JP6481051B2 - 電気刺激を分析し活性化容積を選択又は操作するシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本発明は、埋込可能な電気刺激システム及びシステムを製造かつ使用する方法の分野に関する。本発明はまた、刺激のための身体の領域を決定するか又は活性化容積を選択又は操作するためのシステム、並びにシステムを製造かつ使用する方法に関する。
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、引用によって本明細書に組み込まれる２０１５年５月２６日出願の米国仮特許出願第６２／１６６，５６９号の「３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）」の下での利益を主張するものである。
本出願は、引用によって本明細書に組み込まれる２０１５年５月２６日出願の米国仮特許出願第６２／１６６，５６９号の「３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）」の下での利益を主張するものである。
埋込可能な電気刺激システムは、様々な病気及び疾患における治療効果が証明されている。例えば、脊髄刺激システムは、慢性疼痛症候群の処置のための治療方法として使用されている。末梢神経刺激は、慢性疼痛症候群及び失禁を処置するのに使用されており、いくつかの他の応用は調査中である。機能的電気刺激システムは、脊髄損傷患者における麻痺した四肢の何らかの機能を回復させるために適用されている。深脳刺激のような脳の刺激は、様々な病気及び疾患を処置するのに使用することができる。
様々な処置のための療法を提供する刺激器が開発されている。刺激器は、制御モジュール（パルス発生器を備えた）と、１又は２以上のリードと、各リード上の刺激電極のアレイとを含むことができる。刺激電極は、刺激される神経、筋肉、又は他の組織に接触するか又はその近くにある。制御モジュール内のパルス発生器は、電極によって身体組織に送出される電気パルスを発生させる。
一実施形態は、身体の各部分を識別するためのシステムであり、病態又は疾患を処置するための身体のその部分の電気刺激は、病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は副作用のうちの少なくとも１つに影響を与える。システムは、複数の刺激インスタンスの各々に対して、刺激インスタンス中に刺激された身体の領域の推定と病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対するスコアとを取得するステップと、並べ替え試験にスコア及び推定を使用して身体の複数の部分の各々に対して、身体のその部分の刺激が病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用に影響を与える可能性を決定するステップと、電気的に刺激された時に身体のどの部分が病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別する決定された可能性を格納又は表示するステップと、を実行するように構成かつ配置されたコンピュータプロセッサを含む。
別の実施形態は、身体の各部分を識別するためのプロセッサ実行可能命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体であり、病態又は疾患を処置するための身体のその部分の電気刺激は、病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は副作用のうちの少なくとも１つに影響を与え、デバイス上にインストールされた時にプロセッサ実行可能命令は、デバイスが、複数の刺激インスタンスの各々に対して、刺激インスタンス中に刺激された身体の領域の推定と病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対するスコアと、を取得するステップと、並べ替え試験にスコア及び推定を使用して身体の複数の部分の各々に対して、身体のその部分の刺激が病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用に影響を与える可能性を決定するステップと、電気的に刺激された時に身体のどの部分が病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別する決定された可能性を格納又は表示するステップと、を含む処理を実行することを可能にする。
更に別の実施形態は、身体の各部分を識別する方法であり、病態又は疾患を処置するための身体のその部分の電気刺激は、病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は副作用のうちの少なくとも１つに影響を与える。本方法は、複数の刺激インスタンスの各々に対して、刺激インスタンス中に刺激された身体の領域の推定と病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対するスコアとを取得するステップと、並べ替え試験にスコア及び推定を使用して身体の複数の部分の各々に対して、身体のその部分の刺激が病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用に影響を与える可能性を決定するステップと、電気的に刺激された時に身体のどの部分が病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別する決定された可能性を格納又は表示するステップと、を含む。
上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、複数の刺激インスタンスと各刺激インスタンスに対して１組の刺激パラメータとを取得するステップを更に含む。上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、刺激インスタンス中に刺激された身体の領域の推定を取得するステップは、刺激インスタンス中に使用された刺激パラメータに基づいて刺激インスタンス中の身体刺激の領域を推定するステップを含む。
上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、可能性を決定するステップは、身体の選択された部分に対するかつ選択された病態又は疾患の症状、刺激効果、又は刺激副作用に対するマトリックスを形成するステップを含み、マトリックスは、複数の行及び列を含み、列又は行のうちの１つは、各刺激インスタンスに対応し、複数の刺激インスタンスの各々に対して、列又は行内の第１のエントリは、身体の選択された部分がその刺激インスタンスにおいて刺激されたか否かを示し、列又は行内の第２のエントリは、その刺激インスタンスに対する選択された病態又は疾患の症状、刺激効果、又は副作用に対するスコアに対応する。上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、可能性を決定するステップは、身体の選択された部分が選択された病態又は疾患の症状、刺激効果、又は副作用に対するスコアに影響を与えないという帰無仮説が無効である可能性を決定するステップを更に含む。上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、可能性を決定するステップは、身体の事前選択部分が刺激される場合のスコアと身体の事前選択部分が刺激されない場合のスコアとの差を決定するステップを更に含む。上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、可能性を決定するステップは、第１のエントリに対して第２のエントリをランダムに割り当てて（無作為抽出して）複数の追加マトリックスを形成するステップを更に含む。上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、可能性を決定するステップは、マトリックス及び複数の追加マトリックスに基づいて分布を生成するステップを更に含む。
上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、複数の刺激インスタンスを取得するステップは、複数の患者から複数の刺激インスタンスを取得するステップを含む。
更に別の実施形態は、身体の各部分を識別するためのシステムであり、病態又は疾患を処置するための身体のその部分の電気刺激は、病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与える。システムは、Ｎが１よりも大きい整数であるＮ刺激インスタンスと、各刺激インスタンスに対して病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対する結果スコアとを取得するステップと、Ｍが１よりも大きい整数である身体のＭ部分を選択するステップと、Ｎ刺激インスタンスの各々に対してかつ身体のＭ部分の各々に対して、その刺激インスタンス中に身体のその部分が刺激されたか否かを推定するステップと、ｉが１からＮに及ぶ整数であり、かつｉ番目の刺激インスタンスに対応し、ｊが１からＭに及ぶ整数であり、かつ身体のｊ番目の部分に対応し、ａij又はａjiが、それぞれ、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激されない場合は０であり、かつ身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激される場合は非ゼロ値である、ａ）エントリａijを有するＮ×Ｍマトリックス、又はｂ）エントリａjiを有するＭ×Ｎマトリックスのいずれかであるマトリックスを生成するステップと、Ｎ刺激インスタンスに対する結果スコアへの身体のＭ部分の各々の影響を推定するためにマトリックスの疑似逆マトリックスを決定するステップと、電気的に刺激された時に身体のどの部分が病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別する推定された影響を格納又は表示するステップと、を実行するように構成かつ配置されたコンピュータプロセッサを含む。
別の実施形態は、身体の各部分を識別するためのプロセッサ実行可能命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体であり、病態又は疾患を処置するための身体のその部分の電気刺激は、病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与え、デバイス上にインストールされた時にプロセッサ実行可能命令は、デバイスが、Ｎが１よりも大きい整数であるＮ刺激インスタンスと、各刺激インスタンスに対して病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対する結果スコアと、を取得するステップと、Ｍが１よりも大きい整数である身体のＭ部分を選択するステップと、Ｎ刺激インスタンスの各々に対してかつ身体のＭ部分の各々に対して、その刺激インスタンス中に身体のその部分が刺激されたか否かを推定するステップと、ｉが１からＮに及ぶ整数であり、かつｉ番目の刺激インスタンスに対応し、ｊが１からＭに及ぶ整数であり、かつ身体のｊ番目の部分に対応し、ａij又はａjiが、それぞれ、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激されない場合は０であり、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激される場合は非ゼロ値である、ａ）エントリａijを有するＮ×Ｍマトリックス、又はｂ）エントリａjiを有するＭ×Ｎマトリックスのいずれかであるマトリックスを生成するステップと、Ｎ刺激インスタンスに対する結果スコアへの身体のＭ部分の各々の影響を推定するためにマトリックスの疑似逆マトリックスを決定するステップと、電気的に刺激された時に身体のどの部分が病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別する推定された影響を格納又は表示するステップと、を含む処理を実行することを可能にする。
