CN116492596B - 脉冲发生器、刺激器及存储介质 - Google Patents

脉冲发生器、刺激器及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供了脉冲发生器、刺激器、存储介质及程序产品,脉冲发生器的至少一个处理器被配置成执行计算机程序时实现以下步骤:分别获取触点在向患者的体内组织递送电刺激时和没有递送电刺激时所对应的功率谱密度幅值,记为第一密度幅值和第二密度幅值;根据每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值,从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点;获取目标触点附近的多个备选触点对;采集每个备选触点对对应的功率谱密度幅值,并记为第三密度幅值;确定目标采集触点对。本申请提供的脉冲发生器,先针对每个触点通过分析生物电信号的功率谱密度幅值以精确定位目标触点,再确定目标触点的目标采集触点对,提高脉冲发生器治疗的针对性。

Description

脉冲发生器、刺激器及存储介质
技术领域
本申请涉及植入式医疗设备的技术领域,例如涉及脉冲发生器、刺激器、计算机可读存储介质及计算机程序产品。
背景技术
相关技术中,对于脑深部神经电刺激治疗(DBS,Deep Brain Stimulation),涉及将电刺激递送到大脑的特定区域中的神经结构以激发或抑制细胞活动,可以有效处理例如慢性疼痛,帕金森病,特发性震颤等运动障碍、癫痫,以及诸如抑郁症和强迫症等精神疾病。具体地,用于施加电刺激的电极作用在患者的头部并刺激大脑的指定部位,对患者大脑损伤起到治疗作用。
随着医学研究的发展,人们开始认识到电极植入脑后的触点方向和刺激脉冲对治疗效果影响显著,在同一环形周向上提供不同方向和不同电刺激脉冲的需求应运而生。为了提高治疗精度,研究人员将环状电极分片化,即在一个圆柱环面上设置多段、多列触点,以期产生的电刺激可针对特定部位,减少过量治疗。
但是相关技术中在对脉冲发生器的闭环反馈调整时,对分片式电极的触点并没有针对性的选择。基于此,本申请提供了脉冲发生器、刺激器、计算机可读存储介质及计算机程序产品,以改进现有技术、满足实际应用的需求。
发明内容
本申请的目的在于提供脉冲发生器、刺激器、计算机可读存储介质及计算机程序产品,满足实际应用的需求。
本申请的目的采用以下技术方案实现:
第一方面,本申请提供了一种脉冲发生器,所述脉冲发生器用于植入于患者体内,所述脉冲发生器包括存储器和至少一个处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时实现以下步骤:
针对分片式电极的每个触点,分别获取所述触点在向所述患者的体内组织递送电刺激时和没有递送电刺激时所对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并分别记为第一密度幅值和第二密度幅值;
根据所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值,从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点;
根据所述每个触点在所述分片式电极中的位置,获取所述目标触点附近的多个备选触点对;
当所述每个触点均不递送电刺激时,采集每个所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为第三密度幅值;
根据多个所述第三密度幅值分别与所述备选触点对的对应关系,从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对。
该技术方案的有益效果在于:针对分片式电极的每个触点,测量和记录电刺激递送时和没有电刺激递送时的信号能量分布。通过比较每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值以确定其中一个触点作为目标触点。目标触点作为测量和比较后选定的触点,可作为分片式电极中递送电刺激的触点。根据目标触点的位置,在分片式电极中获取目标触点附近的多个备选触点对。当所有触点均不递送电刺激时,采集每个备选触点对对应第三密度幅值,并比较每个第三密度幅值以确定目标采集触点对。目标采集触点对可作为为目标触点所选定的用于生物电信号采集的触点。
通过上述步骤,可以自动的选择适当的目标触点和采集触点对,在避免手动选择可能带来的错误或不准确性的情况下,使脉冲发生器更加精确地递送电刺激。具体而言,至少有以下有益效果:
一方面,基于第一密度幅值和第二密度幅值的比较,从多个触点中选择目标触点,并选择目标触点对应的目标采集触点对,仅通过所得到的目标触点和目标采集触点对就能对患者进行针对性的可闭环反馈调整的刺激治疗,提高治疗的针对性和效果。同时,减少了不必要的触点所递送的电刺激和生物电信号采集,降低了脉冲发生器和分片式电极对患者体内组织的损伤和影响。
另一方面,针对第三密度幅值,只在分片式电极未递送电刺激时进行每个所述备选触点对的局部场电位信号采集,可以避免电刺激对信号采集过程的干扰。这是因为,当电刺激被应用时会引入额外的电活动,干扰并改变生物电信号的特性,从而影响第三密度幅值的获取。因此,通过在分片式电极未递送电刺激时进行信号采集,可以获得更清晰、更准确的局部场电位信号,这些信号更能反映目标触点在患者体内组织中的真实活动情况。
综上,本申请实施例的脉冲发生器,针对每个触点,通过分析生物电信号的功率谱密度幅值,可以精确定位目标触点,并从多个触点中选择目标触点,提高治疗的针对性和效果。此外,通过采集备选触点对的生物电信号的功率谱密度幅值,并与第三密度幅值进行比较,可以确定最合适的备选触点对,进一步提高治疗的精确性和效果。因此,该技术方案可以大大提高利用脉冲发生器向分片式电极递送电刺激的精度和效率,实现更好的治疗效果。
在一些可能的实现方式中,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式获取所有所述触点对应的所述第一密度幅值和所述第二密度幅值:
利用所述每个触点在所述分片式电极的位置,获取初始触点及密度幅值的获取顺序;
以所述初始触点为起点,按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值和第二密度幅值,直至获取所有所述触点的第一密度幅值和第二密度幅值;或,
以所述初始触点为起点,按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值,直到获取所有触点的第一密度幅值后,按照相同的顺序获取每个触点的第二密度幅值。
该技术方案的有益效果在于:根据每个触点在分片式电极中的位置,确定触点的获取顺序,即确定初始触点及密度幅值的获取顺序。一方面,通过获取顺序获取每个触点的密度幅值,可以确保数据的一致性和准确性。另一方面,通过获取每个触点的第一密度幅值和第二密度幅值,可以获得更全面的信号能量分布信息,有助于分析和评估触点的适用性。又一方面,在具体应用中,可以选择逐一获取第一密度幅值和第二密度幅值,或者先获取第一密度幅值再获取第二密度幅值(灵活的密度幅值获取方式),从而满足不同的治疗策略和分析要求。又一方面,通过分片式电极上多个触点的密度幅值获取,能够更准确地定位目标触点。又一方面,在准确定位目标触点的基础上,以目标触点为基础获取目标采集触点对,能得到更为客观反应刺激效果的目标采集触点对。
综上,本实施例提供的脉冲发生器,在获取初始触点后按照密度幅值的获取顺序获取每个触点的密度幅值,并提供了不同的获取方式,提供了灵活性和全面性,有助于更准确地评估和选择目标触点,进而提高治疗的效果和适应性。
在一些可能的实现方式中,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式获取任一所述触点对应的所述第一密度幅值:
获取所述触点的关联触点集合,所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点;
在预定时长内,利用所述触点向所述患者的体内组织递送电刺激,并利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集,以得到所述触点对应的第一密度幅值。
该技术方案的有益效果在于:对于每个触点,确定其在分片式电极的周向上相邻的两个触点,形成关联触点集合。这些关联触点集合表示了与目标触点相邻的触点。在预定的时长内,利用目标触点向患者体内组织递送电刺激。同时,利用关联触点集合对患者体内组织进行信号采集。通过采集的信号,计算得到目标触点对应的第一密度幅值能反映触点所在位置的信号能量分布情况。
综上,通过利用关联触点集合和局部场电位信号采集,实现了对目标触点第一密度幅值的获取。本实施例提供了一种有效的方式来评估目标触点的信号能量分布情况,为脉冲发生器的调节和治疗策略的制定提供有益的参考。
在一些可能的实现方式中,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式获取任一所述触点对应的所述第二密度幅值:
获取所述触点的关联触点集合,所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点;
当所述分片式电极未向所述患者的体内组织递送电刺激时,利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集,以得到所述触点对应的第二密度幅值。
该技术方案的有益效果在于:对于每个触点,确定其在分片式电极的周向上相邻的两个触点,形成关联触点集合。这些关联触点集合表示了与目标触点相邻的触点。只有在分片式电极未向患者体内组织递送电刺激时,才利用关联触点集合对患者体内组织进行信号采集。通过采集的信号,计算得到目标触点对应的第二密度幅值,该密度幅值反映了目标触点位置的信号能量分布情况。
综上,通过利用关联触点集合和局部场电位信号采集,实现了对目标触点第二密度幅值的获取,所获取的第二密度幅值能更有效地用于评估目标触点的信号能量分布情况,为脉冲发生器的调节提供有益的参考。
在一些可能的实现方式中,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点:
分别获取所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点;和/或,
针对每个所述触点及其对应的第一密度幅值和第二密度幅值,分别根据所述第一密度幅值和所述第二密度幅值获取所述触点的预测刺激数据与所述分片式电极的历史刺激数据的相似度作为第一相似度,将所得到的最大的第一相似度对应的触点作为目标触点。
