[发明专利]用于检测周期性信号伪影的概率熵

说明书

本发明公开了用于使用概率熵来选择具有较少伪影的电极以用于控制适应性电神经刺激的技术。在一个示例中，多个电极感测患者的脑的生物电信号。处理电路针对在多个电极中的相应电极处感测到的每个生物电信号确定生物电信号的概率熵值。该处理电路将生物电信号的相应概率熵值中的每个概率熵值与相应熵阈值进行比较，以及基于比较来选择多个电极中的电极的子集。该处理电路基于经由电极的子集中的相应电极感测到的生物电信号并且排除多个生物电信号中的经由不在电极的子集中的相应电极感测到的生物电信号来控制向患者递送电刺激治疗。

技术领域

本公开整体涉及电刺激治疗。

背景技术

医疗装置可为外部的或植入的，并且可用于将电刺激治疗递送至患者的各个组织位点以治疗多种症状或病症，例如慢性疼痛、震颤、帕金森氏病、其他运动障碍、癫痫、尿失禁或大便失禁、性功能障碍、肥胖症或胃轻瘫。医疗装置可经由一条或多条引线递送电刺激治疗，该一条或多条引线包括位于与患者的脑、脊髓、骨盆神经、周围神经或胃肠道相关联的目标位置附近的电极。因此，电刺激可用于不同的治疗应用，诸如适应性脑深部刺激(aDBS)、脊髓刺激(SCS)、骨盆刺激、胃刺激、周围神经场刺激(PNFS)、脑电图(EEG)、皮质电图(ECoG)、肌电图(EMG)，或用于执行患者的其他通道的生物电位记录。

临床医生可选择多个可编程参数的值，以便限定将由植入式刺激器递送至患者的电刺激治疗。例如，临床医生可选择用于递送刺激的一个或多个电极、每个所选择电极的极性、电压或电流振幅、脉冲宽度和脉冲频率作为刺激参数。一组参数(诸如，包括电极组合、电极极性、振幅、脉冲宽度和脉冲频率的一组参数)在定义要递送至患者的电刺激治疗的意义上可被称为程序。

发明内容

从患者感测的生物电信号诸如局部场电位(LFP)、EEG、ECoG或EMG可用作用于治疗递送(诸如aDBS)的控制系统的生物标记或输入信号。例如，LFP信号可用作用于控制递送到患者的电刺激治疗的一个或多个参数的生物标记。然而，如果所记录的生物电信号被伪影污染，则所记录的生物电信号的临床有效性可能受到损害。诸如心电图(ECG)信号或反复运动之类的多种因素可使所记录的生物电信号失真或在所记录的生物电信号中引入伪影。这些伪影的振幅通常是跨记录可变的，因此，医疗装置在通过常规算法检测伪影方面可能受到限制。然而，伪影本质上可以是周期性的(例如，心跳、起搏治疗)，并且周期性可以用于构建检测算法。如本文所用，周期性是指信号中的模式或阶次，该信号具有比可表现出更无规(例如，随机)的特性的生物电信号(诸如神经元LFP活动)更低的熵(例如，随机性)。因此，所记录的生物电信号的一个或多个特征的熵可用作显著特征以识别周期性伪影。

公开了用于使用概率熵区分能够感测干净生物电信号的电极与被伪影污染的电极的技术。在一些示例中，该技术可用于验证由记录电极感测到的生物电信号具有足够的质量以用作控制aDBS治疗的生物标记。在一些示例中，概率熵可用作存在于患者的脑的所记录的LFP信号中的周期性伪影(诸如ECG)的指示符。在一个示例中，多个电极感测患者的脑的生物电信号。处理电路针对在多个电极中的相应电极处感测到的每个生物电信号确定生物电信号的概率熵值。处理电路将生物电信号的相应概率熵值中的每个概率熵值与相应熵阈值进行比较，以及基于比较来选择多个电极中的电极的子集。因此，处理电路可使用生物电信号的概率熵值来改善对用于感测患者的生物电信号或用于向患者递送治疗的电极的选择。例如，处理电路基于经由电极的子集中的相应电极感测到的生物电信号并且排除多个生物电信号中的经由不在电极的子集中的相应电极感测到的生物电信号来控制向患者递送电刺激治疗。又如，处理电路基于经由电极的子集中的相应电极感测到的生物电信号并且排除多个生物电信号中的经由不在电极的子集中的相应电极感测到的生物电信号来感测患者的一个或多个生物电信号。