更に別の実施形態は、身体の各部分を識別する方法であり、病態又は疾患を処置するための身体のその部分の電気刺激は、病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与える。本方法は、Ｎが１よりも大きい整数であるＮ刺激インスタンスと、各刺激インスタンスに対して病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対する結果スコアとを取得するステップと、Ｍが１よりも大きい整数である身体のＭ部分を選択するステップと、Ｎ刺激インスタンスの各々に対してかつ身体のＭ部分の各々に対して、その刺激インスタンス中に身体のその部分が刺激されたか否かを推定するステップと、ｉが１からＮに及ぶ整数であり、かつｉ番目の刺激インスタンスに対応し、ｊが１からＭに及ぶ整数であり、かつ身体のｊ番目の部分に対応し、ａij又はａjiが、それぞれ、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激されない場合は０であり、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激される場合は非ゼロ値である、ａ）エントリａijを有するＮ×Ｍマトリックス、又はｂ）エントリａjiを有するＭ×Ｎマトリックスのいずれかであるマトリックスを生成するステップと、Ｎ刺激インスタンスに対する結果スコアへの身体のＭ部分の各々の影響を推定するためにマトリックスの疑似逆マトリックスを決定するステップと、電気的に刺激された時に身体のどの部分が病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別する推定された影響を格納又は表示するステップと、を含む。
上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、Ｎ刺激インスタンスの各々及び身体のＭ部分の各々に対して身体のその部分がその刺激インスタンス中に刺激されたか否かを推定するステップは、Ｎ刺激インスタンスの各々及び身体のＭ部分の各々に対して、刺激インスタンス中に使用された刺激パラメータに基づいて身体のその部分がその刺激インスタンス中に刺激されたか否かを推定するステップを含む。上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、Ｎ刺激インスタンスを取得するステップは、複数の患者からＮ刺激インスタンスを取得するステップを含む。上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、Ｎ刺激インスタンスに対する結果スコアを含むスコアベクトルを生成するステップを更に含む。上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、マトリックスの疑似逆マトリックスを決定するステップは、疑似逆マトリックス及びスコアベクトルを使用して影響ベクトルを決定するステップを含み、影響ベクトル内の各エントリは、身体の異なる部分に対応する。上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、影響ベクトルのエントリは、病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用に対する身体の対応する部分の相対的影響を示す。
更に別の実施形態は、電気刺激のための活性化容積を選択又は操作するためのシステムである。システムは、和集合ボタン、共通集合ボタン、又は差集合ボタンから選択される少なくとも１つのユーザ起動可能ボタンを含むグラフィカルユーザインタフェースを提示するステップと、少なくとも２つの活性化容積を表示するステップと、少なくとも１つのユーザ起動可能ボタンのユーザ起動に応答して、少なくとも２つの活性化容積のうちの少なくとも２つの和集合、共通集合、又は差集合を表示するステップとを実行するように構成かつ配置されたコンピュータプロセッサを含む。
別の実施形態は、電気刺激のための活性化容積を選択又は操作するためのプロセッサ実行可能命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体であり、デバイス上にインストールされた時にプロセッサ実行可能命令は、デバイスが、和集合ボタン、共通集合ボタン、又は差集合ボタンから選択される少なくとも１つのユーザ起動可能ボタンを含むグラフィカルユーザインタフェースを提示するステップと、少なくとも２つの活性化容積を表示するステップと、少なくとも１つのユーザ起動可能ボタンのユーザ起動に応答して、少なくとも２つの活性化容積のうちの少なくとも２つの和集合、共通集合、又は差集合を表示するステップと、を含む処理を実行することを可能にする。
更に別の実施形態は、電気刺激のための活性化容積を選択又は操作する方法である。本方法は、和集合ボタン、共通集合ボタン、又は差集合ボタンから選択される少なくとも１つのユーザ起動可能ボタンを含むグラフィカルユーザインタフェースを提示するステップと、少なくとも２つの活性化容積を表示するステップと、少なくとも１つのユーザ起動可能ボタンのユーザ起動に応答して、少なくとも２つの活性化容積のうちの少なくとも２つの和集合、共通集合、又は差集合を表示するステップとを含む。
上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、グラフィカルユーザインタフェースは、和集合ボタン、共通集合ボタン、及び差集合ボタンを含む。上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、活性化容積は、更に、活性化容積に関連付けられたメタデータを含有する。上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、グラフィカルユーザインタフェースは、更に、検索ボタンを含む。上述のシステム、非一時的コンピュータ可読媒体、又は方法の少なくとも一部の実施形態では、処理は、検索ボタンのユーザ起動に応答して、ユーザが１又は２以上の検索語を示すことを可能にするステップと、１又は２以上の検索語を使用して１組の活性化容積のメタデータを検索し、１又は２以上の活性化容積を１又は２以上の検索語に対応するメタデータで分類するステップとを更に含む。
本発明の非制限的かつ非包括的実施形態を以下の図面を参照して説明する。図面では、別途指定しない限り、様々な図を通して同じ参照番号が同じ部分を参照している。
本発明をより良く理解するために、添付の図面に関連して読まれるものとする以下の「発明を実施するための形態」を参照する。
本発明は、埋込可能な電気刺激システム及びシステムを製造かつ使用する方法の分野に関する。本発明はまた、刺激のための身体の領域を決定するか又は活性化容積を選択又は操作するためのシステム、並びにシステムを製造かつ使用する方法に関する。
適切な埋込可能な電気刺激システムは、以下に限定されるものではないが、リードの遠位端に配置された１又は２以上の電極及びリードの１又は２以上の近位端に配置された１又は２以上の端子を有する少なくとも１つのリードを含む。リードは、例えば、経皮リード及びパドルリードを含む。リードを有する電気刺激システムの例は、全てが引用によって組み込まれる例えば米国特許第６，１８１，９６９号明細書、第６，５１６，２２７号明細書、第６，６０９，０２９号明細書、第６，６０９，０３２号明細書、第６，７４１，８９２号明細書、第７，２４４，１５０号明細書、第７，４５０，９９７号明細書、第７，６７２，７３４号明細書、第７，７６１，１６５号明細書、第７，７８３，３５９号明細書、第７，７９２，５９０号明細書、第７，８０９，４４６号明細書、第７，９４９，３９５号明細書、第７，９７４，７０６号明細書、第８，１７５，７１０号明細書、第８，２２４，４５０号明細書、第８，２７１，０９４号明細書、第８，２９５，９４４号明細書、第８，３６４，２７８号明細書、第８，３９１，９８５号明細書、及び第８，６８８，２３５号明細書、及び米国特許出願公開第２００７／０１５００３６号明細書、第２００９／０１８７２２２号明細書、第２００９／０２７６０２１号明細書、第２０１０／００７６５３５号明細書、第２０１０／０２６８２９８号明細書、第２０１１／０００５０６９号明細書、第２０１１／０００４２６７号明細書、第２０１１／００７８９００号明細書、第２０１１／０１３０８１７号明細書、第２０１１／０１３０８１８号明細書、第２０１１／０２３８１２９号明細書、第２０１１／０３１３５００号明細書、第２０１２／００１６３７８号明細書、第２０１２／００４６７１０号明細書、第２０１２／００７１９４９号明細書、第２０１２／０１６５９１１号明細書、第２０１２／０１９７３７５号明細書、第２０１２／０２０３３１６号明細書、第２０１２／０２０３３２０号明細書、第２０１２／０２０３３２１号明細書、第２０１２／０３１６６１５号明細書、第２０１３／０１０５０７１号明細書、及び第２０１３／０１９７６０２号明細書に見出される。以下の説明では、経皮リードを例示するが、本明細書に説明する方法及びシステムがパドルリードにも応用可能であることは理解されるであろう。
電気刺激のための経皮リード（例えば、深脳又は脊髄刺激）は、リードの周囲の周りに部分的にのみ延びるリング電極又はセグメント化電極又はこれらのあらゆる組合せとすることができる刺激電極を含む。セグメント化電極は、電極のセットで提供することができ、各セットが、特定の長手方向位置でリードの周りに周方向に分散された電極を有する。例示的な目的で、リードは深脳刺激に使用されるものに対して本明細書に説明しているが、リードのいずれも、脊髄刺激、末梢神経刺激、又は他の神経及び組織の刺激を含む深脳刺激以外の応用に使用することができることは理解されるであろう。
図１を参照すると、電気刺激システム１０の一実施形態は、１又は２以上の刺激リード１２及び埋込可能なパルス発生器（ＩＰＧ）１４を含む。システム１０はまた、外部遠隔制御器（ＲＣ）１６、臨床医のプログラマー（ＣＰ）１８、外部試行刺激器（ＥＴＳ）２０、又は外部充電器２２のうちの１又は２以上を含むことができる。
ＩＰＧ１４は、任意的に１又は２以上のリード延長部２４を通じて刺激リード１２に物理的に接続される。各リードは、アレイに配置された複数の電極２６を担持する。ＩＰＧ１４は、１組の刺激パラメータに従って、例えば、パルス電気波形（すなわち、時間的に連続する電気パルス）の形態の電気刺激エネルギを電極アレイ２６に送出するパルス発生回路を含む。埋込可能なパルス発生器を患者の身体、例えば、患者の鎖骨領域の下又は患者の臀部又は腹部の空洞内に埋め込むことができる。埋込可能なパルス発生器は、独立してプログラマブルにすることができる８つの刺激チャネルを有し、各チャネルからの電流刺激の大きさを制御することができる。一部の実施形態では、埋込可能なパルス発生器は、８つより多いか又は少ない刺激チャネル（例えば、４−、６−、１６−、３２−、又はそれよりも多い刺激チャネル）を有することができる。埋込可能なパルス発生器は、リードの端子を受け入れるための１、２、３、４、又はそれよりも多いコネクタポートを有することができる。
ＥＴＳ２０はまた、任意的に経皮リード延長部２８及び外部ケーブル３０を通じて物理的に刺激リード１２に接続することができる。ＩＰＧ１４と類似のパルス発生回路を有するＥＴＳ２０も、例えば、１組の刺激パラメータに従ってパルス電気波形の形態の電気刺激エネルギを電極アレイ２６に送出する。ＥＴＳ２０とＩＰＧ１４の１つの違いは、ＥＴＳ２０が、多くの場合に神経刺激リード１２が埋め込まれた後及びＩＰＧ１４の埋め込みの前に試行ベースで使用される埋込不能なデバイスであり、提供される刺激の反応性を試験することである。ＩＰＧ１４に関して本明細書に説明するいずれの機能も、同様にＥＴＳ２０に関して実行することができる。
