JP5663021B2 - 神経刺激リード間の相対的位置決めを判断する方法及び装置 - Google Patents
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Description
ここで、Φは、電界電位であり、σは、媒体の導電率であり、rは、点電流供給源までの距離であり、Iは、印加されるソース電流である。一般的に、単極では、電界電位(絶対値)は、電流供給源からの距離が増大すると共に低下する。多重極リード12(1)、12(2)のシステム(図8a及び図8bに示している)では、電極(例えば、リード12(1)上の電極)のうちの各々から電流を供給して、他の全ての非能動的な電極(例えば、リード12(2)上の電極)上の電界電位を測定することによって一連の単極電位測定を実施することができる。各電極上で測定される電界電位は、距離との一般的な関係に従うことになり、電流供給源に最も近い電極が最も高い電界電位を有する。本明細書では点電流供給源モデルのみを例示的に使用するが、電界電位と、電流供給源と測定電極の間の距離との関係を表す上で、有限要素モデル(FEM)又は他の数学モデルのようなより複雑なモデルを使用することができることに注意すべきである。
ここで、I、σx、σy、kx、ky、C、及びτは、自由パラメータであり、x及びyは、ソース電極と測定電極の間の横距離及び縦距離である。FEMに対する最適曲線当て嵌めを与える1つの自由パラメータセットは、I=149.5437、σx=7.8359、σy=0.118942、kx=0.476833、ky=2.757028、C=57.9078、及びτ=0.0002945である。すなわち、既知のリードのスタガ構成に対する基準電界電位プロフィールを発生させるために、式[2]を用いて、各測定電極において予想される電界電位(すなわち、測定電極における電界電位の振幅)をいずれかの所定のソース電極に対して計算することができる。取りわけ、モデル方程式の形式は、リード幾何学構成とモデル化される組織媒体とに依存することになる。
ここで、rは、係数であり、MSRは、測定電界電位プロフィールの値(すなわち、第1のデータセット)を表し、REFは、比較される現在の基準電界電位プロフィールの値(すなわち、第2のデータセット)を表し、Mは、データセットの平均(第1のデータセット又は第2のデータセットのいずれか)を表し、iは、データセットの単一の要素(第1のデータセット又は第2のデータセットのいずれか)を表す。有利な態様においては、相関係数は、マグニチュードスケールに影響されず、−1(完全逆相関)から1(完全相関)までの範囲にわたる。この関数を用いて、最大値、すなわち、実際のデータとモデルベースのデータ推定値の間の最も高い相関を求める。
ここで、SSDは、二乗差の和であり、MSR、REF、及びiは、上記に定義済みである。SSD関数は、実際のデータとモデルベースのデータ推定値のインスタンスの間の差を測定する。この関数を用いて、最小値、すなわち、実際のデータから最小限にしか異ならない推定値をもたらすモデルのインスタンスを求める。相互相関関数を含む他の比較関数、ウェーブレット関数、及び関連のマッチング手段を代替的に使用することができる。
14 埋め込み可能パルス発生器(IPG)
16 遠隔制御器(RC)
18 プログラム作成器(CP)
20 外部試験刺激器(ETS)
Claims (15)
- 患者の組織内に埋め込まれる電極リード(12)との併用のための神経刺激制御システム(10)であって、
ユーザから入力を受け取るように構成されたユーザインタフェースと、
前記組織内に電界を発生させるために前記リードの一方(12(1))により担持された少なくとも1つの電極(26)を作動させ、前記リードの他方(12(2))により担持された複数の電極(26)の各々において交差リード電気パラメータ(FP)を測定する命令を発生し、該測定された交差リード電気パラメータ(FP)を含む、電極リード(12)の測定電気プロフィール(MSR)を発生させ、前記他方のリード(12(2))により担持された電極(26)の第1のセットにおける複数の交差リード電気パラメータ(FP)を推定して、前記推定された交差リード電気パラメータ(FP)を含む、前記リード(12)の間の第1の既知のずれ配置に対応する第1の基準電気プロフィール(REF)を発生させ、該第1の基準電気プロフィール(REF)の前記推定された交差リード電気パラメータ(FP)を前記他方のリード(12(2))により担持された電極(26)の第2のセットへ空間的にシフトさせて、シフトされた前記推定された交差リード電気パラメータ(FP)を含む、前記リード(12)の間の第2の既知のずれ配置に対応する第2の基準電気プロフィール(REF)を発生させ、該測定電気プロフィール(MSR)を該第1及び第2の基準電気プロフィール(REF)と比較し、かつ該比較に基づいて該第1及び第2の電極リード(12)間の縦方向のずれの値を決定する、ように構成された少なくとも1つのプロセッサ(114,130)と、
を含むことを特徴とするシステム(10)。 - 前記測定された交差リード電気パラメータ(FP)は、振幅であり、
前記第1の基準電気プロフィール(REF)の前記発生は、前記少なくとも1つの電極の各々において発生された電界をモデル化する段階と、前記電極(26)の第1のセットにおける前記電気パラメータ(FP)の振幅を推定する段階とを含み、
前記第2の基準電気プロフィール(REF)の前記発生は、前記推定振幅を前記電極(26)の第1のセットから前記電極(26)の第2のセットにシフトさせる段階を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の神経刺激制御システム。 - 前記第2の基準電気プロフィール(REF)の前記発生は、
