(57)【要約】  方法及びシステムは、有効な電極及び他の刺激パラメータを識別すること、並びにカソード及びアノード刺激を使用するか否かを決定することを容易にすることができる。これに代えて、本方法及びシステムは、異なるタイプの神経要素の選択的な刺激に基づいて有効な電極及び他の刺激パラメータを識別することができる。これらの方法及びシステムは、患者組織を刺激するために電気刺激システムをプログラムすることを更に容易にすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋込可能なパルス発生器と複数の電極を有するリードとを含む埋込可能な電気刺激システムを用いて患者の電気刺激をプログラムするためのシステムであって、
複数の第１の単極刺激の各々に対してカソードとして前記リードの電極のうちの１又は２以上の電極の部分集合を用いて実施された複数の該第１の単極刺激の各々に対する第１の応答を受信する段階と、
前記第１の応答に基づいて１又は２以上の電極の第１の部分集合を選択する段階と、
複数の第２の単極刺激の各々に対してアノードとして前記リードの電極のうちの１又は２以上の電極の部分集合を用いて実施された複数の該第２の単極刺激の各々に対する第２の応答を受信する段階と、
前記第２の応答に基づいて１又は２以上の電極の第２の部分集合を選択する段階と、
前記第１の部分集合及び第２の部分集合に関する前記応答に少なくとも部分的に基づいて１又は２以上の電極のプログラミング部分集合を選択する段階と、
前記プログラミング部分集合を用いて実施された異なる刺激振幅を有する複数の第３の単極刺激の各々に対する第３の応答を受信する段階と、
前記第３の応答に基づいてプログラミング刺激振幅を選択する段階と、
前記１又は２以上の電極の前記プログラミング部分集合と前記プログラミング刺激振幅とを用いて前記埋込可能なパルス発生器をプログラムするための指示を受信する段階と、
前記リードの前記電極を通して前記患者に対する電気刺激を発生させるための、前記１又は２以上の電極の前記プログラミング部分集合と前記プログラミング刺激振幅とを前記電気刺激システムの前記埋込可能なパルス発生器に提供する信号を生起する段階と、
を実行するように構成されたプロセッサ、を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第１の応答を受信する段階が、少なくとも１つの治療効果の第１の定量的又は定性的な指標を受信することを含み、前記第２の応答を受信する段階が、少なくとも１つの治療効果の第２の定量的又は定性的な指標を受信することを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の応答を受信する段階が、少なくとも１つの治療効果、少なくとも１つの副作用、又はそのいずれかの組合せの第１の定量的又は定性的な指標を受信することを含み、前記第２の応答を受信する段階が、少なくとも１つの治療効果、少なくとも１つの副作用、又はそのいずれかの組合せの第２の定量的又は定性的な指標を受信することを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
プログラミング刺激パラメータセットを選択する段階が、前記第１及び第２の定量的又は定性的な指標に基づいて該プログラミング刺激パラメータセットを選択することを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記プロセッサは、
複数のカソード／アノード刺激の各々に対して、アノードとして前記リードの１又は２以上の電極及びカソードとして該リードの１又は２以上の電極の部分集合を用いて実施された複数の該カソード／アノード刺激の各々に対する第３の応答を受信する段階と、
前記第３の応答に基づいて１又は２以上の電極の第３の部分集合を選択する段階と、を更に実行するように構成され、
前記１又は２以上の電極の前記プログラミング部分集合を選択する段階が、前記第１の部分集合、第２の部分集合、及び第３の部分集合に関する前記第１、第２、及び第３の応答に少なくとも部分的に基づいて前記１又は２以上の電極の前記プログラミング部分集合を選択することを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の応答を受信する段階が、臨床医又は患者から該第１の応答を受信することを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の応答を受信する段階が、センサから該第１の応答を受信することを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
埋込可能なパルス発生器と複数の電極を有するリードとを含む埋込可能な電気刺激システムを用いて患者の電気刺激をプログラムするためのシステムであって、
第１のタイプの神経要素を選択的に刺激するように構成された複数の第１の刺激の各々に対して前記リードの電極のうちの１又は２以上の電極の部分集合を用いて実施された複数の該第１の刺激の各々に対する第１の応答を受信する段階と、
前記第１の応答に少なくとも部分的に基づいて１又は２以上の電極の第１の部分集合を選択する段階と、
前記第１のタイプの神経要素とは異なる第２のタイプの神経要素を選択的に刺激するように構成された複数の第２の刺激の各々に対して１又は２以上の電極の部分集合を用いて実施された複数の該第２の刺激の各々に対する第２の応答を受信する段階と、
前記第２の応答に少なくとも部分的に基づいて１又は２以上の電極の第２の部分集合を選択する段階と、
前記第１の部分集合及び第２の部分集合に関する前記応答に基づいて１又は２以上の電極のプログラミング部分集合を選択する段階と、
前記１又は２以上の電極の前記プログラミング部分集合とプログラミング刺激振幅とを用いて前記埋込可能なパルス発生器をプログラムするための指示を受信する段階と、
前記リードの該電極を通して前記患者に対する電気刺激を発生させるための、前記１又は２以上の電極の前記プログラミング部分集合と前記プログラミング刺激振幅とを前記電気刺激システムの前記埋込可能なパルス発生器に提供する信号を生起する段階と、
を実行するように構成されたプロセッサ、を含むことを特徴とするシステム。
【請求項９】
前記第１の応答を受信する段階が、少なくとも１つの治療効果の第１の定量的又は定性的な指標を受信することを含み、前記第２の応答を受信する段階が、少なくとも１つの治療効果の第２の定量的又は定性的な指標を受信することを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の応答を受信する段階が、少なくとも１つの治療効果、少なくとも１つの副作用、又はそのいずれかの組合せの第１の定量的又は定性的な指標を受信することを含み、前記第２の応答を受信する段階が、少なくとも１つの治療効果、少なくとも１つの副作用、又はそのいずれかの組合せの第２の定量的又は定性的な指標を受信することを含む、請求項８又は９に記載のシステム。
