CN109152548B - 脑部导航引线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种脑部导航装置，包含：一引线，具有一细长的引线主体；及至少一宏电极触点，位于所述引线的一外表面上，其中所述至少一宏电极触点位于所述引线的一远端部分，及所述至少一宏电极触点被配置用以在所述引线导航期间使用。

Description

脑部导航引线

相关申请案

本申请案主张依据美国法典第35条第119(e)款在2016年3月14日提交的美国临时专利申请案第62/307,835号、在2017年2月15日提交的美国临时专利申请案第62/459,415号及在2017年2月15日提交美国临时专利申请案第62/459,422的优先权的权益，其全部内容通过引用整体并入本文。

另外，本申请案是一部分延续申请(CIP)并主张在2016年5月9日提交的PCT专利申请案第US2016/031448号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域及背景技术

本发明在一些实施方式中关于一种脑部导航引线及系统及/或其部件，更特别地但非排他地，关于一种脑部导航引线包含多个电极触点，并被配置用以量测脑部组织的电活动。

对脑部施加电场用于各种目的正在增加，如同治疗多种神经及精神病症。一种典型的电脑刺激系统包含一脉冲发生器通过一引线可操作地连接到脑部。在电场施加之前，一电极用于测定用于电场施加的期望目标位置。然后，导航引线被移除并插入用于施加所述电场的一第二电极。

发明内容

以下是本发明的一些实施方案的一些示例。一个示例的多个特征可以与一个或多个特征及/或其他示例组合：

示例1.一种脑部导航的装置，包含：

一引线，具有一细长的引线主体；及

至少一宏电极触点，位于所述引线的一外表面上，

其中所述至少一宏电极触点位于所述引线的一远端部分；及

其中所述至少一宏电极触点被配置用以在所述引线导航期间使用。

示例2.如示例1所述的装置，其中所述引线用于在脊髓中导航。

示例3.如示例1所述的装置，其中所述装置还包含至少一微电极触点，其中所述至少一微电极触点及所述至少一宏电极触点被配置用以在所述引线导航期间使用。

示例4.如示例1所述的装置，其中所述至少一宏电极触点被配置用以在所述引线导航通过一脑部组织期间使用。

示例5.如示例3所述的装置，其中所述至少一微电极触点位于所述引线的一远端尖端处。

示例6.如示例1所述的装置，其中所述至少一宏电极触点被配置用以施加一电场。

示例7.如示例3所述的装置，其中所述至少一微电极触点位于所述至少一宏电极触点的远侧。

示例8.如示例1所述的引线，其中所述至少一宏电极触点包含至少一环电极触点及/或至少一片段电极触点。

示例9.一种使用脑部导航引线用于记录及施加一电场到一脑部组织的方法，包含：

选择至少一电极触点及/或至少一宏电极触点与一期望的组织区域相邻接及/或面向一期望的方向；

记录所述期望的组织的一电活动；及

施加一电场到所述期望的组织。

示例10.如示例9所述的方法，其中所述方法还包含：在所述电场施加后记录所述期望的组织的所述电活动。

示例11.如示例9所述的方法，其中所述方法还包含：基于记录的所述电活动决定多个电场施加参数。

示例12.如示例9所述的方法，其中所述方法还包含：基于记录的所述电活动决定用于所述电场施加的一期望深度。

示例13.一种具有一细长的主体的脑部导航的引线，包含：

至少一电极触点，位于所述引线的一外表面上；及

至少一标记，位于所述引线的一近端处，并在一引线导航过程期间位于对一使用者保持可见的一位置，

其中所述标记表示当所述引线插入到脑部中时所述至少一电极触点相对于围绕所述引线的一脑部组织的一相对取向。

示例14.如示例13所述的引线，其中所述标记具有与所述引线相关联的一外部装置的一对准标记对准的形状及尺寸。

示例15.如示例14所述的引线，其中所述外部装置选自由以下组成的列表：一引线支持器、一脑部深层刺激标尺或一套管。

示例16.如示例13所述的引线，其中所述标记包含至少两个视觉可检测标记，所述至少两个视觉可检测标记指示所述引线上的所述外表面上的两个点之间的一角度。

示例17.如示例13所述的引线，其中所述标记包含一线条、一箭头、一椭圆或一矩形。

示例18.如示例13所述的引线，其中所述标记以一回流焊工艺附接到所述引线。

示例19.一种具有一细长的主体的脑部导航的引线，包含：

至少一电极触点，位于所述引线的一外表面上；及

至少一指向的传感器，

其中所述传感器指出当所述引线插入一脑部中时所述至少一电极触点相对于围绕所述引线的一脑部组织的一相对空间取向。

示例20.如示例19所述的引线，其中所述传感器位于在所述电极触点的30毫米内。

示例21.如示例19所述的引线，其中所述传感器电性连接到一系统，其中所述系统基于来自所述传感器的多个指示确定通过所述电极触点记录的多个信号在一空间中的位置。

示例22.如示例19所述的引线，其中所述传感器通过多个电性导线连接到一外部控制系统。

示例23.如示例19所述的引线，其中所述传感器包含一无线传感器，所述无线传感器被配置用以通过一无线通信将多个信号传送到位于头部外的一无线接收器。

示例24.如示例19所述的引线，其中所述传感器包含至少一卷绕的导线，及所述传感器检测当所述引线旋转时所述卷绕的导线在电阻值上的多个变化。

示例25.如示例19所述的引线，其中所述传感器是一磁性传感器，所述磁性传感器感测由位于头部外的一装置所发射的多个外部磁场。

示例26.如示例19所述的引线，其中所述传感器是一重力传感器，所述重力传感器配置用以在所述引线旋转后感测在重力场上的多个变化。

示例27.如示例19所述的引线，其中所述传感器包含一射频敏感接收器，所述射频敏感接收器被配置用以接收来自位于所述脑部外的至少两个间隔开的发射器的多个不同的无线信号。

示例28.一种具有一细长的主体的脑部导航的引线，包含：

至少一电极，位于所述引线的一外表面上；及

一远端耦合器，固定在所述引线的一内腔内，

其中所述远端耦合器还包含：至少一通道及/或至少一开口，具有一尺寸及一形状被设计成在制造所述引线期间将所述至少一电极准确地引导到所述引线的所述外表面上的一期望位置。

示例29.如示例28所述的引线，其中所述远端耦合器包含至少两个通道，具有一形状及一尺寸被设计成将至少两个电极准确地引导到所述引线的一圆周面上具有一期望角度的至少两个不同的位置。

示例30.一种具有一细长的主体的脑部导航的引线，包含：

至少一电极，位于所述引线的一外表面上；

至少一导电线，连接到所述电极并位于所述引线的一内腔内；及

一柔性电磁屏蔽件，由一导电材料制成，位于所述内腔内，且至少部分地位在所述多个导线及所述细长的主体的一内表面之间，

其中所述屏蔽件具有一形状及一尺寸用以屏蔽所述多个导线免于受多个外部电磁场影响。

示例31.如示例30所述的引线，其中所述屏蔽件包含一导电编织屏蔽件，或一线圈屏蔽件，或一导电网状屏蔽件。

示例32..如示例30所述的引线，其中所述屏蔽件覆盖所述多个导线的一长度的至少70％。

示例33.如示例32所述的引线，其中所述屏蔽件覆盖所述多个导线的一圆周面的至少70％。

示例34.如示例30所述的引线，其中所述屏蔽件包含至少一连接器，所述至少一连接器用于将所述屏蔽件连接到一放大器。

示例35.如示例30所述的引线，其中所述屏蔽件包含多个薄导电线，所述多个薄导电线具有一直径小于100微米。

示例36.一种脑部导航的引线，包含：

一细长的引线主体，具有一远端部分及一近端部分；

至少一电极触点，位于所述引线的一外表面上；及

至少一扭转传感器，

其中当所述引线插入一脑部中时，所述扭转传感器检测所述远端部分相对于所述近端部分的一相对扭转。

示例37.如示例36所述的引线，其中所述扭转传感器包含一光纤扭转传感器，所述光纤扭转传感器至少部分地沿着所述引线的一轴线定位。

示例38.如示例36所述的引线，其中所述扭转传感器包含至少一卷绕的导线，及所述传感器在所述引线扭转时检测所述卷绕的导线在电阻值上的多个变化。

示例39.如示例36所述的引线，其中所述引线还包含至少一标记位于所述引线的所述近端部分处，并位在一导航过程期间对于一使用者保持可见的一位置上，

其中所述扭转传感器检测所述远端部分相对于所述标记的一相对扭转。

示例40.一种用于对准一电极引线的系统，包含：

一引线，具有至少一标记，所述标记位于所述引线的一外表面上的一可见区域中；

一外部元件，具有一形状及一尺寸被设计成可连接到所述引线以防止所述引线的一旋转，其中所述外部元件包含一对准特征；

其中所述标记具有一形状及一尺寸被设计成在所述外部元件连接到所述引线前与所述对准特征对准，以防止所述引线相对于所述外部元件的一旋转。

示例41.如示例40所述的系统，其中所述外部元件是一套管，所述套管至少部分地围绕所述引线，其中所述套管包含一开口，所述开口具有一尺寸及一形状被设计成允许所述引线的所述标记通过所述开口的可视化。

示例42.如示例41所述的系统，其中所述外部元件是一脑部深层刺激标尺。

示例43.一种用于推断一脑部组织内的至少一轨迹的方法，包含：

通过沿着一引线的一插入轨迹位于一脑部内部的多个不同空间位置的多个电极来纪录来自所述脑部组织的多个信号；

通过功能测绘围绕所述插入轨迹周围的所述脑部组织来分析所述多个信号；

基于所述功能测绘，推估位在与所述插入轨迹相隔一距离处的至少一附加轨迹或一附加轨迹的一部分。

示例44.如示例43所述的方法，其中所述方法还包含：在所述分析后，基于所述脑部组织的所述功能测绘来更新所述引线的一插入步长。

示例45.如示例43所述的方法，其中所述记录包含：记录来自位于所述脑部内且与所述引线上的一量测电极相隔的一距离至少为0.2毫米的多个来源的多个方向信号。

示例46.如示例43至45任一项所述的方法，其中所述分析包含：分别分析所述多个信号中的每一个；及所述推估包含：以与所述引线相隔至少0.5毫米的一距离推估多个轨迹。

示例47.如示例43至45任一项所述的方法，其中所述分析包含：通过一多通道算法以一单个多通道模型分析所述多个信号；及所述推估包含：基于所述多通道算法的多个结果来推估一单个轨迹。

示例48.一种用于更新一功能性脑部组织测绘的一模型的方法，包含：

提供一功能性脑部组织测绘的一模型，其中所述测绘包含多个功能标记的脑部组织区域；

从多个外科手术及/或多个成像程序中电子化收集一功能标记的脑部组织数据；及

基于收集的所述功能标记的脑部组织数据来更新所述模型。

示例49.如示例48所述的方法，其中所述更新包含：基于多个规则或多个规则的一列表来更新所述模型。

示例50.如示例48或49所述的方法，其中所述方法包含：在一手术期间将所述更新的模型使用于一在线测绘的程序。

除非另外定义，否则本文使用的所有技术及/或科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。尽管与本文描述的那些类似或等同的方法及材料可用于实践或测试本发明的实施方案，但下文描述了示例性方法及/或材料。如有冲突，将验证专利说明书，包含定义。另外，材料、方法及多个示例仅是说明性的，并非旨在限制。

如本领域技术人员将理解的，本发明的一些实施方式可以体现为一个系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的一些实施方式可以采取一个完全硬件实施方式，一个完全软件实施方式(包含固件、常驻软件、微代码等)或一些实施方式组合软件及硬件方面的形式，这些方面通常都可以被引用。本文称为“电路”、“模块”或“系统”。

此外，本发明的一些实施方式可以采取体现在一个或多个计算机可读介质中的一个计算机程序产品的形式，所述计算机可读介质具有包含在其上的计算机可读程序代码。本发明的一些实施方式的方法及/或系统的实现可以关于手动、自动或其组合执行及/或完成所选任务。此外，根据本发明的方法及/或系统的一些实施方式的实际仪器及设备，若干所选任务可以通过硬件、软件或固件及/或其一个组合来实现，例如，使用一个操作系统。

对于示例，根据本发明的一些实施方式的用于执行所选任务的硬件可以实现为一芯片或一电路。作为软件，根据本发明的一些实施方式的所选任务可以实现为由一计算机使用任何合适的操作系统执行的多个软件指令。在本发明的一个示例性实施方式中，根据本文描述的方法及/或系统的一些示例性实施方式的一个或多个任务由一数据处理器执行，例如用于执行多个指令的一计算平台。可选地，所述数据处理器包含用于存储指令及/或数据的一易失性存储器及/或非易失性存储器用于，例如，一磁性硬盘及/或可移动介质，用于存储多个指令及/或数据。可选地，还提供一网络连接。一显示器及/或一使用者输入装置，例如一键盘或鼠标也可选地提供。

一个或多个计算机可读介质的任何组合可以用于本发明的一些实施方式。所述计算机可读介质可以是一计算机可读信号介质或一计算机可读存储介质。一计算机可读存储介质可以是，例如但不限于，电子、磁、光、电磁、红外光或半导体系统、设备或装置，或前述的任何合适的组合。所述计算机可读存储介质的更具体的多个示例(一个非详尽的列表)将包含以下内容：一电性连接具有一个或多个导线、一便携式计算机磁盘、一硬盘、一随机存取存储器(RAM)、一只读存储器(ROM)、一可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、一光纤、一便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、一光存储装置、一磁存储装置，或者前述的任何合适的组合。在本文件的上下文中，所述计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可以包含或存储一程序以供一指令执行系统、设备或装置使用或与之结合使用。

一计算机可读信号介质可以包含一传播的数据信号，具有计算机可读程序代码包含在其中，例如，基带或作为一载波的一部分。这种传播信号可以采用多种形式中的任何一种，包含但不限于电磁、光学或其任何合适的组合。一计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，其不是一计算机可读存储介质，并且可以通信、传播或传输一程序以供一指令执行系统、设备或装置使用或与之结合使用。

包含在一计算机可读介质上的程序代码及/或使用的数据由此可以使用任何适当的介质传输，包含但不限于无线、有线、光纤缆线、射频等，或者前述的任何合适的组合。

用于执行本发明的一些实施方式的多个操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任何组合来编写，包含一面向对象的编程语言，例如Java，Smalltalk，C++等，以及传统的过程式编程语言，例如“C”编程语言或类似的编程语言。程序代码可以全部在使用者的计算机上执行、部分在使用者的计算机上执行，作为一独立的软件包，部分在使用者的计算机上及部分在一远程计算机上或全部在一远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，所述远程计算机可以通过任何类型的网络连接到使用者的计算机，包含一局域网(LAN)或一广域网(WAN)，或者连接可以由一外部计算机达成(例如，通过互联网使用一互联网服务提供商)。

下面参考根据本发明实施方式的方法、装置(系统)及计算机编程产品的多个流程图图示及/或多个方框图来描述本发明的一些实施方式。应当理解，所述多个流程图图示及/或方框图的每个方框以及所述多个流程图图示及/或方框图中的多个方框的组合可以通过计算机程序指令实施。这些计算机程序指令可以提供给一通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的一处理器以生产一机器，使得通过所述计算机的所述处理器或其它可编程数据处理装置执行的所述多个指令，创建用于实现具体说明在所述多个流程图及/或方框图的方框或多个方框中用于实施多个功能/动作的装置。

这些计算机程序指令还可以存储在一计算机可读介质中，所述计算机可读介质可以指挥一计算机、其他可编程数据处理装置或其他装置以一种特定方式运转，使得存储在所述计算机可读介质中的所述多个指令产生一制造的项目，所述制造的项目包含实施具体说明在所述流程图及/或方框图的方框或多个方框中的所述多个功能/动作的多个指令。

所述多个计算机程序指令也可以加载到一计算机、其他可编程数据处理装置或其他多个装置上，以便在所述计算机、其他可编程装置或其他多个装置上执行一系列的操作步骤，以产生一计算机执行程序，使得在所述计算机或其他可编程设备上执行的所述多个指令提供用于实现在具体说明在所述流程图及/或方框图的方框或多个方框中的多个功能/动作的多个程序。

附图说明

在本发明的一些实施方式中，在本文仅通过示例的方式参考附图进行描述。现在具体参考附图，要强调的是，所示的细节是示例性的，并且是出于对本发明实施例的说明性讨论的目的。在这方面，通过多个附图进行的描述使得本领域技术人员清楚如何实施本发明的实施方式。

