CN107405495A - 基于组织激活的体积的电刺激治疗的治疗程序选择 - Google Patents

Abstract

在一些示例中，系统的处理器基于分数评估治疗程序，该分数是基于预期由根据治疗程序的治疗递送激活的组织的体积(“VTA”)来确定。可使用包括多个体元(各自被分配一值)的三维(3D)网格来确定该分数。处理器可将VTA与3D网格配准，并基于分配给体元(VTA与其重叠)的值确定治疗程序的分数。可基于基于3D网格确定的分数来选择用于电刺激治疗(例如，深部脑刺激)的一个或多个治疗程序。

Description

基于组织激活的体积的电刺激治疗的治疗程序选择

此申请要求2015年2月26日提交的、且标题为“THERAPY PROGRAM SELECTION FORELECTRICAL STIMULATION THERAPY BASED ON A VOLUME OF TISSUE ACTIVATION”的美国临时专利申请No.62/121,295的权益。

技术领域

本公开涉及电刺激治疗。

背景技术

已经提出植入式医疗设备(诸如电刺激器或治疗剂递送设备)以用于不同的治疗应用，诸如深部脑刺激(DBS)、脊髓刺激(SCS)、骨盆刺激、胃刺激、末梢神经刺激、功能电刺激。在一些治疗系统中，植入式电刺激在一个或多个电极的帮助下将电治疗递送到患者体内的目标组织部位，该电极可由医疗引线进行部署、或部署在电刺激器的外壳上，或者两者。

在编程会话(其可在医疗设备的植入期间发生)期间、在试验会话期间、或在医疗设备被植入患者体内之后的临床或远程后续检查会话期间，临床医生可生成一个或多个治疗程序(也被称为治疗参数集合)，这些治疗程序向患者提供有效的治疗，其中，每一个治疗程序都可定义一组治疗参数的值。医疗设备可根据一个或多个存储的治疗程序将治疗递送至患者。在电刺激的情况下，治疗参数可限定待递送的电刺激波形的特性。

发明内容

本公开描述了用于基于预期由根据治疗程序递送的电刺激来激活组织的体积，确定电刺激治疗的一个或多个治疗程序的示例设备、系统、以及方法。电刺激治疗可以是例如深部脑刺激(“DBS”)或对脑干、脊髓、或中枢神经系统的另一组织的电刺激。预期由电刺激激活的组织的体积也可被称为组织激活的体积(a volume of tissue activation；“VTA”)。在一些示例中，系统的处理器基于分数来评估治疗程序，该分数使用基于治疗程序生成的VTA来确定。治疗程序可限定多个治疗参数的值。可使用包括多个体元(voxel)(各自被分配一值)的三维(3D)网格来确定该分数。处理器可将VTA与3D网格配准(register)，并基于分配给体元(VTA与其重叠)的值确定治疗程序的分数。例如，分数可以是被分配给体元的值的和。处理器可基于以此方式基于3D网格确定的分数选择一个或多个治疗程序。

在一些示例中，可基于相应的生物电脑部信号的一个或多个频域特性确定分配给体元的值，该生物电脑部信号在根据一个或多个测试治疗程序的电刺激的递送期间被感测到。例如，处理器确定预期由根据测试程序的电刺激的递送产生的VTA，将VTA配准至3D网格，确定在根据测试治疗程序的电刺激的递送期间所感测到的生物电脑部信号的频域特性，并且基于生物电脑部信号的频域特性，将值分配给与VTA重叠的3D网格的体元中的至少一个。

在多个测试治疗程序用于确定分配给3D网格的体元的值的示例中，处理器可确定预期由根据多个测试治疗程序中的每个测试治疗程序的电刺激的递送产生的VTA，将VTA配准至3D网格，并且对于每个测试治疗程序，确定在根据测试治疗程序的电刺激递送期间所感测到的生物电脑部信号的频域特性。每个治疗程序的频域特性可与基于相应的治疗程序所生成的VTA相关联。处理器可随后将基于与VTA(体元与其重叠)相关联的频率域特性的值分配给3D网格的至少一些体元。

在一个示例中，本公开涉及包括由处理器确定三维网格的多个体元的值的方法，其中确定所述值包括：确定预期由医疗设备根据治疗程序的电刺激的递送产生的VTA；将VTA配准至三维网格；确定在由医疗设备根据治疗程序将电刺激递送到所述患者期间所感测到的患者的生物电脑部信号的频域特性；以及基于生物电脑部信号的频域特性，确定与VTA重叠的体元中的至少一个的值。该方法可进一步包括基于体元的值控制或以其他方式调整到患者的电刺激治疗。

在另一示例中，本公开涉及包括存储器的系统，该存储器存储包括多个体元的三维网格，并且处理器被配置成：通过至少确定预期由医疗设备根据治疗程序的电刺激的递送产生的VTA来确定多个体元的值，将VTA配准至三维网格，确定在由医疗设备根据治疗程序将电刺激递送到患者期间所感测到的患者的生物电脑部信号的频域特性，并且基于生物电脑部信号的频域特性，确定与VTA重叠的至少一个体元的值，其中处理器被进一步配置成将所确定的值存储在存储器中。在一些示例中，处理器被进一步配置成基于体元的值控制或以其他方式调整由医疗设备递送到患者的电刺激治疗。

在另一示例中，本公开涉及包括用于确定三维网格的多个体元的值的装置的系统，其中用于确定所述值的装置包括：用于确定预期由医疗设备根据治疗程序的电刺激的递送产生的VTA的装置；用于将VTA配准至三维网格的装置；用于确定在由医疗设备根据治疗程序将电刺激递送到患者期间所感测到的患者的生物电脑部信号的频域特性的装置；以及用于基于生物电脑部信号的频域特性确定与VTA重叠的至少一个体元中的值的装置。在一些示例中，所述系统进一步包括用于基于体元的值控制或以其他方式调整由处医疗设备递送到患者的电刺激治疗的装置。

在另一示例中，本公开涉及包括指令的计算机可读介质，当被执行时，该指令使得处理器至少通过以下步骤来确定三维网格的多个体元的值：确定预期由医疗设备根据治疗程序的电刺激的递送产生的VTA；将VTA配准至三维网格；确定在由医疗设备根据治疗程序将电刺激递送到患者期间所感测到的患者的生物电脑部信号的频域特性；以及基于生物电脑部信号的频域特性，确定与VTA重叠的至少一个体元的值。在一些示例中，所述指令进一步使得处理器基于体元的值控制或以其他方式调整由处医疗设备递送到患者的电刺激治疗。

在另一方面，本公开涉及可以是制品的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包括用于由一个或多个处理器执行的计算机可读指令。这些指令使一个或多个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。

一个或多个示例的细节在以下所附附图和描述中进行陈述。根据说明和附图以及所附权利要求，其他特征、目的以及优点将显而易见。

附图说明

图1是示出被配置成感测生物脑电信号并将电刺激治疗递送到患者的大脑内的组织部位的示例的深部脑刺激(DBS)系统的概念图。

FIG.图2是示出示例医疗设备的组件的功能框图。

图3是示出示例医疗设备编程器的组件的功能框图。

图4是示出用于确定被分配给3D网格的体元的值的示例技术的流程图。

图5是示出用于确定被分配给3D网格的体元的值的另一示例技术的流程图。

图6是示出用于基于预期通过根据治疗程序的电刺激治疗的递送而被激活的组织的体积，确定治疗程序的分数的示例技术的流程图。

图7是用于基于与治疗程序相关联的分数来选择治疗程序的示例技术的流程图。

图8是包括使图形用户界面(GUI)呈现有治疗程序的列表的显示器的医疗设备编程器的示意性图示。

图9是示出用于确定组织激活的体积的示例技术的流程图。

图10是示出用于确定患者特定的组织激活的体积的示例技术的流程图。

图11是用于确定对于一般电场模型的所感测的电压差(voltage differential)和组织阻抗值之间的关系的示例技术的流程图。

图12是示出模型阻抗值(Z_模型)与模型差分电压之间的关系的示例曲线图的概念性示例。

图13是用于确定用于生成患者特定的VTA的缩放因子的示例技术的流程图。

具体实施方式

本公开描述了用于确定可向患者提供有效的DBS的一个或多个治疗程序的示例设备、系统、以及方法，其中，基于通过电刺激被激活的组织的体积(VTA)来作出该确定，该电刺激由医疗设备通过一个或多个治疗程序中的每一个进行递送。治疗程序可限定例如一个或多个电刺激参数(例如，在电刺激脉冲的情况下的频率、电流或电压幅度、以及脉冲宽度)的值、电极组合(被选定以递送电刺激的一个或多个电极以及相应的极性)、或者一个或多个电刺激参数值与电极组合两者。为组合选择的电极可用于控制相对于引线的电场，以瞄准特定的治疗部位，例如，在引线包括被定位在引线的环境的周围的各种位置中的电极的示例中。

在一些示例中，组织可在由医疗设备递送的电刺激导致用于沿着组织的神经元传播的动作电位时被“激活”，这可指示神经元的跨膜电势达到特定水平，诸如，大于0毫伏(mV)的电势。可使用建模算法针对特定的治疗程序(本文中也可称作“一组电刺激参数值”)确定VTA，该建模算法基于患者的邻近一个或多个电极(利用其，医疗设备递送电刺激)的组织的特性。以此方式，可估算VTA。

在一些示例中，可针对一个或多个治疗程序确定VTA，并且基于分数来评估一个或多个治疗程序，该分数基于相应的VTA来确定。对于每个治疗程序，可基于分配给3D网格的体元(相应的VTA与其重叠)的值来确定分数。

在一些示例中，可基于在根据相应测试治疗程序的电刺激的递送期间所感测到的相应的生物电信号的一个或多个频域特性确定分配给3D网格中的至少一些体元的值。例如，处理器可确定预期由根据多个测试治疗程序中的每个测试治疗程序的电刺激的递送产生的VTA，将VTA配准至3D网格，并且针对每个测试治疗程序，确定在根据测试治疗程序的电刺激的递送期间(例如，与将电刺激递送到患者的同时)所感测的生物电脑部信号的频域特性。针对每个测试治疗程序的频域特性可与基于相应的测试治疗程序所生成的VTA相关联。处理器可随后基于与VTA(体元与其重叠)相关联的频域特性，将值分配3D网格中的至少一些体元。

例如，在一些示例中，如果体元与仅一个VTA重叠，则处理器可基于与VTA相关联的频域特性将值分配给体元。作为另一示例，在一些示例中，如果体元与多个VTA重叠，则处理器可将值分配给体元，该值基于与多个VTA相关联的频域特性相对于基线值的最大变化、频域特性的最小值或最大值、频域特性的平均值、频域特性的中值，或者将基于与多个VTA相关联的频域特性的另一值分配给体元。

在一些示例中，频域特性是生物电脑部信号的感兴趣的频带中的功率水平。在另一示例中，频域特性是生物电脑部信号的感兴趣的频带中的功率水平相对于基线功率水平的变化。在一些示例中，当患者针对预期电刺激治疗以帮助治疗的患者情况没有正在接收任何治疗时，基线功率水平可表示患者的基线状态。基线功率水平可以是例如在根据治疗程序递送治疗之前、或在将任何电刺激治疗递送到患者之前所感测到的生物电脑部信号的感兴趣频带中的功率水平。在其他示例中，可不基于患者特定的参数来确定基线功率水平，而是，可由临床医生基于临床知识或另一因素来进行选择。

可基于例如生物电脑部信号的频谱(spectral)分析来确定频域特性。频谱分析可指示在信号中所包含的功率的频率上的基于有限数据集的分布。生物电脑部信号的不同频带与患者的脑部中的不同的活动相关联。以下在表格1中示出频带的一个示例：

表1

相信生物电脑部信号的某些频带可比其他频带更加揭示患者状态(例如，出于评估治疗递送的功效的目的)。作为结果，指示治疗递送的功效的感兴趣的一个或多个频带可取决于患者状况而变化。例如，在帕金森病的情况下，感兴趣的频域可以是在患者的脑部的基底神经节中感测的β带。

所确定的体元值可单独地或结合其他因素用于评估任何给定的治疗程序，该其他因素诸如临床医生对期望目标(例如，与疗效相关联的脑部的解剖结构或者解剖结构的特定部分)以及不期望的目标(例如，如副作用相关联的脑部的解剖结构或者解剖结构的特定部分)的知识。

通过使用基于DBS对患者的实际效果所确定的体元值来对一个或多个治疗程序进行打分，患者的生理信息可用于评估一个或多个治疗程序。在对医疗设备进行编程时把针对患者的患者特定的生理信息因素包括在内可帮助驱动更有效的编程过程，例如，当与其中临床医生基于直觉或一些特殊的方法来手动选择治疗参数值或电极组合的过程相比时。

虽然贯穿本公开主要提及深部脑刺激(“DBS”)以及生物电脑部信号，但是设备、系统以及技术可与其他类型的电刺激治疗一起使用，诸如，对脑干、脊髓或中枢神经系统的另一组织的电刺激。

图1是示出被配置成将治疗递送给患者12以管理患者12的障碍的示例治疗系统10的概念图。患者12通常将是人类患者。然而，在一些情况下，治疗系统10可被应用到哺乳类或非哺乳类非人类患者。在图1中所示的示例中，治疗系统10包括医疗设备编程器14、可植入医疗设备(IMD)16、引线延长线18，以及具有相应的电极24，26组的一个或多个引线20A和20B(统称为“引线20”)。MD 16包括刺激发生器，该刺激发生器被配置成分别经由引线20A与20B的一个或多个电极24、26(单独地或结合由IMD 16的外壳34提供的电极)产生并将电刺激治疗递送到患者12的脑部28的一个或多个区域。

在图1中所示的示例中，治疗系统10可被称作DBS系统，因为IMD 16被配置成直接将电刺激治疗递送到脑部28内的组织，例如，在脑部28的硬脑膜下面的组织部位或者一个或多个分支或节点、或者纤维轨道(fiber tracks)的汇合。在其他示例中，引线20可被定位成将治疗递送到脑部28的表面(例如，脑部28的皮层表面)。例如，在一些示例中，IMD 16可将皮层刺激治疗提供给患者12，例如通过将电刺激递送到脑部28的皮质中的一个或多个组织部位。在皮质刺激治疗中治疗感兴趣的频带可包括θ带以及γ带。