ＲＣ１６は、単方向又は双方向無線通信リンク３２を通じてＩＰＧ１４又はＥＴＳ２０と遠隔で通信するか又は制御するのに使用することができる。ＩＰＧ１４及び神経刺激リード１２が埋め込まれた状態で、ＲＣ１６を使用して単方向又は双方向通信リンク３４を通じて遠隔でＩＰＧ１４と通信又は制御することができる。そのような通信又は制御により、ＩＰＧ１４をオン又はオフにして異なる刺激パラメータセットによってプログラムすることができる。ＩＰＧ１４を作動させて、ＩＰＧ１４によって出力された電気刺激エネルギの特徴を能動的に制御するためにプログラムされた刺激パラメータを修正することができる。ＣＰ１８は、臨床医のようなユーザが、手術室及び経過観察セッションにおけるＩＰＧ１４及びＥＴＳ２０の刺激パラメータをプログラムすることを可能にする。
ＣＰ１８は、ＲＣ１６を通じて無線通信リンク３６を通じてＩＰＧ１４又はＥＴＳ２０と間接的に通信することによってこの機能を実行することができる。これに代えて、ＣＰ１８は、無線通信リンク（図示せず）を通じてＩＰＧ１４又はＥＴＳ２０と直接通信することができる。ＣＰ１８によって提供された刺激パラメータは、ＲＣ１６をプログラムするためにも使用され、それによって独立モードの（すなわち、ＣＰ１８の支援なしに）ＲＣ１６の作動によって続けて刺激パラメータを修正することができる。
簡潔にするために、ＲＣ１６、ＣＰ１８、ＥＴＳ２０、及び外部充電器２２の詳細を本明細書では説明しない。これらのデバイスの例示的実施形態の詳細は、引用によって明確に本明細書に組み込まれている米国特許第６，８９５，２８０号明細書に開示されている。他の例示的電気刺激システムは、全てが引用によって組み込まれている米国特許第６，１８１，９６９号明細書、第６，５１６，２２７号明細書、第６，６０９，０２９号明細書、第６，６０９，０３２号明細書、第６，７４１，８９２号明細書、第７，９４９，３９５号明細書、第７，２４４，１５０号明細書、第７，６７２，７３４号明細書、第７，７６１，１６５号明細書、第７，９７４，７０６号明細書、第８，１７５，７１０号明細書、第８，２２４,４５０号明細書、及び第８，３６４，２７８号明細書、及び米国特許出願公開第２００７／０１５００３６号明細書、並びに上記に説明した他の文献に見出すことができる。
図２は、リードの遠位端部分に沿ってリード１１０の周囲に少なくとも部分的に配置された電極１２５及びリードの近位端部分に沿って配置された端子１３５を備えたリード１１０の一実施形態を示している。リード１１０は、例えば、脳、脊髄、又は他の身体の臓器又は組織のような刺激を望ましい身体の部位の近く又はその内部に埋め込むことができる。深脳刺激のための作動の一例では、患者の頭蓋骨又は頭蓋に頭蓋ドリル（一般的にバーと呼ぶ）で穴を開け、硬膜又は脳の被膜を凝固させて切開することにより、脳の望ましい位置へのアクセスを達成することができる。スタイレット（図示せず）の助けを借りてリード１１０を頭蓋及び脳の組織に挿入することができる。例えば、定位固定フレーム及びマイクロドライブモータシステムを使用して脳内のターゲット位置にリード１１０を案内することができる。一部の実施形態では、マイクロドライブモータシステムは、完全に又は部分的に自動にすることができる。マイクロドライブモータシステムは、リード１１０を挿入、リード１１０を前進、リード１１０を後退、又はリード１１０を回転させるステップの１又は２以上を（単独で又は組み合わせて）実行するように構成することができる。
一部の実施形態では、ターゲット神経細胞によって刺激される筋肉又は他の組織、又は患者又は臨床医に反応するユニットに結合された測定デバイスは、埋込可能なパルス発生器又はマイクロドライブモータシステムに結合することができる。測定デバイス、ユーザ、又は臨床医は、刺激又は記録電極に対するターゲット筋肉又は他の組織による反応を示し、ターゲット神経を識別して刺激電極の位置決めを容易にすることができる。例えば、ターゲット神経が、震えを体験する筋肉に向けられる場合に、測定デバイスを使用して、筋肉を観察して神経の刺激に反応した震えの頻度又は振幅の変化を示すことができる。これに代えて、患者又は臨床医は、筋肉を観察してフィードバックを提供することができる。
深脳刺激のためのリード１１０は、刺激電極、記録電極、又はこの両方を含むことができる。少なくとも一部の実施形態では、神経が記録電極を使用して位置付けられた後に刺激電極をターゲット神経に位置合わせすることができるようにリード１１０を回転させることができる。
ターゲット神経を刺激するためにリード１１０の周囲に刺激電極を配置することができる。刺激電極は、リング状にすることができ、それによってリード１１０の長さに沿った電極の位置からあらゆる方向に等しく各電極から電流が発射される。図２の実施形態では、電極１２０の２つがリング電極１２０である。リング電極は、一般的に、リードの周りの制限された角度範囲からだけ刺激電流が向けられることを可能にしない。しかし、セグメント化電極１３０を使用して、リードの周りの選択された角度範囲に刺激電流を向けることができる。セグメント化電極が、一定した電流刺激を送出する埋込可能なパルス発生器と共に使用された時に、リードの軸の周りの位置に正確に刺激を送出するための電流ステアリングを達成することができる（すなわち、リードの軸の周りの半径方向位置決め）。電流ステアリングを達成するために、リング電極に加えて又はリング電極の代わりにセグメント化電極を利用することができる。
リード１００は、リード本体１１０、端子１３５、及び１又は２以上のリング電極１２０及びセグメント化電極の１又は２以上のセット１３０（又は電極のあらゆる他の組合せ）を含む。リード本体１１０は、例えば、ポリマー材料のような生体適合性の非導電材料から作ることができる。適切なポリマー材料は、以下に限定されるものではないが、シリコーン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリウレタンウレア、ポリエチレンなどを含む。身体に埋め込まれた状態で、リード１００は、延長された時間にわたって身体組織に接触することができる。少なくとも一部の実施形態では、リード１００は、１．５ｍｍよりも長くない断面直径を有し、０．５から１．５ｍｍの範囲とすることができる。少なくとも一部の実施形態では、リード１００は、少なくとも１０ｃｍの長さを有し、リード１００の長さは、１０から７０ｃｍの範囲とすることができる。
電極１２５は、金属、合金、導電性酸化物、又はあらゆる他の適切な導電性生体適合材料を使用して作ることができる。適切な材料の例は、以下に限定されるものではないが、プラチナ、プラチナイリジウム合金、イリジウム、チタン、タングステン、パラジウム、パラジウムロジウムなどを含む。好ましくは、電極は、生体適合性であり、予想される使用持続時間の作動環境における予想される作動条件の下でほとんど腐食しない材料から作られる。
電極の各々は、使用又は非使用（ＯＦＦ）のいずれかとすることができる。電極が使用された時に、電極は、アノード又はカソードとして使用することができ、アノード又はカソード電流を運ぶ。一部の事例では、電極は、ある期間はアノード及びある期間はカソードとすることができる。
深脳刺激リードは、１又は２以上のセットのセグメント化電極を含むことができる。セグメント化電極は、リング電極よりも優れた電流ステアリングを提供することができ、これは深脳刺激におけるターゲット構造が一般的に遠位電極アレイの軸の周りで対称ではないためである。代わりに、ターゲットをリードの軸を貫通する平面の１つの側に位置付けることができる。半径方向にセグメント化された電極アレイ（「ＲＥＳＡ」）の使用を通じて、リードの長さに沿うだけでなくリードの周囲の周りに沿って電流ステアリングを実行することができる。これは、神経ターゲット組織に正確な電流刺激の３次元ターゲット化及び送出を提供すると同時に、他の組織の刺激を潜在的に阻止する。セグメント化電極を備えたリードの例は、全てが引用によって本明細書に組み込まれている米国特許出願公開第２０１０／０２６８２９８号明細書、第２０１１／０００５０６９号明細書、第２０１１／０１３０８０３号明細書、第２０１１／０１３０８１６号明細書、第２０１１／０１３０８１７号明細書、第２０１１／０１３０８１８号明細書、第２０１１／００７８９００号明細書、第２０１１／０２３８１２９号明細書、第２０１２／００１６３７８号明細書、第２０１２／００４６７１０号明細書、第２０１２／００７１９４９号明細書、第２０１２／０１６５９１１号明細書、第２０１２／１９７３７５号明細書、第２０１２／０２０３３１６号明細書、第２０１２／０２０３３２０号明細書、第２０１２／０２０３３２１号明細書を含む。
電気刺激リードは、患者の身体（例えば、患者の脳又は脊髄内）に埋め込み、周囲の組織を刺激するのに使用することができる。患者の身体のリード及びその電極の位置及び刺激を発生させるのに使用される刺激パラメータが与えられた場合に、刺激の有効領域（活性化容積（ＶＯＡ）又は刺激場モデル（ＳＦＭ）と呼ぶことが多い）を推定することは有用である。例えば、全てが引用によって本明細書に組み込まれている米国特許第８，３２６，４３３号明細書、第８，６７５，９４５号明細書、第８，８３１，７３１号明細書、第８，８４９，６３２号明細書、及び第８，９５８，６１５号明細書、米国特許出願公開第２００９／０２８７２７２号明細書、第２００９／０２８７２７３号明細書、第２０１２／０３１４９２４号明細書、第２０１３／０１１６７４４号明細書、第２０１４／０１２２３７９号明細書、及び第２０１５／００６６１１１号明細書、及び米国仮特許出願第６２／０３０，６５５号明細書に説明するものを含むＶＯＡを決定して患者の骨格に対するＶＯＡを図形的に表示するためのあらゆる適切な方法を使用することができる。これらの文献のいくつかはまた、身体骨格の地図を画像化された患者の生理機能に登録する方法及びシステムを開示している。
ＶＯＡは、システムに入力された１組の刺激パラメータに基づいて決定することができる。刺激パラメータを修正して、修正された刺激パラメータから新しいＶＯＡを決定することによってユーザによってＶＯＡを修正することができる。これは、ユーザが刺激の容積を調節することを可能にする。
図３は、電気刺激パラメータを決定するためのシステムの一実施形態を示している。システムは、プロセッサ３０２及びメモリ３０４、ディスプレイ３０６、入力デバイス３０８、及び任意的に電気刺激システム３１２を含むコンピュータデバイス３００又はあらゆる他の類似のデバイスを含むことができる。システム３００はまた、任意的に１又は２以上の撮像システム３１０を含むことができる。
コンピュータデバイス３００は、情報を処理するためのコンピュータ、タブレット、モバイルデバイス、又はあらゆる他の適切なデバイスとすることができる。コンピュータデバイス３００はユーザに対してローカルとすることができ、又はプロセッサ３０２又はメモリ３０４（又はその一部）の一方又は両方を含むコンピュータに対してローカルではない構成要素を含むことができる。例えば、一部の実施形態では、ユーザは、非ローカルコンピュータデバイスに接続された端末を作動させることができる。他の実施形態では、メモリは、ユーザに対してローカルでないものにすることができる。
コンピュータデバイス３００は、ユーザに対してローカルとすることができるか又はユーザに対してローカルでなくてもよい１又は２以上のハードウエアプロセッサを含むあらゆる適切なプロセッサ３０２又はコンピュータデバイスの他の構成要素を利用することができる。プロセッサ３０２は、プロセッサに提供された命令を実行するように構成される。