在附图中：

图1示出了根据本发明的一些实施方式，一引线植入程序的一般流程图；

图2示出了根据本发明的一些实施方式描述的主要的多个引线部件及附加的多个装置的一方框图；

图3A示出了根据本发明的一些实施方式，导航及电场施加程序的详细流程图；

图3B至图3C示出了根据本发明的一些实施方式，用于脑部导航植入、记录及电场施加的系统的示意图；

图3D示出了根据本发明的一些实施方式，一引线插入脑部，连接到一记录系统的示意图；

图3E示出了根据本发明的一些实施方式，一引线插入脑部，连接到一植入式模式发生器的示意图；

图3F示出了根据本发明的一些实施方式，一引线具有一指向标记的示意图；

图3G至图3H示出了根据本发明的一些实施方式，一脑部深层刺激标尺具有一外部对准元件的示意图；

图3I至图3J示出了根据本发明的一些实施方式，一引线及一引线支持器插入到一脑部深层刺激标尺的示意图；

图3K示出了根据本发明的一些实施方式，一引线具有一标记位于一引导套管内的示意图；

图3L及3M示出了根据本发明的一些实施方式，一电极支持器及一引线在所述引线支撑器内部的示意图；

图3N示出了根据本发明的一些实施方式，描述用于对准一引线的一程序的流程图；

图4A至图4J示出了根据本发明的一些实施方式，脑部导线引线的多个实施方式的示意图；

图5A示出了根据本发明的一些实施方式，一脑部导航引线的实施方式的示意图；

图5B示出了根据本发明的一些实施方式，一引线具有一取向元件的方框图；

图5C及5D示出了根据本发明的一些实施方式，一引线具有一指向的传感器的示意图；

图5E示出了根据本发明的一些实施方式，在脑部内一引线具有一指向的传感器的示意图；

图6示出了根据本发明的一些实施方式，描述记录及电场施加程序的详细流程图；

图7A至图7G示出了根据本发明的一些实施方式，用于电场施加的电极触点的多个组合的示意图；

图8示出了根据本发明的一些实施方式，一方向记录程序的示意图；

图9A至图9B示出了根据本发明的一些实施方式，多极记录的示意图；

图10示出了根据本发明的一些实施方式，多个宏电极触点的示意图；

图11A至图11G示出了根据本发明的一些实施方式，通过多个电极触点产生的多个电场的示意图；

图12A至图12B示出了根据本发明的一些实施方式，在引线与多个导线之间连接的示意图；

图13A及13B示出了根据本发明的一些实施方式，多个引线电极从引线的单个插入轨迹产生多个空间差异化的记录轨迹的示意图；

图13C示出了根据本发明的一些实施方式，一功能测绘轨迹的示意图；

图13D示出了根据本发明的一些实施方式，由多个信号记录产生多个空间差异化测绘的结果示意图；

图13E示出了根据本发明的一些实施方式，显示从多个信号记录产生单个轨迹的示意图；

图14A至图14C示出了根据本发明的一些实施方式，用于从多个信号记录产生一个或多个轨迹的程序的流程图；

图15示出了根据本发明的一些实施方式，一远端耦合器的横截面示意图；

图16A示出了根据本发明的一些实施方式，一引线具有一内部电磁屏蔽件的示意性俯视图；及

图16B示出了根据本发明的一些实施方式，一引线具有一内部电磁屏蔽件的示意性侧视图。

具体实施方式的描述

本发明在一些实施方式中关于一种脑部导航引线，更具体地但非排他地，关于脑部导航引线包含多个电极触点并配置用以量测脑部组织的电活动。

在一些实施方式中的一个方面关于一脑部导航引线，用于电活动测绘及一电场的输送，具有至少一微电极触点位于所述引线的远端，及至少一宏电极触点位于所述引线相对于所述至少一微电极的一更近端位置。在一些实施方式中，所述电极沿所述引线主体定位。在一些实施方式中，所述脑部导航引线包含至少一微电极触点位于所述引线尖端处及至少三个宏电极触点沿所述引线的圆周面分布并位于在所述引线上相对于所述微电极触点的一更近端位置。可选地，脑部导航引线包含至少三个微电极触点在所述引线的所述远端沿所述引线的圆周面分布，及至少三个宏电极触点沿所述引线的圆周面分布，在所述引线上相对于所述多个微电极触点的一更近端位置。

在一些实施方式中，引线包含一微电极触点在其远端尖端处，至少另外的微电极触点，位于所述远端尖端触点的近端，及至少一个宏电极触点位于所述至少另外的微电极触点的近端。在一些实施方式中，多个宏电极触点位于多个微电极触点的近端。

在一些实施方式中，多个微电极触点被配置用以感测脑部组织的电活动，及多个宏电极触点被配置用以施加一电场到脑部组织。替代地，多个微电极触点及/或多个宏电极触点被配置用以施加一电场到脑部组织。

可选地，多个微电极触点及/或多个宏电极触点被配置用以感测脑部组织的电活动。

在一些实施方式中，所述引线被配置为连接到一外部记录装置及一植入式模式发生器(IPG)。这允许使用相同的引线用于导航到一期望目标位置，并用于施加一电场到一脑部组织，例如用于脑部深层刺激(DBS)。因此，不需要用一种不同的刺激引线替换所述导航引线，不同的刺激引线通常会延长植入程序，且由于替换程序中的错误累积而可能降低脑部深层刺激治疗效率。

替代地，所述引线被配置为连接到一植入式模式发生器，用于导航及治疗电场的施加，例如电场施加用于脑部深层刺激。

在所述引线的圆周面上分布的多个微电极触点及/或多个宏电极触点被配置用以从所述引线周围的多个不同方向感测脑部组织的电活动。可选地，沿所述引线的圆周面分布的多个微电极触点及/或多个宏电极触点被配置用以在不同的多个方向上施加一电场到脑部组织。

在一些实施方式中的一个方面关于一脑部导航引线，其配置为连接到一植入式模式发生器，所述植入式模式发生器较多个引线触点具有更少通道输出，通过将至少两个引线触点短路及连接所述短路的多个触点到单个植入式模式发生器的通道输出。例如，短路是需要将具有8个宏触点的一引线连接到具有4个通道的一植入式模式发生器时。在一些实施方式中，如果一脑部导航引线包含2个环宏触点及2个片段的环中每个有3个触点，例如，以一个1-3-3-1的配置，或任何排列，然后所述3个片段可以短路以连接到单个植入式模式发生器输出，并且所述引线可以基本等同于一个4环(1-1-1-1)的引线。在一些实施方式中，通过将多个电极触点短路，可以通过组合的多个电极触点将一类似的电场施加到脑部组织的一个较大区域。

在一些实施方式中的一个方面关于一种用于导航一引线到一期望深度的方法，通过使用位于所述引线的所述远端的至少一电极触点测绘脑部组织的电活动，决定用于电场施加的一期望深度，及定位至少一电极触点在所述期望深度处。在一些实施方式中，用于电场施加的所述电极触点位于所述引线上的一近端位置，相对于所述测绘的电极触点，其位于所述引线的所述远端。

在一些实施方式中，至少一微电极触点及/或至少一宏电极触点位于所述引线上用于电活动的测绘，用于决定电场施加的一期望深度。在一些实施方式中，用于电场施加的一期望深度是基于通过所述引线量测的电活动及基于至少一其他传感器量测的多个参数及/或作为一分析的一部分，例如一脑电图(EEG)分析来决定。

在一些实施方式中，沿所述引线的所述圆周面分布的多个电极触点被配置为通过从所述引线周围的多个不同方向感测及记录电活动来测绘脑部组织的电活动。在一些实施方式中，所述电性测绘的活动用于生成一深度特征，同时所述引线移动到脑部组织。在一些实施方式中，所述深度特征是基于至少一电场施加于脑部组织生成的。在一些实施方式中，所述电场通过至少一微电极触点及/或至少一宏电极触点施加。在一些实施方式中，一期望电场施加目标的所述深度特征用于确认一电极放置在期望目标区域，在使用一植入式模式发生器(IPG)进行一电场施加之前。

在一些实施方式中，在电场施加之后通过所述组织的电活动的测绘来决定所述植入式模式发生器的多个电场施加参数。在这些实施方式中，这些参数包含例如，要使用的多个电极触点、脉冲宽度、脉冲重复频率(PRF)及脉冲振幅。在一些实施方式中，通过所述引线上的多个电极触点的电活动测绘包含在电场施加之前及期间间接评估肌肉僵硬及震颤严重程度的一神经相互关联影响。替代地，通过其他传感器评估电场施加前及施加期间肌肉僵硬及震颤严重程度的一神经相互关联影响。

在一些实施方式中，指向的电活动记录及电场施加用于预测至少一期望的插入轨迹以用于另外的电极引线的插入。在一些实施方式中，指向的电活动记录及电场施加用于预测至少一期望的插入轨迹，以用于在一期望位置中定位一电极触点。

在一些实施方式中，在施加一电场时纪录以能够在引线导航期间评估施加的电场对组织的效果。

在一些实施方式中，在施加一电场时纪录以能够评估评估施加的电场对组织的效果以决定期望深度及/或用于第二电场施加的多个电场施加参数，例如通过一植入式模式发生器装置。

在一些实施方式中的一个方面关于通过非成像技术决定所述引线的扭转及/或在所述引线上的至少一电极的一空间取向。在一些实施方式中，所述空间取向是使用位于所述引线上的至少一取向元件确定。在一些实施方式中，所述至少一取向元件提供关于位在所述引线的所述远端的至少一宏电极及/或至少一微电极的所述空间取向的一指示，相对于所述引线周围的组织。替代地或另外地，所述取向元件提供关于在所述至少一微电极及所述至少一宏电极之间的相对空间取向的一指示。可选地，所述取向元件提供关于所述至少一微电极及/或至少一宏电极相对于所述引线上的一参考点及/或相对于一外部参考点的取向的一指示。

根据一些实施方式，通过所述取向元件的可视化及/或感测，提供了关于所述引线的旋转的一指示。替代地或另外地，所述取向元件的可视化及/或感测提供了关于一电极或电极线路的旋转的一指示。在一些实施方式中，所述指示是一数字指示，其例如表示所述引线及/或所述多个电极中的一个的旋转角。替代地，所述指示表示从一期望方向的任何变化。

根据一些实施方式，所述取向元件包含至少一标记，位于所述引线的一部分上，位于所述脑部之外。可选地所述标记位于所述引线的所述近端。在一些实施方式中，所述标记的形状及尺寸设定为一使用者提供关于位于所述脑部内的所述引线的至少一电极的所述空间取向的一视觉指示。替代地或另外地，所述标记的位置由一装置量测。在一些实施方式中，所述标记的所述指示由一外部传感器或一外部机器量测。在一些实施方式中，所述标记提供了关于所述引线及/或多个电极及/或多个电极导线的所述旋转或扭转的一指示。

根据一些实施方式，所述取向元件(例如所述标记)根据位于连接到所述引线的一外部元件上的一对准标记对准，例如一引线支持器或一脑部深层刺激标尺。在一些实施方式中，一旦所述标记对准，所述引线定位相对于所述外部元件固定，例如防止所述引线的相对旋转。替代地，所述标记根据一对准标记对准，所述对准标记位于所述引线的近端，例如一对准标记，位于所述引线周围的一套管上。

在一些实施方式中，所述标记根据一软件，例如一对准软件的多个指令对准。在所述实施方式中，所述软件提供了关于所述标记的一期望方向的多个指令，例如一期望方向，通过所述引线上的多个电极产生一期望量测或治疗。替代地，一使用者输入一期望电极坐标及/或所述引线的一期望方向到所述软件。可选地，所述软件为所述使用者提供多个指令，以便修改所述标记的所述方向以达到所述期望电极坐标。

根据一些实施方式，所述取向元件包含一取向或扭转传感器位于所述引线上。在一些实施方式中所述传感器检测所述引线的扭转或所述引线的至少一部分的扭转，例如所述远端部分的至少一部分。在一些实施方式中，所述传感器检测所述远端部分相对于所述周围组织或一外部参考点的扭转。替代地或另外地，所述传感器检测相对于所述近端部分的所述引线的所述远端部分的扭转，相对于位于所述引线的所述近端部分的一标记。在一些实施方式中，所述传感器通过电性线路与所述引线的一方向检测电路及/或一控制电路连接。替代地，所述指向的传感器通过无线通信连接到所述控制电路，例如蓝牙，无线网络(wifi)或红外线通信。

所述传感器的基线取向在所述引线的所述插入之前相对于所述引线上的至少一电极进行校准。替代地，或另外地，所述传感器的所述基线方向相对于一外部参考点校准，例如相对于连接到所述引线的一外部元件。可选地，所述外部参考点是位于一近距离的一外部元件，例如距所述引线最多10厘米，例如一套管插入所述引线附近或围绕所述引线的所述脑部。

所述引线的所述取向及/或扭转及/或所述引线的多个电极的所述取向是基于所述传感器在多个电性特性中的多个变化来决定的，例如在所述传感器的电阻值中的多个变化。在一些实施方式中，所述传感器包含至少一电性导电导线卷绕在所述引线主体内，可选地在所述引线腔体内。在所述引线方式中，当所述引线在与所述卷绕的导线方向相同的方向旋转时，所述卷绕的导线被拉伸并且电性电阻值增加。替代地，当所述引线沿与所述卷绕的导线方向相反的方向旋转时，所述卷绕的导线的张力减小并且所述导线的电阻值减小。

在一些实施方式中，所述传感器包含两个电性导电导线，其中所述多个导线中的每一个在相反的方向上卷绕。在所述引线在一方向上旋转时，所述多个导线中的一个的电阻值增加，同时在所述第二导线的电阻值减小。

在一些实施方式中，所述取向元件是一传感器，其在所述传感器周围检测射频场中的多个变化。在一些实施方式中，所述射频场，是由至少两个来源在空间中具有一固定位置产生的。在一些实施方式中，所述射频场具有不同的参数值，例如不同的频率。在一些实施方式中，所述指向的传感器检测两个不同的射频场并检测所述两个场之间的多个变化。在一些实施方式中，所述引线的旋转或扭转改变了接收的所述多个场的值或接收的所述多个场之间的一个关系。

在一些实施方式中，所述取向元件是位于所述引线上的一磁场传感器。在一些实施方式中，所述磁场传感器量测从一外部源产生的一磁场，可选地位于头部外。在量测电场发生变化时，例如当所述引线旋转或扭转时，向所述使用者及/或一外部机器提供一指示。

在一些实施方式中，所述传感器是一光纤扭转传感器，其量测所述引线的所述扭转(twist)或扭力(torsion)。在一些实施方式中，一系统连接到所述传感器，以量测光线入射进入到所述引线与在所述引线反射的光之间的多个光的性质及/或多个光参数值的差异。在一些实施方式中，所述多个变化包含例如投射到所述引线的光量相比的反射光量。

在一些实施方式中的一个方面关于基于一引线上的多个电极记录的信号围绕所述引线的脑部组织的功能测绘。在一些实施方式中，所述功能测绘的结果用于推估位于距离一引线插入轨迹一距离的一附加轨迹的至少一部分。在一些实施方式中，基于从所述引线的插入轨迹周围的脑部组织接收的多个指向的信号来推断所述附加轨迹。在一些实施方式中，多个功能测绘的轨迹或轨迹的一部分，例如所述轨迹的一部分(面向一电极或多个电极的群组或所述引线的远端部分)的推断。替代地，单个轨迹或一轨迹的一部分，例如所述轨迹的一部分(面向一电极或多个电极的群组或所述引线的远端部分)是从多个方向的多个信号推断出来的，可选地使用一多通道算法。

在一些实施方式中，从周围组织记录的多个信号是使用多个规则的一群组或多个规则的一表格进行功能标记。在一些实施方式中，所述多个规则的所述群组或所述表格是使用机器学习算法或使用一种基于统计的分析或通过任何其他手动、半自动或自动方法生成的。

在一些实施方式中，在所述引线的插入期间或之后提供一指示给一使用者，关于一个替代及可选地，基于上述功能测绘一个优选的插入轨迹。可选地，基于所述周围组织的功能量测，给一使用者提供关于所述引线相对于所述周围组织的一个优选的取向以提供一脑部深层刺激治疗的指示。

在所述引线的制造过程中，在所述引线表面上指向至少一电极到一远端期望位置。在一些实施方式中，所述电极由位于所述引线腔体中的至少一通道及/或至少一开口引导。在一些实施方式中，所述至少一通道及/或至少一开口形成在位于所述引线的所述腔体中的一远端耦合器中。在一些实施方式中，所述远端耦合器准确地将所述引线的所述圆周面上的至少一微电极引导至一远端期望位置。替代地或另外地，所述远端耦合器将一微电极指向所述引线的所述远端尖端的一个期望位置。可选地，所述远端耦合器包含至少两个通道，用于将至少两个电极引导到所述引线的圆周面上的至少两个不同位置。

在一些实施方式中的一个方面关于通过屏蔽设置在所述引线的所述内腔中的多个电极导体免于多个电磁场及可选地免于相邻接的多个电极以减少从一电极引线中记录多个信号时的外部电磁噪声。在一些实施方式中，一引线包含一柔性电性导电屏蔽件位于所述多个电极导体及所述引线内表面之间。可选地所述引线覆盖所述导体长度及/或圆周面的至少70％，例如80％、85％、90％、95％或任何中间或更大的覆盖百分比。在一些实施方式中，所述屏蔽件包含一编织屏蔽件或一网状屏蔽件，可选地由多个电性导电导线制成。在一些实施方式中，所述屏蔽件允许，例如在所述导航程序期间扭转所述引线及屏蔽多个内部电极导体于外部电磁场。

在一些实施方式中，所述屏蔽件由多个薄电性导电导线构成，其具有一直径小于150微米，例如110微米、100微米、90微米或任何中间或更小的直径。在一些实施方式中，所述编织屏蔽件由类似的多个薄电性导电导线组成。在一些实施方式中，所述屏蔽件的形状及尺寸适于装配在一引线内部，所述引线具有至少1毫米，例如1.1毫米、1.2毫米、1.27毫米、1.3毫米或1.4毫米的直径或任何中间或更大直径。在一些实施方式中，如果所述屏蔽件增加所述引线的刚性，则所述引线的刚性通过使用一种刚性较小的聚合物来调节刚性以产生所述引线。在一些实施方式中，如果发现所述屏蔽件过度增加引线刚性，则为所述引线主体选择一种更弹性(compliant)的材料以实现所述期望的整体机械刚性。

在一些实施方式中，所述屏蔽件是通过将一根细导线或多个细导线并排固定成一线圈而制成的。在一些实施方式中，所述线圈的形状及尺寸适于插入在所述信号导体与所述引线的外壁之间的一间隙中。

在一些实施方式中，所述屏蔽件包含至少一连接器，例如一公型及/或一母型连接器，以允许电性连接到一外部记录单元，例如一差分放大器。在一些实施方式中，所述外部电磁信号是由所述屏蔽件电性指向所述差分放大器，并且是可选地用于从通过所述引线的多个电极记录的所述多个信号中减去至少一些所述噪声信号。

在一些实施方式中，所述屏蔽件包含至少一通道形状及尺寸适于引导单个电极导体。在一些实施方式中，所述单通道用于引导位于所述引线外表面上的每个电极，及/或用于屏蔽每个电极导体与所述其余的所述电极导体。

在一些实施方式中的一个方面关于一电极引线及一内部远端耦合器。在一些实施方式中，一远端耦合器包含至少一通道，其尺寸及形状适于容纳至少一个电极。替代地或另外地，所述通道容纳至少一电极导线。在所述电极或所述电极导线位于所述通道内时，所述远端耦合器被引入所述引线的一个内腔。替代地，一引线或所述引线的至少一部分，所述引线的例如所述远端部分围绕所述远端耦合器形成。在一些实施方式中，将聚合物铸造在所述远端耦合器周围及所述多个导线上。在一些实施方式中，所述远端耦合器用于在所述引线的形成期间保护所述多个电极导线。

在一些实施方式中，所述引线及/或所述系统及/或所述方法用于身体的其他组织中的导航，例如在脊髓中。

在详细解释本发明的至少一实施方式之前，应理解，本发明不一定限于其应用于所述的细节及多个部件的布置及/或方法群集。在以下描述中及/或在附图及/或多个示例中示出。本发明能够以其他多种实施方式或以各种方式实施或执行。

