KR20130004487A - 심부뇌 자극을 위한 셋팅을 결정하는 방법 및 시스템 - Google Patents

심부뇌 자극을 위한 셋팅을 결정하는 방법 및 시스템 Download PDF

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허버트 세실 프랑소아 마틴
마이클 마르셸 호세 디크리
프랜시스쿠스 파울루스 마리아 버드젤라
피에터 게리트 블랑켄
제임스 앤더슨 데이비드
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뉴로넥서스 테크놀러지스, 인크.
사피엔스 스티어링 브레인 스티뮬레이션 비.브이.
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Abstract

뇌자극 프로브(10)에 대한 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하기 위한 방법 및 제어 시스템(20)이 제공된다. 뇌자극 프로브(10)는 다수의 자극 전극(11)을 포함한다. V-필드는 자극 전극(11) 주변의 뇌 조직에서의 전기장이다. 본 방법은 시험 전류를 n개의 자극 전극(11)에 순차적으로 인가하는 단계(여기서, n은 2 내지 뇌자극 프로브(10)의 자극 전극(11)의 갯수의 수임); n개의 자극 전극(11) 중 하나에서 각 시험 전류에 대해, m개의 자극 전극에서 얻어진 여기 전압을 측정하는 단계(여기서, m은 2 내지 뇌자극 프로브의 자극 전극(11)의 갯수의 수임); 상기 자극 셋팅 및 측정된 여기 전압으로부터, (m * n) 결합 행렬(coupling matrix)을 유도하는 단계로서, 상기 결합 행렬에서 요소 Zq ,p가 두 개의 자극 전극(11)들 간의 전기적 임피던스의 양을 반영하는 단계; 및 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하기 위해 상기 결합 행렬을 이용하는 단계를 포함한다.

Description

심부뇌 자극을 위한 셋팅을 결정하는 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING SETTINGS FOR DEEP BRAIN STIMULATION}
본 발명은 다수의 자극 전극들을 포함하는 뇌자극 프로브에 대한 자극 셋팅(stimulation setting)들과 상기 자극 전극들 주변의 뇌 조직에서의 전위 분포인 상응하는 V-필드(V-field) 간의 관계(relation)를 결정하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 이러한 관계를 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품 및 제어 시스템에 관한 것이다.
심부뇌 자극(DBS)은 뇌의 특정 부분에 전기적 펄스를 보내는 의료용 장치의 이식을 수반하는 외과적 치료이다. 바람직한 DBS 프로브는 타겟 영역에서의 상이한 위치에 자극하는 전기적 펄스를 제공하기 위한 복수의 전극들을 포함한다. 예를 들어, 프로브는 64개 또는 128개의 전극들의 어레이(array)를 포함할 수 있다. 선택된 뇌 영역에서의 DBS는 그밖의 다른 치료-내성의 운동 및 정서 장애, 예를 들어 만성통증, 파킨슨 병, 떨림(tremor), 및 긴장 이상(dystonia)에 대한 현저한 치료학적 이점들을 제공한다. DBS 수술(surgery)은 특정의 인근 신경 구조물의 자극에 의해 야기되는 해로운 부작용들을 최소화하면서 타겟 구조를 전기적으로 자극하는 것을 목표로 한다. 이를 가능하게 하기 위하여, 뇌 조직에서 발생된 전기장에 대한 특정 자극 셋팅의 효과를 아는 것이 중요하다. 마찬가지로, 최적의 자극 크기(stimulation volume)를 얻기 위하여, 인가되는 자극 셋팅을 아는 것이 요망된다.
문헌['Electric field and stimulating influence generated by deep brain stimulation of the subthalamic nucleus' by Mclntyre et al. (2004b), Clin Neurophys 115, 589-595]에는, 시상하핵(subthalamic nucleus)의 DBS에 의해 직접적으로 활성화된 축삭 조직(axonal tissue)의 크기(volume)의 정량적 이해를 개발하기 위한 방법이 기재되어 있다. 이러한 방법은 인간 자기공명 확산 텐서 데이타(diffusion tensor magnetic resonance data; MRI/DTI)로부터 유도된 조직 전도성 성질들을 갖는 매질에서 DBS의 효과를 다루기 위해 유한요소 컴퓨터 모델(finite element computer model; FEM)을 사용한다.
