了对目标触点第一密度幅值的获取。本实施例提供了一种有效的方式来评估目标触点的信号能量分布情况，为脉冲发生器的调节和治疗策略的制定提供有益的参考。

25、在一些可能的实现方式中，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式获取任一所述触点对应的所述第二密度幅值：

26、获取所述触点的关联触点集合，所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点；

27、当所述分片式电极未向所述患者的体内组织递送电刺激时，利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集，以得到所述触点对应的第二密度幅值。

28、该技术方案的有益效果在于：对于每个触点，确定其在分片式电极的周向上相邻的两个触点，形成关联触点集合。这些关联触点集合表示了与目标触点相邻的触点。只有在分片式电极未向患者体内组织递送电刺激时，才利用关联触点集合对患者体内组织进行信号采集。通过采集的信号，计算得到目标触点对应的第二密度幅值，该密度幅值反映了目标触点位置的信号能量分布情况。

29、综上，通过利用关联触点集合和局部场电位信号采集，实现了对目标触点第二密度幅值的获取，所获取的第二密度幅值能更有效地用于评估目标触点的信号能量分布情况，为脉冲发生器的调节提供有益的参考。

30、在一些可能的实现方式中，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点：

31、分别获取所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值，并将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点；和/或，

32、针对每个所述触点及其对应的第一密度幅值和第二密度幅值，分别根据所述第一密度幅值和所述第二密度幅值获取所述触点的预测刺激数据与所述分片式电极的历史刺激数据的相似度作为第一相似度，将所得到的最大的第一相似度对应的触点作为目标触点。

33、该技术方案的有益效果在于：可以通过比较第一密度幅值和第二密度幅值的差异来选择目标触点。首先，获取该触点的第一密度幅值和第二密度幅值，并计算两者之间的差异。然后，通过比较找到具有最大差异值的那个触点，并将其选择为目标触点。可以理解为差异越大的触点，生物电信号越强，能够更准确的获取数据。还可以通过分析预测刺激数据和历史刺激数据之间的相似度来选择目标触点。对于每个触点及其对应的第一密度幅值和第二密度幅值，可以分别基于第一密度幅值和第二密度幅值计算该触点与所对应的分片式电极的历史刺激数据之间的预测刺激数据的相似度作为第一相似度。然后，选取具有最大第一相似度的触点作为目标触点。本实施例对相似度的获取方式不进行限制，如余弦相似度或欧氏距离等。通过对比历史数据来确定最佳的目标触点，进而得到更加准确的生物电信号数据。

34、在一些可能的实现方式中，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式分别获取所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值，并将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点：

35、将不在第一预设数值区间内的第一密度幅值和/或不在第二预设数值区间内的第二密度幅值所对应的触点去除；

36、分别获取筛除后的每个所述触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值，并选择其中最大差值所对应的触点作为所述目标触点。

37、该技术方案的有益效果在于：通过对多个触点的生物电信号进行采集和处理，得到每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值，然后筛除不符合预设数值区间内的数据，并选择其中最大差值所对应的触点作为目标触点。

38、一方面，通过生理电信号采集和处理，可以得到准确的密度幅值差值，从而确定目标触点，减少了误差和漏诊的风险，精确性高。另一方面，不同的触点在患者体内组织中会引起不同的生物电信号响应。相比于通过考虑不同触点之间的第一密度幅值或第二密度幅值之间的差异来判断目标触点，本实施例计算刺激前后功率谱密度幅值的差异可以提高信号与噪声的比较效果，目标触点可能在刺激前后呈现出较大的幅值变化，而其他非目标触点可能在变化上相对较小，从而使目标触点自身更加明显的被发现。又一方面，通过计算同一触点的刺激前后功率谱密度幅值的差异，可以放大目标触点与其他触点之间的差异性，有助于减少其他触点的影响的前提下准确地确定目标触点，。

39、在一些可能的实现方式中，当所述分片式电极不释放电刺激时，针对每个备选触点对，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式获取所述备选触点对对应的第三密度幅值：