示例性的一般引线植入程序

根据一些实施方式，当一个人患有一种神经系统疾病时，可以进行一次电疗干预以缓解他的一些症状。这是通过在脑部中插入一电极到一期望目标并通过所述电极到脑部组织来施加一电场来完成的。

现在参考图1，其描绘了根据本发明的一些实施方式的一般电极植入程序。当一个人患有一种神经系统疾病，例如帕金森氏病时，他通过此领域的一位专家被诊断出来102。在一些实施方式中，在诊断102期间，一磁共振成像或其他成像测试被执行以识别与所述特定神经病症相关的脑部区域。在一些实施方式中，在所述成像测试期间，决定可用于一电性介入的多个脑部目标的精确位置坐标。

根据一些示例性的实施方式，决定多个电性介入脑部目标的一个位置后，一套管通过头骨中的一个孔插入。在一些实施方式中，在104携带多个电极触点的一引线通过所述套管插入脑部。在一些实施方式中，所述引线用其远端穿透脑部，面对所述组织。在一些实施方式中，所述套管及所述引线被手动或使用一电动装置推过脑部组织。

根据一些示例性的实施方式，所述套管及所述引线在106中通过脑部组织导航，以达到在102中决定的期望目标坐标。替代地，所述套管及/或所述引线被导航到不同的期望脑部目标，通过所述领域的一位专家决定。在一些实施方式中，引线插入轨迹是基于使用引线的多个电极触点记录的相邻接的组织的电活动来决定的。在一些实施方式中，引线通过脑部组织基于使用引线的多个电极触点记录的相邻接的组织的电活动而插入及/或缩回。在一些实施方式中，引线插入轨迹是基于在电场施加之后由所述引线的多个电极触点量测的电活动来决定的。在一些实施方式中，引线插入轨迹是基于记录的电活动决定的，所述电活动由未连接到所述导航引线的传感器量测。

根据一些实施方式，106中的导航是基于通过所述多个引线触点的记录及电场施加。

根据一些示例性的实施方式，多个电极触点位于所述引线上量测所述电活动脑部组织面向所述多个电极触点108。在一些实施方式中，所述量测的电活动由多个导线连接到所述引线的一记录装置记录。在一些实施方式中，所述记录装置位于所述患者身体的外部。替代地，所述记录系统位于所述患者的身体内。可选地所述记录系统配置为通过所述引线的多个电极触点，例如一植入式模式发生器(IPG)施加一电场。根据一些示例性的实施方式，电活动记录由所述引线的至少一电极触点执行。

可选地，电活动是在一电场通过至少一电极触点施加到一期望脑部区域后进行的。

根据一些示例性的实施方式，所述引线已达到施加一电场的一期望脑部目标，多个引线导线与所述记录装置断开并重新连接到一电场产生装置，例如一植入式模式发生器装置。替代地，一控制器位于所述记录装置中，多个信号一脉冲发生器组件在所述装置内以产生一电场。在一些实施方式中，生成的电场通过放置在所述引线表面(面向脑部组织)上的多个电极触点传递到脑部组织。通过所述植入式模式发生器生成的施加的选择电场用于脑部深层刺激(DBS)。在一些实施方式中，所述施加的电场用于缓解神经病症的症状，例如帕金森氏病。

示例性的系统

现在参考根据本发明的一些实施方式，用于电活动记录及/或将一电场施加于脑部组织的一个系统。根据一些示例性的实施方式，引线200包含至少一微电极触点204及至少一宏电极触点202，并且被配置为插入脑部组织。在一些实施方式中，引线200被配置为使用至少一个微电极触点204及/或至少一个宏电极触点202来量测脑部组织的电活动。优选地，引线200被配置为量测及/或记录电活动同时使用多个微电极触点及多个宏电极触点。

根据一些示例性的实施方式，引线200在所述引线导航程序期间通过多个导线210连接到记录装置206。在一些实施方式中，所述记录装置206还被配置为产生一个电场，由多个导线210输送到引线200。在一些实施方式中，所述电场由至少一微电极触点204及/或至少一宏电极触点202施加到脑部组织。

根据一些示例性的实施方式，多个导线210被配置为连接到记录系统206及植入式模式发生器208。在一些实施方式中，一旦导航结束，多个导线210与记录装置206并连接到植入式模式发生器208。在一些实施方式中，植入式模式发生器208被配置为产生一电场，由多个导线210输送到引线200。在一些实施方式中，由植入式模式发生器208产生的所述电场由位于引线200上的至少一微电极触点204及/或至少一宏电极触点202传送到脑部组织。

根据一些示例性的实施方式，所述电场传递给脑部组织的是电流。在一些实施方式中，所述施加电场或所述电流由重复的毫秒级脉冲组成。

示例性的详细引线植入方法

根据一些示例性的实施方式，患有一种神经病症的患者通过所述领域的一位专家诊断。在一些实施方式中，如果所述患者的病情可通过电场施加到特定的脑部区域治疗，则所述患者经历一成像测试，例如一磁共振成像测试以识别这些脑部区域的精确位置。在一些实施方式中，一旦脑部区域的多个位置被决定，则施加一电场导航到这些区域。然而，由于脑部移动，因此可以改变由所述磁共振成像测试决定的脑部区域的多个位置。在一些实施方式中，为了提高脑部区域的多个位置的准确度，将一引线电极插入脑部以记录期望的脑部区域的电活动，在插入进行施加电场的一第二电极之前。

现在参考图3A，其描绘了根据本发明的一些实施方式的一个详细的引线植入程序。根据一些示例性的实施方式，一患者患有一种神经系统疾病，其症状可通过电场施加缓解，由所述领域的专家诊断。在一些实施方式中，所述患者经历一磁共振成像或一计算机断层扫描测试以识别应当施加电场的区域，然后进行一微电极记录(MER)程序。

根据一些示例性的实施方式，所述患者通过将一立体定位框架及相关设备附接到所述患者的头皮并在所述患者的头皮上识别插入点来准备用于402中的一微电极记录(MER)程序。然后，在一些实施方式中，将套管通过头部插入404中的脑部，通过所述套管为一引线插入提供机械支撑。在一些实施方式中，所述套管由一电性导电材料制成，例如金属。在一些实施方式中，所述套管被插入到脑部的一个位置，所述位置在预定义的解剖植入目标的近端处发现。

根据一些示例性的实施方式，在所述套管插入404后，一引线包含至少一微电极触点及至少一宏电极触点插入穿过所述套管，在406中至脑部。一些实施方式中，所述引线以其在前端的远端插入，至一期望深度，所述期望深度在先前进行的成像测试中决定的，例如一磁共振成像测试。在一些实施方式中，所述引线通过多条导线在其近端连接到所述患者身体外的一记录装置，所述近端是更接近所述患者的颅骨的端部。在一些实施方式中，所述引线使用一个无线连接连接到所述记录装置。可选地，所述记录装置位于或附接到所述患者的身体。

根据一些示例性的实施方式，所述引线由一个控制的微驱动器插入，步长尺寸最大为0.05毫米，例如0.01毫米。替代地，所述引线连续插入脑部。在所述引线通过所述套管的插入期间，所述引线远端可以在所述套管中找到最后5至40毫米，最好是最后10至25毫米。

量测脑部组织的电活动由至少一微电极触点及/或至少一宏电极执行。替代地，量测脑部组织的电活动由至少两个微电极触点执行。可选地，量测脑部组织的电活动由至少两个宏电极触点执行。在一些实施方式中，期望用于量测脑部组织的电活动的多个电极触点的组合是预先决定的。

替代地，在所述量测程序期间决定多个电极触点期望的组合。在一些实施方式中，脑部组织的所述电活动在所述引线连续插入脑部时进行量测。在一些实施方式中，所述引线在所述电活动的所述量测期间以一个期望角度或方向扭转或旋转。

根据一些示例性的实施方式，量测脑部组织的电活动与将一电场施加于脑部组织一起进行。所述施加电场通过至少一微电极触点及/或至少一宏电极触点传送到所述组织。

根据一些示例性的实施方式，脑部组织的所述电活动被量测并用于决定一植入式模式发生器的电场施加参数值。替代地，所述植入式模式发生器的所述电场施加参数值是根据一电场施加后脑部组织的电活动量测值来决定的。

根据一些示例性的实施方式，脑部组织量测的电活动记录在所述记录装置中。在一些实施方式中，量测的电活动被记录并存储在连接到所述记录装置的一存储器电路中。

根据一些示例性的实施方式，在408中量测脑部组织的电活动由所述引线的所述远端处的多个微电极触点执行，在所述引线插入脑部期间。在一些实施方式中，量测脑部组织的电活动以决定施加一电场到所述组织的一期望深度。所述电场由一近端电极触点施加，所述触点位于所述期望深度。

根据一些示例性的实施方式，一旦决定所述期望深度及/或期望目标，则在410中所述套管缩回。在一些实施方式中，一探针导线从所述引线腔体中移除在所述套管收缩之前。在一些实施方式中，所述套管与至少一微电极触点及/或至少一宏电接触一起使用，以在408中量测脑部组织的所述电活动。根据一些示例性的实施方式，所述套管缩回，使其下端抽出到期望目标上方的一个高度。根据一些实施方式，在所述套管缩回后，所述引线固定在所述患者的头骨上。替代地，所述引线固定在脑部组织。

可选地，所述引线固定在位于所述患者颅骨外的一设备，例如一机械固定装置。

根据一些示例性的实施方式，在引线被固定后，在412中一验证程序被执行。在一些实施方式中，固定是将用于电场施加的至少一微电极触点及/或至少一宏电极触点，放置在所述期望深度来执行。替代地，固定被执行以确保将用于电场施加的至少一微电极触点及/或至少一宏电极触点放置在期望目标处。根据一些示例性的实施方式，验证是通过在所述期望深度及/或目标量测的脑部组织的电活动来执行。然后，将量测的电活动与先前记录的电活动进行比较，以确保所述多个电极触点位于所述期望目标。

根据一些示例性的实施方式，在412中所述期望目标及/或深度被验证之后，所述多个引线导线与所述记录装置被断开连接，并在414中连接到一植入式模式发生器装置。在一些实施方式中，在所述植入式模式发生器连接到所述多个引线导线后，产生一电场，例如一电流，通过至少一微电极触点及/或至少一宏电极触点传递到所述期望的脑部组织目标。

示例性用于植入及导航系统

现在参考图3B及图3C，其描绘了根据本发明的一些实施方式用于一脑部导航引线的植入及导航的一个系统。根据一些示例性的实施方式，一种用于脑部导航引线的植入及导航的系统包含引线500，在其远端具有多个电极触点502，其首先穿过脑部组织。在一些实施方式中，引线500放置在套管504内，套管504穿透脑部组织直到达到一期望深度。在一些实施方式中，引线500通过转接器506连接到延长缆线508。在一些实施方式中，例如如图3C所示，延长缆线508将引线500连接到一外部装置510。在一些实施方式中，延长缆线508可以更换以允许引线500连接到具有不同数量的连接的多个外部装置。在一些实施方式中，外部装置是一记录系统。替代地，外部装置510是用于产生电性脉冲的一植入式模式发生器，例如用于脑部深层刺激。可选地，外部装置510被配置用于记录及产生电性脉冲。

示例性在脑部中的引线

现在参考图3D，其描绘了根据本发明的一些实施方式在导航及/或记录期间在一脑部中的一引线。

根据一些实施方式，引线512插入脑部516至一期望深度。在一些实施方式中，引线512包含在引线512腔体中的插入探针导线514。在一些实施方式中，引线512经由缆线518连接到一记录系统520。在一些实施方式中，系统520被配置为量测及/或记录电活动。在一些实施方式中，系统520被配置为记录电活动并且生成一电场以由引线512传送到脑部516。

现在参考图3E，其描绘了根据本发明的一些实施方式在电场施加期间在脑部中的一引线。根据一些示例性的实施方式，引线512通过缆线522连接到植入式模式发生器524。

替代地，缆线522被配置为连接引线512到记录系统520。

示例性的指向标记

根据一些示例性的实施方式，在所述引线上的至少一电极相对于周围组织的取向是通过连接到所述引线的一部件或所述引线的一部分决定。在一些实施方式中，所述电极的所述取向是在引线插入之前对准并固定，例如以确保从一个期望的方向记录多个方向的信号及通过一期望电极记录多个方向的信号。根据一些示例性的实施方式，所述引线包含至少一指向标记，其允许例如监测所述引线在脑部内的取向。在一些实施方式中，所述指向标记允许，例如将所述引线以一期望的取向插入在脑部内。在一些实施方式中，引线取向是关于所述引线上的至少一微电极及/或至少一宏电极的一角度方向。在一些实施方式中，所述多个微电极及/或所述多个宏电极的多个所述角度方向的决定允许，例如，将这些用于测绘的组织的多个电极记录的多个信号，及/或产生的测绘结果与客观立体指向的协调联系起来。

现在参考图3F描述根据本发明的一些实施方式的一引线，例如一导航引线具有一指向标记。本发明的一些示例性的实施方式，引线530具有一细长的管状引线主体536，包含一远端部分532及一近端部分534。在一些实施方式中，引线530包含至少一个可视的标记538。在一些实施方式中，所述标记538的至少一部分位于所述引线540的所述近端部分534处，在所述引线的插入期间及/或在脑部深层刺激治疗期间对一用户仍然在可见的一区域中。在一些实施方式中，所述标记通过至少一开口或一个窗口是可见的，在所述引线周围的元件中，例如一套管。在一些实施方式中，所述标记538的形状及尺寸被设计成，可选地为一线条、一箭头、一椭圆或一点，沿所述引线主体轴为一使用者提供一视觉指示。在一些实施方式中，所述标记538在引线主体536的外表面上雕刻及/或绘制。

在一些实施方式中，所述标记538与位于一个区域中的至少一电极对准，所述区域在引线插入期间及/或在治疗期间对所述使用者隐藏。可选地，所述标记538与位于所述引线530的所述远端部分532中的至少一电极对准。

根据一些示例性的实施方式，所述指向标记与一外部对准组件对准。在一些实施方式中，所述外部对准标记是一线条、一箭头、一椭圆或一点画在一个为此目的设计的工具上，或在一改良的工具，例如一脑部深层刺激标尺，用于确定一脑部深层刺激引线的插入深度。

现在参考图3G至图3H，其描绘了根据本发明的一些实施方式的具有一个外部对准组件的一脑部深层刺激标尺。根据一些示例性的实施方式，脑部深层刺激标尺540包含一细长的主体542，其进一步包含一轴向通道544沿着所述细长的主体542。在一些实施方式中，脑部深层刺激标尺包含一深度量测标刻度546用于确定一引线的插入深度，例如引线530耦合到所述脑部深层刺激标尺540。在一些实施方式中，脑部深层刺激标尺540包含一外部对准部件550，具有一对准标记552位于通道544上方。

在一些实施方式中，脑部深层刺激标尺包含一个非对称的开口548，其与所述通道544相垂直，并且其形状及尺寸允许以一个特定的方向插入一引线耦合元件，例如一引线支持器。可选地，所述非对称开口548的形状如同一个D形状或任何其他非对称形状，以防止所述引线支持器在插入所述非对称开口后的旋转。

现在参考图3I及图3J，其描绘了根据本发明的一些实施方式在一脑部深层刺激标尺内的一引线的对准。根据一些示例性的实施方式，一旦所述引线支持器插入所述非对称开口548，所述引线支持器的夹紧装置554松开，例如允许所述引线530相对于所述引线支持器及/或相对于所述脑部深层刺激标尺540旋转。在一些实施方式中，所述引线530旋转直到标记538与对准标记552对准。在一些实施方式中，一旦所述标记与所述对准标记对准，所述引线支持器的夹紧装置554被紧固，例如以防止所述引线530的旋转。替代地或另外地，一固定元件耦合到所述脑部深层刺激标尺，例如标尺螺钉556被旋转，例如防止所述引线支持器相对于所述脑部深层刺激标尺的旋转。

根据一些示例性的实施方式，所述外部对准特征包含一窗口或一开口在一管件中。在一些实施方式中，所述开口在所述管件中允许一使用者通过所述开口看见所述标记线条来验证所述对准。可选地，所述标记是椭圆形，在在某些区域中配合所述窗口。在一些实施方式中，所述标记线条可视化的贯穿所述窗口与位于所述管件的外表面上的一标记对准。在一些示例性的实施方式中，所述外部对准特征是在立体定位植入的多个工具中的一个上绘制或雕刻的，例如电极支持器，及/或所述引线支持器及/或用于将所述引线插入组织的一套管。

现在参考图3K，其描绘了根据本发明的一些实施方式的具有一标记的一引线相对于一套管对准标记对准。根据一些示例性的实施方式，引线530放置在一套管内，例如引导套管580。在一些实施方式中，所述引线在所述套管内旋转，直到一引线标记538与一套管对准标记584对准。在一些实施方式中，所述引线标记538通过所述套管主体中的一个窗口582可见。

根据一些示例性的实施方式，在插入所述引线到脑部的所述程序中，所述指向标记对所述使用者是可见的，例如以允许所述使用者确定所述多个电极的取向及/或验证所述多个电极的取向是一个期望方向。在一些实施方式中，所述指向标记通过一个窗口是可见的，例如如图3K所示。

根据一些示例性的实施方式，多个标记，例如2、3、4、5、6或任何更大数量的多个标记位于多个不同的角度方向上。所述多个标记的一个可能的优点是它们可以用于几个可能的方向中的一个的对准。例如，如果一使用者希望一第一电极的中心面向前部解剖学的方向，一标记具有一第一颜色，例如蓝色，与一个外部对准特征对准。在一些实施方式中，如果所述使用者希望所述第一电极的所述中心面向前内侧(即与前部的方向及内侧的方向成45度角)的解剖方向，一线条具有一第二颜色即可与一个外部对准特征对准。在一些实施方式中，所述引线以一个取向插入，其中所述第一标记最初与一个外部对准特征对准，不方便观察到，例如当所述标记面对一片封闭它的设备时，然而，所述引线上的一第二标记可以方便地观察到，并且为所述使用者提供一指示，即保持所述期望的对准。所述指示可以基于对准所述立体指向的植入的所述多个工具中的一个上存在的一第二外部对准特征。在一些实施方式中，所述对准是基于所述标记及/或所述对准特征的图案及/或一设计。