DBS可用于治疗或管理各种患者病情，诸如但不限于，癫痫发作(例如癫痫)，疼痛，偏头痛，精神障碍(例如重度抑郁障碍(MDD)，双相障碍，焦虑障碍，创伤后应激障碍，精神抑郁障碍和强迫症(OCD)，行为障碍，情绪障碍，记忆障碍，注意障碍，运动障碍(例如原发性震颤或帕金森病)，亨廷顿舞蹈病，阿尔茨海默病，或其他神经系统或精神病学障碍以及患者12的损伤。还可以根据用于确定本文公开的一种或多种治疗窗口的技术来使用配置用于经由向脑部28递送治疗来治疗其他患者病情的治疗系统。此外，治疗系统被配置为通过将电刺激递送到患者12体内而不是脑28内的其他组织部位来治疗其他患者病情。

在图1中所示的示例中，IMD 16可被植入到患者12的胸肌区域中的皮下袋内。在其他示例中，IMD16可以被植入在患者12的其他区域内，例如患者12的腹部或臀部中的皮下袋或患者12的颅骨附近。植入的引线延伸线18经由连接器块30(也被称为头部)被耦合到IMD16，该连接器块30可以包括例如电耦合到引线延伸线18上的相应电触点的电触头。电触点把由引线20承载的电极24、26电耦合到IMD 16。延伸部18从IMD 16的植入部位、沿着患者12的颈部并通过患者12的颅骨进入大脑28。IMD 16可由抗体液腐蚀和降解的生物相容的材料构成。IMD 16可包括气密外壳34来基本上封闭诸如处理器、治疗模块、以及存储器之类的组件。

在图1所示的示例中，引线20被分别植入在脑部28的右半球和左半球内以便向脑部28的一个或多个区域递送电刺激，该一个或多个区域可基于许多因素(诸如，执行治疗系统10以管理的患者病情的类型)来进行选择。构想引线20和IMD 16的其他植入部位。例如，IMD 16可被植入在颅骨32上或内，或引线20可被植入在同一半球内的多个目标组织部位处，或IMD 16可被耦合至单个引线，该单个引线被植入在脑部28的一个或两个半球中。

在引线16植入到患者12内期间，临床医生可尝试将引线20的电极24、26定位成使得电极24、26能够将电刺激递送到脑部28内的一个或多个目标组织部位，以管理与患者12的障碍相关联的患者症状。引线20可被植入以通过任何合适的技术将电极24、26定位在脑部28的期望位置处，合适的技术诸如通过患者12的头盖骨中的对应钻孔，或者通过颅骨32中的共同钻孔。引线20可被置于脑部28内的任何位置，从而使得电极24、26能在治疗过程中向脑部28内的目标治疗递送部位提供电刺激。

可以基于患者病情来选择患者12内的用作目标组织部位以进行由IMD 14递送的刺激的解剖区域。不同的神经系统或精神障碍可能与脑部28的一个或多个区域中的活动(可在患者之间有所不同)相关联。因此，可以基于患者病情来选择由引线20递送的用于电刺激治疗的目标治疗递送部位。例如，用于控制患者12的运动障碍的脑部28内的合适的目标治疗递送部位可以包括脚桥核(PPN)，丘脑，基底神经节结构(例如，苍白球，黑质或丘脑底核)，未定带，纤维束，豆核束(及其分支)、豆状袢、或福雷尔区(Field of Forel)(丘脑束)中的一个或多个。PPN也可被称作盖脚桥核(pedunculopontine tegmental nucleus)。

作为另一示例，在MDD、双相障碍、OCD、或其他焦虑性障碍的情况中，引线20可被植入成向脑部28的内囊的前支递送电刺激，并且仅内囊的前肢的腹侧部分(也被称为VC/VS)、扣带皮层的膝下部件(其可被称为CG25)、前扣带皮层布洛德曼(Brodmann)区域32和24、前额叶皮质的各部分，各部分包括背外侧和内侧前额叶皮质(PFC)(例如，布洛德曼区域9)、腹内侧前额叶皮质(例如，布洛德曼区域10)、外侧和内侧眶额叶皮质(例如，布洛德曼区域11)、内侧或伏隔核、丘脑、板内丘脑核、杏仁核、海马、外侧下丘脑、蓝斑核、中缝背核，腹侧被盖、黑质、丘脑底核、丘脑下脚、丘脑背内侧核、缰核、终纹床核、或它们的任意组合。

作为另一示例，在癫痫发作或阿尔茨海默病的情况中，引线20可被植入成向帕佩兹电路(Circuit of Papez)内的区域递送电刺激，这些区域诸如，例如，丘脑前核、内囊、扣带、穹隆、乳头体、乳头丘脑束(乳头丘脑纤维束)、或海马中的一个或多个。还构想不位于患者12的脑部28中的目标治疗递送部位。

虽然在图1中将引线20示成耦合到共同的引线延长线18，但是，在其他示例中，引线20可经由单独的引线延长线耦合到IMD 16或直接耦合到IMD 16。此外，虽然图1将系统10示成包括经由引线延长线18被耦合到IMD 16的两个引线20A与20B，但是在一些实施例中，系统10可包括一个引线或不止两个引线。

在图1所示出的示例中，引线20的电极24，26被示为环电极。环电极可相对容易编程，并且可以能够将电场递送到与引线20邻近的任何组织。在其他示例中，引线20的电极24，26可具有不同的配置。例如，引线20的电极24，26中一个或多个可具有能够产生成形的电场(包括交错的(interleaved)刺激)的复杂电极阵列几何形状。复杂电极阵列几何形状的示例可以包括沿引线的长度定位在不同轴向位置处的电极的阵列，以及围绕引线的周边(例如圆周)的不同角度位置处的电极的阵列。复杂电极阵列几何形状可包括围绕每个引线20的外周界的多个电极(例如，部分环形或分段的电极)，除了或者代替环形电极。以此方式，电刺激可从引线20被引导到特定方向以增强疗效，并减少来自刺激大量组织体积的可能的不良副作用。

在一些示例中，IMD 16的外壳34可包括一个或多个刺激和/或感测电极。例如，外壳34可以包括导电材料，该导电材料在IMD 16被植入患者12时暴露于患者12的组织，或者电极可以附连到外壳34。在其他示例中，引线20可以具有除了如图1所示的细长圆柱体之外的具有主动或被动尖端配置形状。例如，引线20可以是贴片引线、球状引线、可弯曲引线、或在治疗患者12中有效的任何其他类型的形状。

IMD 16可根据一个或多个治疗程序向患者12的脑部28递送电刺激治疗。治疗程序可以限定用于由IMD16的刺激发生器产生并且经由一个或多个电极24、26从IMD 16被递送到患者12内的目标治疗递送部位的治疗的一个或多个电刺激参数值。电刺激参数可以限定电刺激治疗的一个方面，并且可以包括例如电刺激信号的电压或电流幅度、电刺激信号的频率、以及在电刺激脉冲的情况下的脉冲速率、脉冲宽度、波形形状和其他适当的参数，诸如持续时间或占空比。此外，如果不同的电极可用于刺激的递送，则可通过电极组合进一步表征治疗程序的治疗参数，该治疗参数可限定被选定以用于电刺激的递送的电极24、26及它们相应的极性。在一些示例中，可使用连续波形来递送刺激，并且刺激参数可限定此波形。

除了被配置成递送治疗以管理患者12的障碍之外，治疗系统10可被配置成感测患者12的生物电脑部信号。例如，IMD 16可包括感测模块，该感测模块被配置成经由电极24/26的子组、另一组电极、或者两者来感测脑部28的一个或多个区域内的生物电脑部信号。因此，在一些示例中，电极24、26可用于将电刺激从治疗模块递送到脑部28内的目标部位，以及感测脑部28内的脑部信号。然而，IMD 16还可使用分离的一组感测电极来感测生物电脑部信号。在一些示例中，IMD 16的感测模块可经由电极24,26(也被用于将电刺激递送到脑部28)中的一个或多个感测生物电脑部信号。在其他示例中，电极24，26中的一个或多个可在一个或多个不同电极24,26可被用于递送电刺激时用于感测生物电脑部信号。

生物电脑部信号的示例包括但不限于，从在脑部28的一个或多个区域内的局部场电位生成的电信号，诸如但不限于脑电图(EEG)信号、或脑皮层电图(ECoG)信号。在一些示例中，在脑部28内的电信号可反映由脑组织两端的电位差的总和所产生的电流的变化。

外部医疗设备编程器14按需被配置成无线地与IMD 16进行通信，以提供或取回治疗信息。编程器14是用户(例如，临床医生和/或患者12)可用来与IMD 16进行通信的外部计算设备。例如，编程器14可以是临床医生用来与IMD 16进行通信并为IMD 16编程一个或多个治疗程序的临床医生编程器。此外或替代，编程器14可以是允许患者12选择程序和/或查看并修改治疗参数值的患者编程器。临床医生编程器可比患者编程器包括更多编程特征。换言之，更复杂或敏感的任务只可由临床医生编程器允许，以防止未经训练的患者对IMD16作出不期望的更改。

编程器14可以是带有可由用户查看的显示器和用于向编程器14提供输入的界面(即，用户输入机制)的手持式计算设备。例如，编程器14可包括向用户呈现信息的较小的显示屏幕(例如，液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)显示器)。另外，编程器14可包括触摸屏显示器、键区(keypad)、按钮、外围定点设备、或者允许用户通过编程器14的用户界面导航并提供输入的另一个输入机构。如果编程器14包括按钮和键区，则按钮可专用于执行特定功能(例如，电源按钮)，按钮和键区可以是取决于用户当前查看的用户界面的截面而改变功能的软键，或它们的任意组合。

在其他示例中，编程器14可以是较大的工作站或另一个多功能设备内的单独的应用，而并非专用计算设备。例如，多功能设备可以是笔记本电脑、平板电脑、工作站、蜂窝电话、个人数字助理、或可运行能使计算设备作为安全医疗设备编程器14来操作的应用的另一计算设备。耦合到计算设备的无线适配器可使计算设备和IMD 16之间能进行安全通信。

当编程器14被配置成由临床医生使用时，编程器14可被用来向IMD16发送编程信息。编程信息可包括例如硬件信息(诸如引线20的类型，引线20上的电极24,26的布置，脑部28内的引线20的位置)、定义治疗参数值的一个或多个治疗程序、以及可能有用以用于编程到IMD 16中的任何其他信息。编程器14还能完成功能测试(例如，测量引线20的电极24，26的阻抗)。

在编程器14或另一计算设备的帮助下，临床医生可选择用于治疗系统10的一个或多个治疗程序，并且在一些实施例中，将治疗程序存储在IMD 16内。在编程会话期间，临床医生可使用本文中所描述的用于基于一个或多个VTA(预期该VTA由IMD 16根据相应的电刺激参数设置的电刺激递送产生)来确定一个或多个有效电刺激参数设置的设备、系统、以及技术来确定可将有效治疗提供给患者12一个或多个治疗程序。编程器14可通过提供针对患者12特定的生理相关信息来帮助临床医生创建/标识治疗程序。

以下关于图4-8进一步详细描述了用于基于相应的VTA确定一个或多个有效治疗程序的示例技术。为了便于描述，主要将技术描述为由编程器14来应用。在其他示例中，可通过任何合适的设备(诸如IMD 16或另一计算设备(例如，诸如云计算设备之类的远程计算设备))单独地或结合编程器14来实施技术。

在一些示例中，编程器14(或另一计算设备)被配置成确定可将有效DBS提供给患者12用于IMD 16的一个或多个治疗程序，其中，基于预期由IMD 16经由一个或多个治疗程序中的每一个递送的电刺激产生的VTA来作出此确定。编程器14存储体元的3D网格，该体元是体积的单位。由3D网格表示的空间内的每个点在一个且仅一个体元内，从而使得由非重叠的体元来填充空间。3D网格的每个体元，或者3D网格的体元中的至少一些被赋值。编程器14可针对一个或多个治疗程序确定VTA，将VTA登记到3D网格，并且基于相应的VTA以及分配给3D网格的体元(相应的VTA与其重叠)的值确定一个或多个治疗程序的分数。

3D网格可表示患者12的组织(例如，患者12的脑部28)的体积。编程器14可使用任何合适的技术将VTA配准至3D网格，诸如至少通过空间上将VTA与3D网格变换到共同的坐标系统，例如，藉此使VTA与具有由3D网格表示的组织的体积对齐。例如，如果3D网格表示患者12的脑部，则编程器14可根据需要旋转、缩放、并平移3D网格、VTA或者两者，以便使患者12的脑部28内的VTA的预期位置与对应于此位置的3D网格的部分基本在空间上对齐。作为结果，一旦被配准，VTA与3D网格的相对位置表示患者12的脑部28内的VTA的预期位置。

在一些示例中，如以下关于图3与图8进一步详细描述的，编程器14被配置成产生图形用户界面(GUI)，该图形用户界面呈现关于治疗程序以及相应分数的信息。此外或替代被配置成产生GUI，编程器14可被配置成基于治疗程序的相应分数自动地选择用于编程IMD16的治疗程序中的一个或多个。例如，编程器14可自动地将信号发送到IMD 16或者用所选的治疗参数设置(例如，用于慢性(长期)治疗递送或用于对患者12的附加测试)来编程IMD16。

编程器14还可被配置成供患者12使用。当作为患者编程器配置时，编程器14可具有受限功能(与临床医生编程器相比)，以便防止患者12改变IMD 16的关键功能或应用，这可能对患者12有害。