いずれの適切なメモリ３０４もコンピュータデバイス３０２に使用することができる。メモリ３０４は、コンピュータ可読媒体の１つのタイプ、すなわち、コンピュータ可読ストレージ媒体を示している。コンピュータ可読ストレージ媒体は、以下に限定されるものではないが、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータのような情報の格納のためのあらゆる方法又は技術に実施される不揮発性、非一時的、着脱可能、及び着脱不能媒体を含むことができる。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、又は他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多機能ディスク（「ＤＶＤ」）又は他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又は他の磁気ストレージデバイス、又は望ましい情報を格納するのに使用することができかつコンピュータデバイスによってアクセス可能なあらゆる他の媒体を含む。
通信方法は、コンピュータ可読媒体の別のタイプ、すなわち、通信媒体を提供する。通信媒体は、一般的に、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は搬送波のような変調データ信号の他のデータ、データ信号、又は他の搬送機構を実施し、いずれの情報配信媒体も含む。「変調データ信号」及び「搬送波信号」という語は、その特性セットの１又は２以上を有するか又は信号における情報、命令、データなどを符号化するような方法で変更された信号を含む。一例として、通信媒体は、ツイストペア、同軸ケーブル、光ファイバ、導波管などの有線媒体のような有線媒体、及び音響、ＲＦ、赤外線などの無線媒体のような無線媒体を含む。
ディスプレイ３０６は、モニタ、画面、ディスプレイのようなあらゆる適切なディスプレイデバイスとすることができ、プリンタを含むことができる。入力デバイス３０８は、例えば、キーボード、マウス、タッチ画面、トラックボール、ジョイスティック、音声認識システム、又はこれらのあらゆる組合せなどとすることができる。
制限されないが、ＭＲＩ、ＣＴ、超音波、又は他の撮像システムを含む１又は２以上の撮像システム３１０を使用することができる。撮像システム３１０は、コンピュータデバイス３００と有線又は無線接続を通じて通信することができ、又はこれに代えて又はこれに加えて、ユーザは、コンピュータ可読媒体を使用して又は何らかの他の機能によって撮像システム３１０から画像を提供することができる。
電気刺激システム３１２は、例えば、図１に例示した構成要素のいずれかを含むことができる。電気刺激システム３１２は、有線又は無線接続を通じてコンピュータデバイス３００と通信することができ、又はこれに代えて又はこれに加えて、ユーザは、コンピュータ可読媒体を使用して又は何らかの他の機構によって電気刺激システム３１２とコンピュータデバイス３００の間に情報を提供することができる。一部の実施形態では、コンピュータデバイス３００は、例えば、ＩＰＧ、ＣＰ、ＲＣ、ＥＴＳ、又はこれらのあらゆる組合せのような電気刺激システムの一部を含むことができる。
本明細書に説明する方法及びシステムは、多くの異なる形態に具現化することができ、本明細書に示す実施形態に制限されるものと解釈すべきではない。従って、本明細書に説明する方法及びシステムは、完全にハードウエアの実施形態、完全にソフトウエアの実施形態、又はソフトウエアとハードウエアの態様を組み合わせた実施形態の形態を取ることができる。本明細書で引用するシステムは、一般的にメモリを含み、一般的にモバイルデバイスを含む他のデバイスとの通信の方法を含む。通信の方法は、有線及び無線通信方法の両方を含むことができる。有線通信は、ツイストペア、同軸ケーブル、光ファイバ、導波管、又はこれらのあらゆる組合せを通じた通信を含むことができる。無線通信は、ＲＦ、赤外線、光、音響、近距離通信、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など、又はこれらのあらゆる組合せを含むことができる。
治療効果を提供するための電気刺激を送出するのに望ましい領域を決定するか又は副作用を低減又は阻止するために刺激を避ける領域を決定することは有用である。少なくとも一部の事例では、電気刺激リードが患者に埋め込まれた時に、患者は、刺激パラメータの異なるセットが何らかの格付けスケール（例えば、パーキンソン病統一スケール（ＵＰＤＲＳ））に基づいて試験及び評価される査定を受ける。
これに加えて、少なくとも一部の事例では、患者の身体内の埋め込まれたリードの位置は、手術後撮像（例えば、ＣＴ走査による）を使用して決定することができる。リードの位置及びそれに対応する電極、及び刺激パラメータを使用して、かつこれらのパラメータを使用して刺激された組織の容積を推定することができる。
単一患者から又は複数の患者からのこのデータを評価して、電気的に刺激された時に、治療された病態又は疾患の少なくとも１つの症状に影響を与えるか又は刺激効果を生成するか又は刺激副作用を生じる場合がある身体の部分（例えば、脳の一部）を識別することができる。複数の患者からのデータが評価される時に、患者を全般的な母集団から取り出すか、又は制限されないが、治療される病態又は疾患、年齢、性別、住所、体重、人種、国籍のような又はこれらのあらゆる組合せを含む１又は２以上の条件に基づいて患者を選択することができる。
電気的に刺激された時に、症状における影響、何らかの他の刺激効果、又は副作用を生成する可能性が高い身体の部分を理解することにより、医師は、身体の一部を刺激する（又は刺激しない）可能性が高い刺激パラメータを選択することができる。これらのパラメータは推定を表し、実施された時に、患者の身体への実際の試験時に訂正又は修正することができることは認められるであろう。
本発明は、症状における効果、刺激効果、又は刺激副作用を生じるように刺激することができる身体の部分を予想するために、患者からのデータを評価することに少なくとも一部関連する。一部の実施形態では、並べ替え試験を使用して、複数の実際の刺激インスタンス及び関連付けられたスコアを評価し、刺激された時に症状における影響、刺激効果、又は副作用を生じる可能性が高い身体の部分を評価することができる。
図４は、病態又は疾患を処置するための電気刺激が少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用に影響を与える可能性が高い身体の各部分を識別する方法の一実施形態を概説するものである。ステップ４０２で、複数の実際の刺激インスタンスが取得される。少なくとも一部の実施形態では、各刺激インスタンスは、１組の刺激パラメータ（例えば、パルス幅、パルス持続時間、パルス周波数、パルス振幅など）、刺激パラメータの値、及び少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用に向けられた少なくとも１つのスコアを含む。本明細書に使用する「刺激パラメータ」という語は、パラメータの分類を示すのに使用され、「刺激パラメータ値」又は「値」という語は、特定の刺激パラメータに対する実際の値（例えば、数値）を示すのに使用される。
少なくとも一部の実施形態では、各刺激インスタンスは、同じ刺激パラメータを含むが、刺激パラメータ値の１又は２以上は異なる場合がある。他の実施形態では、刺激パラメータの異なるセットは、刺激インスタンスの１又は２以上に関連付けることができる。例えば、一部の刺激インスタンスは、刺激パルス幅を含むことができ、他の刺激インスタンスは、刺激パルス幅を含まない。
少なくとも一部の実施形態では、各刺激インスタンスは、同じ症状、刺激効果、又は刺激副作用に対するスコアを含む。他の実施形態では、異なる刺激インスタンスが、症状、刺激効果、又は刺激副作用に対する異なるセットのスコアを有することができる。
刺激インスタンスは、単一患者からとすることができ、又は複数の患者からとすることができる。少なくとも一部の実施形態では、各刺激インスタンスは、同じ病態又は疾患の治療に向けられる。他の実施形態では、異なる刺激インスタンスは、関連付けられたか又は関連付けられない異なる病態又は疾患の治療に向けることができる。
ステップ４０４で、各刺激インスタンスの刺激パラメータは、これらの刺激パラメータによって刺激される身体の領域を推定するのに使用される。これらの推定は、例えば、軸索活性化の推定、活性化される細胞本体の推定、又は活性化される繊維経路の推定など、又はこれらのあらゆる組合せを含むことができる。少なくとも一部の事例では、推定は、活性化の値（ＶＯＡ）又は刺激場モデル（ＳＦＭ）と呼ばれる。これらの推定を実行するための適切な方法の例は、以下に限定されるものではないが、全てが引用によって本明細書に組み込まれている米国特許第８，３２６，４３３号明細書、第８，６７５，９４５号明細書、第８，８３１，７３１号明細書、第８，８４９，６３２号明細書、及び第８，９５８，６１５号明細書、及び米国特許出願公開第２００９／０２８７２７２号明細書、第２００９／０２８７２７３号明細書、第２０１２／０３１４９２４号明細書、第２０１３／０１１６７４４号明細書、第２０１４／０１２２３７９号明細書、及び第２０１５／００６６１１１号明細書、及び米国仮特許出願第６２／０３０，６５５号明細書に説明するものを含む。刺激パラメータを使用しない刺激領域を推定する他の方法も利用することができることは認められるであろう。
他の実施形態では、刺激領域の表示を備えた刺激インスタンスがシステムに提供される。そのような実施形態では、システムは、刺激領域を計算又は推定する必要はない。
刺激領域が計算又は推定されると、刺激領域は、任意的に、患者の撮像データを使用して、解剖地図を使用して、又は刺激領域の共通基準座標系を提供するためのあらゆる他の適切な方法を使用して、共通の空間に変換される。それによって全ての刺激インスタンスの全ての刺激領域を共通基準座標系に重ねることができる。
ステップ４０６で、身体の１又は２以上の選択された部分の各々の刺激が症状、刺激効果、又は刺激副作用に影響を与える可能性が分析される。少なくとも一部の実施形態では、当該の身体の領域は、容積要素（「ボクセル」）に分割される。各ボクセルは同じ容積を有することができ、又はボクセルが異なる容積を有することができる。一部の実施形態では、各ボクセルが単一解剖構造（例えば、単一脳構造）にのみ関連付けられるようにボクセルが選択される。ボクセルは、当該の区域全体又は当該の区域の一部だけを覆うことができる。ボクセルは、互いに接触することができ、又は接触しなくてもよい。
並べ替え試験は、特定の症状、刺激効果、又は刺激副作用に対するスコアに特定のボクセルの刺激が寄与するか否かをの可能性を決定するのに使用される。ボクセル（上述のように体の一部に対応する）の刺激が、特定の症状、刺激効果、又は刺激副作用に影響を与える可能性を並べ替え試験を使用して分析する１つの方法を例示するために、そのボクセル及びその症状、刺激効果、又は刺激副作用に対するマトリックス（行列）が生成される。一例として、図５Ａに例示するように、単一の症状、刺激効果、又は刺激副作用に対する各ボクセルのための２列マトリックス５００を生成することができる。このマトリックスの各行は、異なる刺激インスタンスに対応する。例示的な例では、Ｎ個の刺激インスタンスが存在する。このマトリックスの第１列の各行のエントリＡnは、この刺激インスタンスでは、ボクセルが刺激された（すなわち、活性）又は刺激されなかった（すなわち、不活性）か否かにそれぞれ応じて０又は１である。第２の列の各行のエントリＳnは、例えば、その刺激インスタンスに対する特定の症状、刺激効果、又は刺激副作用の改善又は悪化を示す対応するスコアである。行は、代わりに列とすることができ、列は、行にすることができることは認められるであろう。各個々のボクセルに対して類似のマトリックスを形成することができる。更に、類似のマトリックスを使用して他の症状、刺激効果、又は刺激副作用を調べることができる。