40、以所述目标触点为中心点进行八邻域搜索，获取满足预设距离和/或预设位置关系的多个触点作为备选触点，并将分布于所述目标触点两侧的两个备选触点作为一个备选触点对；

41、针对每个备选触点对，获取所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值，并记为所述第三密度幅值。

42、该技术方案的有益效果在于：以目标触点为中心点进行八邻域搜索，获取满足预设距离和/或预设位置关系的多个触点作为备选触点，并将分布于目标触点两侧的两个备选触点作为一个备选触点对。然后针对每个备选触点对，获取其对应的生物电信号的功率谱密度幅值，并记为第三密度幅值。一方面，通过以目标触点为中心点进行八邻域搜索，可以获取满足预设条件的多个备选触点。这样可以增加备选触点的选择范围，提高了对备选触点选择的准确性。另一方面，在选择备选触点对时，特别考虑了目标触点两侧的触点。这有助于确定备选触点对的位置关系，进一步提高了触点选择的准确性。又一方面，通过获取备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值，即第三密度幅值，可以对备选触点对进行比较和评估，助于确定最合适的触点对作为目标采集触点对。

43、在一些可能的实现方式中，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对：

44、将得到的数值最大的所述第三密度幅值所对应的所述备选触点对作为所述目标采集触点对；和/或，

45、针对每个所述备选触点对及其对应的第三密度幅值，根据所述第三密度幅值获取所述备选触点对的预测采集数据与所述分片式电极的历史采集数据的相似度作为第二相似度，将所得到的最大的第二相似度对应的一对触点作为所述目标采集触点对。

46、该技术方案的有益效果在于：可以将第三密度幅值最大的备选触点对作为目标采集触点对。由于第三密度幅值表示对应的备选触点对其对应的生物电信号的功率谱密度幅值，通过比较这些密度幅值的大小，可以确定目标采集触点对。还可以根据预测采集数据与历史采集数据的相似度，选择相似度最高的备选触点对作为目标采集触点对。

47、一方面，当通过选择具有最大第三密度幅值的备选触点对作为目标采集触点对时，有助于利用目标采集触点对捕捉到目标触点的最明显的信号变化。

48、另一方面，通过计算预测采集数据与历史采集数据的相似度，可以评估每个备选触点对的适应性和一致性。选择具有最大第二相似度的一对触点作为目标采集触点对，可以使利用目标采集触点对采集到的数据更加稳定和可靠。

49、第二方面，本技术提供了一种刺激器，所述刺激器包括：

50、分片式电极，所述分片式电极包括电极导线，以及在所述电极导线的周向阵列排布的多个触点，每个所述触点分别用于向所述患者的体内组织递送电刺激和/或向所述患者的体内组织采集生理信号；

51、上述任一项所述的脉冲发生器，所述植入式脉冲发生器分别与所述每个触点电连接，所述植入式脉冲发生器用于解析所述生理信号并生成所述电刺激。

52、在一些可能的实现方式中，所述脉冲发生器包括：

53、信号采集模块，所述采集模块用于通过所述触点采集所述生理信号，并对采集后的所述生理信号进行放大；

54、信号处理模块，所述信号处理模块用于对放大后的所述生理信号进行信号处理，得到功率谱密度曲线；所述信号处理包括经带通滤波、陷波滤波和快速傅里叶变换中的至少一种；

55、信号传输模块，所述信号传输模块用于将放大后的所述生理信号送入所述信号处理模块；

56、刺激调整模块，所述刺激模块用于根据所述生理信号的幅值与所述功率谱密度曲线调整所述电刺激对应的刺激参数。

57、该技术方案的有益效果在于：该实施例提供的脉冲发生器，可用于提供适合于不同（患者）个体的刺激参数，以更好地刺激神经系统和收集生理信号。具体而言，因为生理信号通常较小，可以通过信号采集模块对生理信号进行放大以便于进一步处理。利用信号处理模块对放大后的生理信号进行信号处理，得到功率谱密度曲线。该模块可以通过带通滤波、陷波滤波和快速傅里叶变换等方法进行信号处理，以提取和分析生理信号的特定频率范围的信息。根据实时获取的生理信号（的幅值与功率谱密度曲线），并利用刺激调整模块，可以调整电刺激对应的刺激参数，以适应不同个体的生理特征和反应。