无论编程器14被配置用于临床医生还是患者使用，编程器14被配置成经由无线通信与IMD 16以及任选地另一计算设备进行通信。例如，编程器14可利用本领域公知的射频(RF)遥测技术经由无线通信与IMD 16进行通信。编程器14也可利用各种局部无线通信技术中的任一种经由有线或无线连接与另一编程器或计算设备通信，局部无线通信技术诸如根据802.11或蓝牙规范集的RF通信、根据IRDA规范集的红外(IR)通信、或其他标准的或专有的遥测协议。编程器14还可经由可移除介质(诸如磁盘或光盘、存储卡、或者存储棒)的交换与其他编程或计算设备进行通信。进一步，编程器14可经由本领域内已知的远程遥测技术，经由例如，局域网(LAN)、广域网(WAN)、公用交换电话网(PSTN)，或蜂窝电话网络，与IMD 16和另一个编程器进行通信。

治疗系统10可被实现为在几个月或几年的过程内向患者12提供慢性刺激治疗。然而，系统10也可在完全植入之前试验性地使用，以评估治疗。如果临时实现，则系统10的某些组件可不植入在患者12体内。例如，可给患者12装配有外部医疗设备，诸如试验刺激器，而并非IMD 16。外部医疗设备可被耦合到经皮引线或者经由经皮延伸件被耦合到植入的引线。如果试验刺激器示出DBS系统10向患者12提供了有效的治疗，则临床医生可将慢性刺激器植入到患者12的体内，用于相对长期的治疗。

图1中所示的系统10仅是其治疗电刺激参数可被确定的治疗系统的一个示例。本文中所描述的技术可用于评估其他治疗系统的治疗程序，例如，具有引线与电极的其他配置的治疗系统、具有不止一个IMD的治疗系统、以及包括一个或多个无引线电刺激器(例如，具有比IMD 16更小的形状因子并且可不被耦合到任何分离的引线的微刺激器)的治疗系统。无引线电刺激器可被配置成经由在电刺激器的外壳上的一个或多个电极产生并将电刺激治疗递送到患者12。

图2是示出示例IMD 16的组件的功能框图。在图2中所示的示例中，IMD 16包括处理器60、存储器62、刺激发生器64、感测模块66、开关模块68、遥测模块70、以及电源72。存储器62以及本文中所描述的其他存储器可包括任何易失性、非易失性介质，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪速存储器等。存储器62可存储计算机可读指令，当由处理器60执行时，这些指令导致IMD 16执行本文中所描述的各种功能。

在图2中所示的示例中，存储器62存储治疗程序74、以及例如在存储器62内的单独的存储器或者存储器62内的单独的区域中的操作指令76。每个存储的治疗程序74限定在电刺激参数的相应值(诸如电极组合、电流或电压幅度)方面的治疗的特定程序，并且如果刺激发生器64产生并递送刺激脉冲，治疗程序可限定脉冲宽度的值、以及刺激信号的脉冲速率。由IMD 16递送的刺激信号可以是任何形式，诸如，刺激脉冲，连续脉冲信号(例如，正弦波)，或者类似。操作指令76在处理器60的控制下引导IMD 16的一般操作，并且可包括用于经由电极24，26监测一个或多个脑部区域内的脑部信号并将电刺激治疗递送到患者12的指令。

在处理器60的控制下，刺激发生器64生成经由电极24、26的所选组合来递送给患者12的刺激信号。在一些示例中，刺激发生器64基于一个或多个存储的治疗程序74经由电极24,26的所选组合生成并将刺激信号递送到脑部28的一个或多个目标区域(图1)。脑部28内的刺激信号的或其他类型的治疗的目标组织部位与刺激参数值可取决于针对其治疗系统10被植入以进行管理的患者病情。

本公开中所描述的处理器(包括处理器60)可包括一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、场可编程逻辑阵列(FPGA)、或其它等效的集成或分立逻辑电路、或它们的组合。归属于本文所描述的处理器的功能可通过硬件设备提供并体现为软件、固件、硬件、或其任意组合。处理器60被配置成根据由存储器62存储的治疗程序74控制刺激发生器64施加由一个或多个治疗程序所指定的特定的治疗参数值。

在图2中所示的示例中，引线20A的电极24的组包括电极24A、24B、24C、以及24D，引线20B的电极26的组包括电极26A、26B、26C、以及26D。处理器60可控制开关模块68将由刺激发生器64所生成的刺激信号施加到电极24，26的所选组合。具体而言，开关模块68可将刺激信号耦合到引线20内的所选导体，而导体进而在所选电极24，26两端递送刺激信号。开关模块68可以是开关阵列、开关矩阵、多路复用器、或者被配置成选择性地将刺激能量耦合到所选电极24、26并且使用所选24、26选择性地感测生物电脑部信号的任何其他类型的开关模块。因此，刺激发生器64经由开关模块68和引线20内的导体被耦合到电极24，26。然而，在一些示例中，IMD 16不包括开关模块68。例如，IMD 16可包括刺激能量的多个源(例如，电流源)。

刺激发生器64可以是单通道或多通道刺激发生器。具体而言，刺激发生器64可能够经由单一电极组合在给定时间递送单个刺激脉冲、多个刺激脉冲、或连续信号，或经由多个电极组合在给定时间递送多个刺激脉冲。然而，在一些示例中，刺激发生器64和开关模块68可被配置成时间交错地递送多个通道。例如，开关模块68可用于在不同的时间在不同的电极组合两端对刺激发生器64的输出进行时间分割，从而向患者12递送多个程序或多个通道的刺激能量。

感测模块在处理器60的控制下被配置成经由电极24,26的所选子组或者利用一个或多个电极24,26与IMD 16的导电外壳34、IMD 16的外壳34上的电极或另一参考的至少一部分感测患者12的生物电脑部信号。处理器60可控制开关模块68将感测模块66电连接到所选电极24,26。以此方式，感测模块66可利用电极24,26(和/或除了电极24,26之外的参考)的不同组合选择性地感测生物电脑部信号。

虽然在图2中感测模块66被并入与刺激发生器64和处理器60共同的外壳34中，但在其他示例中，感测模块66是在与IMD 16的外壳34分开的外壳中并且经由有线或无线通信技术与处理器60通信。

遥测模块70被配置成在处理器60的控制下支持IMD 16和外部编程器14或另一计算设备之间的无线通信。IMD 16的处理器60可，作为对程序的更新，经由遥测模块70从编程器14接收各种刺激参数的值。对治疗程序的更新可存储在存储器62的治疗程序74部分内。IMD 16中的遥测模块70，以及诸如编程器14之类的此处所描述的其他设备和系统中的遥测模块，可通过RF通信技术来实现通信。另外，遥测模块70可经由IMD16与编程器14的近侧电感性交互，与外部医疗设备编程器14进行通信。因此，遥测模块70可连续地、以周期性的间隔、或应来自IMD 16或编程器14的请求，将信息发送到外部编程器14。

电源72向IMD 16的各种组件递送操作功率。电源72可包括小的可充电的或非可充电电池以及发电电路以产生操作功率。再充电可通过外部充电器和IMD 16内的电感充电线圈之间的近侧电感性交互来完成。在某些示例中，电源要求可足够小，以允许IMD 16利用患者运动并实现动能采集(scavenging)设备，以对可充电电池进行涓流充电。在其他示例中，传统的电池可使用有限的时间长度。

图3是示出示例医疗设备编程器14的组件的功能框图。编程器14包括处理器80、存储器82、遥测模块84、用户界面86、以及电源88。处理器80控制用户界面86和遥测模块84，并往返于存储器82存储和取回信息和指令。编程器14可被配置成用作临床医生编程器或患者编程器。处理器80可以包括一个或多个处理器的任何组合，包括一个或多个微处理器、DSP、ASIC、FPGA或其他等效集成的或离散逻辑电路。因此，处理器80可包括任何合适的结构，无论是以硬件、软件、固件，或其任何组合，以执行此处归于处理器80以及编程器14的功能。

诸如临床医生或患者12之类的用户可通过用户界面86与编程器14进行交互。用户界面86包括显示器(未示出)，诸如LCD或LED显示器或者其他类型的屏幕，利用其处理器80可呈现与治疗(例如，与VTA、一个或多个3D网格以及体元值、或者它们的任何组合相关联的治疗程序)相关的信息。此外，用户界面86可包括用于从用户接收输入的输入机制。输入机构可包括，例如，按钮、键区(例如，字母数字键区)、外围定点设备、触屏、或允许用户通过由编程器14的处理器80所呈现的用户界面导航并提供输入的其他输入机构中的任意一个或多个。在其他示例中，用户界面86还包括用于向患者12提供可听的通知、指令或其他声音，从患者12接收语音命令的音频电路。

存储器82可包括用于操作用户界面86和遥测模块84、以及用于管理电源88的指令。在图3中所示的示例中，存储器82还存储3D网格90、解剖数据92、治疗程序94、以及VTA算法96。

3D网格90包括体元的至少一个3D网格，每个体元具有对应的值。参考图4与图5描述了用于确定3D网格90的体元的值的示例技术。3D网格90表示患者12的组织的3D区域。例如，3D网格90可以是患者12的整个脑部28或者脑部28的一部分的3D表示，从而使得3D网格90的每个体元表示脑部28的组织的体积。在另一示例中，3D网格90可以是患者12的脑干或者脊髓的3D表示，从而使得3D网格90的每个体元表示除了脑部之外的组织中的患者12的中枢神经系统的组织的体积。在一些示例中，存储器82存储多个不同的3D网格，诸如患者12的组织的多个不同区域的中的每个区域的网格。在一些示例中，本文描述一个3D网格90，但是在其他示例中，3D网格90可针对患者12的不同组织或者针对不同患者存储任何合适数量的3D网格。

在一些示例中，可基于患者12的解剖来生成3D网格90。例如，处理器80可基于患者12的医疗图像(其指示脑部28的结构(例如，尺寸与形状))来生成3D网格90。在其他示例中，处理器90可基于不是对患者12特定的一般患者解剖数据来生成3D网格90。在任一示例中，处理器80可从另一设备接收3D网格90，而非生成3D网格90。

处理器80被配置成使用由存储器82存储的用于生成VTA的算法96与解剖数据92来针对特定的治疗程序生成VTA。如以上提及的，VTA表示患者12的预期通过根据治疗程序向患者12的组织递送电刺激而被激活的组织的体积，该递送通过电刺激特定的电极组合(例如单极配置中的单个电极或者双极或多极配置中的多个电极)。解剖数据92可例如包括脑部28中的植入的电极24,26的位置、患者12的解剖结构、以及组织的特性，诸如邻近植入电极24,26的阻抗或者其他组织电导参数。可从任何类型的成像模态来创建解剖数据92，诸如，但不限于，计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、x-射线、荧光检查法等。在一些示例中，解剖数据92可以是患者特定的，而在其他示例中可以是对于不止一个患者通用的。

VTA算法96可包括一个或多个算法，利用该算法，处理器80可对特定组的电刺激参数值以及一个或多个有效电极生成VTA。当IMD16经由电极(或者电极的组合)将电刺激递送到患者12的组织时，电场从电极传播离开。处理器80可参考算法96来估算哪些神经元将在由电极递送电刺激期间被从电极24,26传播离开的电场激活。

在一些示例中，VTA算法96可包括例如电场模型方程，该电场模型方程限定电场如何从初始位置传播离开。此外，VTA算法96还可包括限定受电场影响的特定神经元(其如由解剖数据92所限定的，组成解剖结构)的阈值动作电位的一组等式、查找表、或者另一类型的模型。如果电场的电压或电流幅值在电场内的任何神经元的阈值动作电位之上，则该神经元将被激活，例如，以产生神经冲动。由于激活神经元所要求的电流传播与阈值动作电位(例如，阈值电压)的改变，因而神经元的激活可随引线周围的组织的位置而变化。一些神经元可进一步从引线利用较小电压来进行激活，而其他神经元可由于高电压阈值而仅靠近引线被激活。

在一些示例中，存储器82还存储关于引线20的硬件特性的信息，并且处理器80可基于该硬件特性输出VTA。硬件特性可包括，例如，诸如在患者12内的引线20的数量或类型、电极24,26的数量、电极24,26中的每一个的尺寸、电极24,26的类型(例如，环电极、部分环电极、段电极)等等。

在一些示例中，处理器80被配置成，基于由IMD 16或另一设备在由IMD 16根据一个或多个测试治疗程序将电刺激递送到患者12期间所感测到的患者12的相应的生物电脑部信号的一个或多个频域特性，来产生3D网格的体元的值。该组一个或多个测试治疗程序表示治疗参数值和刺激电极组合，其可被递送至患者12，以便确定一系列电刺激参数值对患者12的脑部28的影响。在一些示例中，该组测试治疗程序可包括具有一系列刺激振幅值与一系列电极组合的治疗程序。例如，如关于图5所描述的，测试治疗程序的组包括具有第一电极组合但不同电刺激振幅值(例如，覆盖振幅值的预选范围)的第一组测试治疗程序、具有第二电极组合但不同电刺激振幅值(例如，覆盖与第一组治疗程序相同的振幅值的预选范围)的第二组测试治疗程序，对于任何合适的电极组合以此类推。在一些情况下，电极组合各自是单个电极(用于在单极配置中递送电刺激)，其可与IMD 16的外壳电极结合使用，每组的电极组合是系统10的相应的电极24,26(从而使得总共有八个电极组合与八组测试治疗程序。)

在一些示例中，处理器80可确定预期由根据多个测试治疗程序中的每个测试治疗程序的电刺激的递送产生的VTA，将VTA配准至3D网格90，并且针对每个测试治疗程序，确定由IMD 16根据测试治疗程序在将电刺激递送到患者12期间所感测到的患者12的生物电脑部信号的频域特性。处理器80可将每个测试治疗程序的频域特性与基于相应的测试治疗程序而生成的VTA相关联并将每个测试治疗程序的频域特性存储在存储器82中。处理器80可随后基于与VTA(体元与其重叠)相关联的频域特性向3D网格90中的至少一些体元分配值。例如，如关于图5所描述的，处理器80可基于每个频域特性与先前分配给体元的值之间的比较，将值分配给与VTA重叠的3D网格90的体元。