統計的分析が並べ替え試験を使用して実行され、ボクセルの活性化の状態が、症状、刺激効果、又は刺激副作用に影響があるか否かを評価する。一例として、並べ替え試験は、以下のように進行し、各ボクセルの活性（第１列＝１）と不活性（第１列＝０）状態の間の平均スコアの差（又はスコア又はあらゆる他の適切な尺度の差）が決定される。次に、マトリックスの第１列（又はこれに代えて、第２の列）のエントリが、新しいマトリックス５００’を生成するために、図５Ｂに示すようにランダムに割り当てられ（無作為抽出され）、ここでは、ｘ、ｙ、ｚ、及びｗが１からＮの範囲内の異なるランダム整数である。「活性」（第１列＝１）と「不活性」（第１列＝０）状態の間の平均スコアの差が、このランダム化マトリックスに対して再度計算される。このランダム化及び差決定処理は、何度も（例えば、少なくとも１００、５００、１０００、２０００、２５００、５０００、又はそれよりも多い回数）繰り返される。取得される差は、図５Ｃに示すように、「活性」状態（第１列＝１）と「不活性」状態（第１列＝０）の間のスコアの差の分布５０２としてグラフにすることができる。並べ替え試験は、「ボクセルの状態（活性又は不活性）が「スコア」に影響を与えない」という帰無仮説の下で実行される。実際の活性と不活性状態のスコア間の差の観察された値５０４（最初に計算された差）が、この分布と比較される。観察された値がこの分布から生じそうもない場合に、帰無仮説が無効であると断言される（すなわち、ボクセルはスコアに影響を与える）。帰無仮説が無効であると断言された場合、ボクセルが、選択された症状、刺激効果、又は刺激副作用に対するスコアに影響を与える可能性が高い。観察された値が分布に生じる可能性を使用して、ボクセルが、選択された症状、刺激効果、又は刺激副作用に対するスコアに影響を与える質的又は量的な可能性を決定又は推定することができる。
選択された症状、刺激効果、又は刺激副作用に対する当該の各ボクセルに並べ替え試験を実行することができる。この処理は、選択された症状、刺激効果、又は刺激副作用に対して影響を与える可能性が高いボクセルと影響を与える可能性のないボクセルを分離する。影響力のあるボクセルの１又は２以上は、所与の症状、刺激効果、及び刺激副作用に対するターゲット容積を形成することができる。閾値基準５０６、又は複数の閾値基準、（観察された値５０４が閾値基準の外側である場合）を使用して、重要度の異なるレベルのボクセルを抽出することができる。
ここで並べ替え試験を使用する重要度は（ｔ試験とは対照的に）、並べ替え試験が、特定の症状、刺激効果、及び刺激副作用に対するボクセルの影響の統計的重要度を決定するためのロバストかつ非パラメトリックな方法を提供することである。
ステップ４０８で、選択された症状、刺激効果、刺激副作用に対するボクセル及びその影響のこの分析は、コンピュータ又は他のストレージデバイスに格納することができ、医師による精査のために表示することができる。この処理は、追加のボクセル、及び追加の症状、刺激効果、又は刺激副作用に対して繰り返すことができる。医師はこれらの分析の結果を利用して、１又は２以上の症状の望ましい治療又は望ましい刺激効果を生成するために刺激することができる身体の部分又は１又は２以上の副作用を低減又は排除するために刺激を避けるべき身体の各部分を識別することができる。
次に、ユーザは、ボクセルの分析を使用して、提案される刺激領域を識別してこの領域を刺激する刺激パラメータを選択することができる。少なくとも一部の実施形態では、電気刺激を発生させるための埋込可能なパルス発生器又は外部試行刺激器に刺激パラメータを提供することができる。図１に示す刺激システムを含むあらゆる適切な電気刺激システムを使用して電気刺激を患者に提供することができる。
一部の実施形態では、疑似逆マトリックスが、複数の実際の刺激インスタンス及び関連付けられたスコアを評価し、刺激された時に結果に寄与する身体の部分を評価するのに使用される。結果は、症状、病気、又は疾患の治療、刺激効果の生成、刺激副作用生成などを表すことができる。
図６は、刺激された時に、少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用に影響を与える場合がある身体の部分の評価を識別する方法の一実施形態を概説するものである。ステップ６０２で、複数の実際の刺激インスタンスが取得される。各刺激インスタンスは、１組の刺激パラメータ（例えば、パルス幅、パルス持続時間、パルス周波数、パルス振幅など）と、これらの刺激パラメータの値と、少なくとも１つの症状、病気、又は疾患の治療、刺激効果の生成、又は刺激副作用生成のような結果に向けた少なくとも１つのスコアとを含む。本明細書に使用する「刺激パラメータ」という語は、パラメータの分類を示すのに使用され、「刺激パラメータ値」又は「値」という語は、特定の刺激パラメータの実際の値（例えば、数値）を示すのに使用される。
少なくとも一部の実施形態では、各刺激インスタンスが同じ刺激パラメータを含むが、刺激パラメータ値の１又は２以上は異なる場合がある。他の実施形態では、刺激パラメータの異なるセットは、刺激インスタンスの１又は２以上に関連付けることができる。例えば、一部の刺激インスタンスは刺激パルス幅を含むことができ、他の刺激インスタンスは刺激パルス幅を含まない。
少なくとも一部の実施形態では、各刺激インスタンスは、同じ症状、刺激効果、又は刺激副作用に対するスコアを含む。他の実施形態では、異なる刺激インスタンスは、症状、刺激効果、又は刺激副作用に対する異なるセットのスコアを有することができる。
刺激インスタンスは、単一患者からとすることができ、又は複数の患者からとすることができる。少なくとも一部の実施形態では、各刺激インスタンスは、同じ病態又は疾患の治療に向けられる。他の実施形態では、異なる刺激インスタンスは、関連付けられたか又は関連付けられない様々な病態又は疾患の治療に向けることができる。
ステップ６０４で、各刺激インスタンスの刺激パラメータは、これらの刺激パラメータによって刺激される身体の領域を推定するのに使用される。これらの推定は、例えば、軸索活性化の推定、活性化される細胞本体の推定、又は活性化される繊維経路の推定など、又はこれらのあらゆる組合せを含むことができる。少なくとも一部の事例では、推定は、活性化の値（ＶＯＡ）又は刺激場モデル（ＳＦＭ）と呼ばれる。これらの推定を実行するための適切な方法の例は、以下に限定されるものではないが、全てが引用によって本明細書に組み込まれている米国特許第８，３２６，４３３号明細書、第８，６７５，９４５号明細書、第８，８３１，７３１号明細書、第８，８４９，６３２号明細書、及び第８，９５８，６１５号明細書、及び米国特許出願公開第２００９／０２８７２７２号明細書、第２００９／０２８７２７３号明細書、第２０１２／０３１４９２４号明細書、第２０１３／０１１６７４４号明細書、第２０１３／０１１６７４８号明細書、第２０１４／０１２２３７９号明細書、及び第２０１５／００６６１１１号明細書、及び米国仮特許出願第６２／０３０，６５５号明細書に説明したものを含む。刺激パラメータを使用しない刺激領域を推定する他の方法も利用することができることは認められるであろう。
他の実施形態では、刺激領域の表示を備えた刺激インスタンスがシステムに提供される。そのような実施形態では、システムは、刺激領域を計算又は推定する必要がない。
刺激領域が計算又は推定されると、刺激領域は、任意的に、患者の撮像データを使用して、解剖地図を使用して、又は刺激領域の共通基準座標系を提供するためのあらゆる他の適切な方法を使用して、共通の空間に変換される。それによって全ての刺激インスタンスの全ての刺激領域は、共通基準座標系に重ねることができる。
ステップ６０６で、刺激された時に、症状、刺激効果、又は刺激副作用に影響を与える可能性が高い身体の各部分を識別するために分析が実行される。少なくとも一部の実施形態では、当該の身体の範囲は、容積要素（「ボクセル」）に分割される。各ボクセルは同じ容積を有することができ、又はボクセルは異なる容積を有することができる。一部の実施形態では、各ボクセルが単一解剖学的構造（例えば、単一脳構造）にのみ関連付けられるようにボクセルが選択される。ボクセルは、当該の区域全体又は当該の区域の一部分だけを覆うことができる。ボクセルは互いに接触することができ、又は接触しなくてもよい。
刺激された時に、疑似逆マトリックス計算を使用して特定の症状、刺激効果、又は刺激副作用に影響を与える可能性が高いボクセル（身体の一部に対応する）を分析する１つの方法を例示するために、各ボクセルが列を表し、各刺激インスタンスが行を表すマトリックスが生成される。（これに代えて、ボクセルを行として割り当てることができ、刺激インスタンスを列として割り当てられることは認められるであろう。）Ｎ刺激インスタンス及びＭボクセル（すなわち、身体の一部）に対して、マトリックスは、Ｎ×ＭマトリックスＡであり、かつ図７Ａに示すようにｉが１からＮに及ぶ整数であり、かつｉ番目の刺激インスタンスに対応し、ｊが１からＭに及ぶ整数であり、かつ身体のｊ番目の部分に対応する場合にエントリａijを有する（又は行及び列の代替割り当てが使用される場合はエントリａjiを有するＭ×Ｎマトリックス）。この実施形態では、ａijは、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激されない場合は０であり、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激される場合は非ゼロ値（例えば、１）である。
これに加えて、スコアの１つの列ベクトルＳは、図７Ｂに示すように、ｉ番目の刺激インスタンスに対するスコア（すなわち、結果）であるエントリＳiによって生成される。Ｓ及びＡのこれらの定義に基づいて、Ｓ＝Ａ・Ｉであり、ここでＩは、各ボクセルの刺激が観察された結果に対して有する影響を示す１つの列影響ベクトルである。次に、影響ベクトルは、Ｉ＝Ａ+・Ｓとして決定することができ、ここでＡ+は、Ａの疑似逆マトリックスである。Ａの疑似逆マトリックスＡ+を計算、推定、又は他に決定する方法は公知であり、あらゆる適切な方法を使用することができる。
図８Ａは、５つの刺激インスタンス及び４つのボクセルを表す５×４マトリックスＡの一例を示している。マトリックスＡは、各刺激インスタンス中に刺激されるボクセル（ａij＝１）又は刺激されないボクセル（Ａij＝０）を示すために埋められる。例はまた、スコアＳ1からＳ5を有するスコアベクトルＳを含む。Ａの疑似逆マトリックスを使用して、図８Ａに示すように影響ベクトルを取得することができる。影響ベクトルのエントリはそれぞれのボクセルに対応し、特定の症状、刺激効果、又は刺激副作用に関して全体的な結果に影響を与える可能性が最も高いボクセルを示すのに使用することができる。
図８Ｂは、３つの刺激インスタンス及び４つのボクセルを表す３×４マトリックスＡの一例を示している。マトリックスＡは、各刺激インスタンス中に刺激されるボクセル（Ａij＝０）又は刺激されないボクセル（ａij＝０）を示すために埋められる。この例はまた、スコアＳ1からＳ3を有するスコアベクトルＳを含む。Ａの疑似逆マトリックスを使用して、図８Ｂに示すように影響ベクトルを取得することができる。影響ベクトルのエントリはそれぞれのボクセルに対応し、特定の症状、刺激効果、又は刺激副作用に対する全体的な結果に影響を与える可能性が最も高いボクセルを示すのに使用することができる。
ステップ６０８で、ボクセルと、選択された症状、刺激効果、刺激副作用に対するボクセルの影響との分析は、コンピュータ又は他のストレージデバイスに格納することができ、医師による精査のために表示することができる。この処理は、追加のボクセルに対して、及び追加の症状、刺激効果、又は刺激副作用に対して繰り返すことができる。医師は、これらの分析の結果を利用して、１又は２以上の症状の望ましい治療又は望ましい刺激効果を生成するために刺激することができる身体の部分、又は１又は２以上の副作用を低減又は排除するために刺激を避けるべき身体の各部分を識別することができる。
次に、ユーザは、ボクセルの分析を使用して提案される刺激領域を識別し、その領域を刺激する刺激パラメータを選択することができる。少なくとも一部の実施形態では、電気刺激を発生させるための埋込可能なパルス発生器又は外部試行刺激器に刺激パラメータを提供することができる。図１に示す刺激システムを含むあらゆる適切な電気刺激システムを使用して患者に電気刺激を提供することができる。
