[发明专利]用于优化DBS编程的方法和系统

说明书

一种方法和系统，用于根据位于患者的大脑的一个预定区域中的定向传感器引线沿着多个不同的方向测量的定向LFP信号，确定以用于刺激所述区域的参数对定向多电极刺激引线进行编程的优化的患者特定的编程参数。该方法包括：在至少一个预定频率范围内，为每个定向LFP信号确定功率‑频率变化曲线；在功率‑频率变化曲线上识别出至少一个频率峰；检测所述至少一个识别的频率峰中的一个峰，在所述峰处发生了定向LFP信号之间的信号功率的最大差；以及，基于在检测到的频率峰的频率处的定向LFP信号的相对信号功率，确定用于定向刺激引线的多个方向加权的刺激指数。

技术领域

本发明涉及深部脑刺激(DBS)领域，其可用于例如减轻诸如帕金森病(PD)的病症的症状。特别地，本发明涉及一种用于编程定向深部脑刺激电极的刺激方案的优化参数的确定方法。

背景技术

深部脑刺激(DBS)是晚期帕金森病(PD)患者的一种经过验证的治疗选择，可包括将DBS导联插入目标大脑区域，如丘脑底核(STN)，苍白球内侧(GPi)或丘脑，使得可以用电流来治疗PD患者的疾病相关运动症状。DBS的空间选择性对临床结果的质量至关重要；首先，空间选择性有助于确保用于治疗刺激的区域的准确瞄准。其次，它有助于避免对邻近部位的不希望的有害刺激。已知的是，使用具有也称为触点的四个圆柱形电极的四极DBS引线，该四个圆柱形电极沿其长度布置在连续的轴向部分中，即每次具有一个电极的四个轴向部分。

这种电极可以使用已知的导航技术定位；术后，操作者手动测试四个电极，以识别最佳定位于目标区域的电极。通过将四极电极引入两个大脑半球的每个目标区域(例如，右和左GPi、STN、丘脑)，该过程通常可以如下地进行：

使用不同的刺激参数测试两个大脑半球中的所有电极，同时通过采访患者和通过神经学检查来评估所产生的临床效果和副作用。在进行该过程之前，患者通常会从他/她的药物治疗退出。可以修改四个主要变量来配置刺激：a)有效电极的选择及其极性，b)刺激幅度(电压或电流)，c)频率(Hz)和d)脉冲宽度(微秒)。

选择第一电极并且以0.5V(或0.5mA)步长缓慢加大刺激幅度(电压或电流)，同时刺激频率和脉冲宽度分别保持固定在130Hz和60psec。在某些参数配置下静置2至5分钟后，通过询问患者和进行神经学检查来确定效果和副作用。刺激幅度的逐步加大被继续进行，直到发生限制性副作用。对应没有表现出限制性副作用的最佳临床效果的刺激幅度，即次最大刺激，将被记录。对其余的接触完成相同的测试，然后对对侧半球重复整个接触测试程序。在这种扩展的临床接触测试结束时，对不同的接触，按照临床效果和按照阈值，并按照其中出现副作用的刺激参数，被有效地进行排序。

然而，上述现有技术的接触测试手动方法的缺点，是需要长的时间(每个引线3到5个小时)，且通常需要重复这个冗长，耗时的过程。因此，该程序需要经过长时间反复训练的神经科医生和/或高技能专业护士的参与。对于患者而言，冗长的过程也是高度疲劳的，并且由于患者的疲劳和具有持续不利后果的长期停药，结果通常是次优的。此外，在针对刺激参数的特定选择的临床观察期间，可能不会产生可用于通知编程决策的一些临床效果。当仅依赖于刺激的短期效应时，在选择刺激参数时可能做出错误的决定。因此，在许多情况下，必须一次又一次地重新评估刺激效果，通常是在较长的时间段内，这可能需要住院患者入院。

因此，如上所述，已知方法涉及评估众多可能的不同刺激参数中症状缓解的最佳配置的手动尝试。通过根据上述评估过程编程的植入脉冲发生器(IPG)和DBS电极提供的刺激，减轻患者的症状。如果评估的参数被证明是无效的，则随后可能需要进一步对IPG进行重新编程，并且每次重新编程都需要为患者进行进一步的临床过程。

选择最佳位置的刺激触点，是对每个患者的DBS编程的关键步骤。上述手动筛选程序对于医务人员来说非常耗时，对患者来说是疲劳的，并且结果通常是次优的。因此，该过程通常必须重复几次，才能确定出令人满意的刺激参数/触点配置。不幸的是，对一些患者，通常由于缺乏专业性或时间而无法获得最佳的刺激编程。

现有技术