상기 문헌[Mclntyre et al.]의 방법의 단점은 환자의 뇌의 전도도 맵(conductivity map)을 얻기 위해 MRI/DTI 시스템이 필요하다는 것이다. 또한, DTI는 직접적으로 전기 전도도를 측정할 수 없고 대신에 물 확산(DTI에 의해 측정)과 전기 전도도 간의 이론적 관계를 가정함으로써 이를 추정한다. 또한, 실제 스캐닝 횟수에 대한 DTI의 해상도는 약 2 mm로 제한되는데, 즉, 이는 고해상도 DBS 프로브의 통상적인 전극 피치(electrode pitch)의 4배이다. 또한, 예를 들어 프로브의 캡슐화(encapsulation)로 인하여, 조직 전도도는 시간에 따라 변하며, 공지된 방법은 전도도 맵의 정기적인 업데이트를 필요로 한다는 문제점이 있다. 정기적인 DTI 스캔을 수행하는 것은 이러한 목적을 위해 실용적이지 못하다.
본 발명의 목적
상술된 것을 고려하여, 본 발명의 목적은 상술된 바와 같이 뇌자극 프로브에 대한 자극 셋팅을 보다 실용적이거나 보다 정확하게 결정하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 개요
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 이러한 목적은 다수의 자극 전극들을 포함하는 뇌자극 프로브에 대한 자극 셋팅과 자극 전극 주변의 뇌 조직에서의 전위 분포인 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하는 방법으로서, 시험 전류를 n개의 자극 전극에 순차적으로 인가하는 단계(여기서, n은 2 내지 뇌자극 프로브의 자극 전극의 갯수의 수임); n개의 자극 전극 중 하나에서 각 시험 전류에 대해, m개의 자극 전극에서 얻어진 여기 전압을 측정하는 단계(여기서, m은 2 내지 뇌자극 프로브의 자극 전극의 갯수의 수임); 상기 자극 셋팅 및 측정된 여기 전압으로부터, (m * n) 결합 행렬(coupling matrix)을 유도하는 단계로서, 상기 결합 행렬에서 요소 Zq ,p가 두 개의 자극 전극들 간의 전기적 임피던스의 양을 반영하는 단계; 및 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하기 위해 상기 결합 행렬을 이용하는 단계를 포함하는 방법을 제공함으로써 달성된다.
전극에 가까운 뇌 조직의 전기적 성질, 통상적으로 임피던스는 시험 전류들을 인가하고 여기 전압들을 측정함으로써 결정된다. 결합 행렬은 결정된 전기적 성질들을 포함한다. 결합 행렬에서의 요소 Zq ,p는 예를 들어 전극(q) 상의 전압(Vq) 및 전극(p)에 주입된 시험 전류(Ip)에 대한 기여 비율을 나타낼 수 있다. 이러한 임피던스 값(Zq ,p)은 자극 프로브(예를 들어, 전극 크기, 형태 및 재료) 및 주변 시스템(예를 들어, 뇌조직)의 성질들에 의존적이다. 또한, 자극화된 전극 자체에서의 여기 전압이 측정될 수 있다는 것이 주지되어야 한다. 이러한 측정은 (m * n) 결합 행렬에서 대각선 요소(diagonal element)를 결정할 것이고 자극 프로브의 자극화된 전극(stimulated electrode)과 그라운드 전극(ground electrode) 간의 임피던스를 반영할 것이다. 그라운드 전극 또는 리턴 전극(return electrode)은 프로브의 케이싱(casing)에 의해 형성될 수 있다.