【請求項１１】
プログラミング刺激パラメータセットを選択する段階が、前記第１及び第２の定量的又は定性的な指標に基づいて該プログラミング刺激パラメータセットを選択することを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサは、
前記第１及び第２のタイプの神経要素とは異なる第３のタイプの神経要素を選択的に刺激するように構成された複数の第３の刺激の各々に対して、１又は２以上の電極の部分集合を用いて実施された複数の該第３の刺激の各々に対する第３の応答を受信する段階と、
前記第３の応答に少なくとも部分的に基づいて１又は２以上の電極の第３の部分集合を選択する段階と、を更に実行するように構成され、
前記１又は２以上の電極の前記プログラミング部分集合を選択する段階が、前記第１の部分集合、第２の部分集合、及び第３の部分集合に関連付けられた前記第１、第２、及び第３の応答に少なくとも部分的に基づいて前記１又は２以上の電極の前記プログラミング部分集合を選択することを含む、請求項８〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第１の応答を受信する段階が、臨床医又は患者から該第１の応答を受信することを含む、請求項８〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１の応答を受信する段階が、センサから該第１の応答を受信することを含む、請求項８〜１３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
埋込可能なパルス発生器と複数の電極を有するリードとを含む埋込可能な電気刺激システムを用いて患者の電気刺激をプログラムするためのシステムであって、
カソードとして前記リードの電極の少なくとも１つを用いて実施される第１の単極刺激に関連付けられた第１の刺激パラメータのセットを各々が有する複数の該第１の単極刺激の各々に対する第１の応答を受信する段階と、
アノードとして前記リードの電極の少なくとも１つを用いて実施される第２の単極刺激に関連付けられた第２の刺激パラメータのセットを各々が有する複数の該第２の単極刺激の各々に対する第２の応答を受信する段階と、
前記第１及び第２の応答に基づいて第１の刺激プログラムのためのプログラム刺激パラメータのセットを前記第１の刺激パラメータのセット及び第２の刺激パラメータのセットから選択する段階と、
前記プログラム刺激パラメータのセットを用いて前記埋込可能なパルス発生器をプログラムするための指示を受信する段階と、
前記リードの前記電極を通して前記患者に対する電気刺激を発生させるための、前記プログラム刺激パラメータのセットを前記電気刺激システムの前記埋込可能なパルス発生器に提供する信号を生起する段階と、
を実行するように構成されたプロセッサ、を含むことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
この出願は、引用によって本明細書に組み込まれている２０１８年４月２７日出願の米国仮特許出願第６２／６６３，９０８号の「３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）」の下での利益を主張するものである。
【０００２】
本発明の開示は、埋込可能な電気刺激システム、及びシステムを製造する及び使用する方法の分野に関する。本発明の開示はまた、アノード又はカソード刺激モードのような複数のモードを有する電気刺激システム、及び製造する及び使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
埋込可能な電気刺激システムは、様々な疾患及び障害での治療効果が立証されている。例えば、脊髄刺激システムは、慢性疼痛症候群の治療のための治療方式として使用されている。末梢神経刺激は、慢性疼痛症候群及び失禁を治療するのに使用されており、いくつかの他の用途が研究下にある。機能性電気刺激システムは、脊髄傷害患者での麻痺した体肢に対してある程度の機能性を回復するために適用されている。脳深部刺激のような脳の刺激は、様々な疾患又は障害を治療するために使用することができる。
【０００４】
様々な治療に向けて療法を提供するための刺激器が開発されている。刺激器は、制御モジュール（パルス発生器を有する）と、１又は２以上のリードと、各リード上の刺激器電極アレイとを含むことができる。刺激器電極は、神経、筋肉、又は刺激される他の組織と接触状態又はその近くにある。制御モジュール内のパルス発生器は、電極によって体組織に送出される電気パルスを発生させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，１８１，９６９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，５１６，２２７号明細書
【特許文献３】米国特許第６，６０９，０２９号明細書
【特許文献４】米国特許第６，６０９，０３２号明細書
【特許文献５】米国特許第６，７４１，８９２号明細書
【特許文献６】米国特許第７，２４４，１５０号明細書
【特許文献７】米国特許第７，４５０，９９７号明細書
【特許文献８】米国特許第７，６７２，７３４号明細書
【特許文献９】米国特許第７，７６１，１６５号明細書
【特許文献１０】米国特許第７，７８３，３５９号明細書
【特許文献１１】米国特許第７，７９２，５９０号明細書
【特許文献１２】米国特許第７，８０９，４４６号明細書
【特許文献１３】米国特許第７，９４９，３９５号明細書
【特許文献１４】米国特許第７，９７４，７０６号明細書
【特許文献１５】米国特許第８，１７５，７１０号明細書
【特許文献１６】米国特許第８，２２４，４５０号明細書
【特許文献１７】米国特許第８，２７１，０９４号明細書
【特許文献１８】米国特許第８，２９５，９４４号明細書
【特許文献１９】米国特許第８，３６４，２７８号明細書
【特許文献２０】米国特許第８，３９１，９８５号明細書
【特許文献２１】米国特許第８，６８８，２３５号明細書
【特許文献２２】米国特許出願第２００７／０１５００３６号明細書
【特許文献２３】米国特許出願第２００９／０１８７２２２号明細書
【特許文献２４】米国特許出願第２００９／０２７６０２１号明細書
【特許文献２５】米国特許出願第２０１０／００７６５３５号明細書
【特許文献２６】米国特許出願第２０１０／０２６８２９８号明細書
【特許文献２７】米国特許出願第２０１１／０００５０６９号明細書
【特許文献２８】米国特許出願第２０１１／０００４２６７号明細書
【特許文献２９】米国特許出願第２０１１／００７８９００号明細書
【特許文献３０】米国特許出願第２０１１／０１３０８１７号明細書