58、综上，提供的脉冲发生器可以提供更加个性化的刺激参数，从而提高刺激效果和生理信号采集的准确性。

59、第三方面，本技术提供了一种方法，所述方法用于分片式电极的目标触点、目标采集触点对的确定，所述方法包括以下步骤：

60、针对分片式电极的每个触点，分别获取所述触点在向所述患者的体内组织递送电刺激时和没有递送电刺激时所对应的生物电信号的功率谱密度幅值，并分别记为第一密度幅值和第二密度幅值；

61、根据所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值，从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点；

62、根据所述每个触点在所述分片式电极中的位置，获取所述目标触点附近的多个备选触点对；

63、当所述每个触点均不递送电刺激时，采集每个所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值，并记为第三密度幅值；

64、根据多个所述第三密度幅值分别与所述备选触点对的对应关系，从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对。

65、在一些可能的实现方式中，获取所有所述触点对应的所述第一密度幅值和所述第二密度幅值的步骤包括：

66、利用所述每个触点在所述分片式电极的位置，获取初始触点及密度幅值的获取顺序；

67、以所述初始触点为起点，按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值和第二密度幅值，直至获取所有所述触点的第一密度幅值和第二密度幅值；或，

68、以所述初始触点为起点，按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值，直到获取所有触点的第一密度幅值后，按照相同的顺序获取每个触点的第二密度幅值。

69、在一些可能的实现方式中，获取任一所述触点对应的所述第一密度幅值的步骤包括：

70、获取所述触点的关联触点集合，所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点；

71、在预定时长内，利用所述触点向所述患者的体内组织递送电刺激，并利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集，以得到所述触点对应的第一密度幅值。

72、在一些可能的实现方式中，获取任一所述触点对应的所述第二密度幅值的步骤包括：

73、获取所述触点的关联触点集合，所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点；

74、当所述分片式电极未向所述患者的体内组织递送电刺激时，利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集，以得到所述触点对应的第二密度幅值。

75、在一些可能的实现方式中，从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点的步骤包括：

76、分别获取所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值，并将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点；和/或，

77、针对每个所述触点及其对应的第一密度幅值和第二密度幅值，分别根据所述第一密度幅值和所述第二密度幅值获取所述触点的预测刺激数据与所述分片式电极的历史刺激数据的相似度作为第一相似度，将所得到的最大的第一相似度对应的触点作为目标触点。

78、在一些可能的实现方式中，将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点的步骤包括：

79、将不在第一预设数值区间内的第一密度幅值和/或不在第二预设数值区间内的第二密度幅值所对应的触点去除；

80、分别获取筛除后的每个所述触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值，并选择其中最大差值所对应的触点作为所述目标触点。

81、在一些可能的实现方式中，当所述分片式电极不释放电刺激时，针对每个备选触点对，获取所述备选触点对对应的第三密度幅值的步骤包括：

82、以所述目标触点为中心点进行八邻域搜索，获取满足预设距离和/或预设位置关系的多个触点作为备选触点，并将分布于所述目标触点两侧的两个备选触点作为一个备选触点对；

83、针对每个备选触点对，获取所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值，并记为所述第三密度幅值。

84、在一些可能的实现方式中，通过以下方式从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对：

85、将得到的数值最大的所述第三密度幅值所对应的所述备选触点对作为所述目标采集触点对；和/或，

86、针对每个所述备选触点对及其对应的第三密度幅值，根据所述第三密度幅值获取所述备选触点对的预测采集数据与所述分片式电极的历史采集数据的相似度作为第二相似度，将所得到的最大的第二相似度对应的一对触点作为所述目标采集触点对。

87、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项所述的脉冲发生器的功能，或所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项所述的刺激器的功能，或所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

88、第五方面，本技术提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项所述的脉冲发生器的功能，或所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项所述的刺激器的功能，或所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。