在一些示例中，替代确定分配给3D网格的每个体元的值，处理器60可从另一设备接收值。

处理器80在3D网格90由处理器或另一设备用体元值填充之后被配置成确定一个或多个治疗程序的分数，该分数基于存储的3D网格90以及分配给3D网格90的体元的值进行评估。在一些示例中，正被评估的治疗程序可与测试治疗程序不同。在一些示例中，正被评估的治疗程序中的至少一个是测试治疗程序。在一些示例中，处理器80可针对一个或多个治疗程序确定VTA，并且针对每个治疗程序，确定与基于分配给3D网格90的体元(相应的VTA与其重叠)的值的设置相关联的分数。因为分数可指示特定治疗程序的疗效，所以分数可用于比较两个或更多个治疗程序的疗效。以此方式，处理器80(单独地或者在临床医生的帮助下)可基于分数确定可对患者提供有效电刺激治疗的一个或多个治疗程序。

处理器80可将治疗程序以及相关联的分数存储在存储器82中作为存储的治疗程序94。临床医生可例如在对IMD 16的编程期间查看存储的治疗程序94以及相关联的分数，以选择一个或多个治疗程序，利用该治疗程序，IMD 16可将有效电刺激递送到患者12。例如，临床医生可与用户界面86交互，以检索存储的治疗程序以及相应的分数。

在一些示例中，处理器80被配置成经由用户界面86的显示器产生并呈现图形用户界面(GUI)，该图形用户界面呈现治疗程序的列表以及相应的分数。用户(例如，临床医生)可与GUI交互，以操纵治疗程序的列表。例如，响应于接收请求以分数进行排序的治疗程序的列表的用户输入，处理器80可基于相应的分数(例如，从最高到最低分数或者反之亦然)重组治疗程序的列表。在一些示例中，用户还可与图形用户界面交互，以选择特定的治疗程序，并且响应于接收到用户输入，编程器14可提供关于治疗程序的附加细节，诸如预期由根据治疗程序的电刺激的递送产生的VTA的图形表示、关于根据治疗程序在治疗递送期间在脑部28内所感测到的生物电脑部信号的信息，或者它们的任意组合。作为另一示例，由编程器14呈现的附加细节包括关于治疗程序的各个参数设置的细节，诸如电刺激参数值、电极组合、或者两者。

此外，在一些示例中，处理器80可被配置成经由用户界面86产生GUI，该GUI视觉上示出对于特定治疗程序，预期由根据治疗程序的电刺激治疗的递送产生的VTA如何与3D网格90重叠。可在一些示例中在GUI中将3D网格90呈现为类似由3D网格90表示的组织的区域。例如，可在GUI中将3D网格90呈现为具有类似人类大脑的视觉特性。在其他示例中，可以更概念化的方式在GUI中呈现3D网格90，诸如，3D线形图，该3D线形图不是处于与由3D网格90所表示的患者12的相关联的解剖区域的形状中。在任一示例中，3D网格90的邻近体元之间的边界例如响应于用户输入，可被显示，或可从图形用户界面移除。用户可以查看GUI来可视化治疗程序可如何影响患者12的组织。

此外，在一些示例中，不管如何呈现3D网格90，处理器14可显示在3D网格90对应于体元位置的的部分处的每个体元的值。以此方式，用户可以可视化可与相对有效的治疗(例如，与相对高的值相关联，或者在一些示例中，与相对低的值相关联，取决于缩放(scale))相关联的组织的区域以及可能与不太有效的治疗相关联的组织的区域。

在一些示例中，患者12、临床医生或另一用户可以其他方式与编程器14的用户界面86交互，以从存储的治疗程序94手动选择治疗程序以用于编程IMD 16，产生新的治疗程序、修改存储的治疗程序94、将所选、经修改、后者新的治疗程序发送到IMD 16，或者它们的组合。

存储器82可以包括任何易失性或非易失性存储器，诸如RAM、ROM、EEPROM或闪存。存储器82还可包括可用于提供存储器更新或增加存储器容量的可移除的存储器部分。在编程器14被不同的患者使用之前，可移动存储器还可允许移除敏感的患者数据。

编程器14中的无线遥测可通过RF通信或外部编程器14与IMD 16的近侧电感性交互来实现。此无线通信可通过使用遥测模块84来实现。因此，遥测模块84可类似于IMD 16内包含的遥测模块。在其他示例中，编程器14可以能够通过有线连接进行红外通信或直接通信。以此方式，其他外部设备可在无需建立安全的无线连接的情况下能够与编程器14进行通信。

电源88被配置成向编程器14的组件递送操作功率。电源88可包括电池和发电电路，以产生操作功率。在一些示例中，电池可以是可充电的，以延长操作时间。在其他示例中，可使用传统的电池(例如，镉-镍或锂离子电池)。此外，编程器14可被直接耦合到交流电出口来操作。

图4是示出用于确定被分配给3D网格90的体元的值的示例技术的流程图。在图4中所示的示例中，每个体元仅被分配一个值。在其他示例中，每个体元可被分配多个值，其中每个体元的每个值对应于所感测的生物电脑部信号的不同的频域特性。在进一步的示例中，每个体元可基于在刺激的递送期间所感测到的β带中的功率被分配一个值、基于在刺激的递送期间所感测的θ带中的功率被分配第二值、以及基于在刺激的递送期间所感测的γ带中的功率被分配第三值。虽然图4-7、9-11与13中所示的技术主要被描述为由编程器14的处理器80来执行，但是在其他示例中，另一设备的处理器(诸如，IMD 16的处理器60)可单独地或结合处理器80执行图4-7、9-11和13中所示的技术的任意部分。

为了确定被分配给3D网格90的体元的值，处理器80可针对一个或多个测试治疗程序确定VTA，并确定指示患者12对根据一个或多个测试治疗程序的电刺激递送的响应的生物电信号的频域特性。处理器80可随后基于频域特性确定3D网格90中的至少一些体元的值。在图4中所示的示例中，一个或多个测试治疗程序基于电极、刺激振幅、或者两者而彼此不同，该电极被选择以在单极刺激配置中将电刺激治疗递送至患者12。在单极配置中，有效电极(active electrode)(利用其电刺激信号被递送)参考由IMD外壳34或“罐(can)”携载的电极。因此，处理器80可通过修改刺激电极、刺激振幅中的至少一个或两者来确定一个或多个测试治疗程序。然而，在其他示例中，处理器80可使用另一技术来确定一个或多个测试治疗程序，诸如通过从存储器82选择一个或多个预定的测试治疗程序。存储的测试治疗程序94可例如由临床医生来选择，并且由编程器14的存储器82或者另一设备(诸如，IMD 16或远程数据库)的存储器来存储。

根据图4所示的技术，处理器80从多个电极24，26选择电极(100)，并选择电刺激振幅值(在本文中也被称为"刺激振幅值"或"振幅值")(102)。在一些示例中，编程器14的存储器82存储预定的最大振幅值(或其他刺激参数值)，并且处理器80将初始振幅值选择为小于预定最大值(102)。在一些示例中，预定的最大振幅值为10.0伏；在其他示例中可施加其他预定的最大振幅值。在一些示例中，临床医生可将预定的最大值选择为在其处刺激强度处于对于病人12或一组病人的最大期望强度的振幅值(或其他刺激参数值，或者值的组合)。作为另一示例，临床医生可将预定的最大值选择为要由IMD 16的硬件、软件或两者允许的最大振幅值的振幅值。

初始振幅值可以是处理器80选择以便开始体元值的确定的电刺激参数值初始集合的一部分。在一些示例中，电刺激参数值的初始集合可包括电刺激的脉冲宽度、频率和幅度的值。脉冲宽度和频率可以保持固定在电刺激参数值的初始集合的值处，而处理器80可以从初始振幅值调整振幅，以便确定体元值。在一些示例中，脉冲宽度约为60毫秒(ms)，并且频率约为135赫兹(Hz)。

处理器80基于所选择的振幅值来确定VTA(104)，其中VTA指示预期(例如，估算)由刺激场来激活的组织的体积，该刺激场由通过IMD 16经由所选电极(处于单极配置)的电刺激的递送而产生，由IMD16根据所选择的刺激振幅值和初始集合的其他刺激参数值产生电刺激。处理器80可以使用任何合适的技术来确定VTA，例如关于图9所描述的示例技术。如关于图9所述的，在一些示例中，处理器80利用算法(例如，被储存为编程器14的存储器82中的VTA算法96)来确定电场，该电场指示当刺激参数值的初始集合用于通过电极递送电刺激时，将从电极传播离开的刺激场。基于电场和解剖数据92(例如，邻近所选电极的患者神经组织的一个或多个阻抗特性)(其在一些情况下可能是患者特有的)，处理器80可以估算将被电场激活的脑部28的组织(或其他组织区域)的体积。

在Stone等人题为“ELECTRICAL AND ACTIVATION FIELD MODELS FORCONFIGURING STIMULATION THERAPY”并且在2010年10月26日发表的共同转让的美国专利No.7,822,483、和Molnar等人的题为为“VISUALIZING TISSUE ACTIVATED BY ELECTRICALSTIMULATION”并且于2013年3月14日提交的共同转让的美国专利申请公开No.2013/0289380中描述了处理器80可用于确定VTA(104)的示例技术。

根据Molnar等人的美国专利申请公开No.2013/0289380中描述的一些示例，可基于均匀或不均匀的神经元代表网格确定由根据一组刺激参数值的电刺激的递送所产生的组织的激活体积，该神经元代表指示邻近电极24,26的患者的组织的神经元。每个神经元代表可以与激活的阈值(在本文中也被称为“激活阈值”或“激活临界值”)相关联。可以使用二分搜索算法(binary search algorithm)来获得每个神经元代表的阈值。阈值是电刺激电压或电流幅度，当应用于由处理器80建模的类型的实际神经元时，该阈值导致沿着神经元的传播动作电位。在一些示例中，如果跨膜电位达到大于0mV的阈值，则动作电位被认为已经使神经元代表兴奋或“激活”。如本文所使用的，激活的阈值可以被称为阈值、激活阈值或传播阈值。

在生成VTA(104)之前、之后或同时，处理器80控制IMD16经由所选择的电极将电刺激以所选的振幅递送到患者12(106)。例如，处理器80可以经由相应的遥测模块84,70向IMD16发送控制信号，该控制信号使IMD 16的处理器60(图2)控制刺激发生器64(图2)来产生并递送电刺激。在其他示例中，临床医生可以控制IMD 16经由所选的电极以所选振幅将电刺激递送至患者12。控制信号还可使IMD 16的处理器60控制IMD 16(图2)的感测模块66在经由所选电极以所选振幅递送电刺激期间感测生物电脑部信号。例如，在刺激发生器64正在将电刺激递送至患者12的同时，感测模块66可以利用与用于递送电刺激的电极不同的电极来感测生物电脑部信号。IMD 16利用其感测生物电脑部信号的电极可以例如直接邻近选择用于递送刺激的电极(例如，在其任一侧上)。

处理器80从IMD 16接收感测到的生物电脑部信号(108)，并确定感测到的生物电脑部信号的频域特性(110)。生物电脑部信号(或其他检测到的生物信号)的频域特性可包括例如生物电脑部信号的感兴趣的一个或多个频带内的平均值、中值、最低或最高功率水平(或能量)、两个或更多个频带中的功率水平的比率、两个或更多个频带之间的功率变化的相关性、一个或多个频带随着时间的功率水平的模式等等。处理器80(单独地或借助于临床医生)可以选择一个或多个感兴趣的频带，对于感兴趣的频带，基于患者病情确定生物电脑部信号的频域特性。

在一些示例中，频域特性可以基于特定频带或多个频带中的相对功率水平。虽然在本文中通常提及所感测的生物电脑部信号的所选频带内的“功率水平”，但功率水平可以是相对功率水平。相对功率水平可包括感测到的脑部信号的所选频带中的功率水平与感测到的脑部信号的总功率的比率。可使用任何合适的技术来确定所选频带中的功率水平。在一些示例中，处理器80可在预定时间段(诸如约十秒至约两分钟，但是还可构想其他时间范围)上对所感测脑部信号的所选频带的功率水平求平均。在其他示例中，所选择频带的功率水平可以是在预定的时间范围(诸如大约十秒到大约两分钟)内的中值功率水平。脑部信号的所选频带内以及感兴趣的其他频带内的活动可随时间而波动。因此，一个时刻处的所选频带中的功率水平可能不能提供所选频带中的脑部信号的能量的准确和精确指示。求平均或以其他方式监测所选频带随时间的功率水平可帮助捕获功率水平的范围，并且因此更好地指示在由IMD 16感测到的特定脑区域的患者的病理状态。

可使用任何合适的技术来确定所感测生物电脑部信号的总功率。在一个示例中，处理器80(或另一设备，诸如IMD 16)可以基于脑部信号的扫掠频谱的总的功率水平来确定所感测的生物电脑部信号的总功率水平。为了产生扫掠频谱，IMD 16的处理器60可控制感测模块66随时间调谐到连续的频带，并且IMD 16的处理器60或者编程器14的处理器80可以基于提取的频带中的每一个频带中的功率水平，聚集所感测的生物电脑部信号的伪频谱图。伪频谱图可指示特定时间窗口内的生物电脑部信号的频率含量的能量。

处理器80基于频域特性确定与VTA重叠的3D网格90的至少一个体元的值(112)。处理器80可将VTA与3D网格90配准，以便确定3D网格90的哪些体元与VTA重叠。如果体元的至少百分之50(％)位于VTA内，则处理器80可以认为该体元与VTA重叠。在一些示例中，处理器80可以给仅部分位于VTA内的体元分配一值，该值是100％位于该区域内的体元的值的百分比，对应于在该区域内的体元的体积的百分比乘以100％位于该区域内的体元的值。

在一些示例中，分配给完全在VTA内的体元的值可以是频域特性。例如，如果感兴趣的频带是β段(如在帕金森病的情况下)，该值可以是β带中的功率水平相对于基线值的变化。在某些情况下，在电刺激递送期间感测到的生物电脑部信号的β带中的功率水平的降低越大，电刺激治疗可能越有效。因此，在一些示例中，β带中的功率水平相对于基线值的变化可以是利用其可以评估特定治疗程序的有意义的度量。因此，在一些示例中，分配给体元的值指示(例如等于)β带中的功率水平相对于基线值的变化。