【特許文献３１】米国特許出願第２０１１／０１３０８１８号明細書
【特許文献３２】米国特許出願第２０１１／０２３８１２９号明細書
【特許文献３３】米国特許出願第２０１１／０３１３５００号明細書
【特許文献３４】米国特許出願第２０１２／００１６３７８号明細書
【特許文献３５】米国特許出願第２０１２／００４６７１０号明細書
【特許文献３６】米国特許出願第２０１２／００７１９４９号明細書
【特許文献３７】米国特許出願第２０１２／０１６５９１１号明細書
【特許文献３８】米国特許出願第２０１２／０１９７３７５号明細書
【特許文献３９】米国特許出願第２０１２／０２０３３１６号明細書
【特許文献４０】米国特許出願第２０１２／０２０３３２０号明細書
【特許文献４１】米国特許出願第２０１２／０２０３３２１号明細書
【特許文献４２】米国特許出願第２０１２／０３１６６１５号明細書
【特許文献４３】米国特許出願第２０１３／０１０５０７１号明細書
【特許文献４４】米国特許出願第２０１３／０１９７６０２号明細書
【特許文献４５】米国特許第６，８９５，２８０号明細書
【特許文献４６】米国特許第８，４７３，０６１号明細書
【特許文献４７】米国特許第８，５７１，６６５号明細書
【特許文献４８】米国特許第８，７９２，９９３号明細書
【特許文献４９】米国特許出願第２０１１／０１３０８０３号明細書
【特許文献５０】米国特許出願第２０１１／０１３０８１６号明細書
【特許文献５１】米国特許出願第２０１２／１９７３７５号明細書
【特許文献５２】米国特許出願第２０１３／０１９７４２４号明細書
【特許文献５３】米国特許出願第２０１４／００３９５８７号明細書
【特許文献５４】米国特許出願第２０１４／０３５３００１号明細書
【特許文献５５】米国特許出願第２０１４／０３５８２０８号明細書
【特許文献５６】米国特許出願第２０１４／０３５８２０９号明細書
【特許文献５７】米国特許出願第２０１４／０３５８２１０号明細書
【特許文献５８】米国特許出願第２０１５／００４５８６４号明細書
【特許文献５９】米国特許出願第２０１５／００６６１２０号明細書
【特許文献６０】米国特許出願第２０１５／００１８９１５号明細書
【特許文献６１】米国特許出願第２０１５／００５１６８１号明細書
【特許文献６２】米国特許出願第１４／５５７，２１１号明細書
【特許文献６３】米国特許出願第１４／２８６，７９７号明細書
【特許文献６４】米国仮特許出願第６２／１１３，２９１号明細書
【特許文献６５】米国特許第６，５６０，４９０号明細書
【特許文献６６】米国特許第８，１９０，２５０号明細書
【特許文献６７】米国特許第８，３２６，４３３号明細書
【特許文献６８】米国特許第８，３７９，９５２号明細書
【特許文献６９】米国特許第８，６４９，８４５号明細書
【特許文献７０】米国特許第８，６７５，９４５号明細書
【特許文献７１】米国特許第８，８３１，７３１号明細書
【特許文献７２】米国特許第８，８４９，６３２号明細書
【特許文献７３】米国特許第８，８５５，７７３号明細書
【特許文献７４】米国特許第８，９１３，８０４号明細書
【特許文献７５】米国特許第８，９１８，１８３号明細書
【特許文献７６】米国特許第８，９５８，６１５号明細書
【特許文献７７】米国特許第９，０２６，３１７号明細書
【特許文献７８】米国特許第９，０５０，４７０号明細書
【特許文献７９】米国特許第９，０７２，９０５号明細書
【特許文献８０】米国特許第９，０８１，４８８号明細書
【特許文献８１】米国特許第９，０８４，８９６号明細書
【特許文献８２】米国特許第９，１３５，４００号明細書
【特許文献８３】米国特許第９，２３５，６８５号明細書
【特許文献８４】米国特許第９，２５４，３８７号明細書
【特許文献８５】米国特許第９，２２７，０７４号明細書
【特許文献８６】米国特許第９，２７２，１５３号明細書
【特許文献８７】米国特許第９，３０２，１１０号明細書
【特許文献８８】米国特許第９，３０８，３７２号明細書
【特許文献８９】米国特許第９，３１０，９８５号明細書
【特許文献９０】米国特許第９，３６４，６６５号明細書
【特許文献９１】米国特許第９，５２６，９０２号明細書
【特許文献９２】米国特許第９，５８６，０５３号明細書
【特許文献９３】米国特許第９，７９２，４１２号明細書
【特許文献９４】米国特許第９，８２１，１６７号明細書
【特許文献９５】米国特許第９，９２５，３８２号明細書
【特許文献９６】米国特許第９，９５９，９４０号明細書
【特許文献９７】米国特許出願第２００９／０２８７２７２号明細書
【特許文献９８】米国特許出願第２００９／０２８７２７３号明細書
【特許文献９９】米国特許出願第２０１２／０３１４９２４号明細書
【特許文献１００】米国特許出願第２０１３／０１１６７４４号明細書
【特許文献１０１】米国特許出願第２０１４／０１２２３７９号明細書
【特許文献１０２】米国特許出願第２０１５／００６６１１１号明細書
【特許文献１０３】米国特許出願第１５／７０６，００４号明細書
【特許文献１０４】米国特許出願第１５／９３７，２６４号明細書
【特許文献１０５】米国仮特許出願第６２／０３０，６５５号明細書
【特許文献１０６】米国仮特許出願第６２／５３２，８６９号明細書
【特許文献１０７】米国仮特許出願第６２／６６３，８９５号明細書
【特許文献１０８】米国特許出願第２０１６／０３７５２４８号明細書
【特許文献１０９】米国特許出願第２０１６／０３７５２５８号明細書
【特許文献１１０】米国特許出願第２０１７／０３０４６３３号明細書
【特許文献１１１】米国特許出願第１５／８６４，８７６号明細書
【特許文献１１２】米国特許第９，３５８，３９８号明細書
【特許文献１１３】米国特許第９，４７４，９０３号明細書
【特許文献１１４】米国特許第９，４９２，６７３号明細書
【特許文献１１５】米国特許第９，６４３，０１５号明細書
【特許文献１１６】米国特許第９，６４３，０１７号明細書
【特許文献１１７】米国特許出願第２０１４／０２７７２８４号明細書
【特許文献１１８】米国特許出願第２０１７／０１００５９３号明細書
【特許文献１１９】米国特許出願第１５／６３１，９６４号明細書
【特許文献１２０】米国特許出願第１５／９２０，１５３号明細書
【特許文献１２１】米国特許第９，２４８，２８０号明細書
【特許文献１２２】米国特許出願公開第２０１６／０１３６４２９号明細書
【特許文献１２３】米国特許出願公開第２０１６／０１３６４４３号明細書
【特許文献１２４】米国特許出願公開第２０１６／０２５６６９３号明細書
