[发明专利]神经刺激治疗的计划系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于计划神经刺激探头的植入的系统，该系统包括用于接收包括关于至少一个纤维束在目标区中的位置的信息的解剖数据的输入，用于接收包括关于该至少一个纤维束的刺激优选性的信息的治疗信息的输入，用于基于该至少一个纤维束的位置和刺激优选性来计算植入该神经刺激探头的最佳位置（在其处安置该探头来实现具有高刺激优选性的至少一个纤维束的刺激）的优化模块，以及用于提供该最佳位置的输出。

本发明进一步涉及用于计划神经刺激探头的植入的方法和计算机程序产品。

背景技术

用于经由植入探头提供神经刺激的系统用于治疗例如慢性痛、帕金森病、震颤和张力失常的疾病。神经刺激用于刺激脑中的神经组织、脊髓和外周神经。在下面，将讨论脑组织的神经刺激。然而，根据本发明的系统和方法也可以用于例如脊髓和外周神经的神经刺激。探头用外科手术植入脑中，靠近要刺激的脑组织。当使用神经刺激时，刺激需要刺激的组织并且避免刺激其他附近的组织是重要的。探头的正确放置从而是成功的神经刺激治疗中的重要步骤。在用于计划探头的植入的已知系统中，例如磁共振成像（MRI）的成像技术用于使目标区可视化。外科医生设法定位需要刺激的结构并且设法限定外科手术计划来在识别的结构中植入探头。

在与本专利申请相同的申请人的未决的专利申请中，其具有申请号EP10159853.0（内部标号PH014693EP1），描述用于计划神经外科手术操作的系统的示例。其中描述的系统使用不同的成像技术来确定避免关键性神经结构的外科手术轨迹。所述系统可以用于计划用于植入神经刺激探头的轨迹，但不可以用于确定成功神经刺激治疗的最佳位点。

设法刺激正确组织区的已知方式将植入具有多个电极的探头，并且仅选择这些电极的子集以便仅刺激特定组织区。这例如在US专利申请US 2008/0215125中描述。该US申请描述具有多个电极的探头，其靠近感兴趣区植入。电荷供应给这些电极的子集来选择性地刺激特定组织区。同样在US专利7,442,183中，激活多个电极的子集来将电场转向到目标区。在US 7,442,183中，注意到电极的子集的选择性激活使相对于目标结构的精确探头位点不那么重要。

尽管使用电极阵列确实实现将3D电场分布转向到特定组织区，可以形成的3D刺激模式的全范围仍然取决于探头的确切位置和取向。为了最佳的治疗交付选项和其的调谐灵活性，应该在治疗计划阶段中布置最佳的引导定位。

发明目的

本发明的目的是提供用于计划神经刺激探头的植入的系统，该系统允许该探头的更准确定位以便于改进神经刺激治疗。

发明内容

根据本发明的第一方面，该目的通过提供用于计划神经刺激探头的植入的系统实现，该系统包括用于接收包括关于至少一个纤维束在目标区中的位置和取向的信息的解剖数据的输入，用于接收包括关于该至少一个纤维束的刺激优选性的信息的治疗信息的输入，用于基于该至少一个纤维束的位置、取向和刺激优选性来计算植入该神经刺激探头的至少一个最佳位置和至少一个最佳取向（在该最佳位置和取向该探头能够产生大致上平行于具有高刺激优选性的至少一个纤维束和/或大致上垂直于具有低刺激优选性的至少一个纤维束的电场梯度）的优化模块，以及用于提供该最佳位置和取向的输出。

根据本发明的计划系统对于计划神经刺激探头的植入不仅考虑目标结构的位置还考虑它的取向。尤其对于纤维束，相对于纤维束的取向的电刺激场的取向是确定神经刺激治疗的有效性的重要因素。尽管现有技术计划系统仅试图在特定目标位置刺激脑，根据本发明的计划系统还考虑目标纤维的方向和可以由神经刺激探头产生的电刺激场的梯度方向。要注意到根据本发明的计划系统还可用于计划两个或更多探头的植入。然而，在下面我们将假设仅植入一个探头。

已经发现当电场梯度平行或近似平行于作为目标的纤维束时最容易实现某些纤维的激活。纤维的选择性非激活利用垂直于或近似垂直于非作为目标的纤维束的电场梯度最容易实现。使用目前技术发展水平的成像技术，例如弥散张量成像（DTI），识别单独纤维束和它们的位置与取向是可能的。优化模块使用该信息来确定最佳探头位置和取向。根据本发明的计划系统由此使产生具有（近似）平行于应该被刺激的纤维束并且（近似）垂直于不应该被刺激的纤维束的场梯度的电刺激场成为可能。

根据本发明的系统可包括成像设备并且可从由该成像设备获得的图像推导纤维束位置和取向。备选地，系统可从外部源接收关于纤维束位置和取向的图像信息，或者包含纤维取向的脑图谱可记录到像MRI的解剖图像。