대안적으로, 임피던스 행렬(Z)은 어드미턴스 행렬(admittance matrix)의 수학적 역산(mathematical inversion)에 의해 형성될 수 있다. 어드미턴스 행렬의 요소들은 모든 다른 전극들 상에 0 전압을 강제하면서(forcing) 특정 전극 상에 0이 아닌(non-zero) 시험 전압을 강제함으로써 결정될 수 있다. 어드미턴스 행렬의 요소들은 이후에 상기 전압들을 생성시키기 위해 필수적인 전극들에서 전류를 측정함으로써 얻어진다.
결합 행렬에 저장된 정보 및 전기장에 대한 몇몇 이론적 지식을 이용하여, 뇌 조직에서의 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계가 결정된다. 이러한 관계는 예를 들어, 단일 전극들의 단위 전류 여기에 대한 예상되는 V-필드를 기술하는 참조표(look-up table)의 형태로 제공될 수 있다. 이러한 관계를 기초로 하고 선형 시스템(선형 시스템에서, 네트워크 이론으로부터 알려진 중첩 정리(superposition theorem)가 적용될 수 있음)을 가정하여, 이후에 인가된 자극 전류들의 임의의 가능한 조합에 대한 예상되는 V-필드(I)를 계산하고, 반대로 타겟 V-필드를 얻기 위해 자극 전류들의 요망되는 조합을 계산하는 것이 가능하다.
뇌 조직에서의 V-필드의 발생은 예를 들어, 자극 프로브의 각 전극에서 예상되는 전류 I = (I1, I2, I3, ... Im) 또는 전위 V= (V1, V2, V3, ... Vm)의 지식을 이용하여 결정될 수 있다. 유사한 방식으로, 뇌 조직에서 타겟 V-필드를 얻기 위해 요구되는 전류(I) 또는 전극 전위(V)가 계산될 수 있다. 전극 전위(V) 또는 전류(I)와 자극 셋팅 간의 관계는 결합 행렬로부터 유도될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 주요 장점은, 해부학적 이미지로부터 전기적 성질을 유도하기 위한 영상 장비를 필요로 하지 않는다는 것이다. 본 발명에 따르면, 뇌 조직의 전기적 성질은 임피던스 측정으로부터 유래되며, 어떠한 전기적 성질도 해부학적 이미지들을 분석함으로써 간접적으로 결정되지 않는다. 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하기 위해 어떠한 영상 장비도 필요하지 않다는 사실은 시간에 따라 관계를 업데이트하는 것을 더더욱 보다 쉽게 만든다. 관계의 업데이트는 예를 들어, 프로브의 캡슐화로 인하여 조직 전도성이 변할 수 있기 때문에, 요구될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 요망되는 자극 셋팅 및/또는 예상되는 V-필드의 보다 정확한 추정치를 제공하기 위해 사용될 수 있다. DTI와 같은 공지된 영상 기술의 해상도는 자극 프로브의 통상적인 전극 피치(electrode pitch)의 약 4배이며, 본 발명에 따른 방법은 각 별도의 자극 전극에 가까운 뇌 조직의 전기적 성질에 대한 상세한 정보를 제공한다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 시험 전류를 자극 전극에 인가하기 위한 수단, 자극 전극에서 여기 전압(exitation voltage)을 측정하기 위한 수단, 및 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 배열된 프로세서를 포함하는 제어 시스템이 제공된다.
본 발명의 이러한 양태 및 다른 양태들은 하기에 기술되는 구체예들로부터 명확하게 되고 이러한 구체예들을 참조로 설명될 것이다.
도면에서,
도 1은 복수의 자극 전극들을 지닌 자극 프로브를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 제어 시스템의 블록 다이아그램을 도시한 것이다.
도 3은 뇌자극 프로브에 대한 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하는 방법의 흐름 다이아그램을 도시한 것이다.
도 4는 예상되는 V-필드를 결정하는 방법의 흐름 다이아그램을 도시한 것이다.
도 5는 타겟 V-필드를 얻기 위해 요망되는 자극 셋팅을 결정하는 방법의 흐름 다이아그램을 도시한 것이다.