【特許文献１２５】米国特許出願第１５／７８３，９６１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様は、埋込可能なパルス発生器と複数の電極を有するリードとを含む埋込可能な電気刺激システムを用いて患者の電気刺激をプログラムするためのシステムである。システムは、第１の単極刺激の各々に対してリードの電極のうちの１又は２以上の部分集合を用いて実施された複数の第１の単極刺激の各々に対する第１の応答を受信し、第１の応答に基づいて電極のうちの１又は２以上の第１の部分集合を選択し、第２の単極刺激の各々に対してリードの電極のうちの１又は２以上の部分集合を用いて実施された複数の第２の単極刺激の各々に対する第２の応答を受信し、第２の応答に基づいて電極のうちの１又は２以上の第２の部分集合を選択し、第１の部分集合及び第２の部分集合に関連付けられた応答に少なくとも部分的に基づいて電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合を選択し、異なる刺激振幅を有する第３の単極刺激の各々を有するプログラミング部分集合を用いて実施された複数の第３の単極刺激の各々に対する第３の応答を受信し、第３の応答に基づいてプログラミング刺激振幅を選択し、電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合とプログラミング刺激振幅とで埋込可能なパルス発生器をプログラムするという指示を受信し、かつ患者に対する電気刺激をリードの電極を通して発生させるために電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合とプログラミング刺激振幅とを電気刺激システムの埋込可能なパルス発生器に提供する信号を生起するように構成されたプロセッサを含む。
【０００７】
別の態様は、埋込可能なパルス発生器と複数の電極を有するリードとを含む埋込可能な電気刺激システムを用いて患者の電気刺激をプログラムする方法である。本方法は、第１の単極刺激の各々に対してリードの電極のうちの１又は２以上の部分集合を用いて実施された複数の第１の単極刺激の各々に対する第１の応答を受信する段階と、第１の応答に基づいて電極のうちの１又は２以上の第１の部分集合を選択する段階と、第２の単極刺激の各々に対してリードの電極のうちの１又は２以上の部分集合を用いて実施された複数の第２の単極刺激の各々に対する第２の応答を受信する段階と、第２の応答に基づいて電極のうちの１又は２以上の第２の部分集合を選択する段階と、第１の部分集合及び第２の部分集合に関連付けられた応答に少なくとも部分的に基づいて電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合を選択する段階と、異なる刺激振幅を有する第３の単極刺激の各々を有するプログラミング部分集合を用いて実施された複数の第３の単極刺激の各々に対する第３の応答を受信する段階と、第３の応答に基づいてプログラミング刺激振幅を選択する段階と、電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合とプログラミング刺激振幅とで埋込可能なパルス発生器をプログラムするという指示を受信する段階と、患者に対する電気刺激をリードの電極を通して発生させるために電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合とプログラミング刺激振幅とを電気刺激システムの埋込可能なパルス発生器に提供する信号を生起する段階とを含む。
【０００８】
更に別の態様は、プロセッサによって実行された時に上述の方法をプロセッサに実施させるコンピュータ実行可能命令が格納された非一時的コンピュータ可読媒体である。
【０００９】
少なくとも一部の態様では、第１の応答を受信する段階は、少なくとも１つの治療効果の第１の定量的又は定性的な指標を受信する段階を含み、第２の応答を受信する段階は、少なくとも１つの治療効果の第２の定量的又は定性的な指標を受信する段階を含む。少なくとも一部の態様では、第１の応答を受信する段階は、少なくとも１つの治療効果、少なくとも１つの副作用、又はそのいずれかの組合せの第１の定量的又は定性的な指標を受信する段階を含み、第２の応答を受信する段階は、少なくとも１つの治療効果、少なくとも１つの副作用、又はそのいずれかの組合せの第２の定量的又は定性的な指標を受信する段階を含む。少なくとも一部の態様では、プログラム刺激パラメータセットを選択する段階は、第１及び第２の定量的又は定性的な指標に基づいてプログラム刺激パラメータセットを選択する段階を含む。
【００１０】
少なくとも一部の態様では、プロセッサは、複数のカソード／アノード刺激の各々に対してリードの電極のうちの１又は２以上の部分集合をアノードとして用い、リードの電極のうちの１又は２以上をカソードとして用いて実施されたカソード／アノード刺激の各々に対する第３の応答を受信し、かつ第３の応答に基づいて電極のうちの１又は２以上の第３の部分集合を選択するように更に構成され、又は本方法は、そうする段階を更に含み、電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合を選択する段階は、第１の部分集合、第２の部分集合、及び第３の部分集合に関連付けられた第１の応答、第２の応答、及び第３の応答に少なくとも部分的に基づいて電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合を選択する段階を含む。
【００１１】
少なくとも一部の態様では、第１の応答を受信する段階は、第１の応答を臨床医又は患者から受信する段階を含む。少なくとも一部の態様では、第１の応答を受信する段階は、第１の応答をセンサから受信する段階を含む。
【００１２】
別の態様は、埋込可能なパルス発生器と複数の電極を有するリードとを含む埋込可能な電気刺激システムを用いて患者の電気刺激をプログラムするためのシステムである。システムは、第１のタイプの神経要素を選択的に又は優先的に刺激するように構成された第１の刺激の各々に対してリードの電極のうちの１又は２以上の部分集合を用いて実施された複数の第１の刺激の各々に対する応答を受信し、第１の応答に少なくとも部分的に基づいて電極のうちの１又は２以上の第１の部分集合を選択し、第１のタイプの神経要素とは異なる第２のタイプの神経要素を選択的に又は優先的に刺激するように構成された第２の刺激の各々に対して電極のうちの１又は２以上の部分集合を用いて実施された複数の第２の刺激の各々に対する応答を受信し、第２の応答に少なくとも部分的に基づいて電極のうちの１又は２以上の第２の部分集合を選択し、第１の部分集合及び第２の部分集合に関連付けられた応答に基づいて電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合を選択し、電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合とプログラミング刺激振幅とで埋込可能なパルス発生器をプログラムするという指示を受信し、かつ患者に対する電気刺激をリードの電極を通して発生させるために電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合とプログラミング刺激振幅とを電気刺激システムの埋込可能なパルス発生器に提供する信号を生起するように構成されたプロセッサを含む。