该技术方案的有益效果在于:可以通过比较第一密度幅值和第二密度幅值的差异来选择目标触点。首先,获取该触点的第一密度幅值和第二密度幅值,并计算两者之间的差异。然后,通过比较找到具有最大差异值的那个触点,并将其选择为目标触点。可以理解为差异越大的触点,生物电信号越强,能够更准确的获取数据。还可以通过分析预测刺激数据和历史刺激数据之间的相似度来选择目标触点。对于每个触点及其对应的第一密度幅值和第二密度幅值,可以分别基于第一密度幅值和第二密度幅值计算该触点与所对应的分片式电极的历史刺激数据之间的预测刺激数据的相似度作为第一相似度。然后,选取具有最大第一相似度的触点作为目标触点。本实施例对相似度的获取方式不进行限制,如余弦相似度或欧氏距离等。通过对比历史数据来确定最佳的目标触点,进而得到更加准确的生物电信号数据。
在一些可能的实现方式中,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式分别获取所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点:
将不在第一预设数值区间内的第一密度幅值和/或不在第二预设数值区间内的第二密度幅值所对应的触点去除;
分别获取筛除后的每个所述触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并选择其中最大差值所对应的触点作为所述目标触点。
该技术方案的有益效果在于:通过对多个触点的生物电信号进行采集和处理,得到每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,然后筛除不符合预设数值区间内的数据,并选择其中最大差值所对应的触点作为目标触点。
一方面,通过生理电信号采集和处理,可以得到准确的密度幅值差值,从而确定目标触点,减少了误差和漏诊的风险,精确性高。另一方面,不同的触点在患者体内组织中会引起不同的生物电信号响应。相比于通过考虑不同触点之间的第一密度幅值或第二密度幅值之间的差异来判断目标触点,本实施例计算刺激前后功率谱密度幅值的差异可以提高信号与噪声的比较效果,目标触点可能在刺激前后呈现出较大的幅值变化,而其他非目标触点可能在变化上相对较小,从而使目标触点自身更加明显的被发现。又一方面,通过计算同一触点的刺激前后功率谱密度幅值的差异,可以放大目标触点与其他触点之间的差异性,有助于减少其他触点的影响的前提下准确地确定目标触点,。
在一些可能的实现方式中,当所述分片式电极不释放电刺激时,针对每个备选触点对,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式获取所述备选触点对对应的第三密度幅值:
以所述目标触点为中心点进行八邻域搜索,获取满足预设距离和/或预设位置关系的多个触点作为备选触点,并将分布于所述目标触点两侧的两个备选触点作为一个备选触点对;
针对每个备选触点对,获取所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为所述第三密度幅值。
该技术方案的有益效果在于:以目标触点为中心点进行八邻域搜索,获取满足预设距离和/或预设位置关系的多个触点作为备选触点,并将分布于目标触点两侧的两个备选触点作为一个备选触点对。然后针对每个备选触点对,获取其对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为第三密度幅值。一方面,通过以目标触点为中心点进行八邻域搜索,可以获取满足预设条件的多个备选触点。这样可以增加备选触点的选择范围,提高了对备选触点选择的准确性。另一方面,在选择备选触点对时,特别考虑了目标触点两侧的触点。这有助于确定备选触点对的位置关系,进一步提高了触点选择的准确性。又一方面,通过获取备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,即第三密度幅值,可以对备选触点对进行比较和评估,助于确定最合适的触点对作为目标采集触点对。
在一些可能的实现方式中,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对:
将得到的数值最大的所述第三密度幅值所对应的所述备选触点对作为所述目标采集触点对;和/或,
针对每个所述备选触点对及其对应的第三密度幅值,根据所述第三密度幅值获取所述备选触点对的预测采集数据与所述分片式电极的历史采集数据的相似度作为第二相似度,将所得到的最大的第二相似度对应的一对触点作为所述目标采集触点对。
该技术方案的有益效果在于:可以将第三密度幅值最大的备选触点对作为目标采集触点对。由于第三密度幅值表示对应的备选触点对其对应的生物电信号的功率谱密度幅值,通过比较这些密度幅值的大小,可以确定目标采集触点对。还可以根据预测采集数据与历史采集数据的相似度,选择相似度最高的备选触点对作为目标采集触点对。
一方面,当通过选择具有最大第三密度幅值的备选触点对作为目标采集触点对时,有助于利用目标采集触点对捕捉到目标触点的最明显的信号变化。
另一方面,通过计算预测采集数据与历史采集数据的相似度,可以评估每个备选触点对的适应性和一致性。选择具有最大第二相似度的一对触点作为目标采集触点对,可以使利用目标采集触点对采集到的数据更加稳定和可靠。
第二方面,本申请提供了一种刺激器,所述刺激器包括:
分片式电极,所述分片式电极包括电极导线,以及在所述电极导线的周向阵列排布的多个触点,每个所述触点分别用于向所述患者的体内组织递送电刺激和/或向所述患者的体内组织采集生理信号;
上述任一项所述的脉冲发生器,所述脉冲发生器分别与所述每个触点电连接,所述脉冲发生器用于解析所述生理信号并生成所述电刺激。
在一些可能的实现方式中,所述脉冲发生器包括:
信号采集模块,所述采集模块用于通过所述触点采集所述生理信号,并对采集后的所述生理信号进行放大;
信号处理模块,所述信号处理模块用于对放大后的所述生理信号进行信号处理,得到功率谱密度曲线;所述信号处理包括经带通滤波、陷波滤波和快速傅里叶变换中的至少一种;
信号传输模块,所述信号传输模块用于将放大后的所述生理信号送入所述信号处理模块;
刺激调整模块,所述刺激调整模块用于根据所述生理信号的幅值与所述功率谱密度曲线调整所述电刺激对应的刺激参数。
该技术方案的有益效果在于:该实施例提供的脉冲发生器,可用于提供适合于不同(患者)个体的刺激参数,以更好地刺激神经系统和收集生理信号。具体而言,因为生理信号通常较小,可以通过信号采集模块对生理信号进行放大以便于进一步处理。利用信号处理模块对放大后的生理信号进行信号处理,得到功率谱密度曲线。该模块可以通过带通滤波、陷波滤波和快速傅里叶变换等方法进行信号处理,以提取和分析生理信号的特定频率范围的信息。根据实时获取的生理信号(的幅值与功率谱密度曲线),并利用刺激调整模块,可以调整电刺激对应的刺激参数,以适应不同个体的生理特征和反应。
综上,提供的脉冲发生器可以提供更加个性化的刺激参数,从而提高刺激效果和生理信号采集的准确性。
第三方面,本申请提供了一种方法,所述方法用于分片式电极的目标触点、目标采集触点对的确定,所述方法包括以下步骤:
针对分片式电极的每个触点,分别获取所述触点在向所述患者的体内组织递送电刺激时和没有递送电刺激时所对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并分别记为第一密度幅值和第二密度幅值;
根据所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值,从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点;
根据所述每个触点在所述分片式电极中的位置,获取所述目标触点附近的多个备选触点对;
当所述每个触点均不递送电刺激时,采集每个所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为第三密度幅值;
根据多个所述第三密度幅值分别与所述备选触点对的对应关系,从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对。
在一些可能的实现方式中,获取所有所述触点对应的所述第一密度幅值和所述第二密度幅值的步骤包括:
利用所述每个触点在所述分片式电极的位置,获取初始触点及密度幅值的获取顺序;
以所述初始触点为起点,按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值和第二密度幅值,直至获取所有所述触点的第一密度幅值和第二密度幅值;或,
以所述初始触点为起点,按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值,直到获取所有触点的第一密度幅值后,按照相同的顺序获取每个触点的第二密度幅值。
在一些可能的实现方式中,获取任一所述触点对应的所述第一密度幅值的步骤包括:
获取所述触点的关联触点集合,所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点;
在预定时长内,利用所述触点向所述患者的体内组织递送电刺激,并利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集,以得到所述触点对应的第一密度幅值。
在一些可能的实现方式中,获取任一所述触点对应的所述第二密度幅值的步骤包括:
获取所述触点的关联触点集合,所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点;
当所述分片式电极未向所述患者的体内组织递送电刺激时,利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集,以得到所述触点对应的第二密度幅值。
在一些可能的实现方式中,从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点的步骤包括:
分别获取所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点;和/或,
针对每个所述触点及其对应的第一密度幅值和第二密度幅值,分别根据所述第一密度幅值和所述第二密度幅值获取所述触点的预测刺激数据与所述分片式电极的历史刺激数据的相似度作为第一相似度,将所得到的最大的第一相似度对应的触点作为目标触点。
在一些可能的实现方式中,将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点的步骤包括:
