基于生物电脑部信号的一个或多个频谱特性的患者状态确定的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本公开涉及利用医疗设备的患者监测。
【背景技术】
[0002] 医疗设备(诸如电刺激器或治疗剂递送设备)可用于不同的治疗应用中，这些治疗 应用诸如深脑部刺激(DBS)、脊髓刺激(SCS)、骨盆刺激、胃刺激、末梢神经刺激、功能性电刺 激或药物制剂、胰岛素、止痛剂或抗炎剂到患者内的目标组织部位的递送。医疗设备可被配 置成向患者递送治疗以治疗各种症状或患者病情，诸如慢性疼痛、震颤、帕金森氏病、其他 类型的运动障碍、癫痫发作(例如，癫痫）、小便或大便失禁、性功能障碍、肥胖症、情绪障碍、 胃轻瘫或糖尿病。在一些治疗系统中，电刺激器(在一些实例中该电刺激器可以是可植入 的）借助于一个或多个电极向患者体内的目标组织部位递送电治疗，该一个或多个电极可 通过医疗引线进行部署，可位于电刺激器的外壳上或这两种情况。除了电刺激治疗之外或 代替电刺激治疗，医疗设备(在一些实例中该医疗设备可以是可植入的)可借助于一个或多 个流体递送元件(诸如，导管或治疗剂洗脱贴片（eluting patch))向患者体内的目标组织 部位递送治疗剂。
[0003] -些医疗设备被配置成感测患者参数，诸如生物电脑部信号。所感测的患者参数 可被用于各种目的，诸如用于控制由医疗设备进行的治疗递送。
【发明内容】
[0004] 本公开描述了用于基于感兴趣的频带的一个或多个频率子带中的患者的生物电 脑部信号的活动来确定患者状态的示例系统、设备、和方法。可通过例如频率子带中的信号 强度(在本文中也被称为"功率"、"功率电平"或"频谱振幅"）来指示特定频率子带中的生物 电脑部信号的活动。在本文中所描述的一些示例中，基于频带的一个或多个频率子带中的 患者的生物电脑部信号的功率电平来确定患者状态。患者状态可以是，例如，患者疾病状 态、其中观察到患者病情的症状的状态、或指示由医疗设备递送的治疗的疗效或药物的疗 效的患者状态。
[0005] 此外或替代，在一些示例中，基于感兴趣的频带中的生物电脑部信号的频谱图来 确定患者状态，诸如在频带的子带之间的功率分布的移动(例如，其中观察到生物电脑部信 号的峰值功率电平或感兴趣的频带内的峰值功率的频率子带的随时间的变化）、在一个或 多个频率子带内的峰值功率电平的变化、在一个或多个频率子带上的所感测的生物电脑部 信号的功率分布的图案(例如，功率电平对频率的标绘图是否示出了窄峰、宽峰、单峰的峰、 或双峰的峰）、或展示相对高或低的活动水平的一个或多个频率子带的宽度或(例如，宽度 的)变化性。
[0006] 生物电脑部信号的不同频带可与患者的不同脑部活动相关联。脑部活动可以，例 如，与患者发起的状态(例如，运动状态、言语状态、或睡眠状态）、患者病情（例如，疾病状 态）、或患者病情的具体症状的发生相关联。示例频带包括S带、α带、β带、γ带和高γ带。频 带可包括多个频率子带，多个频率子带中的每一个具有比频带窄的宽度。可由多个频率子 带定义频带。与较宽的频带本身中的活动相反，一个或多个特定频率子带内的脑部活动可 指示特定患者状态。可由频率子带内的功率电平(或振幅)指示频率子带内的活动。
[0007] 在一些示例中，处理器基于感兴趣的频带的一个或多个频率子带中的患者的生物 电脑部信号的活动来确定患者状态并生成所确定的患者状态的指示。处理器可基于所确定 的患者状态控制向患者的治疗递送，基于所确定的患者状态监测患者病情，基于所确定的 患者状态生成患者诊断(例如，确定患者病情子类型），或它们的任意组合。
[0008] 在一些示例中，本公开描述了用于基于感兴趣的频带的一个或多个频率子带中的 患者的生物电脑部信号的活动来确定患者是否具有帕金森氏病或另一患者病情的示例系 统、设备、和方法。在一些情况中，不患有帕金森氏病的患者的生物电脑部信号可能不展示 感兴趣的频带的一个或多个频率子带中的特定活动，然而患有帕金森氏病的患者的生物电 脑部信号可展示感兴趣的频带的一个或多个频率子带中的特定活动。因此，感兴趣的频带 的一个或多个频率子带中的该活动可指示帕金森氏病的存在，并且可因此在一些示例中被 用于诊断帕金森氏病。
