[发明专利]自动脑部探测器引导系统

说明书

本申请案是有关于一种自动脑部‑探测器引导系统。具体地，本申请案是有关于一种用于引导一探测器到有需要的一对象的脑部中的视丘下核的背旁侧振荡区域的实时方法及系统，通过隐马尔可夫模型(HMM)使用因数部分可观察马尔可夫决策过程(POMDP)表示为一动态贝叶斯网络(DBN)。

交互参照的相关申请案

本申请案要求2015年5月10日提交的美国临时专利申请案第62/159,336号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本申请案是有关于一种自动脑部-探测器引导系统。具体地，本申请案是有关于一种用于引导一探测器到有需要的一对象的脑部中的视丘下核的背旁侧振荡区域的实时方法及系统，使用封闭的随机电生理反馈。

背景技术

深度脑部刺激(DBS)是一种关于植入称作的一粗电极的一医疗装置(也称为“引脚”、“脑部起搏器”、“电极”或“慢性电极”)的外科手术程序，向所述脑部的特定部位发送电脉冲。选择在脑部内多个区域的深度脑部刺激为治疗难治性运动及情感失调提供了显着的治疗效果，如帕金森氏症、震颤、肌张力障碍及抑郁等。目前，所述程序仅用于患者的症状不能用药物充分控制。深度脑部刺激以一种受控制的方式直接改变脑部活动，其作用是可逆的(与破坏技术不同)。深度脑部刺激使用所述外科手术的方式植入，电池供电的医疗神经刺激器将电刺激传递到目标区域脑部中控制运动，阻断所述导致震颤及帕金森氏症(PD)的异常神经信号。

在所述程序之前，一神经外科医生使用磁共振成像(MRI)或计算机断层扫描(CT)扫描来识别及定位脑部中的确切目标。为了治疗运动失调，这些目标是控制运动的5个区域，如丘脑、视丘下核、及苍白球，电神经信号在此处产生所述不希望的症状。

深度脑部刺激系统通常由三部分组成：一粗电极、一延伸部及一神经刺激器。所述粗电极是一薄且绝缘的导线，通过所述颅骨内的一个小开口插入并植入脑部中。所述电极的尖端位于所述目标脑部区域内。

所述延伸部是一绝缘导线，可以在头、颈、肩的皮肤下穿过，将所述引脚连接到所述神经刺激器。所述神经刺激器(“电池组”)是所述的第三组件，通常植入在锁骨附近的皮肤下。在某些情况下，它可以在较低的位置的胸部或腹部之下的皮肤下被植入。

一旦所述系统就位，将多个电脉冲从所述神经刺激器发送向上沿着所述延伸部分电线及所述引脚送入所述脑部中。这些脉冲干扰并阻止导致不希望的症状的多个电信号。使用者有需要时可以把所述深度脑部刺激关掉。

因此，所述粗电极的准确及快速的引导，将对于改善安装的粗电极的效率至关重要。因此，在本领域中，需要以能够最精确的方式将所述粗电极精确地引导至所述目标区域。

发明内容

本发明的一个目的是提供多个自动脑部探测器引导系统的多个实施例。

在一个实施例中，本发明提供一种自动将一驱动器耦合的脑部探测器引导到有需要的一对象的脑部中的一感兴趣区域的方法，其特征在于，所述方法包含步骤：基于一预定的插入轨迹，定位所述脑部探测器以朝向所述感兴趣区域，所述脑部探测器具有一近端与一远端，所述远端耦合至一驱动器；使用一预定的步长大小，使所述脑部探测器朝向所述感兴趣区域平移；通过所述脑部探测器沿着所述预定的插入轨迹记录一神经生理学响应；基于通过所述脑部探测器记录的所述神经生理学响应，计算多个预定观测要素；对所述多个观测要素中的每一个建构一贝叶斯网络；组合对于所述多个观测要素中的每一个所建构的多个所述贝叶斯网络从而创建一动态贝叶斯网络包含所述多个所述预定的多个观测要素；基于所述动态贝叶斯网络，建构一因数部分可观察马尔可夫决策过程，其中所述部分可观察马尔可夫决策过程(POMDP)更包含在所述多个预定观测要素之间的多个关系；基于所述部分可观察马尔可夫决策过程，决定一步长距离以沿着所述插入轨迹前移所述脑部探测器；使用所述驱动器，使所述脑部探测器沿着所述插入轨迹自动地前移朝向所述感兴趣区域；及重复上述决定所述步长距离以及前移所述脑部探测器到所述感兴趣位置的步骤。