将不在第一预设数值区间内的第一密度幅值和/或不在第二预设数值区间内的第二密度幅值所对应的触点去除;
分别获取筛除后的每个所述触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并选择其中最大差值所对应的触点作为所述目标触点。
在一些可能的实现方式中,当所述分片式电极不释放电刺激时,针对每个备选触点对,获取所述备选触点对对应的第三密度幅值的步骤包括:
以所述目标触点为中心点进行八邻域搜索,获取满足预设距离和/或预设位置关系的多个触点作为备选触点,并将分布于所述目标触点两侧的两个备选触点作为一个备选触点对;
针对每个备选触点对,获取所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为所述第三密度幅值。
在一些可能的实现方式中,通过以下方式从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对:
将得到的数值最大的所述第三密度幅值所对应的所述备选触点对作为所述目标采集触点对;和/或,
针对每个所述备选触点对及其对应的第三密度幅值,根据所述第三密度幅值获取所述备选触点对的预测采集数据与所述分片式电极的历史采集数据的相似度作为第二相似度,将所得到的最大的第二相似度对应的一对触点作为所述目标采集触点对。
第四方面,本申请提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项所述的脉冲发生器的功能,或所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项所述的刺激器的功能,或所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
第五方面,本申请提供了一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括计算机程序,所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项所述的脉冲发生器的功能,或所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项所述的刺激器的功能,或所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
附图说明
下面结合说明书附图和具体实施方式进一步说明本申请。
图1是本申请实施例提供的一种确定目标触点及目标采集触点对的流程示意图。
图2是本申请实施例提供的一种获取第一密度幅值和第二密度幅值的流程示意图。
图3是本申请实施例提供的又一种获取第一密度幅值的流程示意图。
图4是本申请实施例提供的又一种获取第二密度幅值的流程示意图。
图5是本申请实施例提供的一种确认目标触点的流程示意图。
图6是本申请实施例提供的一种获取第三密度幅值的流程示意图。
图7是本申请实施例提供的一种刺激器的结构示意图。
图8是本申请实施例提供的一种植入患者脑内的分片式电极的示意图。
图9是本申请实施例提供的一种脉冲发生器的结构示意图。
图10是本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。
图11是本申请实施例提供的一种计算机程序产品的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请的说明书附图以及具体实施方式,对本申请中的技术方案进行描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施方式之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施方式。
本申请实施例中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施方式或设计方案不应被解释为比其他实施方式或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本申请实施例中出现的第一、第二等描述,仅作示意与区分描述对象之用,没有次序之分,也不表示本申请实施例中对数量的特别限定,不能构成对本申请实施例的任何限制。
下面,首先对本申请实施例的其中一个应用领域(即植入式医疗设备)进行简单说明。
植入式神经刺激系统(一种植入式医疗系统)主要包括植入患者体内的刺激器以及设置于患者体外的程控设备。
现有的神经调控技术主要是通过立体定向手术在体内特定结构植入电极,并由植入患者体内的刺激器经电极向体内组织(即靶点)发放电脉冲,调控相应神经结构和神经网络的电活动及其功能,从而改善患者症状、缓解病痛。
其中,刺激器可以是植入式神经电刺激装置、植入式心脏电刺激系统(又称心脏起搏器)、植入式药物输注装置(Implantable Drug Delivery System,简称I DDS)和导线转接装置中的任意一种。植入式神经电刺激装置例如是脑深部电刺激系统(Deep BrainStimulation,简称DBS)、植入式脑皮层刺激系统(Cortical Nerve Stimulation,简称CNS)、植入式脊髓电刺激系统(Spinal Cord Stimulation,简称SCS)、植入式骶神经电刺激系统(Sacral Nerve Stimulation,简称SNS)、植入式迷走神经电刺激系统(Vagus NerveStimulation,简称VNS)等。
刺激器可以包括IPG和分片式电极,IPG和分片式电极之间可以设置有延伸导线,IPG(implantable pulse generator,植入式脉冲发生器)设置于患者体内,响应于程控设备发送的程控指令,依靠密封电池和电路向体内组织提供可控制的电刺激能量,通过植入的延伸导线和分片式电极,为体内组织的特定区域递送一路或两路可控制的特定电刺激。延伸导线配合IPG使用,作为电刺激信号的传递媒体,将IPG产生的电刺激信号,传递给分片式电极。分片式电极通过多个触点,向体内组织的特定区域递送电刺激。刺激器设置有单侧或双侧的一路或多路分片式电极。
可以认为,分片式电极上设置有多个触点,触点可以均匀排列或者非均匀排列在电极导线的周向上。作为一个示例,触点可以以4行3列的阵列(共计12个电极触点)排列在电极的周向上。触点可以包括刺激电极触点和/或采集电极触点。触点例如可以采用片状、环状、点状等形状。
为便于对分片式电极的理解,作为一个示例,参见申请号为CN202220209369.3的中国专利所公开的一种分片式刺激电极(即分片式电极),所述分片式刺激电极具有相对的刺激端和连接端,所述分片式刺激电极的刺激端的外周面上设置有用于施加电刺激的多个电极片,穿过分片式刺激电极同一径向平面的所述多个电极片为一组电极片,在至少一组电极片中,至少一个电极片与其余电极片的形状不同以能够将所述一组电极片的多个电极片区分开。作为另一个示例,参见申请号为CN202210334061.6的中国专利所公开的一种分片式刺激电极(即分片式电极),所述分片式刺激电极包括内衬管、柔性导电软板,所述内衬管具有用于柔性导电软板贴合的外侧壁;所述柔性导电软板的刺激段环绕包覆在所述内衬管的所述外侧壁上,所述刺激段的多个电极片(即触点)排布在所述柔性导电软板的背向内衬管的一侧外侧壁上;所述多个电极片划分为沿所述内衬管轴向间隔排布的至少一个周向电极组,每个周向电极组包括沿周向排列的多个电极片。
在一些可选的实施方式中,受刺激的体内组织可以是患者的脑组织,受刺激的部位可以是脑组织的特定部位。当患者的疾病类型不同时,受刺激的部位一般来说是不同的,所使用的触点(单源或多源)的数量、一路或多路(单通道或多通道)特定电刺激信号的运用以及刺激参数数据也是不同的。本申请实施例对适用的疾病类型不做限定,其可以是脑深部刺激(DBS)、脊髓刺激(SCS)、骨盆刺激、胃刺激、外周神经刺激、功能性电刺激所适用的疾病类型。其中,DBS可以用于治疗或管理的疾病类型包括但不限于:痉挛疾病(例如,癫痫)、疼痛、偏头痛、精神疾病(例如,重度抑郁症(MDD))、躁郁症、焦虑症、创伤后压力心理障碍症、轻郁症、强迫症(OCD)、行为障碍、情绪障碍、记忆障碍、心理状态障碍、移动障碍(例如,特发性震颤或帕金森氏病)、亨廷顿病、阿尔茨海默症、药物成瘾症、孤独症或其他神经学或精神科疾病和损害。
本申请实施例中,程控设备和刺激器建立程控连接时,可以利用程控设备调整刺激器的刺激参数(或者说脉冲发生器的刺激参数,不同的刺激参数所对应的电刺激信号不同),也可以通过刺激器感测患者的电生理活动以采集得到生物电信号,并可以通过所采集到的生物电信号来继续调整刺激器的刺激参数。
刺激参数可以包括以下至少一种:用于递送电刺激的电极触点标识(例如可以是2#电极触点和3#电极触点)、频率(例如是单位时间1s内的电刺激脉冲信号个数,单位为Hz)、脉宽(每个脉冲的持续时间,单位为μs)、幅值(一般用电压表述,即每个脉冲的强度,单位为V)、时序(例如可以是连续或者簇发,簇发是指多个过程组成的不连续的时序行为)、刺激模式(包括电流模式、电压模式、定时刺激模式和循环刺激模式中的一种或多种)、医生控制上限及下限(医生可调节的范围)和患者控制上限及下限(患者可自主调节的范围)。在一个具体应用场景中,可以在电流模式或者电压模式下对刺激器的各刺激参数进行调节。
程控设备可以是医生程控设备(即医生使用的程控设备)或者患者程控设备(即患者使用的程控设备)。医生程控设备例如可以是搭载有程控软件的平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、手机等智能终端设备。患者程控设备例如可以是搭载有程控软件的平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、手机等智能终端设备,患者程控设备还可以是其他具有程控功能的电子设备(例如是具有程控功能的充电器、数据采集设备等)。
本申请实施例对医生程控设备和刺激器的数据交互不进行限制,当医生远程程控时,医生程控设备可以通过服务器、患者程控设备与刺激器进行数据交互。当医生线下和患者面对面进行程控时,医生程控设备可以通过患者程控设备与刺激器进行数据交互,医生程控设备还可以直接与刺激器进行数据交互。
在一些可选的实施方式中,患者程控设备可以包括(与服务器通信的)主机和(与刺激器通信的)子机,主机和子机可通信地连接。其中,医生程控设备可以通过3G/4G/5G网络与服务器进行数据交互,服务器可以通过3G/4G/5G网络与主机进行数据交互,主机可以通过蓝牙协议/WIFI协议/USB协议与子机进行数据交互,子机可以通过401MHz-406MHz工作频段/2.4GHz-2.48GHz工作频段与刺激器进行数据交互,医生程控设备可以通过401MHz-406MHz工作频段/2.4GHz-2.48GHz工作频段与刺激器直接进行数据交互。