도 1은 복수의 자극 전극(11)을 지닌 뇌자극 프로브(10)를 개략적으로 도시한 것이다. 이는 단지 도식적인 도면으로서 사용되는 실제 자극 프로브(10)와 상당히 상이할 수 있는 것으로 주지된다. 본 발명에 따른 방법 및 시스템에서 사용되는 자극 프로브(10)에서 중요한 것은 프로브 표면의 적어도 일부에 걸쳐 분포된 복수의 자극 전극(11)을 갖는다는 것이다. 예를 들어, 64개 또는 128개의 전극의 어레이(array)가 사용된다.
도 2는 도 1의 뇌자극 프로브(10)를 제어하기 위한 제어 시스템(20)을 개략적으로 도시한 것이다. 자극 프로브(10)는 펄스 발생기(21)를 통해 프로세서(23)에 연결된다. 프로세서(23)는 자극 프로브(10)를 적절하게 기능하도록 하기 위해 자극 전극(11)에 인가되는 자극 셋팅을 결정하고 제어한다. 펄스 발생기(21)는 프로세서(23)로부터의 명령에 따라, 전기 신호, 예를 들어 전류를 개개의 자극 전극(11)에 제공한다. 프로세서(23)는 또한 자극 프로브(10)의 기능화(functioning) 및 자극 프로브와 환경과의 상호작용에 대한 정보를 얻기 위해 자극 전극(11)으로부터 데이타 및 신호를 수용할 수 있다. 임피던스 기록 수단 또는 전압계(22)는 전기 전류를 수용하는 전극(11)에 인접하거나 이로부터 떨어진 전극들에서 여기 전압을 측정하기 위해 제공된다. 프로세서(23)는 예를 들어 환자 데이타, 및 본 발명에 따른 시스템(20) 및 방법을 제어하기 위한 소프트웨어를 저장하기 위한 메모리(24)에 추가로 연결된다. 제어 시스템(20)은 다른 시스템과 데이터를 교환하거나 공유하기 위해 로컬 네트워크 또는 광역 네트워크(예를 들어, 인터넷)에 연결될 수 있다.
일 구체예에서, 자극을 발생시키기 위한 독립 전류 공급원의 수(예를 들어, 4개)는 전극의 수(예를 들어, 64개) 보다 적다. 단일 전류 공급원의 출력이 여러 전극들에 동시에 분포될 수 있다. 공통 공급원(common source)의 전류는 개개의 부위에 대한 개개 전극 조직 임피던스 및 리드(lead)-임피던스에 의존적으로 전극들에 걸쳐 분포된다. 자극 셋팅은 연결 셋팅(connection setting)과 조합된 전류 발생기 전류 값으로서 규정될 수 있으며, 즉 이러한 전극에 펄스 발생기가 연결된다. 전류 공급원에 대한 전극들의 자극 셋팅을 인지하고 결합 행렬를 사용함으로써, 자극 전류(I)(모든 전극 상)가 계산될 수 있다.
또한, 사용자가 시스템(20)을 설정하거나 이용하는데 도움을 줄 수 있는 정보를 나타내기 위한 디스플레이(26)가 프로세서(23)에 연결될 수 있다. 본 시스템(20)은 추가적으로 사용자 입력 수단, 예를 들어 마우스(25) 또는 다른 타입의 포인터 장치 및/또는 키보드를 포함할 수 있다. 또한, 사용자가 시스템(20)을 설정하고 제어하기 위해 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하기 위한 디스플레이(26)가 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 디스플레이(26)는 또한 터치 스크린 기능을 가질 수 있다.