【００１３】
更に別の態様は、埋込可能なパルス発生器と複数の電極を有するリードとを含む埋込可能な電気刺激システムを用いて患者の電気刺激をプログラムする方法である。本方法は、第１のタイプの神経要素を選択的に刺激するように構成された第１の刺激の各々に対してリードの電極のうちの１又は２以上の部分集合を用いて実施された複数の第１の刺激の各々に対する応答を受信する段階と、第１の応答に少なくとも部分的に基づいて電極のうちの１又は２以上の第１の部分集合を選択する段階と、第１のタイプの神経要素とは異なる第２のタイプの神経要素を選択的に刺激するように構成された第２の刺激の各々に対して電極のうちの１又は２以上の部分集合を用いて実施された複数の第２の刺激の各々に対する応答を受信する段階と、第２の応答に少なくとも部分的に基づいて電極のうちの１又は２以上の第２の部分集合を選択する段階と、第１の部分集合及び第２の部分集合に関連付けられた応答に基づいて電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合を選択する段階と、電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合とプログラミング刺激振幅とで埋込可能なパルス発生器をプログラムするという指示を受信する段階と、患者に対する電気刺激をリードの電極を通して発生させるために電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合とプログラミング刺激振幅とを電気刺激システムの埋込可能なパルス発生器に提供する信号を生起する段階とを含む。
【００１４】
更に別の態様は、プロセッサによって実行された時に上述の方法をプロセッサに実施させるコンピュータ実行可能命令が格納された非一時的コンピュータ可読媒体である。
【００１５】
少なくとも一部の態様では、第１の応答を受信する段階は、少なくとも１つの治療効果の第１の定量的又は定性的な指標を受信する段階を含み、第２の応答を受信する段階は、少なくとも１つの治療効果の第２の定量的又は定性的な指標を受信する段階を含む。少なくとも一部の態様では、第１の応答を受信する段階は、少なくとも１つの治療効果、少なくとも１つの副作用、又はそのいずれかの組合せの第１の定量的又は定性的な指標を受信する段階を含み、第２の応答を受信する段階は、少なくとも１つの治療効果、少なくとも１つの副作用、又はそのいずれかの組合せの第２の定量的又は定性的な指標を受信する段階を含む。少なくとも一部の態様では、プログラム刺激パラメータセットを選択する段階は、第１及び第２の定量的又は定性的な指標に基づいてプログラム刺激パラメータセットを選択する段階を含む。
【００１６】
少なくとも一部の態様では、プロセッサは、第１及び第２のタイプの神経要素とは異なる第３のタイプの神経要素を選択的に又は優先的に刺激するように構成された第３の刺激の各々に対して電極のうちの１又は２以上の部分集合を用いて実施された複数の第３の刺激の各々に対する第３の応答を受信し、かつ第３の応答に少なくとも部分的に基づいて電極のうちの１又は２以上の第３の部分集合を選択するように更に構成され、又は本方法は、そうする段階を更に含み、電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合を選択する段階は、第１の部分集合、第２の部分集合、及び第３の部分集合に関連付けられた第１の応答、第２の応答、及び第３の応答に少なくとも部分的に基づいて電極のうちの１又は２以上のプログラミング部分集合を選択する段階を含む。
【００１７】
少なくとも一部の態様では、第１の応答を受信する段階は、第１の応答を臨床医又は患者から受信する段階を含む。少なくとも一部の態様では、第１の応答を受信する段階は、第１の応答をセンサから受信する段階を含む。
【００１８】
別の態様は、埋込可能なパルス発生器と複数の電極を有するリードとを含む埋込可能な電気刺激システムを用いて患者の電気刺激をプログラムするためのシステムである。システムは、リードの電極のうちの少なくとも１つをカソードとして用いて実施されて第１の刺激に関連付けられた第１の刺激パラメータのセットを各々が有する複数の第１の単極刺激の各々に対する第１の応答を受信し、リードの電極のうちの少なくとも１つをアノードとして用いて実施されて第２の刺激に関連付けられた第２の刺激パラメータのセットを各々が有する複数の第２の単極刺激の各々に対する第２の応答を受信し、第１及び第２の応答に基づいて第１の刺激パラメータのセット及び第２の刺激パラメータのセットから第１の刺激プログラムに対するプログラム刺激パラメータセットを選択し、プログラム刺激パラメータセットで埋込可能なパルス発生器をプログラムするという指示を受信し、かつ患者に対する電気刺激をリードの電極を通して発生させるためにプログラム刺激パラメータセットを電気刺激システムの埋込可能なパルス発生器に提供する信号を生起するように構成されたプロセッサを含む。
【００１９】
更に別の態様は、埋込可能なパルス発生器と複数の電極を有するリードとを含む埋込可能な電気刺激システムを用いて患者の電気刺激をプログラムする方法である。本方法は、リードの電極のうちの少なくとも１つをカソードとして用いて実施されて第１の刺激に関連付けられた第１の刺激パラメータのセットを各々が有する複数の第１の単極刺激の各々に対する第１の応答を受信する段階と、リードの電極のうちの少なくとも１つをアノードとして用いて実施されて第２の刺激に関連付けられた第２の刺激パラメータのセットを各々が有する複数の第２の単極刺激の各々に対する第２の応答を受信する段階と、第１及び第２の応答に基づいて第１の刺激パラメータのセット及び第２の刺激パラメータのセットから第１の刺激プログラムに対するプログラム刺激パラメータセットを選択する段階と、プログラム刺激パラメータセットで埋込可能なパルス発生器をプログラムするという指示を受信する段階と、患者に対する電気刺激をリードの電極を通して発生させるためにプログラム刺激パラメータセットを電気刺激システムの埋込可能なパルス発生器に提供する信号を生起する段階とを含む。
【００２０】
更に別の態様は、プロセッサによって実行された時に上述の方法をプロセッサに実施させるコンピュータ実行可能命令が格納された非一時的コンピュータ可読媒体である。
【００２１】