功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)指的是信号在频域上的能量分布,表示信号在不同频率上的功率或能量密度。功率谱密度可以用于分析信号的频谱特性,包括信号的频率成分、频率分布和能量集中程度。上述信号可以是生理电信号,可以通过对采集得到的生理电信号进行傅里叶变换等方式来计算得到功率谱密度。例如,通过傅里叶变换将生理电信号从时域转换到频域,将生理电信号表示为一系列不同频率的正弦和余弦成分的叠加,这时功率谱密度表示了每个频率成分在生理电信号中所占的能量或功率。
现有技术中,针对传统电极的功率谱密度采集方式,并未考虑到分片式电极的实际情况。由于分片式电极可以设置多个环面的触点、同一环面可以设置多个触点,即分片式电极相比传统电极有更多的触点,也就是说针对传统电极的功率谱密度采集方式并未考虑到同一分片式电极上有更多触点的情况,因此,其获取的功率谱密度用于分片式电极的闭环反馈调整仍然存在不足。
基于此,本申请提供了脉冲发生器、刺激器、计算机可读存储介质及计算机程序产品,本申请的脉冲发生器,其所获取到的目标触点以及与目标触点相对应的目标采集触点对,可用于功率谱密度异常的判断。当判断功率谱密度异常时可以(通过调整刺激参数)对电刺激脉冲进行调整,以使功率谱密度不再异常,进而实现患者的闭环反馈调整。由于上述调整用于功率谱密度异常的判断的数据是利用目标触点相对应的目标采集触点对获取的、用于向患者的体内组织释放电刺激的触点是目标触点,所以实现的闭环反馈调整更个性化、提升电刺激治疗的效果,以改进现有技术。
方法实施例
参见图1,图1是本申请实施例提供的一种确定目标触点及目标采集触点对的流程示意图。
本方法实施例涉及的脉冲发生器用于植入于患者体内,本方法用于分片式电极的目标触点、目标采集触点对的确定,方法包括以下步骤:
步骤S101:针对分片式电极的每个触点,分别获取所述触点在向所述患者的体内组织递送电刺激时和没有递送电刺激时所对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并分别记为第一密度幅值和第二密度幅值;
步骤S102:根据所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值,从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点;
步骤S103:根据所述每个触点在所述分片式电极中的位置,获取所述目标触点附近的多个备选触点对;
步骤S104:当所述每个触点均不递送电刺激时,采集每个所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为第三密度幅值;
步骤S105:根据多个所述第三密度幅值分别与所述备选触点对的对应关系,从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对。
本申请对脉冲发生器用于的患者类型不进行限制,其例如是帕金森患者、强迫症患者等。下文以帕金森病为例进行举例以便于理解,帕金森病是一种神经系统变性疾病,其主要症状是运动障碍,如震颤、运动迟缓和肌强直;用于获取的生物电信号例如是局部场电位信号(Local Field Potential,又称LFP信号)。帕金森病通常表现为LFP信号β频段(13~35Hz)的功率谱密度高于或低于预先设定的范围,即功率谱密度异常,也就是说,判断功率谱密度是否异常可用于帕金森患者的闭环反馈的重要依据,可以用于调节患者的电刺激的参数,以改善帕金森患者的症状。可以理解为,针对其他病症(例如强迫症),也能通过从患者体内采集到生物电信号得到病症所对应频段的功率谱密度,进而将功率谱密度用于患者的闭环反馈。
由此,本实施例的技术方案中,针对分片式电极的每个触点,测量和记录电刺激递送时和没有电刺激递送时的信号能量分布。通过比较每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值以确定其中一个触点作为目标触点。目标触点作为测量和比较后选定的触点,可作为分片式电极中递送电刺激的触点。根据目标触点的位置,在分片式电极中获取目标触点附近的多个备选触点对。当所有触点均不递送电刺激时,采集每个备选触点对对应第三密度幅值,并比较每个第三密度幅值以确定目标采集触点对。目标采集触点对可作为为目标触点所选定的用于生物电信号采集的触点。
通过上述步骤,可以自动的选择适当的目标触点和采集触点对,避免手动选择可能带来的错误或不准确性的情况下使脉冲发生器更加精确地递送电刺激。具体而言,至少有以下有益效果:
一方面,基于第一密度幅值和第二密度幅值的比较,从多个触点中选择目标触点,并选择目标触点对应的目标采集触点对,仅通过所得到的目标触点和目标采集触点对就能对患者进行针对性的可闭环反馈调整的刺激治疗,提高治疗的针对性和效果。同时,减少了不必要的触点所递送的电刺激和生物电信号采集,降低了脉冲发生器和分片式电极对患者体内组织的损伤和影响。
另一方面,针对第三密度幅值,只在分片式电极未递送电刺激时进行每个所述备选触点对的局部场电位信号采集,可以避免电刺激对信号采集过程的干扰。这是因为,当电刺激被应用时会引入额外的电活动,干扰并改变生物电信号的特性,从而影响第三密度幅值的获取。因此,通过在分片式电极未递送电刺激时进行信号采集,可以获得更清晰、更准确的局部场电位信号,这些信号更能反映目标触点在患者体内组织中的真实活动情况。
综上,本申请实施例的脉冲发生器,针对每个触点,通过分析生物电信号的功率谱密度幅值,可以精确定位目标触点,并从多个触点中选择目标触点,提高治疗的针对性和效果。此外,通过采集备选触点对的生物电信号的功率谱密度幅值,并与第三密度幅值进行比较,可以确定最合适的备选触点对,进一步提高治疗的精确性和效果。因此,该技术方案可以大大提高利用脉冲发生器向分片式电极递送电刺激的精度和效率,实现更好的治疗效果。
参见图2,图2是本申请实施例提供的一种获取第一密度幅值和第二密度幅值的流程示意图。
在一些实施例中,获取所有所述触点对应的所述第一密度幅值和所述第二密度幅值的步骤可以包括:
步骤S201:利用所述每个触点在所述分片式电极的位置,获取初始触点及密度幅值的获取顺序;
步骤S202:以所述初始触点为起点,按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值和第二密度幅值,直至获取所有所述触点的第一密度幅值和第二密度幅值;或,
步骤S203:以所述初始触点为起点,按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值,直到获取所有触点的第一密度幅值后,按照相同的顺序获取每个触点的第二密度幅值。
由此,根据每个触点在分片式电极中的位置,确定触点的获取顺序,即确定初始触点及密度幅值的获取顺序。一方面,通过获取顺序获取每个触点的密度幅值,可以确保数据的一致性和准确性。另一方面,通过获取每个触点的第一密度幅值和第二密度幅值,可以获得更全面的信号能量分布信息,有助于分析和评估触点的适用性。又一方面,在具体应用中,可以选择逐一获取第一密度幅值和第二密度幅值,或者先获取第一密度幅值再获取第二密度幅值(灵活的密度幅值获取方式),从而满足不同的治疗策略和分析要求。又一方面,通过分片式电极上多个触点的密度幅值获取,能够更准确地定位目标触点。又一方面,在准确定位目标触点的基础上,以目标触点为基础获取目标采集触点对,能得到更为客观反应刺激效果的目标采集触点对。
综上,本实施例提供的脉冲发生器,在获取初始触点后按照密度幅值的获取顺序获取每个触点的密度幅值,并提供了不同的获取方式,提供了灵活性和全面性,有助于更准确地评估和选择目标触点,进而提高治疗的效果和适应性。
本实施例对密度幅值的获取顺序的获取不进行限制,其例如可以是医生预先设定的顺序,也可以是根据其他触点与初始触点之间的距离关系确定的获取顺序。
其中,初始触点可以是在所述电极的轴向上最外侧环面上的任一触点,也可以是所述电极的轴向上其他环面上的任一触点。当初始触点是在所述电极的轴向上最外侧环面上的任一触点时,获取顺序可以是初始触点所在环面的每个触点、相邻环面上的每个触点,直至获取所有触点的第一密度幅值和第二密度幅值。当初始触点不是在所述电极的轴向上最外侧环面上的触点时,获取顺序可以是初始触点所在环面的每个触点、一个方向上相邻环面上的每个触点,另一个方向上相邻环面上的每个触点,直至获取所有触点的第一密度幅值和第二密度幅值。
可以从初始触点开始,按照密度幅值获取顺序依次获取每个触点的第一密度幅值和第二密度幅值,直到获取所有触点的第一密度幅值和第二密度幅值。这样可以逐个获取触点的信号能量分布信息。还可以从初始触点开始,按照预设顺序依次获取每个触点的第一密度幅值,直到获取所有触点的第一密度幅值。然后,按照相同的顺序依次获取每个触点的第二密度幅值。这样可以分步骤地获取触点的信号能量分布信息。
参见图3,图3是本申请实施例提供的又一种获取第一密度幅值的流程示意图。
在一些实施例中,获取任一所述触点对应的所述第一密度幅值的步骤可以包括:
步骤S301:获取所述触点的关联触点集合,所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点;
步骤S302:在预定时长内,利用所述触点向所述患者的体内组织递送电刺激,并利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集,以得到所述触点对应的第一密度幅值。
由此,对于每个触点,确定其在分片式电极的周向上相邻的两个触点,形成关联触点集合。这些关联触点集合表示了与目标触点相邻的触点。在预定的时长内,利用目标触点向患者体内组织递送电刺激。同时,利用关联触点集合对患者体内组织进行信号采集。通过采集的信号,计算得到目标触点对应的第一密度幅值能反映触点所在位置的信号能量分布情况。
综上,通过利用关联触点集合和局部场电位信号采集,实现了对目标触点第一密度幅值的获取。本实施例提供了一种有效的方式来评估目标触点的信号能量分布情况,为脉冲发生器的调节和治疗策略的制定提供有益的参考。
本实施例对预定时长不进行限制,其例如是30秒、1分钟或15分钟。
参见图4,图4是本申请实施例提供的又一种获取第二密度幅值的流程示意图。
在一些实施例中,获取任一所述触点对应的所述第二密度幅值的步骤可以包括:
步骤S401:获取所述触点的关联触点集合,所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点;
步骤S402:当所述分片式电极未向所述患者的体内组织递送电刺激时,利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集,以得到所述触点对应的第二密度幅值。
由此,对于每个触点,确定其在分片式电极的周向上相邻的两个触点,形成关联触点集合。这些关联触点集合表示了与目标触点相邻的触点。只有在分片式电极未向患者体内组织递送电刺激时,才利用关联触点集合对患者体内组织进行信号采集。通过采集的信号,计算得到目标触点对应的第二密度幅值,该密度幅值反映了目标触点位置的信号能量分布情况。
综上,通过利用关联触点集合和局部场电位信号采集,实现了对目标触点第二密度幅值的获取,所获取的第二密度幅值能更有效地用于评估目标触点的信号能量分布情况,为脉冲发生器的调节提供有益的参考。
在一些实施例中,从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点的步骤可以包括:
分别获取所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点;和/或,
针对每个所述触点及其对应的第一密度幅值和第二密度幅值,分别根据所述第一密度幅值和所述第二密度幅值获取所述触点的预测刺激数据与所述分片式电极的历史刺激数据的相似度作为第一相似度,将所得到的最大的第一相似度对应的触点作为目标触点。
由此,可以通过比较第一密度幅值和第二密度幅值的差异来选择目标触点。首先,获取该触点的第一密度幅值和第二密度幅值,并计算两者之间的差异。然后,通过比较找到具有最大差异值的那个触点,并将其选择为目标触点。可以理解为差异越大的触点,生物电信号越强,能够更准确的获取数据。还可以通过分析预测刺激数据和历史刺激数据之间的相似度来选择目标触点。对于每个触点及其对应的第一密度幅值和第二密度幅值,可以分别基于第一密度幅值和第二密度幅值计算该触点与所对应的分片式电极的历史刺激数据之间的预测刺激数据的相似度作为第一相似度。然后,选取具有最大第一相似度的触点作为目标触点。本实施例对相似度的获取方式不进行限制,如余弦相似度或欧氏距离等。通过对比历史数据来确定最佳的目标触点,进而得到更加准确的生物电信号数据。
在一些实施例中,获取预测刺激数据的方式可以是:将密度幅值组(第一密度幅值和第二密度幅值)输入预测模型,得到所述密度幅值组的预测刺激数据;
其中,所述预测模型的训练过程包括:
获取第一训练集,所述第一训练集包括多个训练数据,每个所述训练数据包括一个样本密度幅值组以及所述样本密度幅值组的预测刺激数据的标注数据;
针对所述第一训练集中的每个训练数据,执行以下处理:
将所述训练数据中的样本密度幅值组输入预设的第二深度学习模型,得到所述样本密度幅值组的预测刺激数据的预测数据;
基于预测数据和标注数据,对所述第二深度学习模型的模型参数进行更新;
检测是否满足预设的训练结束条件;如果是,则将训练出的第二深度学习模型作为所述预测模型;如果否,则利用下一个所述训练数据继续训练所述第二深度学习模型。
由此,通过设计,建立适量的神经元计算节点和多层运算层次结构,选择合适的输入层和输出层,就可以得到预设的第二深度学习模型,通过该预设的第二深度学习模型的学习和调优,建立起从输入到输出的函数关系,虽然不能100%找到输入与输出的函数关系,但是可以尽可能地逼近现实的关联关系,由此训练得到的预测模型,可以基于密度幅值组得到预测刺激数据,且计算结果准确性高、可靠性高。
本实施例对预测刺激数据的标注数据的获取方式不作限定,例如可以采用人工标注的方式,也可以采用自动标注或者半自动标注的方式。
本实施例对预测模型的训练过程不作限定,其例如可以采用上述监督学习的训练方式,或者可以采用半监督学习的训练方式,或者可以采用无监督学习的训练方式。
本实施例对预设的训练结束条件不作限定,其例如可以是训练次数达到预设次数(预设次数例如是1次、3次、10次、100次、1000次、10000次等),或者可以是第一训练集中的训练数据都完成一次或多次训练,或者可以是本次训练得到的总损失值不大于预设损失值。
在一些实施例中,获取第一相似度的方式可以是,将预测刺激数据与历史刺激数据输入至相似度模型,以得到所述预测刺激数据与所述历史刺激数据之间的第一相似度。
其中,所述相似度模型的训练过程包括:
获取第二训练集,所述第二训练集包括多个训练数据,每个所述训练数据包括第一样本刺激数据、第二样本刺激数据以及所述第一样本刺激数据和所述第二样本刺激数据的相似度的标注数据;
针对所述第二训练集中的每个训练数据,执行以下处理:
将所述训练数据中的第一样本刺激数据和第二样本刺激数据输入预设的第二深度学习模型,以得到所述第一样本对象和所述第二样本刺激数据相似度的预测数据;
基于所述第一样本对象和所述第二样本刺激数据的相似度的预测数据和标注数据,对所述第二深度学习模型的模型参数进行更新;
检测是否满足预设的训练结束条件;若是,则将训练出的第二深度学习模型作为所述相似度模型;若否,则利用下一个所述训练数据继续训练所述第二深度学习模型。
由此,相似度模型可以由大量的训练数据训练得到,能够针对不同的输入数据预测得到相应的输出数据,适用范围广,智能化水平高。通过设计,建立适量的神经元计算节点和多层运算层次结构,选择合适的输入层和输出层,就可以得到预设的第二深度学习模型,通过该预设的第二深度学习模型的学习和调优,建立起从输入到输出的函数关系,虽然不能100%找到输入与输出的函数关系,但是可以尽可能地逼近现实的关联关系,由此训练得到的相似度模型,可以基于目标班次的标签和每个待推送信息的标签分别获取每个待推送信息和目标班次的标签相似度,且计算结果准确性高、可靠性高。
在一些可选的实施方式中,本申请可以采用上述训练过程训练得到相似度模型,在另一些可选的实施方式中,本申请可以采用预先训练好的相似度模型。
在一些可选的实施方式中,例如可以对历史数据进行数据挖掘,以获取训练数据。当然,第一样本刺激数据、第二样本刺激数据也可以是利用GAN模型的生成网络自动生成的。
其中,GAN模型即生成对抗网络(Generative Adversarial Network),由一个生成网络与一个判别网络组成。生成网络从潜在空间(latent space)中随机采样作为输入,其输出结果需要尽量模仿第二训练集中的真实样本。判别网络的输入则为真实样本或生成网络的输出,其目的是将生成网络的输出从真实样本中尽可能分辨出来。而生成网络则要尽可能地欺骗判别网络。两个网络相互对抗、不断调整参数,最终目的是使判别网络无法判断生成网络的输出结果是否真实。使用GAN模型可以生成第一样本刺激数据、第二样本刺激数据,用于相似度模型的训练过程,能有效降低原始数据采集的数据量,大大降低数据采集和标注的成本。
本申请对标注数据的获取方式不作限定,例如可以采用人工标注的方式,也可以采用自动标注或者半自动标注的方式。
本申请对相似度模型的训练过程不作限定,其例如可以采用上述监督学习的训练方式,或者可以采用半监督学习的训练方式,或者可以采用无监督学习的训练方式。
本申请对预设的训练结束条件不作限定,其例如可以是训练次数达到预设次数(预设次数例如是1次、3次、10次、100次、1000次、10000次等),或者可以是第二训练集中的训练数据都完成一次或多次训练,或者可以是本次训练得到的总损失值不大于预设损失值。
参见图5,图5是本申请实施例提供的一种确认目标触点的流程示意图。
在一些实施例中,将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点的步骤可以包括:
步骤S501:将不在第一预设数值区间内的第一密度幅值和/或不在第二预设数值区间内的第二密度幅值所对应的触点去除;
步骤S502:分别获取筛除后的每个所述触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并选择其中最大差值所对应的触点作为所述目标触点。
由此,通过对多个触点的生物电信号进行采集和处理,得到每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,然后筛除不符合预设数值区间内的数据,并选择其中最大差值所对应的触点作为目标触点。
一方面,通过生理电信号采集和处理,可以得到准确的密度幅值差值,从而确定目标触点,减少了误差和漏诊的风险,精确性高。另一方面,不同的触点在患者体内组织中会引起不同的生物电信号响应。相比于通过考虑不同触点之间的第一密度幅值或第二密度幅值之间的差异来判断目标触点,本实施例计算刺激前后功率谱密度幅值的差异可以提高信号与噪声的比较效果,目标触点可能在刺激前后呈现出较大的幅值变化,而其他非目标触点可能在变化上相对较小,从而使目标触点自身更加明显的被发现。又一方面,通过计算同一触点的刺激前后功率谱密度幅值的差异,可以放大目标触点与其他触点之间的差异性,有助于减少其他触点的影响的前提下准确地确定目标触点,。
本实施例对第一预设数值区间和第二预设数值区间不进行限制,其分别例如是[1,3]、[0.8、2]或[1.2、4]中的任意一个。
参见图6,图6是本申请实施例提供的一种获取第三密度幅值的流程示意图。
在一些实施例中,当所述分片式电极不释放电刺激时,针对每个备选触点对,获取所述备选触点对对应的第三密度幅值的步骤可以包括:
步骤S601:以所述目标触点为中心点进行八邻域搜索,获取满足预设距离和/或预设位置关系的多个触点作为备选触点,并将分布于所述目标触点两侧的两个备选触点作为一个备选触点对;
步骤S602:针对每个备选触点对,获取所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为所述第三密度幅值。
其中,八邻域搜索可以理解为以目标触点为中心点,向目标触点周围的八个方向,即上、下、左、右、左上、左下、右上、右下方向搜索获取最近的触点。
本实施例以目标触点为中心点进行八邻域搜索,获取满足预设距离和/或预设位置关系的多个触点作为备选触点,并将分布于目标触点两侧的两个备选触点作为一个备选触点对。然后针对每个备选触点对,获取其对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为第三密度幅值。一方面,通过以目标触点为中心点进行八邻域搜索,可以获取满足预设条件的多个备选触点。这样可以增加备选触点的选择范围,提高了对备选触点选择的准确性。另一方面,在选择备选触点对时,特别考虑了目标触点两侧的触点。这有助于确定备选触点对的位置关系,进一步提高了触点选择的准确性。又一方面,通过获取备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,即第三密度幅值,可以对备选触点对进行比较和评估,助于确定最合适的触点对作为目标采集触点对。