도 3은 뇌자극 프로브(10)에 대한 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하는 방법의 흐름 다이아그램을 도시한 것이다. 본 방법은 각 자극 전극(11) 또는 선택된 자극 전극(11)의 서브 그룹을 공지된 시험 전류(I시험)로 순차적으로 여기시키기 위해 펄스 발생기(21)를 사용하는 여기 단계(excitation step)(31)로 개시된다. 시험 펄스가 자극 전극(11)들 중 하나에 인가될 때, 임피던스 기록 수단 또는 전압계(22)는 반응 기록 단계(32)에서 상기 전극(11)에서 여기 전압을 측정하고 다른 자극 전극(11)에서 반응 전압들을 측정한다. 상기 반응은 전극(p)에서의 여기로 인하여 자극 전극(q)에서 전극 전압(Vq ,p)으로서 또는 측정된 임피던스 값(Zq,p)으로서 기록될 수 있다. 이러한 측정은 모든 자극 전극(11) 또는 다수(m 개)의 선택된, 예를 들어 이웃하는 자극 전극(11)에 대해 수행될 수 있다. 제 1 자극 전극(11)을 여기시키고 m개의 전극(11) 상에서의 반응을 측정한 후에, 후속 자극 전극(11)이 시험될 수 있다. n개의 전극이 여기되고 전압이 m개의 전극 상에서 기록될 때, 처음 두 단계들(31, 32)은 적어도 n회 수행된다. 임의적으로, 일부 또는 모든 자극 전극(11)은 가능한 대로 상이한 시험 전류(I시험)로 2회 이상 시험된다. 반응 기록 단계(32)의 결과는 프로브(10) 및 프로브(10) 주변 조직의 조합된 전기적 성질들의 M * n 측정이다. 행렬 발생 단계(33)에서, 이러한 정보는 가공되어 m * n 결합 행렬(35)를 형성시킬 수 있다.
실제로, 시험된 전극의 수(n)는 흔히 기록 전극의 수(m)와 동일할 것이다. 이러한 결합 행렬(35)은 비균질 비등방성 조직 전도성(inhomogeneous anisotropic tissue conductivity)의 효과를 획득하는데, 즉 이의 요소들은 다양한 부위들 간의 전기적 조직 임피던스의 양을 반영한다. 예를 들어, 결합 행렬(35)에서의 항목(q, p)은 전극(q) 상의 전압 및 전극(p)에 주입된 전류의 비를 보유할 수 있다. 바람직한 구체예에서, 또한 자극화된 전극 자체에서의 여기 전압(excitation voltage)이 측정된다. 이러한 측정은 (m * n) 결합 행렬에서 대각선 요소들을 결정하고 자극 프로브의 자극화된 전극과 그라운드 전극 간의 임피던스를 반영할 것이다. 그라운드 전극 또는 리턴 전극은 프로브의 케이싱에 의해 형성될 수 있다.
결합 행렬(35)와 관련하여, 자극 전류(I)의 특정 패턴에 응하여 각 전극(11)에서 예상되는 전극 전압(V)들의 패턴을 결정하는 것이 가능하다. 유사하게, 전극 전압(V)의 요망되는 패턴을 얻기 위해 요구되는 자극 전류(I)의 요망되는 패턴을 결정하는 것이 가능하다.
프로브(10)의 적절한 작동을 위하여, 무슨 자극 전류(I)에 의해 무슨 전극 전위(V)가 야기되는 지, 그리고 무슨 전극 전위(V)에 의해 무슨 자극 전류(I)가 야기되는 지를 인지하는 것은 여전히 충분하지 않을 수 있다. 도 3의 단계(34)에서, 결합 행렬(35)은 자극 전류의 제공된 패턴에 대해 뇌 조직에서의 예상된 전위 분포(V-필드)를 계산하거나 요망되는 V-필드를 얻기 위한 요망되는 자극 패턴을 계산하기 위해 사용된다. 개개 전극 전위(V) 또는 전류(I)로부터 V-필드를 계산하는 것은 예를 들어 유한 요소 모델링(FEM) 또는 다른 수치 기법을 이용하여 수행될 수 있다. V-필드는 균질한 조직 전도성의 가정 하에서 계산될 수 있지만, 바람직하게 결합 행렬(35)로부터 입수 가능한 측정된 데이타에 의해 보정된다. 개개 전극 전위(V) 또는 전류(I)와 V-필드 간의 관계(36, 37)는 또한 뇌 조직의 조성(composition)에 의존적이다. 결합 행렬(35)은 이러한 조성에 대한 정보를 포함하고, 이에 따라 V-필드와 전극 전위(V) 또는 전류(I) 간의 관계의 보다 정확한 결정을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 3의 단계 34를 실현시키는 방법의 대표적인 흐름 다이아그램을 도시한 것이다. 이러한 방법에서, 결합 행렬(35), 및 개개의 전극 전류(I)와 V-필드 간의 관계에 대한 지식은 요망되는 자극 셋팅 또는 예상되는 V-필드를 결정하기 위해 사용된다. 도 4는 예상되는 V-필드를 결정하는 방법을 도시한 것이며, 도 5는 타겟 V-필드를 얻기 위해 요망되는 자극 셋팅을 결정하는 방법을 도시한 것이다.