[0009] 在一个示例中，本公开针对一种方法，该方法包括:利用一个或多个处理器接收表 示患者的生物电脑部信号的信息;利用该一个或多个处理器基于生物电脑部信号的频带的 一个或多个频率子带内的生物电脑部信号的活动来确定患者状态，以及利用该一个或多个 处理器生成所确定的患者状态的指示。
[0010] 在另一示例中，本公开针对一种系统，该系统包括:感测模块，被配置成感测患者 的生物电脑部信号；以及一个或多个处理器，被配置成基于生物电脑部信号的频带的一个 或多个频率子带内的生物电脑部信号的活动来确定患者状态，并生成所确定的患者状态的 指示。
[0011] 在另一示例中，本公开针对一种系统，该系统包括:用于感测患者的生物电脑部信 号的装置；以及用于基于生物电脑部信号的频带的一个或多个频率子带内的生物电脑部信 号的活动来确定患者状态的装置。
[0012] 在另一方面，本公开针对一种计算机可读介质，该计算机可读介质包含指令，所述 指令在由一个或多个处理器执行时使该一个或多个处理器:接收表示患者的生物电脑部信 号的信息；以及基于生物电脑部信号的频带的一个或多个频率子带内的生物电脑部信号的 活动来确定患者状态。
[0013] 在一个示例中，本公开针对一种方法，该方法包括:利用一个或多个处理器接收表 示患者的生物电脑部信号的信息；以及利用该一个或多个处理确定指示患者状态的生物标 记，其中确定生物标记包括确定指示患者状态的生物电脑部信号的频带的一个或多个频率 子带内的生物电脑部信号的特性。
[0014] 在另一示例中，本公开针对一种系统，该系统包括:感测模块，被配置成感测患者 的生物电脑部信号；以及一个或多个处理器，被配置成通过至少确定指示患者状态的生物 电脑部信号的频带的一个或多个频率子带内的生物电脑部信号的特性来确定指示患者状 态的生物标记。
[0015] 在另一示例中，本公开针对一种系统，该系统包括:用于感测患者的生物电脑部信 号的装置；以及用于确定指示患者状态的生物标记的装置，其中生物标记包括指示患者状 态的生物电脑部信号的频带的一个或多个频率子带内的生物电脑部信号的特性。
[0016] 在另一方面，本公开针对一种计算机可读介质，该计算机可读介质包含指令，所述 指令在由一个或多个处理器执行时，使该一个或多个处理器:接收表示患者的生物电脑部 信号的信息，并确定指示患者状态的生物标记，其中该生物标记包括指示患者状态的生物 电脑部信号的频带的一个或多个频率子带内生物电脑部信号的特性。
[0017] 在另一方面，本公开针对一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以 是制品。该计算机可读存储介质包括用于由一个或多个处理器执行的计算机可读指令。这 些指令使一个或多个处理器执行本文中所描述的技术的任何部分。这些指令可以是例如软 件指令，诸如被用于定义软件或计算机程序的那些软件指令。
[0018] -个或多个示例的细节在以下附图和描述中进行阐述。根据描述和附图以及权利 要求书，其他特征、目的以及优点将是显而易见的。
【附图说明】
[0019] 图1是示出了配置成感测生物电脑部信号并且向患者的脑部内的组织部位递送电 刺激治疗的示例深脑部刺激(DBS)系统的概念图。
[0020] 图2是示出了示例医疗设备的部件的功能框图。
[0021 ]图3是示出了示例医疗设备编程器的部件的功能框图。
[0022] 图4是示出了用于基于所感测的生物电脑部信号确定患者状态的示例技术的流程 图。
[0023] 图5是在人类受试者的脑部内所感测的生物电脑部信号的示例频谱图。
[0024] 图6A和6B是在人类受试者的脑部内所感测的生物电脑部信号的示例频谱图，并且 示出了药物对生物电脑部信号的活动的影响。
[0025] 图7A-7D示出了从植入在被诊断患有帕金森氏病的人类受试者的脑部中的电极所 记录的局部场电位(LFP)的功率谱。
[0026]图8A是示出了在大约24小时时间周期上在人类患者的脑部的基底神经节内所感 测的LFP的β带活动的特性，并且具体而言，示出了 β带活动的峰值频谱振幅以及发生该峰值 频谱振幅的对应频率的曲线图。