在其他示例中，处理器80可以分配给体元基于频域特性确定的另一值。例如，存储器82可以存储将多个范围的频域特性与相应数值相关联的信息，并且处理器80可以选择所确定的频域特性落入的范围，并且将相关联的数值选择为分配给3D网格90的体元的值。

在一些情况下，处理器80可以确定多个不同测试治疗程序中的每个测试治疗程序的VTA，并且确定由根据相应的测试治疗程序的电刺激的递送而产生的生物电脑部信号的频域特性。多个测试治疗程序可以基于例如刺激电极、刺激振幅或两者(例如，在图4中的框100和102的不同迭代期间所选择的)而彼此不同。处理器80可以基于所确定的频域特性的组来确定3D网格90的体元值(112)。例如，如果体元与根据多个测试治疗程序的治疗递送而产生的VTA重叠，则处理器80可以将基于在治疗程序中的每个治疗程序的递送期间所感测的生物电脑部信号的组的频域特性的值分配给体元。例如，处理器80可以将值分配给体元，该值为或者基于该组的最高频域特性(例如，β带功率水平的最大变化)、该组的最低频域特性、该组的平均频域特性、或该组的中值频域特性。

处理器80可以将所确定的体元的值与体元相关联，并将信息作为3D网格90的一部分存储在编程器14的存储器82中。

图5示出了处理器80可实现以便基于与多个不同治疗程序相关联的频域特性来将值分配给3D网格90的体元的另一示例技术。与图4中所示的技术一样，在图5所示的技术中，处理器80选择电极(100)，选择刺激振幅值(102)(例如，以初始振幅值开始)，并且确定预期由利用所选电极(或所选电极组合)和所选刺激振幅递送电刺激而产生的VTA(104)。所确定的VTA在图5的描述中被称为“当前VTA”，原因在于其中所确定的VTA是当前选择的测试治疗程序(如由所选电极、所选刺激振幅值、和初始参数集合的其它参数值所定义的)的VTA。根据图5中所示的技术，处理器80控制IMD 16经由所选择电极以选定的振幅对患者12施加电刺激(106)，并且在电刺激的递送期间和/或电刺激的递送之后接收由IMD 16或另一设备感测到的生物电脑部信号(108)。

处理器80确定所感测的生物电脑部信号的频域特性，该频域特性在图5所示的示例中是感兴趣的频带中的功率水平(120)。如以上关于图4所讨论的，感兴趣的频带可以取决于对其实施系统10以帮助管理的患者病情而不同。

处理器80确定与当前VTA重叠的3D网格90的体元，并且确定哪些体元(如果有的话)相对于与先前确定的VTA重叠的3D网格90的体元被增加(122)。先前确定的VTA可以是例如基于先前测试的治疗程序(例如，先前所选的刺激振幅、先前所选的刺激电极、或两者)所确定的VTA。处理器80可以将先前确定的VTA存储在存储器82中。先前确定的VTA可以与根据先前测试的治疗程序递送电刺激期间所感测到的生物电脑部信号的频域特性的功率水平相关联。该功率水平可被称为“先前的功率水平”。如果当前VTA是首次确定的VTA，并且没有先前确定的VTA被存储器82存储，则处理器80可以将先前确定的VTA确定为空的体元列表，并将先前的功率水平确定为0。

处理器80确定相对于先前的功率水平所感测的生物电脑部信号(在根据当前选择的测试治疗程序递送电刺激期间感测到的)的感兴趣的频带中的功率水平的增量变化(124)。在一些示例中，增量变化可以是所感测的生物电脑部信号的感兴趣频带中的功率水平与先前功率水平之间的差的绝对值。

处理器80基于增量变化以及在当前VTA中而不在先前的VTA中的体元的数量来确定每体元信用(credit-per-voxel)(126)。在当前VTA中而不在先前VTA中的体元的数量可以被称为“体元计数”。在一些示例中，处理器80通过至少确定所感测到的生物电脑部信号的感兴趣频带中的功率水平相对于先前功率水平的增量变化除以体元计数来确定每体元信用。每体元信用可等于所感测到的生物电脑部信号的感兴趣频带中的功率水平相对于先前功率水平的增量变化除以体元计数。

对于在当前VTA中而不在先前VTA中的每个体元，处理器80给该体元分配一值，该值是体元的现有分数或每体元信用中的较大者，，体元的现有分数可以是基于先前测试治疗程序分配给体元的分数(128)。处理器80随后可将每个添加的体元与存储器82中的分配值相关联，作为存储的3D网格90信息的一部分。在将值分配给在当前VTA中而不在先前VTA中的每个体元之后，处理器80可以将当前VTA存储为先前VTA，并将感兴趣频带中的功率水平存储为先前功率水平。

此外，处理器80可以将刺激振幅增加预定增量(130)。可以使用任何合适的标准来选择该预定增量。在一些示例中，刺激振幅(或其他参数)被调整的增量的大小可被选择为足够大以导致VTA的改变，但是足够小以提供对VTA大小的逐渐改变。例如，处理器80可调整刺激振幅的增量的大小可以是0.5伏，但是在其他示例中可以使用其他增量。

处理器80确定刺激振幅是否大于预定最大值(132)，该预定最大值如关于图4所讨论的可被存储器82存储。响应于确定刺激振幅不大于预定最大值(框132的“否”分支)，处理器80基于增加的刺激振幅值和先前选择的刺激电极确定更新的当前VTA(104)，并重复图5中所示的技术，以基于当前VTA和在利用增加的刺激振幅值递送电刺激期间所感测到的生物电脑部信号的感兴趣频带中的功率水平来确定每体元信用(126)，并确定分配给在当前VTA中而不在先前的VTA中的每个体元的值(128)。

在图5所示的示例中，处理器80针对引线10的至少两个电极24,26(例如对于每个电极24,26)确定VTA和体元值。因此，处理器80可以选择电极，并基于由每个刺激振幅设置而产生的VTA更新3D网格90的体元值，该每个刺激振幅设置以初始刺激振幅设置开始，并直到达到预定最大值(框132的“是”分支)。处理器80可以使用任何合适的技术确定是否存在要测试的附加的电极(或电极组合)。在一些示例中，处理器80存储要测试的电极24,26的列表，并以预定顺序移动通过列表。因此，如果处理器80到达列表的末端，则处理器80可以确定没有要测试的附加电极。响应于确定刺激振幅大于预定最大值，处理器80确定是否存在要测试的附加电极(134)。响应于确定没有要测试的附加电极(框134的“否”分支)，处理器80可以结束图5中所示的技术。

响应于确定存在要测试的附加电极(框134的“是”分支)，例如，如果列表中存在另一个电极，则处理器80可以选择另一个电极并重复图5中所示的技术，以基于由每个刺激振幅设置而产生的VTA来更新3D网格90的体元值，直到达到预定的最大振幅。

在例如使用图4或图5中的至少一个的技术将值分配给3D网格90中的至少一些体元之后，处理器80可以使用3D网格90来选择可以向患者12提供有效治疗的一个或多个治疗程序。例如，处理器80可以基于3D网格90的体元(相应的VTA与其重叠)的值来确定多个不同治疗程序的分数，并且基于分数的比较来选择治疗程序之一以用于由IMD16进行治疗递送。

图6是用于基于3D网格90对一个或多个治疗程序进行评分的示例技术的流程图。处理器80选择要评估的治疗程序(140)。处理器80可以使用任何合适的技术来选择治疗程序。在一些示例中，临床医生经由编程器14(图3)的用户界面86输入要评估的一个或多个治疗程序。处理器80可以将一个或多个输入的治疗程序存储在存储器82中，并从存储的治疗程序94(图3)选择治疗程序(140)。在其他示例中，临床医生可以输入诸如特定刺激振幅值或电极组合之类的电刺激参数设置，并且处理器80可以通过将输入的电刺激参数设置与其他电刺激参数值(诸如，以上讨论的初始刺激参数集合的电刺激参数值)结合来选择治疗程序。在其他示例中，编程器14的存储器82可以存储要评估的标准组的治疗程序。

处理器80例如使用上面关于图4和图5所描述的技术(框104)的任一种来确定所选治疗程序的VTA(142)。在处理器80确定VTA之后，处理器80将VTA与3D网格90配准(144)。例如，处理器80可以将VTA与3D网格90所使用的坐标系对齐，以便将VTA与由3D网格90表示的患者12的特定组织体积对齐。

在将VTA与3D网格90配准之后，处理器80确定VTA与其重叠的体元，并且基于体元值确定治疗程序的分数(146)。在一些示例中，如果体元的至少50％位于VTA内，则处理器80可以认为该体元与VTA重叠。在一些示例中，处理器80可以仅使用分配给不是100％在VTA内的任何体元的值的百分比来确定分数。例如，该分数可以仅考虑基于在该区域内的体元的体积百分比而被分配给体元的值的百分比。

在一些示例中，治疗程序的分数是VTA与其重叠的体元的值的和。在其他示例中，治疗程序的分数是VTA与其重叠的体元的各种值的相应和的数学函数，诸如，与β频带中的功率相关联的体元的值之和、与θ频带中的功率相关联的体元的值之和、以及与γ频带中的功率相关联的体元的值之和的加权组合。数学函数中使用的权重可以由临床医师进行预编程，或者它们可以基于关于治疗程序分数与患者结果之间的关系的过去证据。

图7是用于基于与治疗程序相关联的分数来选择治疗程序的示例技术的流程图。处理器80可以确定多个治疗程序中的每个治疗程序的分数(148)，例如使用关于图6所描述的技术。处理器80可随后基于分数从多个治疗程序选择至少一个治疗程序(150)。例如，处理器80可以选择具有最高分数的治疗程序，或者具有最高分数的两个或更多个治疗程序，并利用所选治疗程序对IMD 16进行编程。如果编程器14使用所选治疗程序自动编程IMD16，则IMD 16可以随后存储治疗程序，并且IMD 16的处理器60可以利用存储的治疗程序来控制向患者12的治疗递送。

在其他示例中，处理器80可以经由用户界面86的显示器来呈现具有相对最高分数的治疗程序或所有治疗程序和相应分数，并且用户随后可以使用治疗程序的列表和相应分数作为用于为患者12编程DBS治疗的指导，而不是基于分数自动选择治疗程序。处理器80可以例如经由用户界面86(图3)接收用户输入，从多个治疗程序选择一个或多个治疗程序。处理器80可随后利用所选的一个或多个治疗程序对IMD 16进行编程。

例如，处理器80可以被配置成经由用户界面86的显示器产生和呈现治疗程序列表和相应的分数。图8是包括呈现包括治疗程序的列表的GUI 154的显示器152的医疗设备编程器14的概念性图示。显示器154可以是LCD，触摸屏显示器、或能够向用户(例如临床医生)呈现信息的另一类型的单色或彩色显示器。治疗程序被指定程序A、程序B等，并附有相关联的分数。在图8中所示的示例中，将分数显示为范围从负10,000到正30,000的无单位数字。在其他示例中，分数可以显示为计算出的百分比，其中与最高相对功效相关联的治疗程序接收100％的计算出的百分比，并且相继较低排名的治疗程序基于他们的分数与最高评分的治疗程序的分数之间的比率，而接收较小的计算出的百分比。分数154是可以指示相关联的治疗程序的相对功效的客观值(例如，与关于感知的疗效的主观患者反馈无关)。因为分数154是基于特定于患者12的生理数据，所以分数154可以是用于比较治疗程序及它们对特定患者12的相对功效的有用度量。

用户(例如，临床医生)可以基于由GUI 154显示的信息来快速确定具有相对最高分数的治疗程序。以此方式，GUI 154可以指导对可以向患者12提供有效治疗的一个或多个治疗程序的选择。在一些示例中，用户可以与编程器14交互，以基于分数来对治疗程序的列表进行排序。例如，用户可以与一个或多个按钮160交互，以向处理器80提供请求以特定方式对列表进行排序的输入，并且响应于接收到该输入，处理器80可以根据输入的顺序对列表重新排序。在某些情况下，临床医生可能希望最大化分数，并且可以通过以降序对治疗程序列表进行排序来确定哪个治疗程序导致相对最高的分数，其中与最高分数相关联的治疗程序在显示列表中首先被列出。根据用户选择的标准对治疗程序列表进行排序可进一步使临床医生能够快速识别可能是有效的治疗程序。

在一些示例中，正被评估的治疗程序可以基于仅一个刺激参数设置(诸如，电极组合或刺激振幅)而彼此不同。因此，分数可以表示各个刺激参数的不同设置的功效。在一些示例中，代替显示治疗程序或除了显示治疗程序之外，GUI 154可以显示在治疗程序之间不同的特定刺激参数设置。以此方式，用户可以参考GUI 154以使用所确定的分数快速比较不同的刺激参数设置。例如，如果图8中所示的程序A-H具有不同的电极组合(例如，不同的电极)，并且其他刺激参数值在程序A-H之间是相同的，则处理器80可以生成GUI 154以呈现与分数相关联的电极组合(例如，在单极电刺激的情况下的特定电极)的指示。

前述内容构想至少部分地基于所感测的生物信号的特性来确定分数。在某些情况下，可能期望根据副作用来调整这些分数。例如，如果特定治疗程序导致患者所经历的一个或多个副作用，则可以向下调整最初基于感测到的生物信号分配给该程序的分数。示例的副作用可包括失禁，麻痹感，平衡失调，麻痹，语言模糊，记忆丧失，抑制丧失或其他神经系统问题。作为示例，如果根据特定治疗程序的治疗的递送导致患者经历语言模糊，则与该程序相关联的分数可由于语言模糊的表现而被向下调整一预定量。该预定量可以是预定的固定值、原始分配的分数的预定百分比，或通过一些其他确定的值。