도 4는 예상되는 V-필드가 자극 셋팅의 특정 세트에 대해 어떻게 계산되는지를 나타낸 것이다. 먼저, 자극 셋팅은 예를 들어 펄스 발생기 전류, 및 n개의 전극(11)을 펄스 발생기에 전기적으로 연결시키기 위한 연결 셋팅(connection setting)의 형태로 제공된다(단계 41). 이후에, 결합 행렬(35)은 전극(11)에서 얻어진 전류(I1, I2, ...., Iq, ..., Im)를 결정하기 위해 사용된다(단계 42). 전극(11)에서의 전극 전류(I = I1, I2, ...., Iq, ..., Im)가 공지되어 있을 때, 전극 전류(I1, I2, ...., Iq, ..., Im)와 V-필드 간의 관계(36)는 얻어지는 V-필드를 계산하기 위해 사용된다(단계 43). 결합 행렬(35)은 도 3을 참조로 하여 상술된 바와 같은 측정법을 이용하여 얻어진다는 것이 주지되어야 한다. 이식된 프로브(10)에 대한 결합 행렬은 적어도 1회 결정되어야 한다. 그러나, 결합 행렬(35)은 바람직하게 예를 들어 시간에 따라 일어날 수 있는 뇌 조직에서의 변화를 고려하기 위하여 주기적으로 업데이트된다. 전극 전류(I)와 V-필드 간의 관계(36)는 균질한 조직 전도도의 가정 하에서 1회 계산될 수 있지만, 바람직하게 결합 행렬(35)로부터 입수 가능한 측정된 데이타에 의해 보정된다. 이러한 관계(36)는 결합 행렬(35)과 함께 업데이트될 수 있다.
도 5에서는 타겟 V-필드를 얻기 위해 요구되는 자극 셋팅이 어떻게 결정되는 지를 도시한 것이다. 먼저, 타겟 V-필드의 묘사(description)가, 예를 들어 뇌에서 타겟 구조물의 한 세트의 위치 좌표 형태로 제공되는데(단계 51), 이러한 위치 좌표에서 타겟 구조물은 자극을 받는다. 대안적으로(또는 추가적으로), 자극이 방지되어야 하는 신경 구조물의 위치를 묘사하는 좌표가 제공된다. 이후에, V-필드와 개개 전극 전류(I) 간의 관계(37)는 요망되는 V-필드를 얻기 위해 요구되는 전극 전류(I)를 계산하기 위해 사용된다(단계 52). 결합 행렬(35)을 이용하여, 이러한 요망되는 전극 전류(I)를 얻기 위한 자극 셋팅은 이후에 결정된다(단계 53).