少なくとも一部の態様では、第１の応答を受信する段階は、少なくとも１つの治療効果の第１の定量的又は定性的な指標を受信する段階を含み、第２の応答を受信する段階は、少なくとも１つの治療効果の第２の定量的又は定性的な指標を受信する段階を含む。少なくとも一部の態様では、第１の応答を受信する段階は、少なくとも１つの治療効果、少なくとも１つの副作用、又はそのいずれかの組合せの第１の定量的又は定性的な指標を受信する段階を含み、第２の応答を受信する段階は、少なくとも１つの治療効果、少なくとも１つの副作用、又はそのいずれかの組合せの第２の定量的又は定性的な指標を受信する段階を含む。少なくとも一部の態様では、プログラム刺激パラメータセットを選択する段階は、第１及び第２の定量的又は定性的な指標に基づいてプログラム刺激パラメータセットを選択する段階を含む。
【００２２】
少なくとも一部の態様では、第１の応答を受信する段階は、第１の応答を臨床医又は患者から受信する段階を含む。少なくとも一部の態様では、第１の応答を受信する段階は、第１の応答をセンサから受信する段階を含む。
【００２３】
本発明の非限定的かつ非包括的な実施形態を以下の図面を参照して説明する。図面では、別途指定しない限り、様々な図を通して類似の参照番号が類似の部分を指す。
【００２４】
本発明のより明快な理解に向けて、添付図面に関連して読まれるものとする以下の「発明を実施するための形態」を以下で参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】電気刺激システムの一実施形態の概略図である。
【図２】電気刺激リードの一実施形態の概略側面図である。
【図３】刺激パラメータを決定するためのシステムの一実施形態の概略ブロック図である。
【図４Ａ】患者の電気刺激をプログラムする方法の一実施形態の流れ図である。
【図４Ｂ】図４Ａの流れ図に追加することができる追加段階の流れ図である。
【図５Ａ】患者の電気刺激をプログラムする方法の別の実施形態の流れ図である。
【図５Ｂ】図５Ａの流れ図に追加することができる追加段階の流れ図である。
【図６Ａ】患者の電気刺激をプログラムする方法の第３の実施形態の流れ図である。
【図６Ｂ】図６Ａの流れ図に追加することができる追加段階の流れ図である。
【図７】図４Ａから図６Ｂの流れ図と併用することができる刺激パラメータを取得する方法の一実施形態の流れ図である。
【図８】図４Ａから図６Ｂの流れ図と併用することができる刺激に対する応答のグラフを発生させる方法の一実施形態の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の開示は、埋込可能な電気刺激システム、及びシステムを製造する及び使用する方法の分野に関する。本発明の開示はまた、アノード及びカソード刺激モードのような複数のモードを有する電気刺激システム及び製造する及び使用する方法に関する。
【００２７】
適切な埋込可能な電気刺激システムは、１又は２以上の電極がリードの遠位端上に配置され、１又は２以上の端子がリードの１又は２以上の近位端上に配置された少なくとも１つのリードを含むがこれに限定されない。リードは、例えば、経皮リード、パドルリード、カフリード、又はリード上のいずれかの他の電極配置を含む。リードを有する電気刺激システムの例は、例えば、米国特許第６，１８１，９６９号、第６，５１６，２２７号、第６，６０９，０２９号、第６，６０９，０３２号、第６，７４１，８９２号、第７，２４４，１５０号、第７，４５０，９９７号、第７，６７２，７３４号、；第７，７６１，１６５号、第７，７８３，３５９号、第７，７９２，５９０号、第７，８０９，４４６号、第７，９４９，３９５号、第７，９７４，７０６号、第８，１７５，７１０号、第８，２２４，４５０号、第８，２７１，０９４号、第８，２９５，９４４号、第８，３６４，２７８号、第８，３９１，９８５号、及び第８，６８８，２３５号、及び米国特許出願公開第２００７／０１５００３６号、第２００９／０１８７２２２号、第２００９／０２７６０２１号、第２０１０／００７６５３５号、第２０１０／０２６８２９８号、第２０１１／０００５０６９号、第２０１１／０００４２６７号、第２０１１／００７８９００号、第２０１１／０１３０８１７号、第２０１１／０１３０８１８号、第２０１１／０２３８１２９号、第２０１１／０３１３５００号、第２０１２／００１６３７８号、第２０１２／００４６７１０号、第２０１２／００７１９４９号、第２０１２／０１６５９１１号、第２０１２／０１９７３７５号、第２０１２／０２０３３１６号、第２０１２／０２０３３２０号、第２０１２／０２０３３２１号、第２０１２／０３１６６１５号、第２０１３／０１０５０７１号、及び第２０１３／０１９７６０２号明細書に見出される。下記の議論では、経皮リードを例証することにするが、本明細書に説明する方法及びシステムは、パドルリード及び他のリードにも適用可能であることは理解されるであろう。
【００２８】
電気刺激（例えば、脳深部刺激又は脊髄刺激）のための経皮リードは、リング電極、リードの円周を部分的にしか巡って延びないセグメント電極、又はいずれかの他のタイプの電極、又はそのいずれかの組合せとすることができる刺激電極を含む。セグメント電極は、電極セットで設けることができ、各セットは、特定の長手位置でリードの周りで円周方向に分散された複数の電極を有する。本明細書では、例示目的で脳深部刺激のための使用に関してリードを説明するが、これらのリードのあらゆるものを脊髄刺激、末梢神経刺激、又は他の神経、筋肉、及び組織の刺激を含む脳深部刺激以外の用途に向けて使用することができることは理解されるであろう。特に、刺激は、特定のターゲットを刺激することができる。そのようなターゲットの例は、視床下核（ＳＴＮ）、淡蒼球内節（ＧＰｉ）、及び淡蒼球外節（ＧＰｅ）などを含むがこれらに限定されない。少なくとも一部の実施形態では、解剖学的構造は、その物理的構造によって定められ、生理学的ターゲットは、その機能的属性によって定められる。様々な実施形態のうちの少なくとも１つでは、リードは、少なくとも部分的にターゲットの範囲に配置することができるが、他の実施形態では、リードは、ターゲットの近くではあるがその範囲外に存在することが可能である。
【００２９】
図１に移ると、電気刺激システム１０の一実施形態は、１又は２以上の刺激リード１２と埋込可能なパルス発生器（ＩＰＧ）１４とを含む。システム１０は、外部遠隔制御器（ＲＣ）１６、臨床医のプログラマー（ＣＰ）１８、外部試行刺激器（ＥＴＳ）２０、又は外部充電器２２のうちの１又は２以上を更に含むことができる。
【００３０】
ＩＰＧ１４は、任意的に、１又は２以上のリード延長部２４を通して刺激リード１２に物理的に接続される。各リードは、アレイに配置された複数の電極２６を担持する。ＩＰＧ１４は、刺激パラメータセットに従って電極アレイ２６に例えばパルス電気波形（すなわち、電気パルスの時系列）の形態で電気刺激エネルギを送出するパルス発生回路を含む。ＩＰＧ１４は、例えば、患者の鎖骨部位の下方又は患者の臀部又は腹腔内で患者の体内に埋め込むことができる。ＩＰＧ１４は、８本の刺激チャネルを有することができ、これらのチャネルは、各チャネルからの電流刺激の大きさを制御するように独立にプログラム可能とすることができる。少なくとも一部の実施形態では、ＩＰＧ１４は、８本よりも多いか又は少ない刺激チャネル（例えば、４本、６本、１６本、３２本、又はそれよりも多い刺激チャネル）を有することができる。ＩＰＧ１４は、リードの端子を受け入れるための１つ、２つ、３つ、４つ、又はそれよりも多いコネクタポートを有することができる。