原始分数被向下调整的量可以基于患者经历的特定副作用或副作用的特定组合来确定。例如，分数被向下调整的量对于语言模糊而言相比其对于记忆丢失等等而言，可以是不同的。在某些情况下，原始分配的分数被向下调整的量可能是患者特定的。也就是说，可以允许患者和/或临床医生确定对于该患者，特定副作用的不期望性，并且如果在根据该程序递送治疗时该副作用显露自身，则将值分配成在分数的向下调整中使用。例如，患者可以确定哪些副作用被发现是特别使人虚弱的(debilitating)，并为这些副作用分配较大的调整值。在其他示例中，可以至少部分地基于患者群体数据来确定调整值。例如，从患者群体数据，可以确定，对于表现出特定疾病状态的患者而言，某个副作用特别使人衰弱，因此对于那些患者，该副作用的表现应导致较大的向下调整值。

在一些示例中，关于递送的治疗是否导致副作用的确定可能随时间而发生。例如，临床医生可以最初对患者的医疗设备进行编程，以根据与从感测的生物信号导出的最高分数相关联的一个或多个程序递送治疗。在对设备的此初始编程之后，患者可能会进行日常生活。在此期间，患者可以确定正在提供治疗的一个或多个程序中的任一个是否导致副作用。患者可以在下一个编程会话之前或期间将关于任何经历的副作用和导致这种副作用的程序的信息提供给临床医生。可以提供该信息以允许临床医生确定程序的经修订的分数以在下一编程会话期间用于重新编程治疗。例如，临床医生可以向下调整与副作用相关联的任何程序的分数，以便获得程序功效的新排名以用于下一个编程会话。在某些情况下，可以将导致副作用的程序从用于对患者的医疗设备进行编程的可用程序的列表中完全移除，而不是仅仅对那些程序向下调整分数。在某些实例中，甚至在患者到达诊所以进行下一个编程会话之前可以完成对程序功效的此重新排序，从而提高患者和临床医生的访问的效率。

在图8中所示的示例中，编程器14还包括壳体156、电源按钮158和可用于向编程器14提供输入、控制编程器14的功能等的各种其它按钮160。壳体152可基本上封围编程器14的组件，例如处理器80和存储器82。用户可以按下电源按钮158来打开或关闭编程器14。按钮160可以允许用户导航遍历在显示器152上呈现的项目。例如，临床医生可以使用按钮160以在显示器152上呈现的项目之间移动或移动到显示器152当前未示出的另一屏幕，以在GUI 154的屏幕之间导航，并且滚动遍历由GUI154呈现的治疗程序。临床医生可以经由按钮160中的一个或多个来选择GUI 154中的任何突出显示的元素。例如，使用按钮160，临床医生可以滚动至并选择“程序B”，其在图8中被示为突出，以便接收关于程序B的更多信息，诸如由程序B限定的刺激参数值。在其他示例中，滚动条，触摸板，滚轮，各个按钮，触笔(与触屏显示器154结合)或操纵杆可以执行一个或多个按钮160的完整或部分功能。

编程器14可以采取本文中未描述的其他形状或尺寸。例如，编程器14可以采取类似于蜂窝电话设计的蛤壳形状的形式。在一些示例中，编程器14可以在智能电话上实现。无论什么形式，编程器14可以能够执行本文所述的功能。此外，在其他实施例中，编程器14的按钮可以执行与作为示例的图8中提供的功能不同的功能。此外，编程器14的其他实施例可以包括不同的按钮布局或按钮的数量。例如，显示器154可以是包含所有用户界面和用户输入机构功能的触摸屏。

在本文讨论的示例中，处理器80(或诸如IMD 16之类的另一设备的处理器)可以基于VTA(预期该VTA由所选电极所传递的电刺激产生)来确定由所选择的电极24,26之一递送的电刺激对患者12的组织的影响，电刺激是根据特定组的电刺激参数值产生的。处理器80可以通过对电刺激对组织的影响进行建模来确定VTA，以便确定将被电刺激激活的患者的组织。在一些示例中，VTA由将被电刺激激活的患者12的组织限定。

图9是用于确定VTA的示例技术的流程图。根据图9中所示的技术，处理器80接收用于建立电场模型所需的解剖数据(164)。解剖数据指示邻近所选电极的组织的一个或多个特性，并且可以例如作为解剖数据92被存储在存储器82(图3)中。可以基于患者12内的引线20的已知位置(或者如果引线20未被植入患者12体内，则引线20的目标位置)标识邻近所选的电极的组织。例如，给定患者的MRI和手术后CT扫描，处理器80可以确定脑部28中的引线20的位置，并因此确定邻近植入电极24,26的解剖结构。作为另一示例，给定患者的MRI或CT扫描，处理器80可以确定邻近引线20的电极24,26的目标位置的解剖结构，即使引线20尚未植入患者12。

患者解剖数据可以针对患者12特定或定制，或者可以是更一般的(例如，可应用于多个患者的人体组织的通用物理特性)。在一些示例中，患者解剖数据包括患者12内的目标治疗递送部位的解剖图像、可能不是患者12特定的参考解剖图像、指示患者解剖的特定结构的解剖图谱或邻近引线20的电极24,26的组织特性(例如，电导率或密度)的图。可以基于由医学成像产生的数据来创建患者解剖数据，诸如，但不限于，CT、MRI或任何其他体积成像系统。处理器60可以将患者解剖数据存储在存储器82(图3)的部分92内。

处理器80可以对由所选电极递送的电刺激对患者12的组织的影响进行建模。在图9中所示的示例中，处理器80基于患者解剖数据确定电场模型(166)。电场模型指示当由一组电刺激参数值限定的电刺激信号由电极递送时将从电极传播离开的电场。某些情况下，电场模型的此确定可能涉及从存储器检索模型。在其他情况下，处理器80可以例如实现算法(例如，被存储为编程器14的存储器82中的VTA算法96)来确定电场模型。该算法可以考虑接收到的患者解剖数据以及限定电流传播以便确定电流将如何从所选电极传播离开的电场模型方程。

脑部28(或患者12内的其他部位)内的组织变化可能会改变在一些方向上的来自电极的电流传播。这些变化可有助于改变引线20的电极24,26的治疗窗口。因此，电场模型方程考虑了邻近引线20的电极24,26的组织的实际或预期的物理组织特性(例如，组织阻抗特性)，该特性被包括在解剖数据92中，该特性在一些示例中可以是患者特定的。根据电场模型方程，当IMD 16根据一组电刺激参数值产生电刺激信号时，处理器80可以估算将在经由所选电极的治疗递送中产生的电场。

预期的物理组织特性可基于对各个类型的组织采用标准组织特性的标准电场模型，而非确定基于患者特定的解剖数据的电场模型。在这样的示例中，处理器80可基于人类组织的通用物理特性以及引线20的电极24,26的已知物理特性来确定电场的特性(例如，大小、形状、以及功率分布)。实际物理组织特性可基于患者特定的数据。在这样的示例中，处理器80可基于正被治疗的患者12的实际解剖结构来确定电场的特性。虽然在使用患者特定的或更一般的电场模型的任一示例中，电场模型可以是电场在特定患者12的脑部28中将是什么的近似，但是基于患者12的实际解剖结构而确定的电场模型可以是将由经由所选电极的电刺激的递送而产生的电场的更准确的表示。

在图9中所示的技术中，处理器80确定神经元模型(168)。对于患者12的多个组织体积中的每一个，神经元模型指示对于组织要被刺激所需的电压或电流幅度。例如，神经元模型可以是体元的3D网格，并且每个体元可以与特定体元内的组织要被刺激所需的电压或电流幅度相关联。作为另一示例，神经元模型可以包括二维(2D)区域的网格，其中网格的每个区域可以与特定区域内的组织要被刺激所需的电压或电流幅度相关联。在一些示例中，神经元模型由另一个处理器或使用某种其他技术预先确定，并由编程器14的存储器82(或另一个设备的另一个存储器)存储；处理器80可以通过从存储器检索神经元模型来确定神经元模型。

处理器80基于电场模型和神经元模型来确定VTA(170)。VTA可以指示患者12的哪个组织将由预期从电刺激的递送产生的电场来激活(例如，刺激)。在一些示例中，处理器80通过至少将神经元模型应用于由电场模型确定的电场来确定VTA。神经元模型将指示哪些神经元将被电场激活。期望由通过所选电极并根据特定的一组电刺激参数的电刺激的递送产生的电场可能具有太低的强度，以致不能在邻近所选电极的至少一些组织处激活神经元。因此，通过将神经元模型应用于由电场模型确定的电场，处理器80可以确定预期被激活的组织的体积，如果电刺激以指定的电刺激参数值由所选电极递送到目标组织位置的话。

如上所述，在一些示例中，处理器80被配置为使用指示组织电导的电场模型来产生VTA，该电场模型不是特定于患者12的，而是可以用于针对患者的一般人群估算VTA的通用模型。然而，组织电导可在患者与患者之间变化。在一些示例中，处理器80(或另一处理器)被配置成在仍然使用通用模型的同时产生更特定于患者12的VTA。

例如，如图10的技术中所示，处理器80可以使用不是患者特定的电场模型来产生VTA(180)，并随后使用利用实际患者对电刺激治疗的响应所确定的缩放因子来缩放VTA(182)。因此，缩放因子可以是患者生理学特定的。处理器80可例如对于具有有着比由一般(或通用)电场模型指示的组织阻抗相对更低的阻抗的组织的患者，通过缩放因子来增加VTA的体积。作为另一示例，处理器80可对于具有有着比由一般电场模型指示的组织阻抗更高的阻抗的组织的患者，通过缩放因子来减少VTA的体积。使用缩放因子缩放的VTA可以比仅使用一般电场模型而产生的VTA更好地表示电刺激效应的患者特有的预测。

处理器80(或另一个处理器)可以使用指示患者12对电刺激治疗的实际响应的感测数据来确定缩放因子。与一般电场模型相比，所感测的数据可以例如指示电刺激如何传播通过患者12的组织。缩放因子可以帮助量化这个差异。IMD 16和引线20被配置为使得刺激发生器64可以在单极配置中经由一个电极或者使用多个电极产生和递送电刺激，并且感测模块66可以使用引线24,26的其他电极进行感测。例如，感测模块66可以经由其他电极中的两个或更多个来感测差分电压。这可以允许IMD 16刺激组织并同时沿着一个或两个引线20记录电压电位，其中电压电位可以指示电刺激对特定患者12的组织的实际影响。以此方式，感测数据可以帮助产生更准确地估算根据特定治疗程序递送的电刺激可以激活患者12的组织的程度的VTA。

在一些示例中，可以确定感测的电压差和用于一般电场模型的组织阻抗值之间的关系，以帮助确定感测缩放因子。本文讨论的阻抗值可以指代指示电阻抗的任何合适的值，诸如，电阻值，电抗值，包括电阻分量和电抗分量的复阻抗值等。图11是用于对于一般的电场模型确定所感测的电压差和组织阻抗值之间的关系的示例技术的流程图。

在图11中所示的技术中，处理器80对于多个阻抗值中的每个阻抗值(通常称为“Z_模型”)产生指示一般电场模型的组织的电属性的有限元方法模型。该多个阻抗值可以是例如在500欧姆和2000欧姆之间以100欧姆增量的每个阻抗值。其他阻抗值也可用于其他示例。

对于每个有限元模型，处理器80确定在根据特定治疗程序的建模的电刺激递送期间，对应于患者12中的电极24、电极26或两个电极24,26的体内植入部位的电场模型的位置处的差分电压(186)。由于有限元模型指示一般电场模型的组织电导特性，因此处理器80可以通过至少在经由第三电极递送电刺激期间确定经由第一电极感测的电压以及经由第二电极感测的电压并且随后减去感测的电压以确定差分电压来使用有限元模型求解组织(例如，大脑)内的细胞外电压。例如，如关于图9所述，处理器80可以使用由存储器82存储的电场建模算法来确定电场模型，该电场模型指示当由特定治疗程序限定的电刺激信号由第三电极递送时将从电极传播离开的电场。该电场建模算法可以包括电场模型方程，该电场模型方程指示在对应于引线20的植入电极24,26的位置的位置处的组织的一般(对患者12不是特定的)组织特性。

为了确定经由第一和第二电极感测的电压，处理器80可以基于电场模型来确定特定位置处的电场的电压幅度。特定位置可以是例如距第三(刺激)电极的特定距离，诸如，感测电极和刺激位置之间的相对距离。例如，为了确定经由第一电极感测的电压，距离可以是第一电极和第三电极之间的距离(例如，沿着电极的纵向距离在电极的中心之间所测量的，或者如电极之间的最短距离所测量的)。类似地，为了确定通过第一电极感测的电压，距离可以是第二电极和第三电极之间的距离。

处理器80可以产生差分电压与建模的阻抗的曲线图，并且确定表示特定治疗程序的模型阻抗值和差分电压之间的关系的最佳拟合方程(188)。处理器80可以将最佳拟合方程存储在存储器82中，例如，作为与特定治疗程序相关联的蒙太奇(montage)方程。

图12是示出模型阻抗值(Z_模型)与模型差分电压之间的关系的示例曲线图的概念性图示。在图12中所示的示例中，蒙太奇方程是一个二次方程，该二次方程将导致回归曲线。在其他示例中，可以使用其他最佳拟合方程来限定模型阻抗值(Z_模型)和模型差分电压之间的关系。

在一些示例中，处理器80可以针对存储的一组治疗程序中的每个治疗程序重复图11中所示的的技术。因为VTA可能基于所选电极组合以及阻抗值针对特定治疗程序而改变，所以对于多个治疗程序重复图11中所示的技术可以帮助更好地比较特定治疗程序的功效。

在一些示例中，存储的一组治疗程序可以包括用于多个单极电极组合中的每个单极电极组合的一个或多个治疗程序。该多个单极电极组合可以是例如由引线20A的每个电极24，引线20B的每个电极26或两个引线20的每个电极24,26所限定的单极电极组合。此外，多个治疗程序可包括用于每个单极电极组合的多个治疗程序，例如，由此具有相同电极组合的程序可以基于它们的刺激振幅、脉冲宽度、刺激频率或另一治疗参数或治疗参数的组合而彼此不同。