另外地或可选地，所述多个标记沿着所述引线轴线重复，例如，以便于相对于其他设备进行观察，例如：“电极支持器”，或“本-枪(Ben-Gun)”或插入套管。在一些实施方式中，当所述多个标记在一单个的角度方向及可选地在不同的高度时，所述多个标记还用于表示所述引线没有扭转或经历扭力，并且用于验证沿着所述引线轴线保持的角度取向被保持着。

参考图3L及3M，其描绘了根据本发明的一些实施方式引线相对于具有多个对准标记的一个外部对准元件的对准。根据一些示例性的实施方式，一外部对准元件，例如电极支持器586，包含多个开口590，其尺寸及形状设计成允许一引线的插入。在一些实施方式中，所述电极支持器包含一个或多个对准标记594，可选地与所述多个开口590中的每一个相关联。另外地，所述电极支持器586包含一个非对称的开口588，其尺寸及形状被设计成允许通过所述非对称的开口588以一单个方向插入一引线支持器。

根据一些示例性的实施方式，一引线可以被插入穿过多个开口590中的任何一个，并且使用与特定的所述开口相关联的多个对准标记来对准，例如如图3M所示，引线530的标记538根据在电极支持器586的表面上的对准标记594对准。在一些实施方式中，一旦所述标记538被对准，连接到所述电极支撑器586的多个固定螺钉596的至少一个螺钉被拧紧，以防止所述引线的相对旋转。

现在参考图3N，其描述了根据本发明的一些示例性的实施方式用于确定及固定一引线的取向的一个程序。

根据一些示例性的实施方式，在600处，所述引线放置在一引线支持器中。在一些实施方式中，在602处，所述引线支持器连接到一量测装置，例如一脑部深层刺激标尺。在一些实施方式中，所述引线支持器以仅允许一单个的预定方向的一种方式连接到所述脑部深层刺激标尺。在一些实施方式中，所述引线支持器的相对旋转在当所述引线支持器与所述脑部深层刺激标尺相连接时受到限制。

根据一些示例性的实施方式，在604处，所述引线的取向相对于一外部对准标记进行修正。在一些实施方式中，所述引线的取向通过将所述引线上的所述指向标记与一外部元件的至少一外部对准标记(例如一电极支持器或一套管)对准来修正，以达到所述多个电极的一个期望的取向。

根据一些示例性的实施方式，在606处，所述引线的取向被固定。在一些实施方式中，所述引线的取向相对于所述外部元件固定，例如相对于所述引线支持器。在一些实施方式中，所述引线的取向是通过关闭引线支持器的固定装置而固定的，例如引线支持器的多个夹紧装置或一电极支持器的多个螺钉。在一些实施方式中，在所述引线的取向被固定后，所述引线及所述引线支持器被定位在相对于所述脑部深层刺激标尺，及相对于彼此的一个期望的取向上。

根据一些示例性的实施方式，在608处，所述引线及/或所述引线支持器被耦合到一立体定位装置。在一些实施方式中，所述引线以允许所述标记的可见性的一种方式耦合，例如，用于在引线插入、导航及/或治疗期间监测所述引线的取向。

根据一些示例性的实施方式，所述指向标记是使用保持装置的生物相容性的技术生产的。在一些实施方式中，所述指向标记是使用一激光装置产生的，所述激光装置发射激光束以精确地及局部地加热所述引线主体。在一些实施方式中，所述加热改变在所述引线上的所述标记表面的一个期望形状及/或位置的颜色或可反射性。可选地，所述激光束指向设置在所述引线主体上的一金属及/或一聚合物组分，例如一铂环，一铂/铱合金环，一钛环或在一种类似的生物相容金属上或聚合物上的另一形状。在一些实施方式中，在设置的组件上所得的形状用作所述指向标记。

在一些实施方式中，所述指向标记通过使用一墨水标记在所述引线上，然后可选地通过一透明聚合物覆盖。在一些实施方式中，所述透明聚合物使用一种回流技术施加，其中将所述聚合物加热至熔点并施加在所述油墨标记上，在所述油墨标记处冷却并保留。替代地，所述标记由一聚合物制成，例如聚酯薄膜或聚氨酯，可以染成一种期望颜色或用某种颜色印刷于其上，或者制备成具有与所述引线的颜色不同的一种颜色，使得作为一指向标记。在一些实施方式中，这种聚合物标记是使用回流技术附接到所述引线主体。

所述多个引线电极的取向及/或相对位置的确定的一个可能的优点是，允许更好地使用所述引线上设置的所述多个触点，例如通过理解在所述手术期间哪种立体指向的方向找到最佳的导航轨迹，或者哪种触点最佳地用于发射指向的电流以获得最佳的治疗效果。最佳的治疗效果通常意味着疾病症状的一个令人满意的减弱，例如，震颤、僵硬、运动不能等，同时对患者产生极小或零副作用，例如肌肉激活、构音障碍、感觉异常等。

示例性的引线

根据一些示例性的实施方式，一脑部导航引线具有一远端，即所述引线端部，首先穿过脑部组织，及一近端，即所述引线端部位于更靠近头骨的上侧。在一些实施方式中，所述脑部导航引线包含至少一微电极触点及至少一宏电极触点。

根据一些示例性的实施方式，多个宏电极及多个微电极连接到所述引线内的多个导线，其将它们连接到所述引线的外表面上的多个电极触点。在一些实施方式中，多个微电极触点位于多个宏电极触点的远端。在一些实施方式中，引线包含一微电极在其远端尖端。在一些实施方式中，多个宏电极触点沿所述引线的圆周面定位。

根据一些实施方式，多个微电极被配置为从单个神经元及/或存在于小体积的神经细胞群感测多个信电号，例如0.1×0.1×0.1立方毫米。另一方面，在一些实施方式中，多个宏电极被配置为感测多个电信号，例如源自存在于大量的神经元群的局部场电位(LFP)。优选地，多个宏电极被配置为传递电场，例如传递电流到脑部组织。

现在参考图4A至图4J，其描绘了根据本发明的一些实施方式的多个引线具有不同的多个微电极及宏电极触点的配置。根据一些示例性的实施方式,例如如图4A所示，引线700包含单个微电极触点706在远端702的尖端处，以及4个环宏电极触点沿着所述引线的纵轴间隔开，靠近近端704。

根据一些示例性的实施方式，例如如图4B所示，引线700包含4个环宏电极触点沿着纵向轴线711间隔开，至少一个微电极触点706靠近所述引线的远端尖端，及至少2个微电极触点707沿着引线700的圆周面分布。

根据一些示例性的实施方式，例如如图4C所示，引线700包含4个间隔开的环微电极触点沿引线700的纵轴分布，至少3个微电极触点709沿引线700的圆周面分布。另外，引线700还包含单个微电极触点706在其远端的尖端处。

根据一些示例性的实施方式，例如如图4C所示，引线700包含至少一个微电极触点，位于远端702的尖端处，及至少两个微电极触点718，位于触点706的近端处，沿引线700的圆周面分布。在一些实施方式中，微电极触点706及多个触点718都位于引线714的远端702附近。

在一些实施方式中，引线700还包含两个环宏电极触点708及2行片段宏电极触点716。每行的片段宏电极触点包含至少3个触点沿引线700的圆周面分布。

根据一些示例性实施例，例如如图4E所示，引线700在其远端702处包含至少3个微电极触点706。在一些实施方式中，引线700还包含以四个间隔开的片段宏电极触点716，沿引线700的纵轴的行具有至少两个用于一个片段的环宏电极触点716。

根据一些示例性实施例，例如如图4F所示，引线700包含4行的多个电极触点716，每行至少3个触点。在一些实施方式中，引线700还包含沿引线700的远端702的圆周面分布的6个微电极触点706(仅3个触点可见)。在组织中，所述6个微电极触点中的3个与一宏电极触点的中心对准，并且3个微电极触点与两个相邻接的宏触点之间的一个间隙对准。

根据一些实施方式，一脑部导航引线包含多个环宏电极触点及多个片段宏电极触点的组合。在一些实施方式中，多个片段微电极触点沿着至少一行分布，所述行位于相对于多个环宏电极触点的一远端位置。替代地，多个片段宏电极触点沿着至少一行分布，所述行位于相对于多个环宏电极触点的近端位置。可选地，至少一行的多个片段宏电极触点位于两个环宏电极触点之间。在一些实施方式中，至少一片段宏电极触点沿所述引线的纵轴定位在一行中。在一些实施例中，与仅具有环宏电极触点的引线相比，这种环及分段宏电极触点的结构允许更准确地将电场施加到脑组织。

根据一些示例性的实施方式，例如如图4G所示，引线700包含至少4个微电极触点706在其远端702端部，及至少6个环宏电极触点708在多个微电极触点706附近。

在一些实施方式中，引线700还包含多个片段宏电极触点718位于多个微电极触点706及多个环宏电极触点708之间。在一些实施方式中，多个片段触点718是沿引线700的纵轴定位在至少一行，面向脑部组织的一个期望部分。在一些实施方式中，面向一个期望的方向允许多个片段触点718以一期望的方向施加一电场，例如方向720而不是在相反方向722上。在一些实施方式中，多个片段触点718的位置非常靠近相邻接的多个宏电极触点。在一些实施方式中，多个环宏电极触点的位置彼此非常接近。在一些实施方式中，多个片段电极触点及/或多个环宏电极触点具有相对窄的宽度。

根据一些实施方式，一脑部导航引线包含多个片段宏电极沿着所述引线的外表面定位在一螺旋曲线。在一些实施方式中，所述螺旋曲线包含一单个螺旋电极触点。根据一些示例性的实施方式，例如如图4H所示，引线700包含多个微电极触点706位于其远端702端部，以及多个片段宏电极触点700位于以一螺旋曲线沿着引线700的外表面。

根据一些实施方式，一脑部导航引线包含至少两个环宏电极触点，其中所述两个环宏电极触点中的一个相对于所述其他环(rand)宏电极触点的定位成角度。

根据一些示例性实施例，例如如图4I所示，引线700包含多个微电极触点706位于其远端702端部，及至少两个环宏电极触点靠近所述多个微电极触点。在一些实施方式中，至少两个环宏电极触点的一个环宏电极触点727相对于一第二环宏电极触点727定位为一期望的角度724。

根据一些实施方式，例如如图4J所示，一脑部导航引线包含至少一宏电极触点，沿所述引线的圆周面具有一个改变的宽度。根据一些示例性的实施方式，引线700包含至少一微电极触点706在其远端处，及至少一环宏电极触点726具有一个改变的宽度的靠近微电极触点706。

现在参考图5，其描绘了根据本发明的一些实施方式的一脑部导航引线。根据一些示例性的实施方式，引线800包含多个微电极触点810在其远端处，其具有与图4C中相同的配置，及至少一行的多个微电极触点，例如如图4D所示，例如4行的多个宏电极触点，靠近多个微电极触点810。在一些实施方式中，引线800由一电性绝缘体材料808及多个电极触点制成由一电性传导材料制成，例如铜。在一些实施方式中，引线800的直径807在0.2至2.5毫米之间，例如0.5至1.5毫米之间。在一些实施方式中，直径807是1.27毫米。在一些实施方式中，所述引线800的长度806在50至600毫米之间，例如在100至500毫米之间。

替代地，长度806在20至100毫米之间。

可选地，长度806为400毫米。在一些实施方式中，每个宏电极触点802的宽度804在0.5至10毫米之间，例如0.6至2.5毫米之间。

替代地，宽度804在0.8至8毫米之间。可选地，宽度804为1.5毫米。在一些实施方式中，每个宏电极触点802之间的空间80是在0.1至50毫米之间，例如0.2至7毫米。替代地，空间809是在0.5至20毫米之间。可选地，空间809为0.5毫米。

根据一些实施方式，宏电极触点宽度在0.1至3毫米之间，例如0.5至1.5毫米之间。可选地，宏电极触点宽度在0.1至1.5毫米之间。根据一些实施方式，宏电极触点的直径在0.2至2毫米之间，例如1.3毫米。

根据一些示例性的实施方式，多个微电极触点具有一直径在5至50微米之间，例如25微米。

根据一些实施方式，多个宏电极触点之间的纵向距离在0.1至3毫米之间，例如0.5毫米。根据一些实施方式，从底环的宏电极触点到一远端尖端的微电极触点的纵向距离在0.6至3毫米之间，例如1.5毫米。

根据一些示例性的实施方式，从底环的宏电极触点到位于沿着所述引线的圆周面的至少3个微电位触点的纵向距离为0.2至0.9毫米，例如0.5至0.7毫米。

根据一些实施方式，所述引线的圆周面上的多个宏电极触点之间的距离为50至200微米，例如100微米。在一些实施方式中，在弧上的多个微电极触点之间的距离为0.6至2毫米，例如1毫米。

根据一些实施方式，所述引线的圆周面上的6个微电极触点之间(在所述多个触点的中心之间)的角距离是π/3。在一些实施方式中，所述引线的圆周面上的3个微电极触点之间的角距离是2/3π。

根据一些实施方式，所述多个微电极触点是单极的。在一些实施方式中，每个微电极触点通过单条导线连接。在一些实施方式中，如果电位是从两个靠近的触点馈入到一差分放大器的两个输入，则量测的电活动可以是双极的。

示例性的指向的传感器

根据一些示例性的实施方式，至少一传感器定位在引线上以确定电极的取向，例如所述引线上的指向的电极或通过非成像技术扭转引线。在一些替代地或可选地，如果电极是螺旋形的，则所述传感器基于所述电极的所述取向提供关于所述电极的深度的一个指示。在一些实施方式中，所述传感器定位在所述引线的远端尖端的近端，例如距离所述远端尖端最多50毫米的距离。替代地，所述传感器位于所述引线的至少一电极或电极触点的近端。在一些实施方式中，所述引线包含一传感器靠近远端尖端及至少一传感器靠近所述引线的圆周面上的一电极两者。在一些实施方式中，所述传感器使用一磁场、在电阻中应变相关的多个变化、射频传输、射频接收、超声波发射/接收、使用一个外部传感器的超声波反射或光学传输/接收，例如红外线量测所述引线的取向。

现在参考图5B，其描绘了根据本发明的一些示例性实施方式具有一指向的传感器及一标记的一引线。

根据一些示例性的实施方式，一引线811，包含一细长的主体812，可选地一管状或一圆柱形主体，一远端部分813及一近端部分814。在一些实施方式中，所述引线811包含至少一电极，例如一微电极或一宏电极在所述远端部分813处。在一些实施方式中，所述电极815是通过电性导线电性连接，穿过所述主体812的腔体818递送到一控制系统819的一记录电路823。

根据一些示例性的实施方式，引线811包含一指向的敏感元件，例如一指向的传感器816，位于所述腔体818内或所述主体812的表面上。在一些实施方式中，所述传感器816是电性连接到控制系统819的一取向检测电路825。

在一些实施方式中，当指向的传感器检测到所述引线及/或多个电极的取向的一变化时，所述传感器816向取向电路825传递一信号。在一些实施方式中，所述取向电路825在控制电路821的控制下，其通过接口829向使用者传递关于所述取向变化的一指示。

根据一些示例性的实施方式，所述指向的传感器816是一重力传感器，其在重力场的作用中检测多个变化。在一些实施方式中，这些多个变化发生在当所述传感器的取向相对于地面或相对于一重力基线值发生变化时。

根据一些示例性的实施方式，所述指向的传感器816检测在多个电极导线或多个传感器导线的电阻值的多个变化。在一些实施方式中，多个导线在所述引线811的所述腔体818内沿一特定方向上卷绕。在所述引线沿类似于所述卷绕方向的一个方向转动时，所述多个导线被拉伸并且所述电阻值增加。替代地，当所述引线在与所述卷绕方向相反的一个方向上旋转时，所述电阻值减小。

根据一些示例性的实施方式，所述指向的传感器816是一磁性传感器，其检测所述传感器周围的一个磁场中的多个变化。在一些实施方式中，一磁场831由一外部电磁场发生器829施加，位于头部外面。在一些实施方式中，传感器816检测在磁场中的多个变化，作为所述引线的取向的一函数，例如在所述引线的旋转或扭转期间发生的多个变化。

根据一些示例性的实施方式，所述指向的传感器816检测从至少两个间隔开的发射器发射的多个射频信号的多个改变。在所述传感器接收的所述多个射频信号中，通过所述传感器接收的所述多个射频信号变化为从所述多个发射器中的每一个到所述指向的传感器816的距离的一函数。

根据一些示例性的实施方式，控制系统819包含存储器827，例如用于存储所述引线的取向值，引线取向的多个基线值，从所述指向的传感器及/或从所述电极记录的多个信号815。

根据一些示例性的实施方式，引线811包含一标记817，如图3F、图3I及图3J所示的标记538。在一些实施方式中，标记817位于所述引线811的近端部分814中，并且在引线导航程序及/或脑部深层刺激治疗中可选地保持可见。在一些实施方式中，所述标记817对准与所述引线811连接或关联的一装置的至少一对准特征。

根据一些示例性的实施方式，所述引线811包含一指向的传感器816及一标记817。在一些实施方式中，所述标记用于在引线插入之前相对于一个参考点对准所述引线811，及所述指向的传感器用于在导航或治疗程序中监测所述引线的取向。在一些实施方式中，所述标记用于确定所述引线的所述近端部分814的取向，而所述指向的传感器816用于确定所述远端部分813的取向。所述引线811在所述引线导航程序及脑部深层刺激治疗期间对一使用者隐藏。

现在参考图5C及5D，其描绘了根据本发明的一些实施方式具有一指向的传感器的一引线。

根据一些示例性的实施方式，例如如图5C所示，一引线820包含至少一传感器826，用于量测在所述引线上至少一微电极的取向，例如微电极830，及/或至少一宏极电极的取向，例如宏电极828。在一些实施方式中，所述传感器位于所述引线的所述远端部分824处，可选地，例如距离所述多个电极中的一个的一接近距离多达20毫米。替代地，所述传感器826位于沿着所述引线820的任何位置。在一些实施方式中，所述传感器826是由电导线832电性连接到系统834。在一些实施方式中，所述传感器826通过导线832将与所述引线的取向及/或所述多个电极中的一个的取向相关联的多个信号发送到系统834。在一些实施方式中，所述系统834基于所述多个信号决定所述引线及/或多个电极的取向及可选地的向使用者提供关于取向的一个指示。在一些实施方式中，传感器826是电性连接到位于所述引线820上的至少一个附加的指向的传感器。