１又は２以上のＶＯＡを視覚化及び修正するためにグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を使用することができる。図９Ａは、本発明の例示的実施形態によるＧＵＩ９８０を示している。図示のＧＵＩ９８０は、例示的な目的で単純化され、２つのＶＯＡ９８２ａ、９８２ｂ、及びシステム機能を活性化するためのユーザ対話のためのいくつかのボタン９８４、９８６、９８８、９９０を示している。しかし、ＧＵＩは、以下に限定されるものではないが、画像から取得することができ、又は地図などに基づいて理想化された構造を表す患者の身体の構造の表現のうちの１又は２以上（例えば、患者の脳又はあらゆる他の解剖領域の一部）、リード又はリード電極の表示、ＧＵＩ機能を初期化するための追加のボタン又は他の構造、患者、身体構造、ＶＯＡ、刺激パラメータなどに関する情報などを含む追加の特徴を含むことができることは認められるであろう。本明細書に説明する機能を含むように修正することができるＧＵＩの例は、例えば、全てが引用によって本明細書に組み込まれている米国特許第８，３２６，４３３号明細書、第８，６７５，９４５号明細書、第８，８３１，７３１号明細書、第８，８４９，６３２号明細書、及び第８，９５８，６１５号明細書、及び米国特許出願公開第２００９／０２８７２７２号明細書、第２００９／０２８７２７３号明細書、第２０１２／０３１４９２４号明細書、第２０１３／０１１６７４４号明細書、第２０１３／０１１６７４８号明細書、第２０１４／０１２２３７９号明細書、及び第２０１５／００６６１１１号明細書、及び米国仮特許出願第６２／０３０，６５５号明細書に見出すことができる。
表示されたＶＯＡは、２次元（図９Ａに図示）又は３次元とすることができる。少なくとも一部の実施形態では、ＧＵＩは、例えば、マウス、スタイラスのような入力デバイス、又は更にユーザの指を使用したポイント及びクリックにより、又はボタンなどを選択又は選択解除するためのキーボード操作により、ユーザ対話的である。
図示のＧＵＩは、和集合ボタン９８５、共通集合ボタン９８６、差集合ボタン９８８、及び検索ボタン９９０を含む。他のＧＵＩは、上述の文献に説明するようにこれらのボタン及びＧＵＩ要素のあらゆる組合せを含むことができる。
一部の実施形態では、システムは、刺激パラメータに基づいて計算することができるＶＯＡの視覚化を可能にすることができ、任意的にＶＯＡは患者に関連付けられる。ＶＯＡは、検索することができるメタデータでタグ付けすることができる。メタデータの例は、以下に限定されるものではないが、デモグラフィック情報（例えば、ＶＯＡに関連付けられた患者の性別、年齢、人種、国籍、身長、体重など）、診断、医師のメモ、リード位置、刺激された身体の構造などを含む。複数の患者からのＶＯＡは、データベースに維持することができ、少なくとも一部のシステムでは、１又は２以上のメタデータ項目に基づいてＶＯＡを検索可能にすることができる。少なくとも一部の実施形態では、ＧＵＩ９８０は、１又は２以上のＶＯＡを発見及び表示するために、上述のメタデータのような検索パラメータをユーザが入力又は選択することを可能にする検索手順を開始する検索ボタン９９０を含む。
一部の実施形態では、システムは、ユーザがＶＯＡ上で作動を実行することを可能にする。例えば、ＧＵＩ９８０は、図９Ｂに示すように２又は３以上のＶＯＡ９８２ａ、９８２ｂ（図９Ａ）の和集合９８２ｃを形成するための和集合ボタン９８４、図９Ｃに示すように２又は３以上のＶＯＡ９８２ａ、９８２ｂ（図９Ａ）の共通集合９８２ｄを形成するための共通集合ボタン９８６、又はＶＯＡの図９Ｄに示すように新しいＶＯＡ９８２ｅを形成するために別のＶＯＡ９８２ａ（図９Ａ）から１つのＶＯＡ９８２ｂ（図９Ａ）を差し引くための差集合ボタン、又はこれらのボタンのあらゆる組合せを含むことができる。得られる修正されたＶＯＡをＧＵＩに表示することができる。例えば、ユーザは、２又は３以上のＶＯＡに共通のボクセルを要求することができ、ＧＵＩが、２又は３以上のＶＯＡの共通集合を表示することができる。別の一例として、ユーザは、２又は３以上のＶＯＡの和集合の表示を要求することができる。更に別の一例として、ユーザは、ＶＯＡ ＡとＶＯＡ Ｂの共通集合に続けてこの結果とＶＯＡ Ｃとの和集合を要求することができる。更に別の例では、ユーザは、ＶＯＡ ＡとＶＯＡ Ｂの和集合に続けてＶＯＡ Ｃとの共通集合を要求することができる。
少なくとも一部の実施形態では、２又は３以上のＶＯＡの共通集合が望ましい場合に、システムは、共通集合に残るＶＯＡの１又は２以上の割合又は比率の表示を決定及び表示することができる。少なくとも一部の実施形態では、２又は３以上のＶＯＡの共通集合が望ましい場合に、システムは、共通集合から除かれるＶＯＡの１又は２以上の割合又は比率の表示を決定及び表示することができる。少なくとも一部の実施形態では、１つのＶＯＡが別のＶＯＡから減算される場合に、システムは、ＶＯＡの１又は２以上が残る割合又は比率の表示を決定及び表示することができる。少なくとも一部の実施形態では、１つのＶＯＡが別のＶＯＡから差し引かれる場合に、システムは、ＶＯＡの１又は２以上が結果から除去又は除外される割合又は比率の表示を決定及び表示することができる。ＶＯＡの組合せに対して実行することができる他の計算の例は、引用によって本明細書に組み込まれている米国特許出願公開第２０１３／０１１６７４８号明細書に見出すことができる。
少なくとも一部の実施形態では、２又は３以上のＶＯＡの和集合、共通集合、又は差集合は、地図を使用して又は患者から又は何らかの他のソースからの画像を使用して取得されるような１又は２以上の解剖構造（例えば、脳の構造）と共に表示することができる。少なくとも一部の実施形態では、２又は３以上のＶＯＡの和集合、共通集合、又は差集合が、特定の解剖構造の少なくとも閾値量（例えば、少なくとも２５％、３３％、５０％、６７％、７５％、又はそれよりも多く）を含む場合に、得られるＶＯＡが解剖構造を含むように、自動で、手動で、又はユーザによる同意のいずれかによって修正することができる。
システムは、図４−図９Ｄに関して上述した方法及びＧＵＩの１又は２以上をあらゆる組合せで含むことができることは認められるであろう。本明細書に説明した方法、システム、及びＧＵＩは、多くの異なる形態に具現化することができ、本明細書に示す実施形態に制限されるものと解釈すべきではない。従って、本明細書に説明した方法、システム、及びＧＵＩは、完全にハードウエアの実施形態、完全にソフトウエアの実施形態、又はソフトウエアとハードウエアの態様を組み合わせた実施形態の形態を取ることができる。本明細書に説明した方法は、各プロセッサが処理の少なくとも一部を実行する場合にプロセッサのいずれかのタイプ又はプロセッサのいずれの組合せも使用して実行することができる。
流れ図の例示的な各ブロック、及び流れ図及び本明細書に開示する方法におけるブロックの組合せは、コンピュータプログラム命令によって実施することができることは認められるであろう。これらのプログラム命令は、プロセッサで実行される命令が流れ図のブロック又は本明細書に開示するブロックに示された作動を実施するための手段を生成するように機械を製作するためにプロセッサに提供することができる。コンピュータプログラム命令は、プロセッサによって実行することができ、一連の作動ステップをプロセッサによって実行させてコンピュータ実装処理を生成することができる。コンピュータプログラム命令は、作動ステップの少なくとも一部を並行して実行することを可能にする。更に、ステップの一部は、マルチプロセッサコンピュータシステムで発生するような１よりも多いプロセッサにわたって実行することができる。更に、１又は２以上の処理は、他の処理と同時に、又は本発明の範囲又は精神から逸脱することなく図示のものとは異なるシーケンスでも実行することができる。
コンピュータプログラム命令は、以下に限定されるものではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、又は他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多機能ディスク（「ＤＶＤ」）又は他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又は他の磁気ストレージデバイス、又は望ましい情報を格納するのに使用することができコンピュータデバイスによってアクセス可能なあらゆる他の媒体を含むあらゆる適切なコンピュータ可読媒体に格納することができる。
以上の明細書、例、及びデータは、本発明の構成の製造及び使用の説明を提供するものである。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく本発明の多くの実施形態を行うことができるので、本発明は、以下に添付する特許請求の範囲にも属するものである。
以下に本発明の実施態様を記載する。
（実施態様１）病態又は疾患を処置するための身体の部分の電気刺激が該病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は副作用のうちの少なくとも１つに影響を与える身体の部分を識別するためのシステムであって、
コンピュータプロセッサを含み、このコンピュータプロセッサが、
複数の刺激インスタンスの各々に対して、該刺激インスタンス中に刺激された身体の領域の推定と、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対するスコアと、を取得するステップと、
身体の複数の部分の各々に対して、並べ替え試験において前記スコア及び前記推定を使用して、身体の部分の刺激が前記病態又は疾患の少なくとも１つ、刺激効果、又は刺激副作用に影響を与える可能性を決定するステップと、
身体のどの部分が、電気的に刺激された時に、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別するために、決定された可能性を格納又は表示するステップと、
を含む処理を実行するように構成かつ配置されている、システム。
（実施態様２）前記処理は、前記複数の刺激インスタンスと各刺激インスタンスに対して１組の刺激パラメータとを取得するステップを更に含む、実施態様１に記載のシステム。
（実施態様３）刺激インスタンス中に刺激された身体の領域の推定を取得するステップは、該刺激インスタンス中に使用された刺激パラメータに基づいて該刺激インスタンス中の身体刺激の領域を推定するステップを含む、実施態様１又は２に記載のシステム。
（実施態様４）前記可能性を決定するステップは、身体の選択された部分と選択された病態又は疾患の症状、刺激効果、又は刺激副作用のための複数の行及び列を含むマトリックスを形成するステップを含み、
前記列又は行のうちの１つが、各刺激インスタンスに対応し、
複数の刺激インスタンスの各々に対して、列又は行内の第１のエントリが、身体の選択された部分がその刺激インスタンスにおいて刺激されたか否かを示し、列又は行内の第２のエントリが、その刺激インスタンスに対して選択された病態又は疾患の症状、刺激効果、又は副作用に対する前記スコアに対応する、実施態様１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
（実施態様５）前記可能性を決定するステップは、帰無仮説が無効である可能性を決定するステップを更に含み、
前記帰無仮説は、身体の選択された部分が、選択された病態又は疾患の症状、刺激効果、又は副作用に対する前記スコアに影響を与えないということである、実施態様４に記載のシステム。
（実施態様６）前記可能性を決定するステップは、身体の事前選択部分が刺激される場合のスコアと身体の該事前選択部分が刺激されない場合のスコアとの間の差を決定するステップを更に含む、実施態様４に記載のシステム。
（実施態様７）前記可能性を決定するステップは、前記第１のエントリについて前記第２のエントリをランダムに割り当てて複数の追加マトリックスを形成するステップを更に含み、