본 발명은 컴퓨터 프로그램, 특히 본 발명을 실행하기 위해 구성된, 캐리어(carrier) 상 또는 캐리어 내의 컴퓨터 프로그램으로 확장하는 것으로 인식될 것이다. 프로그램은 소스 코드, 목적 코드, 코드 중간 소스 및 목적 코드(code intermediate source and obeject code)의 형태, 예를 들어 부분적으로 컴파일링된 형태, 또는 본 발명에 따른 방법의 실행에서 사용하기에 적합한 임의의 다른 형태일 수 있다. 또한, 이러한 프로그램은 여러 상이한 건축 설계(architectural design)를 가질 수 있는 것으로 인식될 것이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법 또는 시스템의 기능을 실행시키는 프로그램 코드는 하나 이상의 서브루틴(subroutine)으로 세분화될 수 있다. 이러한 서브루틴들 중에서 기능을 분배시키기 위한 다른 상이한 방식은 당업자에게 명확하게 될 것이다. 서브루틴은 자체에 포함된 프로그램을 형성시키기 위해 하나의 실행 파일에 함께 저장될 수 있다. 이러한 실행 파일은 컴퓨터 실행 명령어, 예를 들어 프로세서 명령어 및/또는 인터프리터(interpreter) 명령어(예를 들어, 자바 인터프리터 명령어)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상, 또는 모든 서브루틴은 적어도 하나의 외부 라이브러리 파일에 저장되고 메인 프로그램과 정적으로 또는 동적으로, 예를 들어 실시간으로 링크될 수 있다. 메인 프로그램은 서브루틴들 중 적어도 하나에 적어도 하나의 호출(call)을 포함한다. 또한, 서브루틴은 서로 함수 호출(function call)을 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품과 관련된 일 구체예는 기술된 방법들 중 적어도 하나의 가공 단계 각각에 대응하는 컴퓨터 실행 명령어를 포함한다. 이러한 명령어는 서브루틴으로 세분화되고/거나 정적으로 또는 동적으로 링크될 수 있는 하나 이상의 파일에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품과 관련된 다른 구체예는 기술된 시스템 및/또는 제품들 중 적어도 하나의 수단 각각에 대응하는 컴퓨터 실행 명령어를 포함한다. 이러한 명령어는 서브루틴으로 세분화되고/거나 정적으로 또는 동적으로 링크될 수 있는 하나 이상의 파일에 저장될 수 있다.
컴퓨터 프로그램의 캐리어(carrier)는 프로그램을 운반할 수 있는 임의의 독립체(entity) 또는 장치일 수 있다. 예를 들어, 캐리어는 ROM과 같은 저장 매체, 예를 들어 CD ROM 또는 반도체 ROM, 또는 자기 기록 매체, 예를 들어 플로피 디스크 또는 하드 디스크를 포함할 수 있다. 또한, 캐리어는 전기적 또는 광학적 신호와 같은 전송 가능한 캐리어일 수 있는데, 이러한 신호는 전기적 또는 광학적 케이블을 통해, 또는 라디오 또는 다른 수단에 의해 전달될 수 있다. 프로그램이 이러한 신호로 구현될 때, 캐리어는 이러한 케이블 또는 다른 장치 또는 수단에 의해 구성될 수 있다. 대안적으로, 캐리어는 프로그램이 내장된 통합 회로일 수 있으며, 이러한 통합 회로는 관련된 방법을 수행하기 위해 또는 이러한 방법의 수행에서 사용하기 위해 구성된다.
상술된 구체예는 본 발명을 제한하기 보다는 예시하는 것이며, 당업자는 첨부된 청구범위로부터 벗어나지 않으면서 여러 다른 구체예들을 설계할 수 있다는 것이 주지되어야 한다. 청구범위에서, 괄호 사이에 기술된 임의의 참조 표시는 청구항을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 동사 "포함하다" 및 이의 활용형태의 사용은 청구항에 기술된 것과는 다른 요소 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 단수형은 복수형의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 여러 별도의 소자들을 포함하는 하드웨어에 의해, 및 적절하게 프로그래밍된 컴퓨터에 의해 실행될 수 있다. 여러 수단을 열거한 장치 청구항에서, 여러 이러한 수단들은 하나의 항목 및 하드웨어의 동일한 항목에 의해 구현될 수 있다. 특정 척도가 서로 다른 종속항에 기술된다는 단순한 사실은 이러한 척도들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다.