根据一些示例性的实施方式，例如如图5D所示，引线836包含一无线的指向的传感器838。在一些实施方式中，无线的指向的传感器位于距离最近的微电极842或最近的宏电极840的一个接近距离多达20毫米。替代地，所述无线的指向的传感器位于沿所述引线820的任何位置。在一些实施方式中，所述无线的指向的传感器838发送多个无线信号，例如无线网络、蓝牙到系统的一接收器844。替代地，所述传感器是一无源部件，及所述系统可以无线地感测所述传感器的取向，例如通过传输电磁或超声波，或通过感应一磁场并量测由所述传感器所引起的干扰，或通过所述传感器检测空间编码的一磁场，使得空间位置可以从磁场特性推断出来。

根据一些示例性的实施方式，所述指向的传感器是与脑部外面的一个或多个附加的传感器通信，例如在头皮或硬脑膜上，或在脑部的一个更浅的层，例如皮质。在一些实施方式中，所述一个或多个附加的传感器可选地耦合到一个或多个套管，其在程序中插入到脑部中。替代地，所述多个套管与所述患者身体接触，不包含头部，或者根本不与所述患者身体接触。在一些实施方式中，所述至少一附加的传感器用于接收或传送一信号，例如通过一磁场、射频发送或接收，超声波发送/接收或光发送/接收(例如红外线)的方式。在一些实施方式中，耦合的接收-发射通过放置在所述引线远端上的第一传感器执行，及第二传感器放置在脑部外面以允许，例如推断所述引线远端及设置其上的所述多个宏电极及/或多个微电极的取向。

在一些实施方式中，放置在所述引线远端的所述第一传感器是一无源元件，及放置在外面的所述第二传感器用于(例如，通过传输电磁或超声波)无线地感测所述第一传感器的取向，或通过诱导一磁场及量测由所述第一传感器引起的干扰。

现在参考图5E，其描绘了根据本发明的一些实施方式具有一指向的传感器的一引线及放置在脑部外面的一附加的传感器。

根据一些示例性的实施方式，引线848包含一指向的传感器852，其位于距离多个电极847的一个近距离处。在一些实施方式中，传感器852将多个信号发送到系统850，系统850也从至少一外部传感器854接收多个信号，其位于脑部之外。在一些实施方式中，所述外部传感器854位于颅骨内侧或外侧。在一些实施方式中，所述外传感器位于身体的任何部分或距离身体一定距离。在一些实施方式中，所述外部传感器854通过从位于脑部内的指向的传感器852发送及/或接收多个信号及与指向的传感器852通信。在一些实施方式中，系统850基于从所述指向的传感器852及所述外部传感器854两者导出的多个信号决定所述引线及/或引线的多个电极的位置及/或取向。

示例性的光纤光学的扭转传感器

根据一些示例性的实施方式，所述传感器是一光纤扭转传感器，其允许检测所述引线的扭转或扭力。在一些实施方式中，所述光纤扭转传感器沿所述引线轴线定位，并且可选地到达所述引线的所述远端部分。在一些实施方式中，一系统连接到所述传感器，以量测射入所述引线的光及从所述引线反射的光之间的多个光属性及/或多个光参数值的差异。在一些实施方式中，所述多个变化包含例如从位于所述引线内部的一个光纤反射的光量与投射到所述引线中的光量相比较。

示例性的电阻敏感指向的传感器

根据一些示例性的实施方式，所述指向的传感器在导线的电阻值中量测多个变化，其指示扭力，其是围绕引线轴线(“旋转”)的所述引线的一部分相对于所述引线的另一部分的旋转。在一些实施方式中，所述导线的导通一般受所述导线的长度及横截面影响，根据方程式R＝ρL/A，其中ρ是特定电阻率，L是长度及A是横截面面积。当一导线拉伸时，L增加而A减小，两者都导致电阻值的增加，在应变计中使用一种效应。当我们在所述引线主体内卷绕一导线时，它有一个初始电阻值R1。如果当所述导线被卷绕而所述引线在相同的方向上旋转，即在所述方向上围绕其轴线“旋转”，则所述导线被拉伸并且所述电阻值增加。在相反方向上旋转所述引线将减小所述导线上的张力并减小其拉伸，从而减小所述导线的电阻值。

在一些实施方式中，两个导线在相反的方向上卷绕，使得对于引线旋转在一个方向上，第一导线的电阻值将增加，而第二导线的电阻值将减小。在相反方向引线旋转引起相反的效果，由此所述第一导线的电阻值将减小，而所述第二导线的电阻值将增加。如果在每个方向上卷绕多于一根导线，例如如果在一个方向上卷绕两条或更多条导线，及在所述引线主体中以相反方向卷绕2条或更多条导线，则情况也是如此。

根据一些示例性的实施方式，由于在电阻值的这些的多个变化很小，在1％或更小的程度上，必须使用对这样的多个变化敏感的一电路。所述电路可以在几个电阻器元件中基于差分电阻值的多个变化，例如众所周知的惠斯通电桥电路。在本申请中可以预期典型的小的应变及电阻值的多个变化，及假设没有温度变化，当一个外部电压V施加到平衡的全惠斯通电桥电路时，电压由量测电路e由下式给出：

其中GF是应变系数(Gage Factor)，一个材料特性关于电阻值与应变ε的变化，

及ε₁、ε₂、ε₃、ε₄是多个应变经历过4个元素，或者在我们的案例中是卷绕的多个导线。从方程式可以理解，在一个方向上旋转所述引线将导致一正电压的量测结果，e>0，而在相反方向上的旋转将导致一负电压的量测结果，e<0。增加输入电压E及使用具有高GF的材料可以提高量测灵敏度。

类似地，一个半惠斯通电桥可以被使用，其中两个电阻器元件对应变敏感，两个是具有固定电阻值的“虚拟”电阻器，并且可以在所述引线主体的外面。然后量测的电压将遵循方程式：

类似地，一个四分之一惠斯通电桥可以被使用，其中只有一个元件是一应变敏感元件，并且其他三个是固定的“虚拟”电阻器，然后量测如下：

这些电路在现有技术中是已知的，并且可以应用另外的修改以在量测期间抵消温度变化的影响，或其他影响。

根据一些示例性的实施方式，多个应变敏感导线可以在所述引线主体内使用而不被卷绕。替代地，两个或四个应变敏感元件可以从内部或外面放置在所述引线表面上。这些应变计通常具有一个特定方向，其中它们对应变敏感，并且应该放置成使得它们的敏感方向不平行于所述引线轴线。两个量计(gage)可以以90度角放置在它们之间，两者都与所述引线轴线成45度角。四个量计可以被放置，使得两个对其应变敏感方向对准，并且其他两个对其应变敏感方向对准，第一对与第二对成90度角，并且每对与所述引线轴线成45度。这种配置类似于所谓的“玫瑰花结”应变计配置，用于量测一平面中的多个应变。在这些配置中的每一个中，一种类型的惠斯通电桥或类似的电路被需要用于执行一量测。

示例性的电磁-指向的传感器

根据一些示例性的实施方式，所述指向的传感器包含一电磁敏感传感器。一导管的电磁定位已经之前在技术中描述，例如美国专利第7,197,号标题为“用于确定导管的位置及方向的系统”，其允许在X，Y及Z中定位及在“俯仰(pitch)”及“左右摇摆(yaw)”的多个方向中指示多个方向的变化，但不在“旋转(roll)”方向，不是围绕所述引线轴线扭转。在美国专利申请公开第2010/0324412号标题为“具有斜向线圈的导管”及美国专利第美国专利第6,593,884号标题为“用于医疗应用的体内导航系统”，描述了使用多个传感器用于感测一医疗装置的旋转。在美国专利申请案公开第2017/0049357号中描述了用于检测一医用装置中的旋转的单个传感器。

这些传感器的原理是所述引线内的一个或多个线圈对电磁感应敏感。在一些实施方式中，所述传感器具有一铁磁芯，一个或多个线圈缠绕在其上。在一些实施方式中，一外部发射器发送一电磁场，其在线圈传感器中根据电磁感应原理或法拉第定律产生一电流响应。通过在所述传感器周围检测当前局部电磁场推断，并且基于系统传输一个空间变化磁场定位。因此，空间中的位置通过局部电磁场编码，并且检测所述电磁场以允许解码所述传感器所在的位置。

在一些实施方式中，对具有不同轴的多个场的不同灵敏度，即相对于X、Y及Z轴具有一个不同的通量，允许例如推断装置的俯仰及左右摇摆。在一些实施方式中，感应电流在通量最大时是最大，即当磁场中的最大变化的方向垂直于线圈轴线时。在一些实施方式中，一对称的线圈，即一线圈对称地围绕所述芯缠绕，因此可以检测X、Y及Z坐标中的位置，以及俯仰及左右摇摆，但没有装置的旋转。为了感测装置的旋转，需要具有一线圈以不与所述引线轴线对准的一轴线缠绕，及至少两个部件具有相对于所述引线轴线的不同缠绕角度。这些部件可以是分离的多个线圈，或者是一线圈具有两个不同缠绕角度的两个部分。

在一些实施方式中，当线圈与所述引线轴线成一角度缠绕时，其最大地响应于不平行于引线轴线的最大磁通量的一场域，但是响应于线圈轴线。当引线围绕其轴线旋转，即经历旋转(roll)时，由于引线旋转，线圈的优选的方向改变为其自身的轴线。当在所述引线主体上存在不同的多个纵向位置时，两个部件(例如两个线圈具有不同的优选的方向)，从两个差分量测结果可以用于推断所述引线的绝对旋转，在没有扭力的情况下。当扭力存在时使得在所述两个部件之间的所述引线中存在一扭转，两个量测结果之间的关系存在一变化。因此，可以观察所述两个部件本身之间的关系，并用于表示所述引线的扭力。

根据一些示例性的实施方式，当结合所述引线指向标记时，其表示所述引线的所述近端部分的取向，所述扭力指示足以推断所述引线远端尖端的取向。例如：一引线插入左大脑半球，使得所述引线的左侧在一个横向的方向上及所述引线的右侧在一个内侧的方向上。所述引线的近端的取向使得远端电极#1应该在前部的方向上，及所述扭力在顺时针方向上指示为45度。然后推断出电极#1面向前部内侧的方向。如果所述扭力在逆时针方向上指示为90度，则推断电极#1面向横向方向。这与所描述的所述扭力如何通过导线的电阻值的多个变化，单个或多个线圈的电磁感应或其他技术无关。

在另一示例中，所述指向的传感器包含一电磁场检测器，其包含一铁磁芯，具有一个穿孔及缠绕在所述铁芯周围的至少一绕组切口。在一些实施方式中，所述穿孔提供在所述铁芯的一第一侧及所述铁芯的一第二侧之间的交流，例如所述第一侧面向所述导管的一近端侧及所述第二侧面向所述导管的一远端侧。所述绕组根据电磁场产生一电流，其中所述铁芯通过增加电流及电磁场之间的一比例因子来增加电磁场探测器对电磁场的灵敏度。

示例性的记录及刺激

现在参考图6，其描绘了根据本发明的一些实施方式的记录及/或刺激(电场施加)的一流程。根据一些示例性的实施方式，在900中，一脑部导线引线插入到一脑部，靠近一预定义的脑部组织目标。在一些实施方式中，引线包含多个微电极触点在其远端，及宏电极触点与所述多个微电极触点相比更靠近近端引线端部。在一些实施方式中，这允许使用多个微电极触点进行记录，当所述引线在预定义的插入轨迹中移动时，其是多个第一点触点以面对脑部组织。

根据一些示例性的实施方式，在所述导航及记录程序中，所述引线通过非植入的延长缆线连接到一外部装置。在一些实施方式中，所述外部装置是一植入式模式发生器，其配置用于产生电场及记录脑部组织的电活动。在一些实施方式中，所述外部装置被配置为记录从所述引线上的多个电极触点到达的多个信号。替代地，所述外部系统配置为通过所述引线上的多个电极触点施加一电场，并在所述电场施加之后记录脑部组织的电活动。

在一些实施方式中，所述外部装置被配置为量测及/或量测来自其他传感器的多个参数。

根据一些示例性的实施方式，在902中记录多个参数被决定。替代地，记录及电场施加的多个参数在902中决定。可选地，记录及/或电场施加的多个参数在所述导航程序期间决定及/或修改。

根据一些示例性的实施方式，用于记录的所述多个电极触点及/或多个电场施加在904中决定。在一些实施方式中，引线包含多个微电极触点及多个宏电极触点，以及多个微电极触点及/或多个宏电极触点的任意组合，可用于量测脑部组织的电活动。替代地，多个微电极触点及/或多个宏电极触点的任何组合都可用于电场施加。根据一些示例性的实施方式，所述多个宏及微电极触点的分布，沿着在所述引线的外表面上的几个位置及在所述引线的圆周面上的几个角度位置，允许指向的记录所述引线周围的期望的脑部组织区域。可选地，所述多个宏及微电极触点的分布，沿着所述引线的外表面上的几个位置及所述引线的圆周面上的几个角度位置以允许指向的电场施加到所述引线周围的期望的脑部组织区域。

根据一些示例性的实施方式，在决定用哪个电极触点用于记录后，在908中当所述引线贯穿进入到脑部组织时所述外部装置开始记录脑部组织的电活动。在一些实施方式中，记录是从多个微电极触点及/或多个宏电极触点的不同组合面向不同脑部组织区域来进行，以一种指向的记录的形式。在一些实施方式中，指向的记录是基于来自多个不同位置的多个信号之间的差异。在一些实施方式中，所述记录的多个信号具有多个尖峰信号(300至20千赫兹)，多个局部场电位(0.001至600赫兹)的频谱特性，或者可以在一个广谱(0.001至为100千赫兹)中找到。在一些实施方式中，从不同来源感测电活动是基于用于感测的多个电极触点的位置，及/或量测结果的极性。根据一些示例性的实施方式，指向的记录用于从空间的不同来源感测多个电性信号，并处理这些信号到空间中的优选的多个方向。

根据一些示例性的实施方式，在906中量测及记录电活动之后电场施加于的脑部组织。在一些实施方式中，所述外部装置连接到所述引线的多个电极触点，配置为通过至少一个电极触点施加一电场到脑部组织。在所述电场施加后，在一些实施方式中，所述外部装置根据所述电场施加量测组织的电活动。在一些实施方式中，使用用于电场施加的相同电极触点进行电活动的量测。替代地，电活动的量测由其他多个电极触点执行。替代地，电活动的量测是通过组合用于电场施加的电极触点及位于所述引线上的其他多个电极触点来执行的。在一些实施方式中，在906中电场施加及/或电活动的量测是使用位于所述引线的外表面上的一个望望的方向上的多个电极触点来执行。在一些实施方式中，在906中使用至少一微电极触点及/或至少一宏电极触点来执行电场施加及/或电活动的量测。在一些实施方式中，在906中电场施加及/或电活动的量测是使用至少一微电极及电性传导套管来执行。

替代地，电场施加及/或电活动的量测，在906中使用至少一宏电极及所述电性传导套管进行。

根据一些示例性的实施方式，在906中结合电场施加及电活动的量测用于决定由一植入式模式发生器产生的多个参数的电脉冲，例如脉冲宽度、脉冲重复频率及脉冲振幅。在一些实施方式中，如本文所述在906中结合电场施加及电活动的量测，可用于决定所述植入式模式发生器将用于电场施加的电极触点，例如用于期望的脑部目标的脑深层刺激。

根据一些示例性的实施方式，在906或908中基于电活动的量测及记录，在910中所述期望深度被决定以定位用于电场施加的电极触点。在一些实施方式中，在910中记录的电活动用于决定用于多个附加引线的多个附加引线插入轨迹。在一些实施方式中，在所述插入期间相邻接的组织的电活动由引线的多个电极触点量测，并且用于在910中生成沿着所述插入轨迹的多个期望位置的一深度指纹。

在一些实施方式中，可以分析几个位置的深度指纹并将其组合到沿着所述插入路径或在多个期望位置处的神经元群体的一般电活动图。

根据一些示例性的实施方式，纪录的电活动用于修改所述引线的插入轨迹，通过一自动导航算法决定。在一些实施方式中，基于所述记录的电活动的多个信号，引线插入或缩回直到达到一期望的位置。在一些实施方式中，引线的插入轨迹通过所述引线上的多个电极触点进行电场施加之后基于量测的电活动的多个信号进行修改。

根据一些实施方式，多个电场施加参数是根据先前的电场施加之后的多个电活动记录决定的。在一些实施方式中，电场施加是一个反馈回路，以及在电场施加之后记录的组织的电活动用于决定一第二电场施加的多个参数。

在一些实施方式中，用于起始电场施加的多个参数是预定义的并存储在所述电场施加装置中。

根据一些示例性的实施方式，先前记录的电活动的多个信号用于选择所述多个电极触点用于电场施加及/或所述期望的组织区域用于指示电场施加。

根据一些示例性的实施方式，所述引线及连接的多个装置被配置为使用所述引线上的至少一电极触点施加一电场，并配置为同时使用另外的至少一电极触点量测及记录电活动。在一些实施方式中，同时地电场施加及电活动的量测允许检验施加的电对神经元活动的效果。所述检验提供需要用于评估施加电场的多个参数的功效的反馈，例如引线深度、多个电极触点的选择，由每个触点传递到组织的电流的振幅，以及时间施加模式。

根据一些示例性的实施方式，所述量测的电活动用于通过所述植入式模式发生器决定所述电场施加的最佳深度。在一些实施方式中，所述量测的电活动用于产生一深度指纹，用于组织区域沿所述引线插入轨迹。在一些实施方式中，所述深度指纹用于决定至少一个附加引线插入轨迹。

现在参考图7A至图7G，其描绘了根据本发明的一些实施方式用于指向的电场施加的多个不同的电极触点的组合。根据一些实施方式，一电场由所述引线上的至少两个电极触点施加，并且诱导位于施加电场的方向上的神经细胞的电性激活。在一些实施方式中，神经的电性激活是相对于施加电场在其位置处的电流密度。在一些实施方式中，每对的微电极触点，在一个不同的方向上施加一电场，因此可以激活不同的神经元群。如图7A所示，指向的电场1006通过位于所述引线的圆周面处的微电极触点1006释放，并通过位于所述引线的远端尖端的微电极触点1002返回。替代地，指向的电场通过位于所述引线上的两个微电极触点的任意组合来施加。在一些实施方式中，指向的电场1006激活受电场影响的组织区域中组成的神经元1008，但不激活位于受影响区域之外的神经元1010。