本申请对预设距离和预设位置不进行限制,预设距离例如是1mm、1.1mm或1.4mm,满足预设位置的触点例如是以目标触点为中心点的左上方向、左下方向、右上方向、右下方向中的至少一个触点。
在一些实施例中,可以通过以下方式从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对:
将得到的数值最大的所述第三密度幅值所对应的所述备选触点对作为所述目标采集触点对;和/或,
针对每个所述备选触点对及其对应的第三密度幅值,根据所述第三密度幅值获取所述备选触点对的预测采集数据与所述分片式电极的历史采集数据的相似度作为第二相似度,将所得到的最大的第二相似度对应的一对触点作为所述目标采集触点对。
由此,可以将第三密度幅值最大的备选触点对作为目标采集触点对。由于第三密度幅值表示对应的备选触点对其对应的生物电信号的功率谱密度幅值,通过比较这些密度幅值的大小,可以确定目标采集触点对。还可以根据预测采集数据与历史采集数据的相似度,选择相似度最高的备选触点对作为目标采集触点对。
一方面,当通过选择具有最大第三密度幅值的备选触点对作为目标采集触点对时,有助于利用目标采集触点对捕捉到目标触点的最明显的信号变化。
另一方面,通过计算预测采集数据与历史采集数据的相似度,可以评估每个备选触点对的适应性和一致性。选择具有最大第二相似度的一对触点作为目标采集触点对,可以使利用目标采集触点对采集到的数据更加稳定和可靠。
本实施例中,可以采用与获取第一相似度相类似的方式获取第二相似度,此处不予赘述。
在一些实施例中,在执行步骤S101之前,所述方法还可以包括以下步骤:
获取患者的用户数据,所述用户数据包括患者的疾病类型信息;
根据所述用户数据,确定任一所述第一密度幅值、所述第二密度幅值和所述第三密度幅值所对应的频段参数。所述频段参数用于指示信号采集时获取的频段。
在帕金森病中,患者的脑电活动通常呈现出特定频率范围内的功率谱密度异常。具体来说,在局部场电位(Local Field Potential,LFP)信号中,帕金森病患者常常表现出β频段(13~35Hz)功率谱密度的异常增高。
这种异常增高的功率谱密度与帕金森病患者的神经活动异常有关。可以认为,帕金森病与患者脑部的基底神经元的异常放电活动有关,特别是β频段的放电活动异常增加。这种异常放电活动可导致β频段功率谱密度的增加,进而通过频段参数为β段的密度幅值与帕金森病的症状相关联。
因此,通过分析LFP信号的功率谱密度幅值,特别是β频段的功率谱密度幅值,有助于评估病情严重程度,以及为疾病的诊断和治疗提供指导。
由此,一方面,确定用于异常判断的特定频段可以帮助筛选和选择感兴趣的信号段,从而减少需要处理和分析的数据量。相比于对整个频谱范围进行分析,只关注特定频段可以提高计算效率和减少计算成本。另一方面,某些疾病或病症可具有特定的频谱特征。通过针对这些特定频段进行异常判断,可以集中关注与病理状态相关的信号特征,提高异常检测的敏感性和特异性。又一方面,专注于病理相关的频段可以提高异常判断的精确性。这是因为,将注意力集中在与特定病症相关的频段上,可以减少非相关噪声的干扰,提高异常信号的检测能力。又一方面,频谱分析和功率谱密度计算是计算密集型任务。通过限定分析的频段范围,可以减少所需的计算量和计算复杂性,从而降低计算复杂性、提高执行效率。
综上所述,根据病症确定用于异常判断的频段可以优化数据处理和分析过程,减少计算量,并提高异常检测的准确性和效率。
在一个具体应用场景中,本申请实施例还提供了一种用于确定分片式电极的目标触点、目标采集触点对的方法,包括以下步骤:
针对分片式电极的每个触点,利用所述每个触点在所述分片式电极的位置,获取初始触点及密度幅值的获取顺序;
以所述初始触点为起点,按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值和第二密度幅值,直至获取所有所述触点的第一密度幅值和第二密度幅值;或,
以所述初始触点为起点,按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值,直到获取所有触点的第一密度幅值后,按照相同的顺序获取每个触点的第二密度幅值;
根据所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值,从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点;
根据所述每个触点在所述分片式电极中的位置,获取所述目标触点附近的多个备选触点对;
当所述每个触点均不递送电刺激时,采集每个所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为第三密度幅值;
根据多个所述第三密度幅值分别与所述备选触点对的对应关系,从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对。
获取任一所述触点对应的所述第一密度幅值的过程包括:
获取所述触点的关联触点集合,所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点;
在预定时长内,利用所述触点向所述患者的体内组织递送电刺激,并利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集,以得到所述触点对应的第一密度幅值。
获取任一所述触点对应的所述第二密度幅值的过程包括:
获取所述触点的关联触点集合,所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点;
当所述分片式电极未向所述患者的体内组织递送电刺激时,利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集,以得到所述触点对应的第二密度幅值。
从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点的过程包括:
将不在第一预设数值区间内的第一密度幅值和/或不在第二预设数值区间内的第二密度幅值所对应的触点去除;
分别获取筛除后的每个所述触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并选择其中最大差值所对应的触点作为所述目标触点。
从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点的过程还可以包括:
针对每个所述触点及其对应的第一密度幅值和第二密度幅值,分别根据所述第一密度幅值和所述第二密度幅值获取所述触点的预测刺激数据与所述分片式电极的历史刺激数据的相似度作为第一相似度,将所得到的最大的第一相似度对应的触点作为目标触点。
当所述分片式电极不释放电刺激时,针对每个备选触点对,获取所述备选触点对对应的第三密度幅值的过程包括:
以所述目标触点为中心点进行八邻域搜索,获取满足预设距离和/或预设位置关系的多个触点作为备选触点,并将分布于所述目标触点两侧的两个备选触点作为一个备选触点对;
针对每个备选触点对,获取所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为所述第三密度幅值。
从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对的过程包括:
将得到的数值最大的所述第三密度幅值所对应的所述备选触点对作为所述目标采集触点对;和/或,
针对每个所述备选触点对及其对应的第三密度幅值,根据所述第三密度幅值获取所述备选触点对的预测采集数据与所述分片式电极的历史采集数据的相似度作为第二相似度,将所得到的最大的第二相似度对应的一对触点作为目标采集触点对。
在一个具体应用中,帕金森患者小A的脑内植有3个分片式电极,分别记为1#电极、2#电极和3#电极。
1#电极、2#电极和3#电极均为分片式电极,1#电极为3-3-3-3形式的分片式电极,其中3-3-3-3指的是1#电极包括4个触点环、每个触点环包含3个触点,1#电极合计包含12个触点,分别记为1a、1b、1c、2a、2b、2c、3a、3b、3c、4a、4b、4c,可以理解为1a、1b、1c为同一触点环的触点,2a、2b、2c为同一触点环的触点,3a、3b、3c为同一触点环的触点,4a、4b、4c为同一触点环的触点,且1a、2a、3a、4a为沿分片式电极轴向同一列的触点、1b、2b、3b、4b为沿分片式电极轴向同一列的触点、1c、2c、3c、4c为沿分片式电极轴向同一列的触点。每个触点均可以分别用于刺激和采集。获取小A的个人信息,所述个人信息包括小A的病症类型为帕金森病,基于所述病症类型获取当前的1#电极对应的刺激参数为幅值3V、脉宽120μs、频率130Hz。
对1#电极的触点进行轮循刺激和采集,包括1a刺激的同时利用1b、1c触点采集,1b刺激的同时利用1a、1c采集……4c刺激的同时利用4a、4b采集等12种情形,每种情形不刺激只采集状态与边刺激边采集状态各维持1分钟,分别将不刺激只采集状态下LFP信号β频段功率谱密度幅值的平均值记为A1、A2、A3……A12,边刺激边采集状态下LFP信号β频段功率谱密度幅值平均值记为B1、B2、B3……B12,选取两种状态下幅值下降(Ai-Bi,i=1~12)的最大值情形作为最优刺激触点(即上文提及的目标触点)。
假定2b是最优刺激触点,分别选取最优刺激触点2b四周临近对称触点2a与2c、1a与3c、1b与3b、1c与3a并分别进行不刺激只采集,以得到LFP信号β频段的功率谱密度幅值的平均值并分别记为C1、C2、C3、C4,并从中选取最大的平均值所对应的对称触点作为最优的LFP采集触点。以此类推,可扩展为2#电极、3#电极进行同样的操作,以获取电极对应的目标触点和目标采集触点对。
脉冲发生器实施例
本申请实施例还提供了一种脉冲发生器,其具体实施方式与上述方法实施方式中记载的实施方式、所达到的技术效果一致,部分内容不再赘述。
所述脉冲发生器用于植入于患者体内,所述脉冲发生器包括存储器和至少一个处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时执行以下步骤:
步骤S101:针对分片式电极的每个触点,分别获取所述触点在向所述患者的体内组织递送电刺激时和没有递送电刺激时所对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并分别记为第一密度幅值和第二密度幅值;