Claims (6)

  1. 다수의 자극 전극(11)을 포함하는 뇌자극 프로브(10)에 대한 자극 셋팅과 자극 전극(11) 주변의 뇌 조직에서의 전위 분포(potential distribution)인 상응하는 V-필드(V-field) 간의 관계(relation)를 결정하는 방법으로서,
    - 시험 전류를 n개의 자극 전극(11)에 순차적으로 인가하는 단계(여기서, n은 2 내지 뇌자극 프로브(10)의 자극 전극(11)의 갯수의 수임);
    - n개의 자극 전극(11) 중 하나에서 각 시험 전류에 대해, m개의 자극 전극에서 얻어진 여기 전압을 측정하는 단계(여기서, m은 2 내지 뇌자극 프로브(10)의 자극 전극(11)의 갯수의 수임);
    - 상기 자극 셋팅 및 측정된 여기 전압으로부터, (m * n) 결합 행렬(coupling matrix)을 유도하는 단계로서, 상기 결합 행렬에서 요소 Zq ,p가 두 개의 자극 전극(11)들 간의 전기적 임피던스의 양을 반영하는 단계; 및
    - 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하기 위해 상기 결합 행렬을 이용하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    - 특정 전극(11) 상에 0이 아닌(non-zero) 시험 전압을 강제하면서, 나머지 모든 전극(11) 상에 0 전압(zero voltage)을 강제하는(forcing) 단계,
    - 상기 강제 전압(forced voltage)을 생성시키기 위해 필수적인 전극(11)에서의 얻어진 전류를 측정하는 단계,
    - 어드미턴스 행렬(admittance matrix)을 결정하는 단계로서, 어드미턴스 행렬의 요소들이 측정된 얻어진 전류를 반영하는 단계, 및
    - 상기 어드미턴스 행렬의 수학적 역산(mathematical inversion)에 의해 결합 행렬을 형성시키는 단계를 추가로 포함하는, 뇌자극 프로브(10)에 대한 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    - 사전결정된 세트의 자극 셋팅을 수용하는 단계, 및
    - 상기 사전결정된 세트의 자극 셋팅에 대해 상응하는 V-필드를 결정하기 위해 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 이용하는 단계를 추가로 포함하는, 뇌자극 프로브(10)에 대한 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하는 방법.
  4. - 타겟 V-필드의 묘사(description)를 수용하는 단계, 및
    - 타겟 V-필드를 얻기 위한 한 세트의 요망되는 자극 셋팅을 결정하기 위해 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 이용하는 단계를 추가로 포함하는, 뇌자극 프로브(10)에 대한 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하는 방법.
  5. 프로세서가 제 1항의 방법을 수행하도록 작동되는, 뇌자극 프로브(10)에 대한 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품.
  6. - 시험 전류를 자극 전극에 인가하기 위한 수단(21),
    - 인가된 시험 전류로부터 얻어진 여기 전압을 측정하기 위한 수단(22), 및
    - 프로세서(23)로서,
    - 시험 전류를 n개의 자극 전극(11)(여기서, n은 2 내지 뇌자극 프로브(10)의 자극 전극(11)의 갯수의 수임)에 순차적으로 인가시키기 위해 시험 전류를 인가시키기 위한 수단(21)을 명령하고,
    - m개의 자극 전극(11)(여기서, m은 2 내지 뇌자극 프로브(10)의 자극 전극(11)의 갯수의 수임)에서 각 시험 전류에 의해 야기된 여기 전압을 측정하기 위해 여기 전압을 측정하기 위한 수단(22)을 명령하고,
    - 상기 자극 셋팅 및 측정된 여기 전압으로부터, 결합 행렬에서의 요소 (Zq,p)가 두 개의 자극 전극(11)들 간의 전기적 임피던스의 양을 반영하는 (m * n) 결합 행렬을 유도하고,
    - 자극 셋팅과 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하기 위한 결합 행렬을 이용하기 위해, 배열된 프로세서(23)를 포함하는, 다수의 자극 전극(11)을 포함하는 뇌자극 프로브(10)에 대한 자극 셋팅과 자극 전극(11) 주변의 뇌 조직에서의 전위 분포인 상응하는 V-필드 간의 관계를 결정하기 위한 제어 시스템(20).
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