根据一些示例性的实施方式，例如如图7B所示，当使用一不同对的多个微电极触点时，在这种情况下，两个相邻接的微电极触点，电场1012激活与图7A中不同的神经元。在一些实施方式中，电场1012激活受电场1012影响的组织区域中组成的神经元1014，但不激活位于受影响区域之外的神经元1016。

根据一些实施方式，单个微电极触点与一传导元件结合附接到所述引线，例如一套管，所述引线以大部分的方式插入及穿过所述套管朝向目标。根据一些示例性的实施方式，例如如图7C所示，引线1024具有与图4C中的引线700相似的多个电极触点分布，用于将一电场施加到脑部组织。在一些实施方式中，引线1024通过微电极1020施加一电场，例如电流，并使用套管1018进行电流返回。与图7B及图7A的电场1012及1006相比，所述结果的电场大得多。

根据一些实施方式，一个多极电场通过至少两个微电极触点施加，并通过至少两个宏电极触点返回，例如一环状及一片段的宏电极触点。根据一些示例性的实施方式，例如如图7D所示，引线1026包含至少6个微电极触点，其位于多个片段微电极触点及多个环宏电极触点的远端。在一些实施方式中，多个微电极触点1034及1030用于释放一电场，例如通过施加电流，并且多个宏电极触点1028及1032用于电流返回。

根据一些示例性的实施方式，一电场通过组合至少一微电极触点及至少一宏电极触点来施加。根据一些示例性的实施方式，例如如图7E所示，通过施加电流，通过片段的宏电极触点1036施加一个电场，并且微电极触点1038用于电流返回。替代地，例如如图7F所示，一电场由微电极触点1038施加，宏电极触点1036用于电流返回。

在一些实施方式中，例如如图7E所示，由于所述多个触点的不同尺寸、电流密度，以及电荷密度微电极附近高于宏电极附近，及这种配置的阴极效应将比阴极效应更具空间选择性。在图7F中，阴极及阳极空间选择性之间的关系是相反的。

根据一些示例性的实施方式，例如如图7G所示，其描述了用于多极电场施加的一个方案，多个触点1040用于将一电场传送到组织1048，例如如同电流，及多个触点1042用于电流返回。在一些实施方式中，多个触点1040中的每一个连接到一独立来源1044，并且来自每个来源1044的电流在到达多个触点1040之前流过通用网络1046。

示例性的多个微电极指向的记录

根据一些实施方式，一导航引线具有多个微电极触点在其外表面上被配置为在靠近每个微电极触点指向的记录一组织区域中细胞的电活动。现在参考图8，其描绘了由多个微电极触点指向的记录的电活动。根据一些示例性的实施方式，沿所述引线的圆周面分布的至少2个微电极触点邻接两个不同的组织区域。在一些实施方式中，一微电极触点，例如微电极触点1052，量测及/或记录相邻接的神经元细胞的电活动，例如神经细胞1054。在一些实施方式中，神经细胞1054的特征在于产生强烈的高频尖峰，因此微电极触点1052感测具有高功率及频繁尖峰特征的电位1060。另一方面，在一些实施方式中，微电极触点，例如微电极触点1056与神经元细胞相邻接，例如神经元细胞1056，其不产生尖峰或产生低频尖峰。在一些实施方式中，微电极1050与神经元细胞1056相邻接并且感测具有低功率、不频繁尖峰特征的一电位1058。

示例性的多个宏电极记录

根据一些实施方式，导航引线包含多个宏电极触点沿所述引线的圆周面分布，并且被配置为量测与所述宏电极触点相邻接的神经元细胞的电活动。在一些实施方式中，至少一宏电极触点以至少另一个宏电极触点为参考。在一些实施方式中，至少两个宏电极触点以一第三宏电极触点为参考。现在参考图9A，其描绘了根据本发明的一些实施方式的两个宏电极触点以一第三宏电极触点为参考的一个组合。根据一些示例性的实施方式，一导航引线包含多个微电极触点在其远端，例如微电极触点1068，及多个片段的宏电极触点1062、1064及1066沿着所述引线的圆周面分布。在一些实施方式中，神经细胞的电活动通过宏电极触点1062及1066的组合来量测，并且由宏电极触点1064量测的电活动为参考。

现在参考图9B，其描绘了根据本发明的一些实施方式通过至少两个宏电极触点的一个组合来量测及/或记录多极电活动。根据一些实施方式，宏电极触点1070与宏电极触点1074组合以量测与所述多个电极触点相邻接的组织的电活动。在一些实施方式中，所述组合的多个宏电极触点由至少一宏电极触点，例如宏电极触点1072为参考。

示例性的多个宏电极触点

根据一些实施方式，多个宏电极触点的形状为不同的几何设计，并且被配置为放置在一导航引线的外表面上。

现在参考图10，其描绘了根据本发明的一些实施方式的多个宏电极触点的不同几何设计。

根据一些实施方式，一导航引线包含至少一个微电极触点1076及至少一个片段的宏电极触点1078在其外表面上。在一些实施方式中，宏电极触点1078的形状为一正方形或一矩形1080的形式。在一些实施方式中，宏电极触点1078的形状为一圆形1082或一椭圆形1084的形式。

在一些实施方式中，宏电极触点1078的形状为一个多边形的形式，例如六边形1086。在一些实施方式中，宏电极触点1078的形状为一个平行四边形1088或梯形1090的形式。在一些实施方式中，宏电极触点1078的形状为具有至少一个内部边缘以增加电流传输效率，如1092中所示。替代地，宏电极触点1078的形状为具有多个圆角的一个多边形的形式以减轻在角落中发生的边缘效应，其中电流密度可能急剧增加。

示例性的电流密度

根据一些实施方式，一导线引线包含至少微电极触点及至少一宏电极触点，被配置为施加一电场以一电流的形式到脑部组织，通过使用至少一个微电极触点来释放电流，及至少一微电极触点或至少一宏电极触点用于电流返回。替代地，至少在宏电极触点上用于释放电流及至少一微电极触点或至少一宏电极触点用于电流返回。

现在参考图11A，其描述了根据本发明的一些实施方式通过两个宏电极触点以电流的形式的电场施加。根据一些实施方式，电场1104通过引线1102以一种电流的形式施加。在一些实施方式中，一个片段的环宏电极触点1100用于释放电流，及环宏电极触点1098是用于电流返回。替代地，环宏电极触点1098用于释放电流，片段的环宏电极触点1100用于电流返回。图11B是图11A的一个放大视图。黑线1106表示相等振幅的电流沿着线从释放的触点流到返回的触点。

现在参考图11C，其描述了根据本发明的一些实施方式通过两个片段的环宏电极触点以电流形式的电场施加。根据一些示例性的实施方式，电场1108以电流的形式通过片段的环宏电极触点1112施加，及通过片段的环宏电极触点1110返回。替代地，片段的环宏电极触点1110用于释放电流，及片段的环宏电极触点1112用于电流返回。图11D是图11C的放大视图。黑线1106表示表示相等振幅的电流沿着线从释放的触点流到返回的触点。

现在参考图11E，根据本发明的一些实施方式，其描述了在电流的形式下通过两个片段宏电极触点的电场施加，其具有一环宏电极触点位于它们之间。根据一些示例性的实施方式，电场1120以电流的形式通过片段的环宏电极触点116施加，并且通过片段的环宏电极触点1114返回。在一些实施方式中，在所述两个片段宏电极触点之间有至少一环宏电极触点1118。

现在参考图11F，描绘了根据本发明的一些实施方式通过两个环宏电极触点以电流的形式的电场施加。根据一些示例性的实施方式，电场1122通过环宏电极触点1126以电流的形式施加，及通过环宏电极触点1124返回。在一些实施方式中，在所述两个环宏电极触点之间有至少两行的多个片段宏电极触点1128。在图11F中，电流密度以安培/立方公分为单位，颜色表示电流密度的值。

现在参考图11G，描绘了根据本发明的一些实施方式通过多个环宏电极触点以电流的形式的电场施加。根据一些示例性的实施方式，电场1130通过环宏电极触点1138以电流的形式施加，及通过环宏电极触点1134返回。在一些实施方式中，所述两个环宏电极触点之间有至少一个片段的宏电极触点1136。在一些实施方式中，一个附加的环宏电极触点1140可用于电流返回。在一些实施方式中，这些导致沿着纵向方向的场的显着变化以及密度场的双峰分布，即，存在两个最大值，或两个不同的区域，其中沿着纵轴的场是最大的。在图11G中，电流密度以安培/立方公分为单位，颜色表示电流密度的值。

示例性的短路

根据一些实施方式，导航引线被配置为在引线插入及导航期间连接到一个外部记录装置。在一些实施方式中，在所述引线位于一个期望位置后，所述外部装置断开，及所述引线连接到一植入式模式发生器。在一些实施方式中，所述引线被配置为连接到多个植入式模式发生器装置，其具有比引线触点的导线更少的通道。因此，多个引线导线互相连接或短路，以允许连接到具有较少输出通道的一植入式模式发生器装置。

现在参考图12A及12B，其描绘了根据本发明的一些实施方式的一个导航引线连接到用于记录的一个外部装置，及连接到一个植入式模式发生器装置。根据一些示例性的实施方式，引线1140包含至少一微电极触点1142，及至少一宏电极触点，例如电极触点1144。在一些实施方式中，引线1140连接到一个记录装置1146，具有至少一个输入通道1148，例如6个输入通道，在引线导航步骤期间，通过多个引线导线1150、1152、1154、1156及1158。在一些实施方式中，一旦引线1140处于一个期望深度及/或在一个期望目标组织，装置1146断开并且多个引线导线连接到植入式模式发生器1164。在一些实施方式中，植入式模式发生器1164具有至少一个输出通道，例如3个输出通道1166。在一些实施方式中，允许5个引线导线连接到在植入式模式发生器1154的3个输出通道，多个引线导线1156及1154互相连接到一个组合导线1160，并且多个引线导线1152及1150互相连接到一结合的导线1162。

在一些实施方式中，所述结合的多个导线连接到植入式模式发生器1164的多个输出通道，除了多个引线导线未互相连接，例如引线导线1158。根据一些实施方式，植入式模式发生器1146包含一个电荷密度电路，被配置为检查最大电荷密度将不会超过，其被计算为电流随时间的一个积分。根据一些实施方式，每个片段的宏电极触点都有自己的触点导线。在一些实施方式中，至少两个片段的宏电极互相连接以产生一个较大的电极触点，配置为施加一个电场到与通过单个片段的宏电极触点施加的电场相比的一个更大的组织区域。在一些实施方式中，结合多个宏电极触点允许通过几个宏电极触点施加一个类似的电场。

根据一些实施方式，一元件连接器用于连接接触多个引线导线到记录装置或植入式模式发生器装置。在一些实施方式中，所述连接器包含多个电触点根据所述记录装置的电连接标准及/或所述植入式模式发生器的电连接标准。在一些实施方式中，所述连接器元件配置为通过将至少两条导线互相连接到一条组合的导线而成为多条短路的引线导线。

在一些实施方式中，多个引线导线连接到两个缆线，一个记录缆线连接到一记录装置，及一植入式模式发生器缆线与所述植入式模式发生器断开，在导航期间。在一些实施方式中，在通过所述植入式模式发生器电场施加之前，引线与记录缆线断开，并通过植入式模式发生器缆线连接到所述植入式模式发生器。在一些实施方式中，在通过所述植入式模式发生器电场施加期间，所述记录缆线被加盖。

示例性的自动导航及/或测绘

根据一些示例性的实施方式，自动测绘算法，例如描述在PCT专利申请案公开第WO2016182997号中，记录沿引线插入轨迹从周围组织接收的多个信号，并提供例如作为一输出信号一个功能的“标签”或“状态“与沿所述轨迹的每个或一些深度位置相关联。在一些实施方式中，为每个或一些深度位置分配一个标签允许，例如沿所述引线插入轨迹及/或距离所述插入轨迹达到1到5毫米的一个距离中功能地测绘组织。术语“功能”在此关于组织的特性，如从组织的电生理学行为推断，并且不同于“解剖学”，其关于被绘测的组织的位置及其组成，如同可以被理解从可用的成像对比技术。

根据一些示例性的实施方式，微驱动的自动控制，其准确地将所述引线插入到组织中是基于所述自动测绘算法。在一些实施方式中，所述自动控制是指基于分配的功能标签或多个标签，并且可选地根据一组预定义的多个指令、驱动步长大小及/或驱动速度被更新。例如，当所述标记使得所述引线远离需要精细、高分辨率测绘的一个目标时，所述步长尺寸及/或速度自动调整为大的，例如，0.5毫米的步长尺寸或更大，或1毫米的步长尺寸或更大，或0.5毫米每秒的一速度或更大，或0.25毫米每秒或更大，使得所花费的时间最小化。在一些实施方式中，当所述标记是所述引线需要在一个高分辨率测绘的一个目标区域内或附近时，所述步长尺寸及/或速度自动调节为小的，例如，0.025毫米或更小，或0.1毫米或更小，或0.01毫米每秒的一速度或更小，或0.05毫米每秒或更小，使得所述目标区域以一个期望的高分辨率被测绘。

参考图13A及13B，其描绘了根据本发明的一些实施方式从一引线的单个插入轨迹推断出的多个空间差异化或多个轴线变换的轨迹的识别。在一些实施方式中，至少一个轨迹是从至少两个插入轨迹推断的。

根据一些示例性的实施方式，例如如图13A所示，引线1300沿着轨迹1304插入到脑部组织中。在一些实施方式中，至少一微电极，例如微电极1302及1303记录从周围组织中沿着所述插入轨迹1304在不同深度位置处的多个信号。在一些实施方式中，基于从所述多个微电极记录的多个信号，多个轴线转换的轨迹被测绘，例如轨迹1306，其基于来自微电极1303的多个信号及轨迹1308，其基于来自微电极1302的多个信号。

根据一些示例性的实施方式，例如如图13B所示，通过从双极宏电极对得到的多个信号计算多个轴线转换的轨迹。在一些实施方式中，在所述周围组织中，一个双极宏电极对，例如宏电极1312及1314，在所述引线1310插入到脑部中的期间，从周围组织记录多个信号。在一些实施方式中，基于所述双极量测的多个信号计算及/或决定一个轴线转换的轨迹，例如轨迹1316。

根据一些示例性的实施方式，所述功能测绘，在每个或一些深度位置处是基于多个信号记录及处理以提取多个信号特征。在一些实施方式中，处理包含修正，例如对从先前记录的多个信号中提取的多个特征全波修正及/或滤波及/或归一化，及/或1/f校正及功率谱密度的估计。在一些实施方式中，所述多个信号特征包含平均信号能量或振幅，从均方根(RMS)或归一化的均方根(nRMS)推断，在一个频带范围内的信号功率，例如，德尔塔(delta)频带[1至4赫兹]，西塔(theta)频带[4至8赫兹]，阿尔法(alpha)频带[8至12赫兹]，贝塔(beta)频带[12至35赫兹]及/或迦玛(gamma)频带[30至80]赫兹及/或高伽马频带[80至200赫兹]。

根据一些研究，使用贝塔频带的一个可能的优点是基底神经节中的活动与帕金森氏病(PD)的症状相关，并且刺激一个帕金森氏病患者的丘脑底核(STN)导致有效症状缓解当刺激在一个显着的贝塔震荡区域中传递。在一些实施方式中，使用贝塔频带滤波用于所述多个信号的处理允许例如识别具有显着贝塔振荡的区域及将治疗的刺激引导到这些区域。

在一些实施方式中，所述信号特征可以替代地或另外地包含尖峰速率，通常基于神经元动作电位(也称为尖峰)的检测，其中所述检测通常通过计算一个正或负振幅阈值来执行及检测超过所述阈值的振幅。在一些实施方式中，所述多个尖峰信号通常在300赫兹至10千赫兹的频率范围内找到，并且可能与由单个神经元(“单一单元活动”，“SUA”)引起的尖峰或由一个局部的神经元群体(“多单元活动”，“MUA”)引起的尖峰有关。

现在参考图13C及图13D，其描绘了根据本发明的一些实施方式基于从多个电极记录的多个信号的脑部组织的功能量测。

根据一些示例性的实施方式，例如如图13C所示，一功能组织测绘的结果是一系列的功能标签，其与沿所述引线的插入轨迹的特定深度位置相关联。在一些实施方式中，轨迹1320包含不同部分的功能标签，其与特定深度的多个位置相关联，例如所述插入轨迹的部分1322与丘脑底核(STN)的背侧振荡区域(DLOR)的子区域的标签相关联，并且部分1324与丘脑底核(STN)的标记的腹内侧非振荡区域(VMNR)的子区域相关联。

根据一些示例性的实施方式，例如如图13D所示，所述多个标签中的每个基于从周围组织的记录量测结果1326被分配到一个深度位置，所述记录量测结果1326通过所述引线上的至少一电极或多个电极的一个组合来执行。在一些实施方式中，每个记录的电极或多个电极的组合在所述引线上具有一个特定的位置，如在1332中所示，其产生一个不同的测绘轨迹，例如轨迹1328及1330，具有用于相同的深度位置的不同的关联标签。在一些实施方式中，在每个轨迹之间的标记差异是由计算的轨迹相对于所述引线的中心轴线的空间位置的变化引起的，例如引线1321及/或多个记录电极的组合。

在一些实施方式中，所述多个测绘的轨迹提供在所述引线轨迹周围的体积的一个空间测绘，其对于使用者来说是有用的，以更全面地理解所述引线相对于周围组织的位置，导致关于在所述引线轨迹中最佳植入位置的更好的决策。例如，一使用者可能希望将所述引线定位在距离特定脑部目标的期望距离内，以提供一个最佳的治疗方法。通过测绘所述引线轨迹周围的体积，使用者可以了解这些期望的脑部目标的距离及/或方向是什么，并且是否有一个替代的插入轨迹可以将所述引线带到一个期望位置。另外地，所述空间测绘还可以指示优选的多个方向从所述引线轴线到达到10毫米的多个区域中，例如1、3、5、7毫米或任何中间值或更大值，使得指向的刺激电流可以以一个优选的方向被引导，或由使用者或由系统操作的一种算法推断出一个不同、优选的植入轨迹。