【００３１】
刺激リード１２には、任意的に、経皮リード延長部２８及び外部ケーブル３０を通してＥＴＳ２０を物理的に接続することができる。ＩＰＧ１４と類似のパルス発生回路を有することができるＥＴＳ２０も、刺激パラメータセットに従って電極アレイ２６に例えばパルス電気波形の形態で電気刺激エネルギを送出する。ＥＴＳ２０とＩＰＧ１４の間の１つの相違点は、多くの場合に、ＥＴＳ２０は、与えるべき刺激の応答性を試験するために神経刺激リード１２が埋め込まれた後かつＩＰＧ１４の埋め込みの前に試験的に使用される埋め込み不能デバイスである点である。本明細書でＩＰＧ１４に関して説明するあらゆる機能は、ＥＴＳ２０に関しても同じく実施することができる。
【００３２】
ＲＣ１６は、一方向又は双方向の無線通信リンク３２を通してＩＰＧ１４又はＥＴＳ２０と遠隔測定的に通信するか又はこれらを制御するために使用することができる。ＩＰＧ１４及び神経刺激リード１２が埋め込まれた状態で、ＲＣ１６を用いて一方向又は双方向の通信リンク３４を通してＩＰＧ１４と遠隔測定的に通信するか又はそれを制御することができる。そのような通信又は制御は、ＩＰＧ１４をオン又はオフにすること、及び異なる刺激パラメータセットを用いてプログラムすることを可能にする。ＩＰＧ１４は、ＩＰＧ１４によって出力される電気刺激エネルギの特性を能動的に制御するために、プログラミングされた刺激パラメータを修正するように作動させることができる。ＣＰ１８は、手術室内及び経過観察においてＩＰＧ１４及びＥＴＳ２０に対する刺激パラメータをプログラムする機能を臨床医のようなユーザに与える。
【００３３】
ＣＰ１８は、この機能を、無線通信リンク３６を通じてＲＣ１６を通してＩＰＧ１４又はＥＴＳ２０と間接的に通信することによって実施することができる。これに代えて、ＣＰ１８は、無線通信リンク（図示せず）を通してＩＰＧ１４又はＥＴＳ２０と直接に通信することができる。ＣＰ１８によって与えられる刺激パラメータは、後に独立型モードで（すなわち、ＣＰ１８の補助なしで）ＲＣ１６の作動によって刺激パラメータを修正することができるようにＲＣ１６をプログラムするためにも使用される。
【００３４】
簡潔化の目的で、本明細書ではＲＣ１６、ＣＰ１８、ＥＴＳ２０、及び外部充電器２２の詳細を更に説明することはしない。これらのデバイスの例示的実施形態の詳細は、米国特許第６，８９５，２８０号明細書に開示されており、この文献は、引用によって本明細書に明示的に組み込まれている。電気刺激システムの他の例は、米国特許第６，１８１，９６９号、第６，５１６，２２７号、第６，６０９，０２９号、第６，６０９，０３２号、第６，７４１，８９２号、第７，９４９，３９５号、第７，２４４，１５０号、第７，６７２，７３４号、及び第７，７６１，１６５号、第７，９７４，７０６号、第８，１７５，７１０号、第８，２２４，４５０号、及び第８，３６４，２７８号、及び米国特許出願公開第２００７／０１５００３６号明細書、並びに上記で挙げた他の引用文献に見出すことができ、これらの全ての文献が引用によって組み込まれている。
【００３５】
図２は、電極１２５がリード１００の遠位端部分に沿って少なくとも部分的に円周の周りに配置され、端子１３５がリード１００の近位端部分に沿って配置されたリード１００の一実施形態を示している。リード１００は、例えば、脳、脊髄、又は他の身体の臓器又は組織のような刺激される望ましい身体部分の近く又は内部に埋め込むことができる。脳深部刺激のための作動の一例では、脳内の望ましい位置へのアクセスは、患者の頭骨又は頭蓋骨内に頭蓋ドリル（一般的に、バーと呼ばれる）を用いて穴を空け、硬膜又は脳の被膜を凝固させて切開することによって達成することができる。リード１００は、頭蓋骨及び脳組織の中にスタイレット（図示せず）の支援によって挿入することができる。リード１００は、例えば、定位固定フレーム及びマイクロ駆動モータシステムを用いて脳内のターゲット場所に誘導することができる。少なくとも一部の実施形態では、マイクロ駆動モータシステムは完全又は部分的に自動とすることができる。マイクロ駆動モータシステムは、リード１００を挿入するアクション、リード１００を前進させるアクション、リード１００を後退させるアクション、又はリード１００を回転させるアクションである１又は２以上のアクションを実施する（単独又は組合せで）ように構成することができる。
【００３６】
少なくとも一部の実施形態では、ＩＰＧ１４又はマイクロ駆動モータシステムには、ターゲットニューロンによって刺激される筋肉又は他の組織に結合された測定デバイス又は患者又は臨床医に応答するユニットを結合することができる。測定デバイス、ユーザ、又は臨床医は、更にターゲットニューロンを識別し、刺激電極の位置決めを容易にするために刺激電極又は記録電極に対するターゲットの筋肉又は他の組織による応答を示すことができる。例えば、ターゲットニューロンが振戦を受けている筋肉に向けられる場合に、測定デバイスを用いて筋肉を観察し、例えば、ニューロンの刺激に応答して振戦の周波数又は振幅の変化を示すことができる。これに代えて、患者又は臨床医が筋肉を観察してフィードバックを与えることができる。
【００３７】
脳深部刺激のためのリード１００は、刺激電極、記録電極、又はこれら両方を含むことができる。少なくとも一部の実施形態では、リード１００は、記録電極を用いてニューロンが位置付けられた後に刺激電極をターゲットニューロンに位置合わせすることができるように回転可能である。
【００３８】
刺激電極は、ターゲットニューロンを刺激するためにリード１００の円周上に配置することができる。刺激電極は、リード１００の長さに沿う電極の位置から全ての方向に均等に電流が各電極から発射するようにリング形とすることができる。図２の実施形態では、電極１２５のうちの２つがリング電極１２０である。一般的に、リング電極は、刺激電流をリードの周りの限られた角度範囲のみから誘導することを可能にしない。しかし、セグメント電極１３０を使用することによって刺激電流をリードの周りの選択角度範囲に誘導することができる。セグメント電極が、定電流刺激を送出する埋込可能なパルス発生器と併用される時には、リードの軸の周りの位置により正確に刺激を送出するような電流ステアリング（すなわち、リードの軸の周りの半径方向位置決め）を達成することができる。電流ステアリングを達成するために、リング電極に加えて又はその代わりとしてセグメント電極を利用することができる。
【００３９】