[0027]图8Β示出了图8Α中所示的对应于峰值频谱振幅的带频率的直方图。
[0028]图9是示出了用于确定指示特定患者状态的一个或多个生物标记的示例技术的流 程图。
[0029]图10示出了每一个曲线图指示在人类受试者的脑部内所感测的LFP的β带活动的 多个曲线图。
【具体实施方式】
[0030]本公开描述了用于基于患者的生物电脑部信号的一个或多个频域特性，且尤其基 于感兴趣的频带的一个或多个频率子带中的活动来确定患者状态的示例系统、设备和方 法。可由例如频率子带中的信号强度（在本文中也被称为"功率"、"功率电平"或"频谱振 幅"）指示特定频率子带中的生物电脑部信号的活动。因此，频带内的峰值功率电平可以是， 例如，该频带中的最大信号强度。在一些示例中，所感测的生物电脑部信号的峰值功率电平 也可被称为"振荡峰值"。
[0031] 可指示患者状态的感兴趣的频带的一个或多个频率子带中的患者的生物电脑部 信号的活动包括，例如，生物电脑部信号的频谱图、频带的一个或多个频率子带(例如，两个 或两个以上频率子带）中的生物电脑部信号的功率电平、或以上两者。患者状态可以是，例 如，患者疾病状态、其中观察到患者病情的症状的状态、或指示由医疗设备进行的治疗递送 的疗效或药物的疗效的患者状态。
[0032] 生物电脑部信号的不同频带与患者的不同脑部活动相关联。在以下表格1中示出 了频带的一个示例：
[0035] 表 1
[0036] 然而，在其他示例中，频带可具有不同的频率范围。频带可包括多个频率子带（例 如，可由多个频率子带组成），每一个频率子带具有比频带窄的宽度。频带的频率子带可具 有基本上相同（例如，相同或几乎相同）的宽度或不同的宽度。
[0037] 所感测的生物电脑部信号的特定频带内的活动可因变于一个或多个患者状态而 变化。例如，所感测的生物电脑部信号的特定频带内的活动可指示患者发起的状态(例如， 运动状态、言语状态、或睡眠状态）、或指示与患者病情相关联的一个或多个患者症状的发 生的患者状态。由特定频带内的活动指示的患者状态可以是或可以不是凭意志的患者活动 的结果。
[0038] 频带（例如，以上所指示的频带中的每一个)包括多个频率子带，该多个频率子带 各自由比频带窄的频带定义。相信，与较宽的频带本身中的活动相对，一个或多个特定频率 子带内的活动可比较宽的频带中的功率电平更好地指示具体患者状态。这些具体患者状态 可例如，提供对患者病情的进展（例如，患者病理）、特定治疗（例如，电刺激治疗或制药药 物）的治疗效果、患者病情的症状的存在、患者病情的存在或不存在、或它们的任意组合的 更好的指示。
[0039] 虽然特定频带中的生物电脑部信号的功率电平可对确定患者状态(例如，运动状 态、睡眠状态、言语状态、或疾病状态)有用，但在一些情况下，基于一个或多个频率子带中 的功率电平的患者状态确定可提供患者状态的更好的特异性和患者状态确定的更好的粒 度(granuIari ty)。例如，不仅可通过生物电脑部信号的β带活动的振幅的变化，还可通过运 动期间β带活动的峰值频率的变化(例如，增加的移动或减小的移动)来指示运动状态。这可 通过例如其中观察到整体带内的峰值功率电平的带的频率子带指示。
[0040] 与感兴趣的频带中的总的功率电平相比，感兴趣的频带的一个或多个频率子带中 的生物电脑部信号的功率电平可具有与具体患者状态更好的关联性。以这种方式，相比单 独的频带中的功率电平，生物电脑部信号的频带中的活动的频率分量可指示对患者病情的 更全面的了解。频率分量包括，例如，频带的一个或多个频率子带中的生物电脑部信号的功 率电平。
[0041] 基于感兴趣的频带的一个或多个频率子带中的功率电平所作出的更具体的患者 状态确定可对监测患者病情（例如，患者疾病状态的进展），生成患者诊断（例如，确定患者 病情的存在或不存在或确定患者病情子类型，诸如，特定类型的患者病情或特定患者病情 的严重度）、控制治疗递送、或它们的任意组合有用。