前記可能性を決定するステップは、任意的に、前記マトリックス及び前記複数の追加マトリックスに基づいて分布を生成するステップを更に含む、実施態様６に記載のシステム。
（実施態様８）病態又は疾患を処置するための身体の部分の電気刺激が該病態又は疾患の少なくとも１つの疾患、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与える身体の部分を識別するためのシステムであって、
コンピュータプロセッサを含み、このコンピュータプロセッサが、
Ｎが１よりも大きい整数であるＮ個の刺激インスタンスと、各刺激インスタンスに対して、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対する結果スコアと、を取得するステップと、
Ｍが１よりも大きい整数である身体のＭ個の部分を選択するステップと、
Ｎ個の刺激インスタンスの各々に対してかつ身体のＭ個の部分の各々に対して、身体の部分が刺激インスタンス中に刺激されたか否かを推定するステップと、
ａ）エントリａijを有するＮ×Ｍマトリックス、又はｂ）エントリａjiを有するＭ×Ｎマトリックスのいずれかであるマトリックスを生成するステップであって、ｉが１からＮに及ぶ整数でありｉ番目の刺激インスタンスに対応し、ｊが１からＭに及ぶ整数であり身体のｊ番目の部分に対応し、ａij又はａjiが、それぞれ、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激されない場合は０であり、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激される場合は非ゼロ値である、マトリックスを生成するステップと、
前記マトリックスの疑似逆マトリックスを決定して、前記Ｎ個の刺激インスタンスに対する結果スコアにおいて身体の前記Ｍ個の部分の各々の影響を推定する、前記マトリックスの疑似逆マトリックスを決定するステップと、
推定された影響を格納又は表示して、身体のどの部分が、電気的に刺激された時に、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別する、前記推定された影響を格納又は表示するステップと、を含む処理を実行するように構成かつ配置されている、システム。
（実施態様９）前記Ｎ個の刺激インスタンスの各々に対してかつ身体のＭ個の部分の各々に対して、身体の部分が刺激インスタンス中に刺激されたか否かを推定するステップは、前記Ｎ個の刺激インスタンスの各々に対してかつ身体の前記Ｍ個の部分の各々に対して、身体の部分が刺激インスタンス中に刺激されたか否かを該刺激インスタンス中に使用された刺激パラメータに基づいて推定するステップを含む、実施態様８に記載のシステム。
（実施態様１０）Ｎ個の刺激インスタンスを取得するステップは、複数の患者から該Ｎ個の刺激インスタンスを取得するステップを含む、実施態様８又は９に記載のシステム。
（実施態様１１）前記処理は、前記Ｎ個の刺激インスタンスに対する結果スコアを含むスコアベクトルを生成するステップを更に含む、実施態様８〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
（実施態様１２）前記マトリックスの疑似逆マトリックスを決定するステップは、該疑似逆マトリックスとスコアベクトルとを使用して影響ベクトル決定するステップを含み、
前記影響ベクトル内の各エントリが、身体の異なる部分に対応し、
前記影響ベクトルのエントリは、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用に対する対応する身体の部分の相対的な影響を示す、実施態様１１に記載のシステム。
（実施態様１３）電気刺激のための活性化容積を選択又は操作するためのシステムであって、
コンピュータプロセッサを含み、このコンピュータプロセッサが、
和集合ボタン、共通集合ボタン、及び差集合ボタンから選択された少なくとも１つのユーザ起動可能ボタンを含むグラフィカルユーザインタフェースを提示するステップと、 少なくとも２つの活性化容積を表示するステップと、
前記少なくとも１つのユーザ起動可能ボタンのユーザ起動に応答して、前記少なくとも２つの活性化容積のうちの少なくとも２つの和集合、共通集合、又は差集合を表示するステップと、を含む処理を実行するように構成かつ配置されている、システム。
（実施態様１４）前記グラフィカルユーザインタフェースは、和集合ボタン、共通集合ボタン、及び差集合ボタンを含む、実施態様１３に記載のシステム。
（実施態様１５）前記活性化容積は、該活性化容積に関連付けられたメタデータを更に含有し、前記グラフィカルユーザインタフェースは、検索ボタンを更に含み、
前記処理は、
前記検索ボタンのユーザ起動に応答して、該ユーザが１又は２以上の検索語を示すことを可能にするステップと、
前記１又は２以上の検索語を使用して１組の活性化容積のメタデータを検索し、１又は２以上の活性化容積を該１又は２以上の検索語に対応するメタデータに従って分類するステップと、
を更に含む、実施態様１３又は１４に記載のシステム。
以下に本発明の実施態様を記載する。
（実施態様１）病態又は疾患を処置するための身体の部分の電気刺激が該病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は副作用のうちの少なくとも１つに影響を与える身体の部分を識別するためのシステムであって、
コンピュータプロセッサを含み、このコンピュータプロセッサが、
複数の刺激インスタンスの各々に対して、該刺激インスタンス中に刺激された身体の領域の推定と、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対するスコアと、を取得するステップと、
身体の複数の部分の各々に対して、並べ替え試験において前記スコア及び前記推定を使用して、身体の部分の刺激が前記病態又は疾患の少なくとも１つ、刺激効果、又は刺激副作用に影響を与える可能性を決定するステップと、
身体のどの部分が、電気的に刺激された時に、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別するために、決定された可能性を格納又は表示するステップと、
を含む処理を実行するように構成かつ配置されている、システム。
（実施態様２）前記処理は、前記複数の刺激インスタンスと各刺激インスタンスに対して１組の刺激パラメータとを取得するステップを更に含む、実施態様１に記載のシステム。
（実施態様３）刺激インスタンス中に刺激された身体の領域の推定を取得するステップは、該刺激インスタンス中に使用された刺激パラメータに基づいて該刺激インスタンス中の身体刺激の領域を推定するステップを含む、実施態様１又は２に記載のシステム。
（実施態様４）前記可能性を決定するステップは、身体の選択された部分と選択された病態又は疾患の症状、刺激効果、又は刺激副作用のための複数の行及び列を含むマトリックスを形成するステップを含み、
前記列又は行のうちの１つが、各刺激インスタンスに対応し、
複数の刺激インスタンスの各々に対して、列又は行内の第１のエントリが、身体の選択された部分がその刺激インスタンスにおいて刺激されたか否かを示し、列又は行内の第２のエントリが、その刺激インスタンスに対して選択された病態又は疾患の症状、刺激効果、又は副作用に対する前記スコアに対応する、実施態様１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
（実施態様５）前記可能性を決定するステップは、帰無仮説が無効である可能性を決定するステップを更に含み、
前記帰無仮説は、身体の選択された部分が、選択された病態又は疾患の症状、刺激効果、又は副作用に対する前記スコアに影響を与えないということである、実施態様４に記載のシステム。
（実施態様６）前記可能性を決定するステップは、身体の事前選択部分が刺激される場合のスコアと身体の該事前選択部分が刺激されない場合のスコアとの間の差を決定するステップを更に含む、実施態様４に記載のシステム。
（実施態様７）前記可能性を決定するステップは、前記第１のエントリについて前記第２のエントリをランダムに割り当てて複数の追加マトリックスを形成するステップを更に含み、
前記可能性を決定するステップは、任意的に、前記マトリックス及び前記複数の追加マトリックスに基づいて分布を生成するステップを更に含む、実施態様６に記載のシステム。
（実施態様８）病態又は疾患を処置するための身体の部分の電気刺激が該病態又は疾患の少なくとも１つの疾患、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与える身体の部分を識別するためのシステムであって、
コンピュータプロセッサを含み、このコンピュータプロセッサが、
Ｎが１よりも大きい整数であるＮ個の刺激インスタンスと、各刺激インスタンスに対して、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対する結果スコアと、を取得するステップと、
Ｍが１よりも大きい整数である身体のＭ個の部分を選択するステップと、
Ｎ個の刺激インスタンスの各々に対してかつ身体のＭ個の部分の各々に対して、身体の部分が刺激インスタンス中に刺激されたか否かを推定するステップと、
ａ）エントリａijを有するＮ×Ｍマトリックス、又はｂ）エントリａjiを有するＭ×Ｎマトリックスのいずれかであるマトリックスを生成するステップであって、ｉが１からＮに及ぶ整数でありｉ番目の刺激インスタンスに対応し、ｊが１からＭに及ぶ整数であり身体のｊ番目の部分に対応し、ａij又はａjiが、それぞれ、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激されない場合は０であり、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激される場合は非ゼロ値である、マトリックスを生成するステップと、
前記マトリックスの疑似逆マトリックスを決定して、前記Ｎ個の刺激インスタンスに対する結果スコアにおいて身体の前記Ｍ個の部分の各々の影響を推定する、前記マトリックスの疑似逆マトリックスを決定するステップと、
推定された影響を格納又は表示して、身体のどの部分が、電気的に刺激された時に、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別する、前記推定された影響を格納又は表示するステップと、を含む処理を実行するように構成かつ配置されている、システム。
（実施態様９）前記Ｎ個の刺激インスタンスの各々に対してかつ身体のＭ個の部分の各々に対して、身体の部分が刺激インスタンス中に刺激されたか否かを推定するステップは、前記Ｎ個の刺激インスタンスの各々に対してかつ身体の前記Ｍ個の部分の各々に対して、身体の部分が刺激インスタンス中に刺激されたか否かを該刺激インスタンス中に使用された刺激パラメータに基づいて推定するステップを含む、実施態様８に記載のシステム。
（実施態様１０）Ｎ個の刺激インスタンスを取得するステップは、複数の患者から該Ｎ個の刺激インスタンスを取得するステップを含む、実施態様８又は９に記載のシステム。
（実施態様１１）前記処理は、前記Ｎ個の刺激インスタンスに対する結果スコアを含むスコアベクトルを生成するステップを更に含む、実施態様８〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
（実施態様１２）前記マトリックスの疑似逆マトリックスを決定するステップは、該疑似逆マトリックスとスコアベクトルとを使用して影響ベクトル決定するステップを含み、
前記影響ベクトル内の各エントリが、身体の異なる部分に対応し、
前記影響ベクトルのエントリは、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用に対する対応する身体の部分の相対的な影響を示す、実施態様１１に記載のシステム。
（実施態様１３）電気刺激のための活性化容積を選択又は操作するためのシステムであって、