在一些示例中，对于每个电极组合，多个治疗程序可以包括在电压幅度范围内具有多个电压幅度(例如，以一定增量)的治疗程序和在脉冲宽度的范围内具有多个脉冲宽度(例如，以一定增量)的治疗程序。可由处理器80使用这种多种治疗参数信息来为多个不同的治疗程序产生最佳拟合方程。例如，对于多个单极电极组合中的每一个，多个治疗程序可以包括针对以0.1伏增量的0.3伏至10伏之间的每个刺激振幅值的至少一个治疗程序，以及针对以下脉冲宽度中的每一个的至少一个治疗程序：60微秒(μs)、90μs、150μs、210μs、330μs和450μs。

在针对多个治疗程序确定最佳拟合方程之后，处理器80可以确定特定治疗程序和特定患者12的缩放因子。处理器80可将缩放因子应用于基于一般电场模型生成的VTA，以更好地模拟对根据治疗程序的电刺激治疗的实际患者响应。图13是用于确定缩放因子的示例性技术的流程图。处理器80从多个存储的治疗程序选择治疗程序(190)，并且控制IMD 16根据所选择的治疗程序向患者12递送电刺激(192)。例如，处理器80可以经由相应的遥测模块84,70向IMD16发送控制信号，该控制信号使IMD16的处理器60(图2)控制刺激发生器64(图2)来产生并递送电刺激。在其他示例中，临床医生可以控制IMD 16根据所选的治疗程序向患者12递送电刺激。

处理器80还控制IMD 16在经由所选电极以选定的振幅递送电刺激期间感测电信号，该电信号指示患者12的组织对电刺激治疗的实际响应。例如，处理器80可以经由相应的遥测模块84,70向IMD 16发送控制信号，该控制信号使得IMD 16的处理器60(图2)控制感测模块66(图2)在刺激发生器64正向患者12递送电刺激的同时感测信号。感测模块66可以利用与用于递送电刺激的电极不同的电极感测信号。IMD 16利用其感测电压或其他参数的电极可以例如直接邻近选择用于递送刺激的电极(例如，在该电极的任一侧上)。

处理器80从IMD16接收感测的生物电信号(194)，该感测的生物电信号指示对电刺激的实际患者响应。此外，处理器80确定用于将电刺激递送给患者12的一个或多个电极24,26的实际阻抗值(Z_临床)(196)。每个电极24,26可被耦合到相应引线20内的相应绝缘导体。电极、相关导体和靠近电极的患者12的组织可以形成电路径，并且对于特定电极24,26，处理器80可以确定电路径的实际阻抗(Z_临床)。IMD 16的处理器60的编程器14的处理器80可以使用任何合适的技术来确定实际阻抗值，该实际阻抗值可以是确定指示阻抗的电参数值。在一些示例中，IMD16的处理器60(例如，响应于来自处理器80的控制信号)可控制IMD 16通过从刺激发生器64递送至少在两个电极24,26之间具有恒定电压的电信号，并测量由两个或更多个电极感测的信号的所得电流，来执行阻抗测量。处理器60可以基于电信号的电压幅度和所得到的电流的测量幅度确定电阻。感测信号的电流或所确定的电阻可以是指示包括电极的电路径的阻抗的电参数值。

在其他示例中，IMD16的处理器60可以通过控制刺激发生器64在至少两个电极24,26的两端递送电流脉冲，并且测量由两个或更多个电极24,26所感测的信号的所得的电压，来执行阻抗测量。处理器60可以基于脉冲的电流幅度和所得电压的测量幅度来确定电阻。感测信号的电压或所确定的电阻可以是指示包括电极的阻抗路径的电参数值。

在任一示例中，处理器60可以向处理器80发送指示阻抗的电参数值，并且处理器80可以使用该电参数值作为实际阻抗值(Z_临床)。

处理器80从存储器82选择对应于所选治疗程序的蒙太奇方程(198)，所述蒙太奇方程指示所建模的差分电压与一般电场模型的模型阻抗值(Z_模型)之间的关系。上文关于图11讨论了用于确定蒙太奇方程的技术。基于所选的蒙太奇方程，处理器80确定哪个模型阻抗值基本上对应(精确地对应或几乎精确地对应)于所感测的生物电脑部信号的电压(200)，该所感测的生物电脑部信号指示对根据所选择的治疗程序的电刺激的实际患者响应。例如，使用具有已知变量是差分电压的蒙太奇方程，处理器80可以求解模型阻抗(Z_模型)。

处理器80可随后基于模型阻抗(Z_模型)和实际阻抗值(Z_临床)来确定缩放因子(202)。在一些示例中，处理器80将缩放因子确定为模型阻抗值与实际阻抗值之间的比率。也就是说，在一些示例中，缩放因子是Z_模型/Z_临床。以这种方式，可以基于指示建模的响应与实际的患者响应之间的关系的方程来确定缩放因子。

在其他示例中，处理器80可以基于附加或不同的生理参数、不同的模型依赖性、或两者来确定缩放因子。例如，在一些示例中，处理器80可以确定指示感测的生物电信号的频带中的特定功率水平与差分电压之间的关系的蒙太奇方程。所述一个或多个选定的生理参数可以在一般电场模型和实际患者组织之间不同，从而使得建模的生理参数值与实际生理参数值之间的关系可用于缩放VTA以更准确地类似于在电刺激递送期间在患者12的组织内发生的刺激扩散。

在一些情况下，邻近植入电极24,26的患者12的组织的电导率可随时间而改变。作为结果，被由IMD 16实施的特定治疗程序激活的组织的实际体积可能随时间而改变。激活的组织的实际体积的变化可能影响治疗程序的功效，因为感兴趣的特定区域的组织(例如，特定的脑结构)可能不再接收期望水平的电刺激或与不良反应相关联的区域中的组织可无意中正在接收电刺激。在一些示例中，IMD 16的处理器60、编程器14的处理器80或另一设备的处理器可以使用上述技术(例如，图13中所示的技术)来周期性地确定缩放因子，以更新利用其IMD 16产生并将电刺激递送至患者12的刺激参数值(例如，以闭环或伪闭环方式)，以补偿实际VTA的变化。

例如，在将IMD16和引线20植入到患者12体内之后，处理器80可以确定由IMD 16的存储器62存储的多个治疗程序中的每个治疗程序的缩放因子。这些缩放因子可以与相应的治疗程序相关联，并且可以由IMD 16的存储器62或诸如编程器14之类的另一设备的存储器进行存储。所存储的缩放因子可以被称为基线缩放因子。在IMD 16和引线20被植入患者12体内之后的某一时刻，例如，在几天、几周或甚至几个月的时间段之后，处理器60可以例如使用图13中所示的技术重新确定正由IMD 16实施的用于对患者12的治疗递送的治疗程序的缩放因子。处理器60随后可以确定该治疗程序的缩放因子相对于与治疗程序相关联的基线缩放因子的变化。处理器60可随后基于所确定的变化来调整刺激参数值(例如，刺激电压或脉冲宽度，或两者)，并随后控制刺激发生器64(图2)根据经调整的刺激参数值来将电刺激递送至患者12。例如，处理器60可以确定所确定的缩放因子与基线缩放因子之间的比率，并且将治疗程序的一个或多个刺激参数值调整该比率，以产生更新的治疗程序。

针对患者12所确定的缩放因子可被存储并与患者相关联(例如以书面形式或电子地)。临床医生可以查看随时间生成的存储的缩放因子，以更好地了解患者的缩放因子是如何随时间改变电刺激治疗。在某些情况下，特定患者12的缩放因子的随时间的变化可以帮助临床医生了解和量化患者病情的进展。此外，在一些情况下，特定患者12的缩放因子随时间的变化可以帮助预测，例如IMD 16的电源72(图2)或治疗系统10的另一部件何时可能需要被替换或以其他方式维护。

虽然以上所描述的技术主要被描述为由IMD 16的处理器60或编程器14的处理器80执行，但在其他示例中，一个或多个其他处理器可单独地或除了处理器60或处理器80之外执行本文中所描述的技术的任何部分。因此，对“处理器”的引用可指的是“一个或多个处理器”。同样地，“一个或多个处理器”在不同示例中可指的是单个处理器或多个处理器。

本公开中所描述的技术包括归因于IMD 16、编程器14、或各构成部件的那些技术，可以至少部分地以硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。例如，这些技术的各方面可在一个或多个处理器内实现，所述一个或多个处理器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，以及具体化在编程器(诸如，医生编程器或患者编程器、医疗设备、或其他设备)中的此类部件的任意组合。

在一个或多个示例中，本公开中所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果以软件实现，则这些功能可作为一个或多个指令或代码被存储在计算机可读介质上并且由基于硬件的处理单元所执行。计算机可读介质可包括形成有形的非瞬态介质的计算机可读存储介质。指令可由一个或多个处理器(诸如，一个或多个DSP、ASIC、FPGA、通用微处理器、或其他等效的集成或分立逻辑电路)执行。因此，如本文中所使用的术语“处理器”可指的是上述结构或适合于实现本文中所描述的技术的任何其他结构的任何中的一个或多个。

另外，在一些方面，本文描述的功能可在专用硬件和/或软件模块中提供。将不同的特征描绘为模块或单元旨在强调不同的功能方面，并且不一定暗示此类模块或单元必须由分开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分开的硬件或软件组件来执行，或可集成在共同或分开的硬件或软件组件内。而且，这些技术可在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现。本公开的技术可在各种设备或装置中实现，包括IMD、外部编程器、IMD和外部编程器的组合、集成电路(IC)或IC组、和/或驻留在IMD和/或外部编程器中的分立电路。

已经描述了各个示例。这些以及其他示例在以下权利要求的范围内。

Claims (44)

1.一种方法，包括：

由处理器，确定三维网格的多个体元的值，其中，确定所述值包括：

确定预期由医疗设备根据治疗程序递送电刺激而产生的组织激活的体积(VTA)；

将所述VTA配准至所述三维网格；

确定在由所述医疗设备根据所述治疗程序将电刺激递送到所述患者期间所感测到的患者的生物电脑部信号的频域特性；以及

基于所述生物电脑部信号的所述频域特性，确定与所述VTA重叠的所述体元中的至少一个体元的值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述至少一个体元的所述值包括：

确定所述生物电脑部信号的所述频域特性相对于所述频域特性的基线值的变化；以及

基于所确定的变化确定所述值。

3.如权利要求1所述的方法，

其中，确定所述VTA包括确定多个VTA，其中预期每个VTA由根据所述多个治疗程序中的相应治疗程序的电刺激的递送产生，每个VTA与所述相应治疗程序相关联，

其中，确定所述生物电脑部信号的所述频域特性包括，确定多个生物电脑部信号中的每个生物电脑部信号的频域特性，其中，在由所述医疗设备根据所述多个治疗程序中的相应治疗程序将电刺激递送到所述患者期间感测每个生物电脑部信号，每个生物电脑部信号与所述相应治疗程序相关联，

其中，所述至少一个体元与所述多个VTA中的至少两个VTA重叠，并且

其中，确定所述至少一个体元的所述值包括，基于与跟所述至少两个VTA相关联的所述治疗程序相关联的所述生物电脑部信号的所述频域特性来确定所述值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多个治疗程序中的每个治疗程序具有相同的电极组合。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于与跟所述至少两个VTA相关联的所述治疗程序相关联的所述生物电脑部信号的所述频域特性确定所述值包括，将所述频域特性的平均值、中值、最低值、或最高值分配给所述至少一个体元。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频域特性包括以下各项中的至少一项：所述生物电脑部信号的感兴趣的频带中的功率水平相对于基线功率水平的变化、或者所述感兴趣的频带中的所述功率水平。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述VTA包括第一VTA，所述治疗程序包括第一治疗程序，并且所述生物电脑部信号的所述频域特性包括第一生物电脑部信号的第一频域特性，所述方法进一步包括：

确定预期由所述医疗设备根据第二治疗程序递送电刺激而产生的第二VTA；

确定在由所述医疗设备根据所述第二治疗程序将电刺激递送到所述患者期间所感测到的所述患者的第二生物电脑部信号的第二频域特性；以及

基于所述第二VTA以及所述第二频域特性，更新所述三维网格的所述多个体元的所述值。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一治疗程序具有与所述第二治疗程序不同的电极组合、不同的刺激振幅、或者不同的电极组合和不同的刺激振幅两者。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述VTA包括第一VTA，并且确定所述频域特性包括，确定所述生物电脑部信号的感兴趣的频带中的功率水平，所述方法进一步包括：

确定所述感兴趣的频带中的所述功率水平相对于与先前测试的治疗程序相关联的存储的功率水平的增量变化；

确定被包括在所述第一VTA中且不被包括在基于所述先前测试的治疗程序所确定的第二VTA中的所述3D网格的体元的数量；以及，

基于被包括在所述第一VTA中且不被包括在所述第二VTA中的体元的所述数量，并且基于所述感兴趣的频带中的所述功率水平相对于所述存储的功率水平的所述增量变化，确定每体元信用，

其中，确定所述至少一个体元的所述值包括，将所述每体元信用或所述体元的先前确定的值中的较大者分配给被包括在所述第一VTA中而不是在第二VTA中的每个体元。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述每体元信用等于所述感兴趣的频带中的所述功率水平相对于所述存储的功率水平的所述增量变化除以体元的所述数量。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述频域特性包括第一频域特性，所述生物电脑部信号包括第一生物电脑部信号，并且所述治疗程序包括第一治疗程序，所述方法进一步包括：

选择所述第一治疗程序，其中，选择所述治疗程序包括：

选择第一电极；以及

选择电刺激振幅值；

在确定与所述第一VTA重叠的至少一个体元的所述值之后，增加所述电刺激振幅值；

由所述处理器，确定所增加的电刺激振幅值小于预定的最大电刺激振幅值；以及

响应于确定所增加的电刺激振幅值小于所述预定的最大电刺激振幅值：

确定预期由根据第二治疗程序的电刺激的递送产生的第三VTA，所述第二治疗程序包括所述第一电极以及所增加的电刺激振幅值；

确定在由所述医疗设备根据所述第二治疗程序将电刺激递送到所述患者期间所感测到的所述患者的第二生物电脑部信号的第二频域特性；以及

基于所述第二生物电脑部信号的所述第二频域特性，确定与所述第三VTA重叠的所述3D网格的体元的值。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述频域特性包括第一频域特性，所述生物电脑部信号包括第一生物电脑部信号，并且所述治疗程序包括第一治疗程序，所述方法进一步包括：