根据一些示例性的实施方式，一分析，例如，统计分析，例如动态贝叶斯网络分析，用于为所述引线插入轨迹中的每个或一些深度位置分配一个功能标签。在一些实施方式中，所述分析是基于一机器学习算法。在一些实施方式中，所述机器学习算法能够基于多个示例例如一个数据库调整一内在模型的参数，以优化算法输出与相似于一人类专家输出。在一些实施方式中，所述机器学习算法用于训练所述系统，例如，根据所述数据库输入的多个信号调整模型参数并输出人类专家功能标签，并且可选地达到自动测绘的结果类似于人类专家测绘。在一些实施方式中，在丘脑底核目标(STN)中，分配有选自下表的群组：“白质”、“背-侧振荡区域”(DLOR)”、“腹内侧非振荡区域(VMNR)”及/或“黑质(SubstantiaNigra)”的一个功能标签。

根据一些示例性的实施方式，并且进一步根据PCT国际专利申请案公开第WO2016182997号，所述测绘算法包含一个或多个的以下动态贝叶斯网络：人工神经网络、深度学习网络、结构化支持向量机、梯度提升决策树及长期短期内存(LSTM)网络。所述方法描述在PCT国际专利申请案公开第WO2016182997号中是隐马尔可夫模型(HMM)的一般化，并且用作如何在所述测绘程序中利用一个训练系统的另一示例。

根据一些示例性的实施方式，在所述方法中，基于所述引线记录的神经生理响应，计算多个预定义的观察元素及/或输入特征，并为每个观察元素构建贝叶斯网络，从而创建一个动态贝叶斯方法网络包含所述多个预定义的观察要素。在一些实施方式中，基于所述动态贝叶斯网络及所述观察元素，所述当前位置被分配有所述程序模型中的一个功能标签或状态，具有最高概率。可选地，先前分配的标签在记录来自当前深度的神经生理学数据之上更新，例如通过比较从所述测绘程序的开始到当前深度的完整替代状态路径的可能性，并选择最可能的状态路径。

在一些实施方式中，基于所述动态贝叶斯网络，建构一个因子部分可观测马尔可夫决策程序，其中所述部分可观察马尔可夫决策程序(POMDP)还包含在所述预定义观察元素之间的关系；及基于所述部分可观察马尔可夫决策程序(POMDP)，更新所述微驱动器步长尺寸及/或速度，使得所述引线沿所述插入轨迹的进一步推进是根据所述更新的步长尺寸及/或速度。

在一些实施方式中，至少一替代或附加算法用于识别任务，及/或在一个预处理阶段，例如用于准备数据以改善训练表现。在一些实施方式中，所述至少一替代或附加算法包含多类别支持向量机(SVM)、决策树，促进决策树桩，主成分分析及/或独立成分分析。

在一些实施方式中，从所述引线的至少一微电极或至少一宏电极记录的多个信号用作所述学习机器及所述算法的输入。在一些实施方式中，从双极及/或差分及/或宏电极得到的多个局部场电位(LFP)信号用作所述学习机器及所述算法的输入。在一些实施方式中，从双极及/或差分及/或微电极导出的多个局部场电位(LFP)信号用作所述学习机器及/或所述算法的输入。在一些实施方式中，从微电极及/或宏电极的多个尖峰信号得到的多个信号被用作所述学习机器及所述算法的输入。

可选地，所述学习机器使用上述算法在所述引线的插入轨迹或插入轨迹周围的任何组织中功能性地标记所述组织。

根据一些示例性的实施方式，同时记录多个信号，可选地，从所述引线轴线及所述引线的圆周面上的不同位置分布的多个不同的宏电极及微电极允许例如，基于位于不同组织深度及/或多个不同方向的来源的多个信号的组织量测。

在一些实施方式中，用于记录所述多个信号的所述引线只有多个微触点或多个微电极位于所述引线的表面上，只有多个宏触点或多个宏电极配置在所述引线的表面上，或至少一微触点及至少一宏触点设置在其表面上。

根据一些示例性的实施方式，所述测绘算法分别应用到每个记录信号，并产生多个测绘结果，如图13D所示。在一些实施方式中，这些多个测绘结果代表多个轨迹并允许例如，提供更好的支持通过功能测绘的围绕所述引线的脑部组织用于一使用者关于一个最佳或一个期望刺激或植入目标的决定。

根据一些示例性的实施方式，在应用所述测绘算法之前，将所述记录的多个信号组合在一起。在所述组合的信号中应用的所述测绘算法是一种多通道算法，其在生成所述绘测时考虑多个不同信号来源，可选地同时记录。使用所述多通道算法的一个可能的优点是所述绘测生成得更快，因为它基于在合并多个信号记录在一个较短的时间段内与单一的多个信号的较长记录相比。

所述多通道算法可以以几种方式建构。在一些实施方式中，所述多通道算法是从一单个通道算法开始建构的，其接受从沿着一单个记录轨迹记录的多个神经生理学信号计算的一组输入特征，例如，通过一单个电极或一单个的双极电极对记录，并输出每个深度最可能的标签。在一些实施例中，然后通过扩展输入的多个特征的群集来扩展所述单通道算法，以包含沿多个记录轨迹记录的输入特征，例如通过多个电极或多个双极电极对。在一些实施例中，扩展输入特征意味着定义一个新模型，然后，在相关外科手术中沿着多个插入轨迹对多通道记录的一个数据库进行训练。在一些实施例中，一旦训练过，所述算法考虑了记录在多个记录轨迹上的多个信号，并输出当前深度的最可能状态，或者最有可能是当前及以前深度的状态路径。

在一些实施方式中，所述多通道算法与单通道算法的区别更大，因为它包含了不同渠道之间关系的先验知识。例如，两个或多个通道可能被认为是相关的，例如通过面对类似的多个方向或相反的方向。然后，在一些实施方式中，可以联合处理从这些相关通道导出的信号特征，或集中在一起，到所述多通道算法中的单输入特征。替代地在一些实施方式中，从两个或多个通道导出的特定信号特征可以以一种方式集中，获得一个集总输入功能，从所述两个或多个通道导出的其他信号特征可以以一种不同的方式集中到一第二集总输入特征。进一步替代地在一些实施方式中，通道之间所谓关系的知识可以用来定义一套的多个规则，或先前的概率分布，关于一个可能的观察的可能性或可靠性。例如，它可以不见得是第一电极，更靠近一第二电极以在所述第二电极达到所述该结构之前，更接近某一深层神经结构。因此，在一些实施方式中，支持所述近端电极的观察的先验概率分布处于与深度神经结构相关的状态，同时更远端的电极尚未达到所述状态，可能被定义为非常低，甚至零。

现在参考图13E，其描述了根据在本发明的一些实施方式基于多次记录测量的单个轨迹的产生。根据一些示例性的实施方式，多个电极及/或不同的电极组合沿引线1321的所述插入轨迹记录多个信号1326。在一些实施方式中，所述多个信号被组合并且所述被组合的信号被用作一个多通道算法的一输入，其产生一单个轨迹1332，其包含用于不同深度位置的功能标签及用于放置在距所述引线1321不同距离的组织。

根据一些示例性的实施方式，在所述测绘程序之后选择另外或替代的轨迹。在一些实施方式中，所述附加或替代轨迹是基于定向的多个信号，例如由多个微电极记录的多个信号，其面向一个特定的水平面(即，垂直于轴向)，及/或基于多个宏电极，其面向一个特定方向及/或基于所述多个微或宏电极之间的多个双极信号。在一些实施方式中，所述定向的多个信号反映多个神经元活动信号-多个局部场电位及/或多个多单元活动信号-源自特定的多个方向。

根据一些示例性的实施方式，通过周围脑部组织的一个功能绘测，定向的多个信号的功能测量表示所述使用者，替代轨迹是一个更好的轨迹，用于递送一高效脑深层刺激治疗。在一些实施方式中，使用者在空间中提供一指示，用于替代轨迹的位置。

根据一些示例性的实施方式，所述定向的多个信号是手动分析或通过一半自动或一全自动算法来绘测并为更有效的替代轨迹提供一指示。在一些实施方式中，识别更有效的替代轨迹是基于例如，所述替代轨迹的测绘结果与测量结果之间的更好的相关性被发现是达到一个期望治疗结果的最佳结果。

根据一些示例性的实施方式，一个半自动算法是一种算法，其要求或允许一些使用者输入来执行其任务。在一些实施方式中，一使用者必须按压或按住一按键才能让系统继续运行。在一个实施方式中，所述使用者需要主动核准所述算法的建议，以便在一个特定的位置进行一次刺激测试，通过点击软件界面中的一个特定按钮。替代地或另外地，所述使用者具有能力将一个特定位置的特定记录标记为不可用，例如，由于高水平的噪音污染，从而指示所述算法忽略记录在那里的多个信号。

根据一些示例性的实施方式，所述定向的多个信号是从位于距离量测的电极触点至少0.2毫米一距离处的多个来源记录的，例如0.4、0.5、0.6、1、1.2、1.5，2毫米或任何中间或更大的值。在一些实施方式中，多个局部场电位、双极及/或差分的多个局部场电位的多个信号对这些距离处的神经信号的多个来源敏感。另外地，多个局部场电位、双极及/或差分的多个局部场电位的多个信号对源自更近端的多个来源的多个信号敏感。

根据一些示例性的实施方式，记录对距离量测电极>0.2毫米的距离敏感的至少两种类型的多个信号。在一些实施方式中，所述多个信号中的一个是多个神经元群体的多单元活动尖峰活动，其对多个来源敏感远至～0.5毫米。在一些实施方式中，第二个是多个局部场电位，它对多个来源敏感，远到距量测的多个厘米处。可选地，双极或差分的(数字或模拟计算)多个局部场电位退回来自多个来源的多个信号，其距离足以达到与两个记录触点相似的相位，并且因此对来自一个中间及相关范围的多个来源的多个信号敏感。

根据一些示例性的实施方式，在这样的距离及不同的方向上“隔离”来自所述引线附近的活动在其当前的轨迹中的神经元活动的一种方法，是比较面向不同的多个方向的几个电极上记录的多个信号的类型。例如，在相同深度的两个电极之间但面向相反的方向的不同的局部场电位记录将突显沿着虚线连接两个触点并向每个方向延伸的多个信号来源。在一些实施方式中，所述测量与这些电极中的单一单元活动或多单元活动测量相结合，哪些对局部的多个来源更敏感。例如，如果所述不同的局部场电位记录显示一个重要的相关信号分量(例如，高贝塔功率指示可能良好的脑深层刺激目标)及多单元活动的多个信号显示在一侧没有这样的分量及在第二侧上的一弱分量，可以推断，信号的来源位于所述第二侧的方向，并且不在所述引线附近(多单元活动很弱)，但在一距离，即最大的多单元活动的有效距离。替代地，添加及减去几个单极及双极的局部场电位记录，以突出显示源自一个特定方向(及可能距离)的多个信号，并且还可以替代地与来自面向所述特定的多个方向及其他的多个方向的多个电极的单一单元活动及多单元活动活动进行比较。

所述至少一替代轨迹别在所述引线的圆周面的所述多个电极触点的至少0.5毫米的一距离处识别出，例如0.8、0.9、1、1.2、1.5、2毫米或距所述电极触点的任何中间或更大距离。在一些实施方式中，所述至少一替代轨迹位于距离所述引线插入轨迹至少1毫米的一距离处，例如1.2、1.4、1.5、1.7、2、2.5毫米或距离所述引线插入轨迹的中间或更大的距离。

在一些实施方式中，在步长中修改所述插入轨迹到一个替代轨迹小于0.2毫米是不太实用的，而替代的多个轨迹位于距所述插入轨迹大于1毫米的一个距离处为对使用者实用及有价值的。

示例性功能测绘的方法

现在参考图14A，其描述了使用机器学习技术对一功能组织绘测的一个现有模型的修改。

在1402处提供包含组织的功能注释的一组织绘测的一模型。在一些实施方式中，在1404处收集来自多个外科手术程序的专家标记数据并将其存储在一数据库中。

根据一些示例性的实施方式，在1406处，基于收集的专家数据，应用机器学习算法并修改在1402处提供的所述模型。

根据一些示例性的实施方式，修改的模型或训练的模型用于在1408处手术期间的测绘。在一些实施方式中，改良的模型用于一名新患者的一手术，以提供组织的在线量测，基于记录的电性的神经元活动。

根据一些示例性的实施方式，在机器学习中，通常具有一模型，例如在1402处提供的所述模型，具有两个或更多个状态在其中，并且通常目标是基于一组输入特征来区分这些状态。然后将所述区别用作系统的输出，它基于所述输入特征与所述模型状态之间的一个内部关系。

在一些实施方式中，为了进行学习或训练，需要一个数据库，例如包含在1404处描述的从多个外科手术程序收集的专家标记的数据的一个数据库，其可以包含多个输入及输出的示例，有时只有输入。一软件代码定义了一程序，计算机可以通过所述程序在所述数据库(“训练集”)上训练，从而可以学习输入特征与输出状态之间的关系。不同的机器学习方法在它们所基于的输入及输出之间的关系类型以及训练集的训练程序在模型上有所不同。

机器学习方法的一个示例是隐马尔可夫模型(HMM)，所述模型描述了在一个状态链上发生的一个随机程序，其通常是未知的(因此是隐藏的)，并且与至少部分已知的多个观察结果相关联。可选地，所述多个状态之间的关系，以及所述多个状态及多个观察之间的关系是统计的。也就是说，从状态–i-到状态–j-的转换可以以一定概率发生，或者不可能发生，并且类似地，对于每个观察K，存在一个概率，给定程序是处于一给定状态–j-。这两个关系在转换矩阵T中给出，其中元素tij是从状态i转变状态j的概率，并且在发射矩阵E中，其中元素eik是看到观察k的概率，给定所述程序处于状态i。另一个参数是在提供第一观察之前以某一状态–k-,π_k开始的先验概率。

在一些实施方式中，所述隐马尔可夫模型，由可能的状态及观察所定义，基于先验知识给予系统。例如，对于在丘脑底核(STN)中导航，所述状态可以是白质，丘脑底核的背侧振荡区域(STN DLOR)，丘脑底核的腹内侧非振荡区域(STN VMNR)及黑质网状部(SNR)。在一些实施方式中，所述多个观察是多个信号特征的分级量化的多个向量，其中所述向量的多个元素是量测的多个变量，例如，[峰值速率，归一化的均方根(NRMS)，贝塔功率谱密度(Beta PSD)，局部场电位贝塔(LFP Beta)功率]及所述多个值是它们的分级量化，例如，[高、中、低、低]，或[5、3、1、1]。在一些实施方式中，所述多个观察被构成为一序列，并且可选地所需的训练是学习所述多个观察的多个序列之间的最佳关系，其是输入及所述多个序列如果多个状态是输出。一旦被训练，所述计算机可以使用所述转换及发射矩阵来估计最可能的状态序列，给定一个观察序列。

在一些实施方式中，给定一个观察序列及所述矩阵T、E及π，所述最可能的状态序列是使用维特比(Viterbi)算法找到的，如在由劳伦斯·R.·拉比纳出版，于IEEE期刊，卷77，第2号，1989年二月发表的标题名为“隐马尔可夫模型及选择于语音识别应用的教程”中所定义的那样。简而言之，所述算法适用于以下多个步骤：

1.初始化：对于每个状态-i-计算初始概率δ及回溯值ψ：

1₁(i)＝π_ie_iO(1)

ψ₁(i)＝0

2.递归：对于每个状态-j-及时间步长-n-，计算：

δ_n(j)＝max_i{[δ_n-1(i)t_ij]e_jO(n)}

ψ_n(j)＝argmax_i{δ_n-1(i)t_ij}

3.终止：查找最有可能的最后状态(状态在时间步长n＝N)：

P^*＝max_i{δ_N(i)}

4.在回溯中找到最可能的序列：

在这个说明中，e及t分别是发射及转移矩阵的元素，{O(1),O(2),…,O(N)}是观察序列及{S^*(1),S^*(2),…,S^*(N)}是最可能的状态序列，给定模型及观测值。

根据一些示例性的实施方式，通常有两种类型的可能的学习方法-监督及无监督。在监督学习中，数据库包含由一位人类专家估计的正确输出。学习目标则是应用一个学习规则，以便调整模型参数，即在隐马尔可夫模型案例中的转移矩阵、发射矩阵及初始状态概率值，其引出机器及人类专家的输出之间的最小误差。在无监督学习中，没有给定“真”值，然后学习的目标通常是达到收敛，即应用学习规则不会导致模型参数的一个显着修改的情况。

在一些实施方式中，可以通过计算出现频率来执行监督学习。也就是说，扫描数据库并找到，例如，专家定义隐马尔可夫模型程序从状态i转换到状态j的次数与专家定义隐马尔可夫模型处于状态i的次数之间的比率。这可以定义为从状态i转换到状态j的概率：

对于发射矩阵及初始概率阵列，可以进行相同的操作。

根据一些示例性的实施方式，无监督学习可以通过各种算法进行。一种众所周知的算法，用于训练具有不同概率分布的各种模型，是期望最大化算法。另一种不太精细的方法是最大似然法。这些都是数据科学家及技术领域的工程师所知道的，并且在许多出版物中也有描述。对于隐马尔可夫模型的期望最大化方法的详细说明，读者可以转参考上述所提的劳伦斯·R.·拉比纳的论文。

现在参考图14B，其描述了根据本发明的一些实施方式从多个记录的信号产生多个测绘投影的生成。

根据一些实例方式，在1410处，一引线插入脑部。在一些实施方式中，在1412处，一导航算法初始化初始决定步长尺寸。在一些实施方式中，在1414处，一电动驱动器根据所述决定的步长尺寸插入倾斜进入到脑部组织。

根据一些示例性的实施方式，在1416处，使用多个电极或电极组合记录多个信号。在一些实施方式中，在1418处，所述多个信号分别进行分析，以产生多个测绘的轨迹。在一些实施方式中，所述位置分别由于每个信号轨迹决定。在一些实施方式中，所述步长尺寸是基于所述决定的位置决定的。在一些实施方式中，在1418中在特定深度处计算的位置标签在计算之后立即呈现给使用者。在一些实施方式中，在当前及先前的多个位置处计算的标签组被连续显示给使用者。在一些实施方式中，可以基于从一个新位置记录及分析的多个信号追溯地改变先前计算的标签组，导致在先前的多个位置中重新计算标签。