步骤S102:根据所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值,从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点;
步骤S103:根据所述每个触点在所述分片式电极中的位置,获取所述目标触点附近的多个备选触点对;
步骤S104:当所述每个触点均不递送电刺激时,采集每个所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为第三密度幅值;
步骤S105:根据多个所述第三密度幅值分别与所述备选触点对的对应关系,从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对。
在一些实施例中,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时,获取所有所述触点对应的所述第一密度幅值和所述第二密度幅值的步骤可以包括:
步骤S201:利用所述每个触点在所述分片式电极的位置,获取初始触点及密度幅值的获取顺序;
步骤S202:以所述初始触点为起点,按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值和第二密度幅值,直至获取所有所述触点的第一密度幅值和第二密度幅值;或,
步骤S203:以所述初始触点为起点,按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值,直到获取所有触点的第一密度幅值后,按照相同的顺序获取每个触点的第二密度幅值。
在一些实施例中,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时,获取任一所述触点对应的所述第一密度幅值的步骤可以包括:
步骤S301:获取所述触点的关联触点集合,所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点;
步骤S302:在预定时长内,利用所述触点向所述患者的体内组织递送电刺激,并利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集,以得到所述触点对应的第一密度幅值。
在一些实施例中,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时,获取任一所述触点对应的所述第二密度幅值的步骤可以包括:
步骤S401:获取所述触点的关联触点集合,所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点;
步骤S402:当所述分片式电极未向所述患者的体内组织递送电刺激时,利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集,以得到所述触点对应的第二密度幅值。
在一些实施例中,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时,从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点的步骤可以包括:
分别获取所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点;和/或,
针对每个所述触点及其对应的第一密度幅值和第二密度幅值,分别根据所述第一密度幅值和所述第二密度幅值获取所述触点的预测刺激数据与所述分片式电极的历史刺激数据的相似度作为第一相似度,将所得到的最大的第一相似度对应的触点作为目标触点。
在一些实施例中,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时,分别获取所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点的步骤可以包括:
步骤S501:将不在第一预设数值区间内的第一密度幅值和/或不在第二预设数值区间内的第二密度幅值所对应的触点去除;
步骤S502:分别获取筛除后的每个所述触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并选择其中最大差值所对应的触点作为所述目标触点。
在一些实施例中,当所述分片式电极不释放电刺激时,针对每个备选触点对,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时,获取所述备选触点对对应的第三密度幅值的步骤可以包括:
步骤S601:以所述目标触点为中心点进行八邻域搜索,获取满足预设距离和/或预设位置关系的多个触点作为备选触点,并将分布于所述目标触点两侧的两个备选触点作为一个备选触点对;
步骤S602:针对每个备选触点对,获取所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为所述第三密度幅值。
在一些实施例中,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对:
将得到的数值最大的所述第三密度幅值所对应的所述备选触点对作为所述目标采集触点对;和/或,
针对每个所述备选触点对及其对应的第三密度幅值,根据所述第三密度幅值获取所述备选触点对的预测采集数据与所述分片式电极的历史采集数据的相似度作为第二相似度,将所得到的最大的第二相似度对应的一对触点作为所述目标采集触点对。
在一些实施例中,在执行步骤S101之前,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时还用于执行以下步骤:
获取患者的用户数据,所述用户数据包括患者的疾病类型信息;
根据所述用户数据,确定任一所述第一密度幅值、所述第二密度幅值和所述第三密度幅值所对应的频段参数。所述频段参数用于指示信号采集时获取的频段。
刺激器实施例
参见图7和图8,图7是本申请实施例提供的一种刺激器的结构示意图。图8是本申请实施例提供的一种植入患者脑内的分片式电极的示意图,所示意的分片式电极的多个触点划分为沿电极导线轴向间隔排布的四个(由触点组成的)周向触点组,每个周向触点组包括沿周向排列的多个触点。每组轴向触点组均处于患者脑部的椭圆形标识的核团(即体内组织)内。
本申请实施例还提供了一种刺激器20,所述刺激器20包括分片式电极100和脉冲发生器200,所述脉冲发生器200与上述脉冲发生器实施例中记载的实施例、所达到的技术效果一致,部分内容不再赘述。
所述分片式电极100包括电极导线,以及在所述电极导线的周向阵列排布的多个触点,每个所述触点分别用于向所述患者的体内组织递送电刺激和/或向所述患者的体内组织采集生理信号;
所述脉冲发生器200分别与所述每个触点电连接,所述脉冲发生器200用于解析所述生理信号并生成所述电刺激。
参见图9,图9是本申请实施例提供的一种脉冲发生器200的结构示意图。
在一些实施例中,所述脉冲发生器200可以包括:
信号采集模块210,所述采集模块用于通过所述触点采集所述生理信号,并对采集后的所述生理信号进行放大;
信号处理模块220,所述信号处理模块220用于对放大后的所述生理信号进行信号处理,得到功率谱密度曲线;所述信号处理包括经带通滤波、陷波滤波和快速傅里叶变换中的至少一种;
信号传输模块230,所述信号传输模块230用于将放大后的所述生理信号送入所述信号处理模块220;
刺激调整模块240,所述刺激调整模块用于根据所述生理信号的幅值与所述功率谱密度曲线调整所述电刺激对应的刺激参数。
由此,该实施例提供的脉冲发生器200,可用于提供适合于不同(患者)个体的刺激参数,以更好地刺激神经系统和收集生理信号。具体而言,因为生理信号通常较小,可以通过信号采集模块210对生理信号进行放大以便于进一步处理。利用信号处理模块220对放大后的生理信号进行信号处理,得到功率谱密度曲线。该模块可以通过带通滤波、陷波滤波和快速傅里叶变换等方法进行信号处理,以提取和分析生理信号的特定频率范围的信息。根据实时获取的生理信号(的幅值与功率谱密度曲线),并利用刺激调整模块240,可以调整电刺激对应的刺激参数,以适应不同个体的生理特征和反应。
综上所述,提供的脉冲发生器200可以提供更加个性化的刺激参数,从而提高刺激效果和生理信号采集的准确性。
在一些可选的实施方式中,所述刺激器可以是电子设备。参见图10,图10是本申请实施例提供的一种电子设备10的结构框图。
电子设备10例如可以包括至少一个存储器11、至少一个处理器12以及连接不同平台系统的总线13。
存储器11可以包括易失性存储器形式的(计算机)可读介质,例如随机存取存储器(RAM)111和/或高速缓存存储器112,还可以进一步包括只读存储器(ROM)113。
其中,存储器11还存储有计算机程序,计算机程序可以被处理器12执行,使得处理器12实现上述任一项方法的步骤。
存储器11还可以包括具有至少一个程序模块115的实用工具114,这样的程序模块115包括但不限于:操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据,这些示例的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
相应的,处理器12可以执行上述计算机程序,以及可以执行实用工具114。
处理器12可以采用一个或多个应用专用集成电路(ASIC,Application SpecificIntegrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD,ProgrammableLogic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD,Complex Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA,Field-Programmable Gate Array)或其他电子元件。
总线13可以为表示几类总线结构的一种或多种,包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、图形加速端口、处理器或者使用多种总线结构的任意总线结构的局域总线。
电子设备10也可以与一个或多个外部设备例如键盘、指向设备、蓝牙设备等通信,还可与一个或者多个能够与该电子设备10交互的设备通信,和/或与使得该电子设备10能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入输出接口14进行。并且,电子设备10还可以通过网络适配器15与一个或者多个网络(例如局域网(LAN),广域网(WAN)和/或公共网络,例如因特网)通信。网络适配器15可以通过总线13与电子设备10的其它模块通信。应当明白,尽管图中未示出,但在实际应用中可以结合电子设备10使用其它硬件和/或软件模块,包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。