他方のリード(12(2))によって担持された前記電極(26)のうちの終端の1つにおける前記電気パラメータ(FP)の振幅を前記モデル化電界を用いて推定する段階を含むことを特徴とする請求項2に記載の神経刺激制御システム(10)。 - 前記第1及び第2のリードのずれ配置は、互いから中心間電極間隔(N)1つ分オフセットされ、前記推定された複数の交差リード電気パラメータ(FP)は、中心間電極間隔(N)1つ分空間的にシフトされることを特徴とする請求項1に記載の神経刺激制御システム(10)。
- 前記少なくとも1つのプロセッサ(114,130)は、前記他方のリード(12(2))により担持された電極(26)の第3のセットにおける別の複数の交差リード電気パラメータ(FP)を推定して、前記別の推定された交差リード電気パラメータ(FP)を含む、前記第1の既知のずれ配置から中心間電極間隔1つ分よりも小さい距離(1/L)オフセットされた前記リード(12)の間の第3の既知のずれ配置に対応する第3の基準電気プロフィール(REF)を発生させ、別の推定された複数の交差リード電気パラメータ(FP)を該電極間隔(N)1つ分空間的にシフトさせて、シフトされた前記別の推定された交差リード電気パラメータ(FP)を含む、該第3の既知のずれ配置から中心間電極間隔(N)1つ分オフセットされた前記リード(12)の間の第4の既知のずれ配置に対応する第4の基準電気プロフィール(REF)を発生させ、かつ前記少なくとも1つのプロセッサ(114,130)は、前記測定電気プロフィール(MSR)を前記第1、第2、第3、及び第4の基準電気プロフィール(REF)と比較して、該測定電気プロフィール(MSR)と該第1、第2、第3、及び第4の基準電気プロフィール(REF)との間の該比較に基づいて該電極リード(12)間の前記縦方向のずれの値を決定するように更に構成されることを特徴とする請求項4に記載の神経刺激制御システム(10)。
- 前記少なくとも1つのプロセッサ(114,130)は、前記他方のリード(12(2))により担持された付加的なセットにおいて付加的な複数の交差リード電気パラメータ(FP)を推定して、前記付加的な推定された複数の交差リード電気パラメータ(FP)をそれぞれ含む、中心間電極間隔1つ分よりも小さい距離(1/L)だけ互いからオフセットされた付加的な複数の既知のずれ配置に対応する付加的な複数の基準電気プロフィール(REF)をそれぞれ発生させ、前記少なくとも1つのプロセッサ(114,130)は、前記測定電気プロフィール(MSR)を該付加的な基準電気プロフィール(REF)と比較し、かつ該測定電気プロフィール(MSR)と前記第1、第2、及び付加的な基準電気プロフィール(REF)との間の該比較に基づいて前記電極リード(12)間の前記縦方向のずれの値を決定するように更に構成されることを特徴とする請求項1に記載の神経刺激制御システム(10)。
- 前記付加的な既知のずれ配置が互いからオフセットされる前記距離は、前記少なくとも1つのプロセッサ(114,130)によって予め決定されることを特徴とする請求項6に記載の神経刺激制御システム(10)。
- 前記少なくとも1つのプロセッサ(114,130)は、
前記付加的な既知のずれ配置が互いからオフセットされる前記距離(1/L)を前記測定電気プロフィール(MSR)と前記付加的な基準電気プロフィール(REF)の少なくとも一部との間の前記比較に基づいて動的に選択するように構成されることを特徴とする請求項6に記載の神経刺激制御システム(10)。 - 前記第2の基準電気プロフィール(REF)は、前記測定電気プロフィール(MSR)を前記第1の基準電気プロフィール(REF)と比較する段階に続いて発生されることを特徴とする請求項1に記載の神経刺激制御システム(10)。
- 前記複数の交差リード電気パラメータ(FP)を前記推定する段階は、
前記リード(12)の解析モデルを発生させる段階を含むことを特徴とする請求項1に記載の神経刺激制御システム(10)。 - 前記解析モデルは、前記リード(12)及び組織の数値積分モデルに対する最適当て嵌めであることを特徴とする請求項10に記載の神経刺激制御システム(10)。
- 前記少なくとも1つのプロセッサ(114,130)は、
前記測定電気プロフィール(MSR)に最良適合する前記基準電気プロフィール(REF)に対応する前記既知のずれ配置を前記縦方向のずれの決定された値として選択するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の神経刺激制御システム(10)。 - 前記電気パラメータ(FP)は、前記発生された電界の電界電位であることを特徴とする請求項1に記載の神経刺激制御システム(10)。
- 前記縦方向のずれの決定された値と共に前記リード(12)のグラフィック表現を表示するためのディスプレイ(102,120)を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の神経刺激制御システム(10)。
- 前記複数の交差リード電気パラメータ(FP)を測定する命令を神経刺激器(12)に無線送信するように構成された遠隔測定回路(118,136)を更に含み、
前記プロセッサ(114,130)は、前記縦方向のずれの決定された値に基づいて遠隔測定回路(118,136)によって複数の刺激パラメータを用いて神経刺激器(12)をプログラムするように構成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の神経刺激制御システム(10)。
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