[0042] 相信，感兴趣的频带的一个或多个频率子带中的生物电脑部信号的一个或多个特 性可以是具体患者状态的揭示。例如，相信，生物电脑部信号的频谱图可以是具体患者状态 的揭示。频谱图可由例如在一感兴趣的频带的一个或多个频率子带上或在多个感兴趣的频 带上的信号强度(例如，如由功率电平所指示）的分布所指示。可指示特定患者状态的发生 的示例频谱图包括，例如，在频带的子带之间的功率分布随时间的移动(例如，其中观察到 所有频带上的信号的峰值功率电平或感兴趣的频带内的峰值功率的频率子带的变化，或在 两个或两个以上频率子带之间的功率分布的比率的变化）、在一个或多个频率子带内的峰 值功率电平的变化、在一个或多个频率子带上的功率分布的图案(例如，功率电平对频率的 标绘图是否示出了窄峰、宽峰、单峰的峰、或双峰的峰，该峰是频带或频率子带内的峰值振 幅）、展示相对高或低的活动水平的一个或多个频率子带的宽度或（例如，宽度的）可变性、 或在感兴趣的频带的一个或多个频率子带上或在多个感兴趣的频带上的信号强度的分布 中观察到的其他特性。
[0043] 在指示特定患者状态的一个或多个频率子带上的功率分布的图案可在相同频带 内或在一个或多个频带上。频谱图可基于所感测的生物电脑部信号的任何合适的变换(诸 如，但不限于，快速傅立叶变换)来确定频谱图以及生物电脑部信号的其他频域特性。
[0044] 虽然生物电脑部信号的短持续时间记录(例如，秒量级)可指示感兴趣的特定频带 内的功率电平，但短持续时间记录可能不指示生物电脑部信号的频谱图。因此，短持续时间 记录可能不提供对患者的病理活动的进展的全面了解。相反，生物电脑部信号的相对长期 的记录(例如，分钟、小时、甚至天的量级)可揭示提供对患者的病理活动的进展的更好了解 的频谱图或峰值功率电平随时间的变化。
[0045] 在本文所公开的一些示例中，设备的处理器(单独或与另一处理器结合)基于频带 的一个或多个频率子带中的患者的生物电脑部信号的活动确定患者状态。例如，处理器可 基于频带的一个或多个特定频率子带中的功率电平、基于生物电脑部信号的频谱图（例如， 主导(dominant)功率随时间从一个频率子带向另一个频率子带的移动、其中观察到频带内 的峰值功率的频率子带的变化、指示信号强度的分布的标绘图的形状）、或它们的任意组合 来确定患者状态。在一些示例中，处理器生成所确定的患者状态的指示，基于所确定的患者 状态控制向患者的治疗递送，基于所确定的患者状态监测患者病情，基于所确定的患者状 态生成患者诊断(例如，确定患者病情子类型），或它们的任意组合。
[0046]在学习阶段期间，可评估患者的脑部中所感测的生物电脑部信号的振荡谱以确定 与一个或多个不同患者状态相关联的生物电脑部信号的频谱特性。示例患者状态包括，但 不限于，正常脑功能、异常脑功能、具体患者症状、运动状态、睡眠状态、言语状态、或其中观 察到作为患者病情的结果而发生的活动(例如，症状）的状态。示例频谱特性包括，例如，一 个或多个频率子带中的功率电平、频谱图案、或它们的任意组合。这些频谱特性可例如作为 指示特定患者状态(诸如，正常或病理行为、对药物或包括电治疗的其他治疗、或两者的反 应)的生物标记被设备存储。
[0047] 如本文所使用的，"运动状态"可包括其中患者正打算移动(例如，发起关于移动身 体部分(例如，肢体或腿)的想法以发起运动）、正试图发起运动或已经成功发起运动并且当 前正在移动的状态。"睡眠状态"可包括其中患者正打算睡觉(例如，发起睡觉的想法）、正试 图睡觉或已经发起睡觉并且当前正在睡觉的状态。"言语状态"可包括其中患者正打算讲 话、正试图讲话或已经发起言语的状态。
[0048] 图1是示出了示例治疗系统10的概念图，该示例治疗系统10被配置成向患者12递 送治疗以管理(manage)患者12的障碍(disorder)。在一些示例中，治疗系统10可向患者12 递送治疗以管理患者12的运动障碍或神经变性损伤。患者12通常将是人类患者。然而，在一 些情况中，治疗系统10可被应用于其他哺乳动物或非哺乳动物的非人类患者。运动障碍可 由一个或多个症状表征，该一个或多个症状诸如，但不限于，受损的肌肉控制、运动损伤或 其他运动问题，诸如，僵硬、运动迟缓、有节奏的运动机能充进、无节奏的运动机能充进、肌 张力障碍、震颤和运动不能。在一