计算机可读存储介质实施例
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其具体实施例与上述方法实施例中记载的实施例、所达到的技术效果一致,部分内容不再赘述。
所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项电子设备的功能。
计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。在本申请实施例中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。计算机可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质还可以是任何计算机可读介质,该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于无线、有线、光缆、RF等,或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码,程序设计语言包括面向对象的程序设计语言诸如Java、C++等,还包括常规的过程式程序设计语言诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中,远程计算设备可以通过任意种类的网络,包括局域网(LAN)或广域网(WAN),连接到用户计算设备,或者,可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
计算机程序产品实施例
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品,其具体实施例与上述方法实施例中记载的实施例、所达到的技术效果一致,部分内容不再赘述。
所述计算机程序产品包括计算机程序,所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项电子设备的功能。
参见图11,图11是本申请实施例提供的一种计算机程序产品的结构示意图。
所述计算机程序产品用于实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项电子设备的功能。计算机程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码,并可以在终端设备,例如个人电脑上运行。然而,本发明的计算机程序产品不限于此,计算机程序产品可以采用一个或多个计算机可读介质的任意组合。
本申请从使用目的上,效能上,进步及新颖性等观点进行阐述,已符合专利法所强调的功能增进及使用要件,本申请以上的说明书及说明书附图,仅为本申请的较佳实施例而已,并非以此局限本申请,因此,凡一切与本申请构造,装置,特征等近似、雷同的,即凡依本申请专利申请范围所作的等同替换或修饰等,皆应属本申请的专利申请保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种脉冲发生器,其特征在于,所述脉冲发生器用于植入于患者体内,所述脉冲发生器包括存储器和至少一个处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时实现以下步骤:
针对分片式电极的每个触点,分别获取所述触点在向所述患者的体内组织递送电刺激时和没有递送电刺激时所对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并分别记为第一密度幅值和第二密度幅值;
根据所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值,从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点;
根据所述每个触点在所述分片式电极中的位置,获取所述目标触点附近的多个备选触点对;
当所述每个触点均不递送电刺激时,采集每个所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为第三密度幅值;
根据多个所述第三密度幅值分别与所述备选触点对的对应关系,从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对。
2.根据权利要求1所述的脉冲发生器,其特征在于,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式获取所有所述触点对应的所述第一密度幅值和所述第二密度幅值:
利用所述每个触点在所述分片式电极的位置,获取初始触点及密度幅值的获取顺序;
以所述初始触点为起点,按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值和第二密度幅值,直至获取所有所述触点的第一密度幅值和第二密度幅值;或,
以所述初始触点为起点,按照所述获取顺序依次获取所述每个触点的第一密度幅值,直到获取所有触点的第一密度幅值后,按照相同的顺序获取每个触点的第二密度幅值。
3.根据权利要求1所述的脉冲发生器,其特征在于,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式获取任一所述触点对应的所述第一密度幅值:
获取所述触点的关联触点集合,所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点;
在预定时长内,利用所述触点向所述患者的体内组织递送电刺激,并利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集,以得到所述触点对应的第一密度幅值。
4.根据权利要求2所述的脉冲发生器,其特征在于,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式获取任一所述触点对应的所述第二密度幅值:
获取所述触点的关联触点集合,所述关联触点集合是所述触点在所述分片式电极的周向上相邻的两个触点;
当所述分片式电极未向所述患者的体内组织递送电刺激时,利用所述关联触点集合对所述患者的体内组织进行信号采集,以得到所述触点对应的第二密度幅值。
5.根据权利要求1-4任一项所述的脉冲发生器,其特征在于,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式从多个触点中确定其中一个触点作为目标触点:
分别获取所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点;和/或,
针对每个所述触点及其对应的第一密度幅值和第二密度幅值,分别根据所述第一密度幅值和所述第二密度幅值获取所述触点的预测刺激数据与所述分片式电极的历史刺激数据的相似度作为第一相似度,将所得到的最大的第一相似度对应的触点作为目标触点。
6.根据权利要求5所述的脉冲发生器,其特征在于,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式分别获取所述每个触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并将得到的最大差值所对应的所述触点作为目标触点:
将不在第一预设数值区间内的第一密度幅值和/或不在第二预设数值区间内的第二密度幅值所对应的触点去除;
分别获取筛除后的每个所述触点对应的第一密度幅值和第二密度幅值的差值,并选择其中最大差值所对应的触点作为所述目标触点。
7.根据权利要求1所述的脉冲发生器,其特征在于,当所述分片式电极不释放电刺激时,针对每个备选触点对,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式获取所述备选触点对对应的第三密度幅值:
以所述目标触点为中心点进行八邻域搜索,获取满足预设距离和/或预设位置关系的多个触点作为备选触点,并将分布于所述目标触点两侧的两个备选触点作为一个备选触点对;
针对每个备选触点对,获取所述备选触点对对应的生物电信号的功率谱密度幅值,并记为所述第三密度幅值。
8.根据权利要求7所述的脉冲发生器,其特征在于,所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时通过以下方式从多个所述备选触点对中确定其中一个备选触点对作为所述目标触点对应的目标采集触点对:
将得到的数值最大的所述第三密度幅值所对应的所述备选触点对作为所述目标采集触点对;和/或,
针对每个所述备选触点对及其对应的第三密度幅值,根据所述第三密度幅值获取所述备选触点对的预测采集数据与所述分片式电极的历史采集数据的相似度作为第二相似度,将所得到的最大的第二相似度对应的一对触点作为所述目标采集触点对。
9.一种刺激器,其特征在于,所述刺激器包括:
分片式电极,所述分片式电极包括电极导线,以及在所述电极导线的周向阵列排布的多个触点,每个所述触点分别用于向所述患者的体内组织递送电刺激和/或向所述患者的体内组织采集生理信号;
权利要求1-8任一项所述的脉冲发生器,所述脉冲发生器分别与所述每个触点电连接,所述脉冲发生器用于解析所述生理信号并生成所述电刺激。
10.根据权利要求9所述的刺激器,其特征在于,所述脉冲发生器包括:
信号采集模块,所述采集模块用于通过所述触点采集所述生理信号,并对采集后的所述生理信号进行放大;
信号处理模块,所述信号处理模块用于对放大后的所述生理信号进行信号处理,得到功率谱密度曲线;所述信号处理包括经带通滤波、陷波滤波和快速傅里叶变换中的至少一种;
信号传输模块,所述信号传输模块用于将放大后的所述生理信号送入所述信号处理模块;
刺激调整模块,所述刺激调整模块用于根据所述生理信号的幅值与所述功率谱密度曲线调整所述电刺激对应的刺激参数。
11.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述的脉冲发生器的功能,或所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现权利要求9-10任一项所述的刺激器的功能。
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