根据一些示例性的实施方式，如果所述测绘在1420处完成，例如通过从使用者收到的一个指示，则系统在1422处执行推测疑似最佳植入位置的一个附加步骤。在一些实施方式中，如果测绘继续，则所述驱动器根据更新的步长尺寸在1414处将所述引线插入脑部。系统可以完成所述测绘，可以自动地，例如当一个或多个量测标签指示所述电极从所述目标区域退出时。

现在参考图14C，描述根据本发明的一些实施方式从多个记录产生一个单轨迹。

根据一些示例性的实施方式，在1424处，一引线被插入到脑部中。在一些实施方式中，在1426处，一导航算法以一个初始步长尺寸初始化。在一些实施方式中，在1428处，驱动电动机根据所述步长尺寸，将所述引线插入到脑部中。在一些实施方式中，在1430处，通过多个电极或电极组合从周围脑部组织记录多个信号。

根据一些示例性的实施方式，在1432处，所述记录的多个信号使用一多通道模型进行分析。在一些实施方式中，基于所述多通道模型，生成一单个集成轨迹并且决定所述引线周围的不同组织及功能区域的位置。在一些实施方式中，在1432中计算的位置标签在计算之后立即呈现给使用者。在一些实施方式中，在当前及先前的多个位置处计算的标签组被连续显示给使用者。在一些实施方式中，在从一个新位置记录及分析多个信号之后，可以追溯地改变先前计算的标签组，导致在先前的多个位置中重新计算标签。

另外地或可选地，所述步长尺寸基于生成的轨迹进行更新。在一些实施方式中，如果测绘程序完成，例如在1434处如果测绘由使用者停止，则系统执行推测疑似最佳植入位置的一个附加步骤。替代地，如果测绘继续，则在1428处电动机驱动器根据更新的步长尺寸将所述引线插入到脑部中。

示例性的远端耦合器

根据一些示例性的实施方式，所述引线，例如所述导航引线包含一远端耦合器，位于所述引线主体的所述远端，靠近所述引线的远端尖端。在一些实施方式中，所述远端耦合器包含至少一开口及/或至少一内部通道，用于将所述引线的圆周面或所述引线尖端上的至少一微电极准确地引导至一个期望位置。替代地或另外地，所述远端耦合器允许例如，相对于彼此及/或相对于所述引线的圆周面上的一个标记点定位多个微电极及/或多个宏电极。在所述引线的外表面上所述多个微电极的准确定位对于产生准确的测绘是必不可少的，因为在测绘程序期间每个电极与一个特定的深度位置及方向相关联。例如，在一些实施方式中所述深度位置应准确到0.1毫米，以便所述深度的测绘被认为是非常准确的。

根据一些示例性的实施方式，所述远端耦合器与由多个微导线形成的多个微电极相关联。，所述多个微导线是在所述引线的表面上电性连接到一电极，然后通过所述引线的内腔延伸到一导体及/或一采集系统。在一些实施方式中，所述微导线通过所述远端耦合器中的所述通道及/或开口引导至所述引线的所述外表面上的一个期望位置。

在一些实施方式中，至少两个不同的电极被引导通过所述远端耦合器中的间隔开的通道及/或多个开口到所述引线的外表面上的期望位置。在一些实施方式中，所述远端耦合器允许例如，将所述至少两个电极准确地定位在所述引线的外表面上的期望位置及/或相对于彼此或相对于连接所述引线的一外部元件的期望位置。

现在参考图15，其描绘了根据本发明的一些实施方式的一远端耦合器。

根据一些示例性的实施方式，引线1500包含一远端耦合器1502位于所述引线的内腔1504内。在一些实施方式中，所述远端耦合器包含至少一通道1506，例如一轴向通道，其形状及尺寸被设计成将至少一微电极引导到所述引线的表面上的一特定位置。在一些实施方式中，通道1506将微电极1510引导到所述引线的远端尖端1508上的一特定位置。所述远端耦合器1502包含至少一开口或至少一通道，用于将所述引线的圆周面上的一微电极，例如微电极1512引导至一特定位置。

所述远端耦合器的一个可能的优点是它允许一个重复的、可预测及良好的产量程序，在所述引线的表面上定位用于测量组织的多个电极，具有一个期望准确度。在一些实施方式中，所述远端耦合器允许多个不同的制造程序。例如，所述多个电极不必位于预处理以具有准确地放置的多个孔洞的一聚合物引线主体。在一些实施方式中，所述多个电极位于由所述远端耦合器固定的多个微导线上(然后一些材料，例如一医用级环氧树脂)，根据预先决定的模具铸造在所述多个导线及远端耦合器上。在这种情况下，所述引线主体的主要部分仍由一种柔性且生物相容性的聚合物组成，但所述远端尖端是由铸造材料制成。所述铸造材料的一个可能的优点是它更耐受进一步加工的多个步骤，例如研磨材料，以确保所述多个电极与所述引线主体齐平。

在一些实施方式中，所述远端耦合器还可能增加制造良率及所述装置的可靠性，由于所述远端耦合器允许所述多个导线较短并受到保护，因此在组装程序期间不易受到损坏，因此良率较高，在装运过程中及使用者操作所述装置期间不易受损，因此可靠性更高。

示例性的内部屏蔽件

根据一些示例性的实施方式，所述引线包含一内部屏蔽件，可选地以一层的形式用于屏蔽放置在所述引线内部腔体内的电极导体远离外部电磁场的干扰。在一些实施方式中，所述内部屏蔽件由一导电材料制成，并且作为与所述外部电磁场反应的一电磁屏蔽件或一法拉第笼，并保护所述内部电极导体免于这些电磁场的影响。这有助于通过增加量测的多个信号的信噪比来改善灵敏度。

在一些实施方式中，当在1至300赫兹之间的频率中记录低频的多个信号例如多个局部场电位(LFP)信号时，信噪比增加，这通常被外部电磁噪声高度污染。这样的噪声的一个来源的示例是电网噪声，其具有大约50或60赫兹的一个基本分量，以及100、150、200、250…或120、180、240等的谐波。

根据一些示例性的实施方式，所述屏蔽件覆盖沿引线轴线的电极导体的长度的至少70％，例如80％，85％或90％或任何中间或更大的覆盖百分比。在一些实施方式中，为了达到一个最佳的信噪比，所述屏蔽件应提供覆盖所述电极导体的长度的80％，优选>90％。

现在参考图16A及图16B描述了根据本发明的一些实施方式的一个内部屏蔽件。

根据一些示例性的实施方式，引线1600包含一内部电磁屏蔽件在所述引线的所述内腔内。在一些实施方式中，所述屏蔽件位于所述引线主体1602外面及所述多个导电导线连接到所述多个电极之间。在一些实施方式中，所述屏蔽件围绕如上所述的所述多个导电导线的全长度的至少70％。在一些实施方式中，例如如图16B所示，所述屏蔽件1604是电性连接到一电性导电部分，例如在所述引线1600的外表面上的板件1610。在一些实施方式中，所述导电部分连接到一差分放大器，以允许例如从所述电极的多个导线所递送的多个信号中减去所述屏蔽件接收的电性噪声。在一些实施方式中，所述导电部分连接到系统来接地。

根据一些示例性的实施方式，所述屏蔽件是一电性导电编织的或卷绕的屏蔽件或一电性导电网状材料，可选地由多个电性导电导线制成。在一些实施方式中，所述编织屏蔽件的形状及尺寸设置成位于所述引线的所述内腔内，并围绕所述电极导体的至少一部分。

根据一些示例性的实施方式，所述屏蔽件包含至少一连接器例如，一公型(male)及/或一母型(female)连接器，用于将所述屏蔽件连接到一外部系统。例如，在一些实施方式中，所述屏蔽件是电性连接到记录系统来接地，及/或提供一参考信号输入例如，一参考信号输入到一差分放大器。在一些实施方式中，从传送信号中减去参考信号输入，例如从传送信号中去除电磁噪声。

根据一些示例性的实施方式，所述屏蔽件包含至少一通道及/或至少一开口，并且用作一远端耦合器，用于将多个微导线引导到所述引线的表面上的一个期望位置，如上所述的示例性远端耦合器部分。

预计在本申请从申请到领证的期间，将开发许多相关的多种引线；术语引线的范围旨在包含所有这些先验的新技术。

如本文所用，参考数量或价值，术语“约”表示“±10％以内”。

术语“包含(comprises,comprising,includes)”、“具有(has,having)”及其同源词意味着“包含但不限于”。

术语“由…组成(consisting of)”是指“包含但限于”。

术语“基本上由…组成(consisting essentially of)”是指所述组合物、方法或结构可包含其他成分、步骤及/或部分，但仅当附加成分、步骤及/或部分未实质性地改变要求保护的组合物、方法或结构的基本及新颖特征。

如本文所用，单数形式“一(a,an)”，及“所述(the)”包含复数指代，除非上下文另有明确说明。例如，术语“一化合物”或“至少一化合物”可包含多个化合物，包含其混合物。

在整个申请中，可以参考范围形式呈现本发明的多个实施方式。应当理解，所述范围形式的描述仅仅是为了方便及简洁，不应该被解释为对本发明的范围的不可改变的限制。因此，应认为范围的描述具体公开了所有可能的子范围以及范围内的各个数值。例如，“从1至6”之类的一系列的描述应被视为具有特定公开的子范围，例如“从1至3”，“从1至4”，“从1至5”，“从2至4”，“从2至6”，“从3至6”等；以及所述范围内的个别数字，例如，1、2、3、4、5及6。无论范围的广度如何，这都适用。

每当在此指示一个数值范围时(例如“10-15”，“10至15”，或由这些另一个这样的范围表示链接的任何数字对)，除非上下文另有明确规定，否则它应包含在指定范围限制内的任何数字(分数或积分)，包含范围限制。短语“范围在第一个指示数字至第二个指示数字之间(range/ranging/ranges between)”，及“范围从第一个指示数字“到”、“达到”、“直到”或“直达”(或另一个这样的范围指示术语)第二个指示数字(range/ranging/rangesfrom)”，在本文中可互换使用，并且意味着包含第一及第二指示数字以及它们之间的所有分数及整数。

除非另有说明，否则本文使用的数字及基于使用的数字的任何数字范围是本领域技术人员理解的准确度内合理量测及舍入误差的近似值。

如本文所用，术语“方法”是指用于完成给定任务的方式、手段、技术及程序，包含但不限于化学、药理学、生物学、生物化学及医学领域的从业者已知或易于从已知方式开发的那些方式、手段、技术及程序。

如本文所用，术语“治疗”包含消除、基本上抑制、减缓或逆转病症的进展，基本上改善病症的临床或美学症状或基本上防止病症的临床或美学症状的出现。

应当理解，为了清楚起见，在单独的实施方案的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施方案中以组合提供。相反地，为了简洁起见，在单个实施方案的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独提供或以任何合适的子组合提供，或者在本发明的任何其他描述的实施方案中合适提供。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不被认为是那些实施例的必要特征，除非所述实施例在没有那些元件的情况下不起作用。

尽管已经结合本发明的具体实施方案描述了本发明，但显然许多替代、修改及变化对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，旨在涵盖落入所附权利要求的精神及广泛范围内的所有这些替代、修改及变化。

本说明书中提及的所有出版物、专利及专利申请均通过引用整体并入本说明书中，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体及单独地指出通过引用并入本文。另外，本申请中任何参考文献的引用或标识不应被解释为承认这样的参考文献可用作本发明的现有技术。在使用章节标题的范围内，它们不应被解释为必然限制。

Claims (32)

1.一种脑部导航的装置，其特征在于，所述装置包含：

一引线，具有一细长的管状引线主体，所述引线主体具有一远端配置成穿透到脑部组织中；及

至少两个片段宏电极触点，位于所述引线的一外表面上，

其中所述至少两个片段宏电极触点中的每一个位于沿所述引线的一圆周面上及所述细长的引线主体的一外表面上的一不同角度位置处，且位于所述引线的一远端部分处；

其中至少两个微电极触点沿着所述引线主体到所述至少两个片段宏电极触点的远侧定位，所述至少两个微电极触点位于所述引线的一圆周面上的多个不同的角度位置处；及

其中所述至少两个片段宏电极触点中的至少一个片段宏电极触点及所述至少两个微电极触点中的至少一个微电极触点被配置用以在所述引线的导航期间使用，用于指向的记录来自所述引线周围的多个脑部组织区域的多个信号，以及

其中所述至少两个片段宏电极触点中的所述至少一个片段宏电极触点及所述至少两个微电极触点中的所述至少一个微电极触点被配置用以用于以一期望方向将指向的电场施加到所述引线周围的一期望的脑部组织区域，而不以一相反方向将所述指向的电场施加到所述引线周围的所述期望的脑部组织区域，施加的所述指向的电场诱导位于施加的所述指向的电场的所述期望方向处及所述期望的脑部组织区域内的多个神经细胞的电性激活，而不是诱导位于所述期望的脑部组织区域外一相反方向处的多个神经细胞的电性激活。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述至少两个微电极触点中的所述至少一个微电极触点及所述至少两个片段宏电极触点中的所述至少一个片段宏电极触点用于生成沿着一插入路径的神经元群体的一电活动的图，所述电活动被记录并存储在连接到一记录装置的一存储器电路中。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述至少两个片段宏电极触点中的所述至少一个片段宏电极触点及所述至少两个微电极触点中的至少一个微电极触点被配置用以在所述引线的导航期间同时使用。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述至少两个微电极触点中的至少一个微电极触点位于所述引线的一远端尖端处。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述至少两个微电极触点中的至少一个微电极触点及所述至少两个片段宏电极触点中的所述至少一个片段宏电极触点被配置用以感测脑部组织的一电活动。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述至少两个微电极触点中的至少一个微电极触点及/或所述至少两个片段宏电极触点中的所述至少一个片段宏电极触点用于在所述引线的导航期间一电场的递送。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述至少两个微电极触点及所述至少两个片段宏电极触点沿在所述引线圆周面上的几个角度位置分布。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于：在所述至少两个微电极触点在一弧形的一距离的范围从0.6毫米至2毫米。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置包含一内部远端耦合器位于所述引线的一腔体中，其中所述内部远端耦合器包含：至少一个开口及/或至少一个通道，具有一形状及尺寸被设计成将所述至少两个微电极触点中的至少一个微电极触点引导到所述引线的一圆周面上的一特定位置。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：所述至少一个微电极由多个微导线形成，及其中所述内部远端耦合器被配置为引导所述多个微导线到所述引线的一表面上的一期望位置，所述多个微导线通过所述内部远端耦合器的所述至少一个开口及/或所述至少一个通道。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于：所述远端耦合器配置为将所述至少两个微电极触点定位在所述引线的一外表面上相对于彼此的一期望位置。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置包含一内部电磁屏蔽件在所述引线主体的一内腔中及在所述引线主体外部与所述至少两个片段宏电极触点及所述至少两个微电极触点的多个电性导体之间，其中所述电磁屏蔽件被配置用以屏蔽所述多个电性导体免于受多个外部电场影响。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于：所述内部电磁屏蔽件覆盖所述多个电性导体沿所述引线的一轴线的一长度的至少70％。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于：所述内部电磁屏蔽件由一电性传导材料制成。

15.如权利要求12所述的装置，其特征在于：所述内部电磁屏蔽件包含一电性传导网格。

16.如权利要求13所述的装置，其特征在于：所述内部电磁屏蔽件包含多个薄电性导电导线，所述多个薄电性导电导线具有一直径小于100微米。

17.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述引线包含：

至少一个标记，位于所述引线的一近端处，并在一引线导航过程期间位于对一使用者保持可见的一位置，

其中所述标记表示当所述引线插入到脑部中时所述至少两个微电极触点及/或所述至少两个片段宏电极触点相对于围绕所述引线的一脑部组织的一相对取向。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于：所述标记具有与所述引线相关联的一外部装置的一对准标记对准的形状及尺寸。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于：所述外部装置选自由以下组成的一列表：一引线支持器、一脑部深层刺激标尺或一套管。

20.如权利要求17所述的装置，其特征在于：所述标记包含至少两个视觉可检测标记，所述至少两个视觉可检测标记指示所述引线上的所述外表面上的两个点之间的一角度。

21.如权利要求17所述的装置，其特征在于：所述标记包含一线条、一箭头、一椭圆或一矩形。

22.如权利要求17所述的装置，其特征在于：所述标记以一回流工艺附接到所述引线。

23.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述引线包含：

至少一个指向的传感器，

其中所述传感器指出当所述引线插入脑部中时所述至少两个微电极触点及/或所述至少两个片段宏电极触点相对于围绕所述引线的一脑部组织的一相对空间取向。

24.如权利要求23所述的装置，其特征在于：所述传感器位于在所述电极触点的30毫米内。

25.如权利要求23所述的装置，其特征在于：所述传感器电性连接到一系统，其中所述系统基于来自所述传感器的多个指示确定通过所述电极触点记录的多个信号在一空间中的位置。

26.如权利要求23所述的装置，其特征在于：所述传感器通过多个电性导线连接到一外部控制系统。

27.如权利要求23所述的装置，其特征在于：所述传感器包含一无线传感器，所述无线传感器被配置用以通过一无线通信将多个信号传送到位于头部外的一无线接收器。

28.如权利要求23所述的装置，其特征在于：所述传感器包含至少一个卷绕的导线，及所述传感器检测当所述引线旋转时所述卷绕的导线在电阻值上的多个变化。

29.如权利要求23所述的装置，其特征在于：所述传感器是一磁性传感器，所述磁性传感器感测由位于头部外的一装置所发射的多个外部磁场。

30.如权利要求23所述的装置，其特征在于：所述传感器是一重力传感器，所述重力传感器配置用以在所述引线旋转后感测在一重力场上的多个变化。

31.如权利要求23所述的装置，其特征在于：所述传感器包含一射频敏感接收器，所述射频敏感接收器被配置用以接收来自位于脑部外的至少两个间隔开的发射器的多个不同的无线信号。

32.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述引线包含：

至少一个扭转传感器，

其中当所述引线插入脑部中时，所述至少一个扭转传感器检测所述细长的引线主体的一远端部分相对于所述细长的引线主体的一近端部分的一相对扭转。

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