コンピュータプロセッサを含み、このコンピュータプロセッサが、
和集合ボタン、共通集合ボタン、及び差集合ボタンから選択された少なくとも１つのユーザ起動可能ボタンを含むグラフィカルユーザインタフェースを提示するステップと、 少なくとも２つの活性化容積を表示するステップと、
前記少なくとも１つのユーザ起動可能ボタンのユーザ起動に応答して、前記少なくとも２つの活性化容積のうちの少なくとも２つの和集合、共通集合、又は差集合を表示するステップと、を含む処理を実行するように構成かつ配置されている、システム。
（実施態様１４）前記グラフィカルユーザインタフェースは、和集合ボタン、共通集合ボタン、及び差集合ボタンを含む、実施態様１３に記載のシステム。
（実施態様１５）前記活性化容積は、該活性化容積に関連付けられたメタデータを更に含有し、前記グラフィカルユーザインタフェースは、検索ボタンを更に含み、
前記処理は、
前記検索ボタンのユーザ起動に応答して、該ユーザが１又は２以上の検索語を示すことを可能にするステップと、
前記１又は２以上の検索語を使用して１組の活性化容積のメタデータを検索し、１又は２以上の活性化容積を該１又は２以上の検索語に対応するメタデータに従って分類するステップと、
を更に含む、実施態様１３又は１４に記載のシステム。
Ａ マトリックス
Ｓ1 スコア
Ｓ2 スコア
Ｓ3 スコア
Ｓ4 スコア
Ｓ1 スコア
Ｓ2 スコア
Ｓ3 スコア
Ｓ4 スコア
Claims (14)
- 病態又は疾患を処置するための身体の部分の電気刺激が該病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は副作用のうちの少なくとも１つに影響を与える身体の部分を識別するためのシステムであって、
コンピュータプロセッサを含み、このコンピュータプロセッサが、
複数の刺激インスタンスの各々に対して、該刺激インスタンス中に刺激された身体の領域の推定と、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対するスコアと、を取得するステップと、
身体の複数の部分の各々に対して、並べ替え試験において前記スコア及び前記推定を使用して、身体の部分の刺激が前記病態又は疾患の少なくとも１つ、刺激効果、又は刺激副作用に影響を与える可能性を決定するステップと、
身体のどの部分が、電気的に刺激された時に、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別するために、決定された可能性を格納又は表示するステップと、
を含む処理を実行するように構成かつ配置されている、システム。 - 前記処理は、前記複数の刺激インスタンスと各刺激インスタンスに対して１組の刺激パラメータとを取得するステップを更に含む、請求項１に記載のシステム。
- 刺激インスタンス中に刺激された身体の領域の推定を取得するステップは、該刺激インスタンス中に使用された刺激パラメータに基づいて該刺激インスタンス中の身体刺激の領域を推定するステップを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
- 前記可能性を決定するステップは、身体の選択された部分と選択された病態又は疾患の症状、刺激効果、又は刺激副作用のための複数の行及び列を含むマトリックスを形成するステップを含み、
前記列又は行のうちの１つが、各刺激インスタンスに対応し、
複数の刺激インスタンスの各々に対して、列又は行内の第１のエントリが、身体の選択された部分がその刺激インスタンスにおいて刺激されたか否かを示し、列又は行内の第２のエントリが、その刺激インスタンスに対して選択された病態又は疾患の症状、刺激効果、又は副作用に対する前記スコアに対応する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム。 - 前記可能性を決定するステップは、帰無仮説が無効である可能性を決定するステップを更に含み、
前記帰無仮説は、身体の選択された部分が、選択された病態又は疾患の症状、刺激効果、又は副作用に対する前記スコアに影響を与えないということである、請求項４に記載のシステム。 - 前記可能性を決定するステップは、身体の事前選択部分が刺激される場合のスコアと身体の該事前選択部分が刺激されない場合のスコアとの間の差を決定するステップを更に含む、請求項４に記載のシステム。
- 前記可能性を決定するステップは、前記第１のエントリについて前記第２のエントリをランダムに割り当てて複数の追加マトリックスを形成するステップを更に含み、
前記可能性を決定するステップは、任意的に、前記マトリックス及び前記複数の追加マトリックスに基づいて分布を生成するステップを更に含む、請求項６に記載のシステム。 - 病態又は疾患を処置するための身体の部分の電気刺激が該病態又は疾患の少なくとも１つの疾患、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与える身体の部分を識別するためのシステムであって、
コンピュータプロセッサを含み、このコンピュータプロセッサが、
Ｎが１よりも大きい整数であるＮ個の刺激インスタンスと、各刺激インスタンスに対して、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対する結果スコアと、を取得するステップと、
Ｍが１よりも大きい整数である身体のＭ個の部分を選択するステップと、
Ｎ個の刺激インスタンスの各々に対してかつ身体のＭ個の部分の各々に対して、身体の部分が刺激インスタンス中に刺激されたか否かを推定するステップと、
ａ）エントリａijを有するＮ×Ｍマトリックス、又はｂ）エントリａjiを有するＭ×Ｎマトリックスのいずれかであるマトリックスを生成するステップであって、ｉが１からＮに及ぶ整数でありｉ番目の刺激インスタンスに対応し、ｊが１からＭに及ぶ整数であり身体のｊ番目の部分に対応し、ａij又はａjiが、それぞれ、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激されない場合は０であり、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激される場合は非ゼロ値である、マトリックスを生成するステップと、
前記マトリックスの疑似逆マトリックスを決定して、前記Ｎ個の刺激インスタンスに対する結果スコアにおいて身体の前記Ｍ個の部分の各々の影響を推定する、前記マトリックスの疑似逆マトリックスを決定するステップと、
推定された影響を格納又は表示して、身体のどの部分が、電気的に刺激された時に、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別する、前記推定された影響を格納又は表示するステップと、
を含む処理を実行するように構成かつ配置されている、システム。 - 前記Ｎ個の刺激インスタンスの各々に対してかつ身体のＭ個の部分の各々に対して、身体の部分が刺激インスタンス中に刺激されたか否かを推定するステップは、前記Ｎ個の刺激インスタンスの各々に対してかつ身体の前記Ｍ個の部分の各々に対して、身体の部分が刺激インスタンス中に刺激されたか否かを該刺激インスタンス中に使用された刺激パラメータに基づいて推定するステップを含む、請求項８に記載のシステム。
- Ｎ個の刺激インスタンスを取得するステップは、複数の患者から該Ｎ個の刺激インスタンスを取得するステップを含む、請求項８又は９に記載のシステム。
- 前記処理は、前記Ｎ個の刺激インスタンスに対する結果スコアを含むスコアベクトルを生成するステップを更に含む、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
- 前記マトリックスの疑似逆マトリックスを決定するステップは、該疑似逆マトリックスとスコアベクトルとを使用して影響ベクトル決定するステップを含み、
前記影響ベクトル内の各エントリが、身体の異なる部分に対応し、
前記影響ベクトルのエントリは、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用に対する対応する身体の部分の相対的な影響を示す、請求項１１に記載のシステム。 - 病態又は疾患を処置するための身体の部分の電気刺激が該病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は副作用のうちの少なくとも１つに影響を与える身体の部分を識別するためのプロセッサ実行可能命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体であって、
前記プロセッサ実行可能命令は、デバイス上にインストールされたときに前記デバイスがアクションを実行することを可能にし、前記アクションは、
複数の刺激インスタンスの各々に対して、該刺激インスタンス中に刺激された身体の領域の推定と、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対するスコアと、を取得するステップと、
身体の複数の部分の各々に対して、並べ替え試験において前記スコア及び前記推定を使用して、身体の部分の刺激が前記病態又は疾患の少なくとも１つ、刺激効果、又は刺激副作用に影響を与える可能性を決定するステップと、
身体のどの部分が、電気的に刺激された時に、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別するために、決定された可能性を格納又は表示するステップと、
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。 - 病態又は疾患を処置するための身体の部分の電気刺激が該病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与える身体の部分を識別するためのプロセッサ実行可能命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体であって、
前記プロセッサ実行可能命令は、デバイス上にインストールされたときに前記デバイスがアクションを実行することを可能にし、前記アクションは、
Ｎが１よりも大きい整数であるＮ個の刺激インスタンスと、各刺激インスタンスに対して、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの各々に対する結果スコアと、を取得するステップと、
Ｍが１よりも大きい整数である身体のＭ個の部分を選択するステップと、
Ｎ個の刺激インスタンスの各々に対してかつ身体のＭ個の部分の各々に対して、身体の部分が刺激インスタンス中に刺激されたか否かを推定するステップと、
ａ）エントリａ ij を有するＮ×Ｍマトリックス、又はｂ）エントリａ ji を有するＭ×Ｎマトリックスのいずれかであるマトリックスを生成するステップであって、ｉが１からＮに及ぶ整数でありｉ番目の刺激インスタンスに対応し、ｊが１からＭに及ぶ整数であり身体のｊ番目の部分に対応し、ａ ij 又はａ ji が、それぞれ、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激されない場合は０であり、身体のｊ番目の部分がｉ番目の刺激インスタンス中に刺激される場合は非ゼロ値である、マトリックスを生成するステップと、
前記マトリックスの疑似逆マトリックスを決定して、前記Ｎ個の刺激インスタンスに対する結果スコアにおいて身体の前記Ｍ個の部分の各々の影響を推定する、前記マトリックスの疑似逆マトリックスを決定するステップと、
推定された影響を格納又は表示して、身体のどの部分が、電気的に刺激された時に、前記病態又は疾患の少なくとも１つの症状、刺激効果、又は刺激副作用のうちの少なくとも１つに影響を与えるかを識別する、前記推定された影響を格納又は表示するステップと、
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
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