选择所述第一治疗程序，其中，选择所述治疗程序包括：

选择第一电极；以及

选择第一电刺激振幅值；

在确定与所述第一VTA重叠的至少一个体元的所述值之后，增加所述第一电刺激振幅值；

由所述处理器，确定所增加的第一电刺激振幅值大于预定的最大电刺激振幅值；

响应于确定所增加的第一电刺激振幅值大于所述预定的最大电刺激振幅值，确定存在要测试的第二电极，以将值分配给所述3D网格的所述体元；以及

响应于确定存在要测试的第二电极：

确定预期由根据第二治疗程序的电刺激的递送产生的第三VTA，所述第二治疗程序包括所述第二电极以及第二电刺激振幅值；

确定在由所述医疗设备根据所述第二治疗程序将电刺激递送到所述患者期间所感测到的所述患者的第二生物电脑部信号的第二频域特性；以及

基于所述第二生物电脑部信号的所述第二频域特性，确定与所述第三VTA重叠的所述3D网格的体元的值。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述治疗程序包括第一治疗程序，并且所述VTA包括第一VTA，所述方法进一步包括，由所述处理器，基于所述体元的所述值评估第二治疗程序，其中，评估所述第二治疗程序包括：

确定预期由根据所述第二治疗程序的电刺激的递送产生的第二VTA；

将所述第二VTA配准至所述三维网格；以及

基于与所述第二VTA重叠的所述体元的所述值，确定所述第二治疗程序的分数。

14.如权利要求1所述的方法，进一步包括，由所述处理器，基于所述三维网格的所述体元的所述值，评估多个治疗程序，其中，评估所述多个治疗程序包括：

针对所述多个治疗程序中的治疗程序中的每一个，确定预期由根据所述相应的治疗程序的电刺激的递送的产生的VTA；

将所述VTA中的每一个配准至所述三维网格；

针对所述多个治疗程序中的所述治疗程序中的每一个，基于与所述相应的VTA重叠的所述体元的所述值确定分数；以及

由所述处理器，基于所述分数，选择所述多个治疗程序中的所述治疗程序中的至少一个。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包括，由所述处理器，利用所述治疗程序中的所选的至少一个治疗程序，对所述医疗设备进行编程。

16.如权利要求14所述的方法，进一步包括：

经由用户界面，呈现包括所述多个治疗程序以及相应分数的列表；以及

基于所述分数，对所述列表内的所述多个治疗程序进行排序。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述VTA包括：

基于通用电场模型生成通用VTA，所述通用电场模型包括不对患者特定的组织电导值；以及

基于缩放因子，对所述通用VTA进行缩放，以生成患者特定的VTA。

18.如权利要求1所述的方法，进一步包括，基于所述体元的所述值，控制由所述医疗设备递送到患者的电刺激治疗。

19.如权利要求1所述的方法，进一步包括，经由显示设备，呈现基于所述体元的所述值而生成的用户界面。

20.一种系统，包括：

存储器，所述存储器存储包括多个体元的三维网格；以及

处理器，所述处理器被配置成至少通过以下步骤来确定所述多个体元的值：

确定预期由医疗设备根据治疗程序递送电刺激而产生的组织激活的体积(VTA)，

将所述VTA配准至所述三维网格，

确定在由所述医疗设备根据所述治疗程序将电刺激递送到患者期间所感测的所述患者的生物电脑部信号的频域特性，以及

基于所述生物电脑部信号的所述频域特性，确定与所述VTA重叠的至少一个体元的值，

其中，所述处理器被进一步配置成将所确定的值存储在所述存储器中。

21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述处理器被配置成，至少通过以下步骤来确定所述至少一个体元的所述值：

确定所述生物电脑部信号的所述频域特性相对于所述频域特性的基线值的变化，以及

基于所确定的变化确定所述值。

22.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述处理器被配置成，通过至少确定多个VTA来确定所述VTA，其中预期每个VTA由根据所述多个治疗程序中的相应治疗程序的电刺激的递送产生，每个VTA与所述相应治疗程序相关联，

其中，所述处理器被配置成，至少通过确定多个生物电脑部信号中的每个生物电脑部信号的频域特性，来确定所述频域特性，其中，在由所述医疗设备根据所述多个治疗程序中的相应治疗程序将电刺激递送到所述患者期间感测每个生物电脑部信号，每个生物电脑部信号与所述相应治疗程序相关联，

其中，所述至少一个体元与所述多个VTA中的至少两个VTA重叠，并且

其中，所述处理器被配置成，基于与跟所述至少两个VTA相关联的所述治疗程序相关联的所述生物电脑部信号的所述频域特性，来确定所述至少一个体元的所述值。

23.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述多个治疗程序中的每个治疗程序具有相同的电极组合。

24.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述处理器被配置成，基于与跟所述至少两个VTA相关联的所述治疗程序相关联的所述生物电脑部信号的所述频域特性，通过至少将所述频域特性的平均值、中值、最低值、或最高值分配给所述至少一个体元，来确定所述值。

25.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述频域特性包括以下各项中的至少一项：所述生物电脑部信号的感兴趣的频带中的功率水平相对于基线功率水平的变化、或者所述感兴趣的频带中的所述功率水平。

26.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述VTA包括第一VTA，所述治疗程序包括第一治疗程序，并且所述生物电脑部信号的所述频域特性包括第一生物电脑部信号的第一频域特性，并且其中，所述处理器被进一步配置成，确定预期由根据第二治疗程序的电刺激的递送产生的第二VTA，确定在由所述医疗设备根据所述第二治疗程序将电刺激递送至所述患者期间所感测的所述患者的第二生物电脑部信号的第二频域特性，并且基于所述第二VTA以及所述第二频域特性更新所述三维网格的所述多个体元的所述值。

27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述第一治疗程序具有与所述第二治疗程序不同的电极组合、不同的刺激振幅、或者不同的电极组合与不同的刺激振幅两者。

28.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述VTA包括第一VTA，并且确定所述频域特性包括确定所述生物电脑部信号的感兴趣的频带中的功率水平，并且其中，所述处理器被进一步配置成，确定所述感兴趣的频带中的所述功率水平相对于与先前测试的治疗程序相关联的存储的功率水平的增量变化，确定被包括在所述第一VTA中且不被包括在基于所述先前测试的治疗程序所生成的第二VTA中的所述3D网格的体元的数量，基于被包括在所述第一VTA中且不被包括在所述第二VTA中的体元的所述数量、并且基于所述感兴趣的所述频带中的所述功率水平相对于所述存储的功率水平的增量变化，来确定每体元信用，并且通过至少将所述每体元信用或所述体元的先前确定的值中的较大者分配给包括在所述第一VTA中且不在第二VTA中的每个体元，来确定所述至少一个体元的所述值。

29.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述每体元信用等于所述感兴趣的频带中的所述功率水平相对于所述存储的功率水平的所述增量变化除以体元的所述数量。

30.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述频域特性包括第一频域特性，所述生物电脑部信号包括第一生物电脑部信号，且所述治疗程序包括第一治疗程序，并且其中，所述处理器被进一步配置成：

通过至少选择第一电极以及选择电刺激振幅值，来选择所述第一治疗程序，以及

在确定与所述第一VTA重叠的至少一个体元的所述值之后，增加所述电刺激振幅值，

确定所增加的电刺激振幅值小于预定的最大电刺激振幅值，以及

响应于确定所增加的电刺激振幅值小于所述预定的最大电刺激振幅值：

确定预期由根据第二治疗程序的电刺激的递送产生的第三VTA，所述第二治疗程序包括所述第一电极以及所增加的电刺激振幅值；

确定在由所述医疗设备根据所述第二治疗程序将电刺激递送到所述患者期间所感测到的所述患者的第二生物电脑部信号的第二频域特性；以及

基于所述第二生物电脑部信号的所述第二频域特性，确定与所述第三VTA重叠的所述3D网格的体元的值。

31.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述频域特性包括第一频域特性，所述生物电脑部信号包括第一生物电脑部信号，且所述治疗程序包括第一治疗程序，并且其中，所述处理器被进一步配置成：

通过至少选择第一电极以及选择第一电刺激振幅值，来选择所述第一治疗程序，

在确定与所述第一VTA重叠的至少一个体元的所述值之后，增加所述第一电刺激振幅值；

确定所增加的第一电刺激振幅值大于预定的最大电刺激振幅值，

响应于确定所增加的第一电刺激振幅值大于所述预定的最大电刺激振幅值，确定存在要测试的第二电极，以将值分配给所述3D网格的所述体元，以及

响应于确定存在要测试的第二电极：

确定预期由根据第二治疗程序的电刺激的递送产生的第三VTA，所述第二治疗程序包括所述第二电极以及第二电刺激振幅值，

确定在由所述医疗设备根据所述第二治疗程序将电刺激递送到所述患者期间所感测到的所述患者的第二生物电脑部信号的第二频域特性，以及

基于所述第二生物电脑部信号的所述第二频域特性，确定与所述第三VTA重叠的所述3D网格的体元的值。

32.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述治疗程序包括第一治疗程序，并且所述VTA包括第一VTA，并且其中，所述处理器被进一步配置成，至少通过以下步骤基于所述体元的所述值来评估第二治疗程序：

确定预期由根据所述第二治疗程序的电刺激的递送产生的第二VTA，

将所述第二VTA配准至所述三维网格，以及

基于与所述第二VTA重叠的所述体元的所述值，确定所述第二治疗程序的分数。

33.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述处理器被进一步配置成，至少通过以下步骤基于所述三维网格的所述体元的所述值，来评估多个治疗程序：

针对所述多个治疗程序中的治疗程序中的每一个，确定预期由根据所述相应治疗程序的电刺激的递送产生的VTA，

将所述VTA中的每一个配准至所述三维网格，以及

对于其他治疗程序中的每一个，基于与所述相应的VTA重叠的所述体元的所述值来确定分数。

34.如权利要求33所述的系统，进一步包括所述医疗设备，其中，所述处理器被配置成，基于所述分数选择所述多个治疗程序中的所述治疗程序中的至少一个，并且利用所述治疗程序中的所选择的至少一个治疗程序来对所述医疗设备进行编程。

35.如权利要求33所述的系统，进一步包括用户界面，其中，所述处理器被配置成，经由所述用户界面，呈现包括所述多个治疗程序以及相应分数的列表，并基于所述分数，将所述列表内的所述多个治疗程序进行排序。

36.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述处理器被配置成，至少通过基于通用电场模型生成通用VTA、以及基于缩放因子对所述通用VTA进行缩放以生成患者特定的VTA，来确定所述VTA，所述通用电场模型包括不对患者特定的组织电导值。

37.如权利要求20所述的系统，进一步包括所述医疗设备，所述医疗设备被配置成，将电刺激治疗递送至所述患者，其中，所述处理器被配置成，基于所述体元的所述值，控制所述医疗设备递送所述电刺激治疗。

38.如权利要求37所述的系统，其特征在于，所述处理器被配置成，基于所述体元的所述值，调整由所述医疗设备使用以递送所述电刺激治疗的一个或多个电刺激治疗参数。

39.如权利要求37所述的系统，进一步包括显示设备，其中，所述处理器被配置成，经由所述显示设备，基于所述体元的所述值生成并呈现用户界面。

40.一种系统，包括：

用于确定三维网格的多个体元的值的装置，其中，用于确定所述值的所述装置包括：

用于确定预期由医疗设备根据治疗程序递送电刺激而产生的组织激活的体积(VTA)的装置；

用于将所述VTA配准至所述三维网格的装置；

用于确定在由所述医疗设备根据所述治疗程序将电刺激递送到患者期间感测的所述患者的生物电脑部信号的频域特性的装置；以及

用于基于所述生物电脑部信号的所述频域特性确定与所述VTA重叠的至少一个体元的值的装置。

41.如权利要求40所述的系统，其中，所述VTA包括第一VTA，所述治疗程序包括第一治疗程序，并且所述生物电脑部信号的所述频域特性包括第一生物电脑部信号的第一频域特性，所述系统进一步包括：

用于确定预期由根据第二治疗程序的电刺激的递送产生的第二VTA的装置；

用于确定在由所述医疗设备根据所述第二治疗程序将电刺激递送到所述患者期间所感测到的所述患者的第二生物电脑部信号的第二频域特性的装置；以及

用于基于所述第二VTA以及所述第二频域特性来更新所述三维网格的所述多个体元的所述值的装置。

42.如权利要求40所述的系统，进一步包括：

用于基于所述三维网格的所述体元的所述值评估多个治疗参数的装置，其中，用于评估所述多个治疗程序的所述装置包括：

用于针对所述多个治疗程序中的治疗程序中的每一个确定预期由根据所述相应的治疗程序的电刺激的递送而产生的VTA的装置；

用于将所述VTA中的每一个配准至所述三维网格的装置；以及

用于对于所述其他治疗程序中的每一个基于与所述相应的VTA重叠的所述体元的所述值来确定分数的装置。

43.一种计算机可读介质，其包括指令，所述指令当由处理器执行时，使所述处理器：

至少通过以下步骤来确定三维网格的多个体元的值：

确定预期由医疗设备根据治疗程序递送电刺激而产生的组织激活的体积(VTA)；

将所述VTA配准至所述三维网格；

确定在由所述医疗设备根据所述治疗程序将电刺激递送到患者期间感测的所述患者的生物电脑部信号的频域特性；以及

基于所述生物电脑部信号的所述频域特性，确定与所述VTA重叠的至少一个体元的值。

44.如权利要求43所述的计算机可读介质，进一步包括使所述处理器执行以下操作的指令：

至少通过以下步骤基于所述三维网格的所述体元的所述值，来评估多个治疗程序：

针对所述多个治疗程序中的治疗程序中的每一个，确定预期由根据所述相应的治疗程序的电刺激的递送而产生的VTA；

将所述VTA中的每一个配准至所述三维网格；以及

对于所述其他治疗程序中的每一个，基于与所述相应的VTA重叠的所述体元的所述值来确定分数。