リード１００は、リード本体１１０と、端子１３５と、１又は２以上のリング電極１２０と、セグメント電極１３０の１又は２以上のセット（又はいずれかの他の電極組合せ）とを含む。リード本体１１０は、例えば、ポリマー材料のような生体適合非導電材料で形成することができる。適切なポリマー材料は、シリコーン、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリウレタン−尿素、又はポリエチレンなどを含むがこれらに限定されない。体内に埋め込まれた状態で、リード１００は、長期にわたって体組織と接触していることが可能である。少なくとも一部の実施形態では、リード１００は、１．５ｍｍよりも大きくない断面直径を有し、この直径は、０．５から１．５ｍｍの範囲にあるとすることができる。少なくとも一部の実施形態では、リード１００は、少なくとも１０ｃｍの長さを有し、リード１００の長さは、１０ｃｍから７０ｃｍの範囲にあるとすることができる。
【００４０】
電極１２５は、金属、合金、導電性酸化物、又はいずれかの他の適切な導電性生体適合材料を用いて製造することができる。適切な材料の例は、プラチナ、プラチナ−イリジウム合金、イリジウム、チタン、タングステン、パラジウム、又はパラジウム−ロジウムなどを含むがこれらに限定されない。好ましくは、電極１２５は、生体適合性を有し、予想される使用期間にわたって作動環境内で予想される作動条件下で実質的に腐食することのない材料で製造される。
【００４１】
電極１２５の各々は、使用状態又は非使用（オフ）状態のいずれかにあるとすることができる。電極が使用状態にある時に、この電極をアノード又はカソードとして使用することができ、この電極は、アノード電流又はカソード電流を流すことができる。一部の事例では、電極は、ある期間にわたってアノードとし、ある期間にわたってカソードとすることができる。
【００４２】
脳深部刺激は、１又は２以上のセグメント電極セットを含むことができる。セグメント電極は、脳深部刺激でのターゲット構造が遠位電極アレイの軸に対して典型的には対称ではないので、リング電極よりも優れた電流ステアリングを可能にすることができる。代わりに、ターゲットは、リードの軸を通って延びる平面の一方の側に位置付けることができる。半径方向セグメント電極アレイ（「ＲＳＥＡ」）の使用により、リードの長さに沿ってだけではなく、リードの円周の周りにも電流ステアリングを実施することができる。これは、可能性として他の組織の刺激を回避しながら、神経ターゲット組織への電流刺激の正確な３次元のターゲット設定及び送出が可能になる。セグメント電極を有するリードの例は、米国特許第８，４７３，０６１号、第８，５７１，６６５号、及び第８，７９２，９９３号、米国特許出願公開第２０１０／０２６８２９８号、第２０１１／０００５０６９号、第２０１１／０１３０８０３号、第２０１１／０１３０８１６号、第２０１１／０１３０８１７号、第２０１１／０１３０８１８号、第２０１１／００７８９００号、第２０１１／０２３８１２９号、第２０１２／００１６３７８号、第２０１２／００４６７１０号、第２０１２／００７１９４９号、第２０１２／０１６５９１１号、第２０１２／１９７３７５号、第２０１２／０２０３３１６号、第２０１２／０２０３３２０号、第２０１２／０２０３３２１号、第２０１３／０１９７４２４号、第２０１３／０１９７６０２号、第２０１４／００３９５８７号、第２０１４／０３５３００１号、第２０１４／０３５８２０８号、第２０１４／０３５８２０９号、第２０１４／０３５８２１０号、第２０１５／００４５８６４号、第２０１５／００６６１２０号、第２０１５／００１８９１５号、第２０１５／００５１６８１号、米国特許出願第１４／５５７，２１１号及び第１４／２８６，７９７号、並びに米国仮特許出願第６２／１１３，２９１号明細書を含み、これらの文献の全てが引用によって本明細書に組み込まれている。
【００４３】
図３は、本発明を実施するためのシステムの一実施形態を示している。システムは、プロセッサ３０２とメモリ３０４とを含むコンピュータデバイス３００又はいずれかの他の類似のデバイス、ディスプレイ３０６、入力デバイス３０８、及び任意的に電気刺激システム３１２を含むことができる。システム３００はまた、任意的に１又は２以上の撮像システム３１０を含むことができる。
【００４４】
コンピュータデバイス３００は、コンピュータ、タブレット、モバイルデバイス、又は情報を処理するためのいずれかの他の適切なデバイスとすることができる。コンピュータデバイス３００は、ユーザに対してローカルとすることができ、又はこのコンピュータに対して非ローカルであるプロセッサ３０２又はメモリ３０４（又はその一部分）の一方又は両方を含む構成要素を含むことができる。例えば、少なくとも一部の実施形態では、ユーザは、非ローカルコンピュータデバイスに接続された端末を作動させることができる。他の実施形態では、メモリをユーザに対して非ローカルとすることができる。
【００４５】
コンピュータデバイス３００は、あらゆる適切なプロセッサ３０２を利用することができ、「プロセッサ」という用語は、コンピュータデバイス又はシステムの他の構成要素内の１又は２以上のハードウエアプロセッサを含むことができ、又はプロセッサは、ユーザに対してローカルなものとするか又はユーザ又はコンピュータデバイスの他の構成要素に対して非ローカルなものとすることができる。下記で説明するように、プロセッサ３０２は、それに与えられた命令を実行するように構成される。
【００４６】
コンピュータデバイス３０２に対してあらゆる適切なメモリ３０４を使用することができる。メモリ３０４は、あるタイプのコンピュータ可読媒体、すなわち、コンピュータ可読ストレージ媒体を示している。コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータの格納のためのいずれかの方法又は技術に実施された不揮発性、非一時的、取外し可能、及び取外し不能な媒体を含むことができるがこれらに限定されない。コンピュータ可読ストレージ媒体の例は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、又は他のメモリ技術、ＣＤＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（「ＤＶＤ」）、又は他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、又は他の磁気ストレージデバイス、又は望ましい情報を格納するために使用することができてコンピュータデバイスがアクセス可能ないずれかの他の媒体を含む。
【００４７】
通信方法は、別のタイプのコンピュータ可読媒体、すなわち、通信媒体を提供する。一般的に、通信媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータを搬送波、データ信号、又は他の搬送機構のような変調データ信号の中に具現化し、かついずれかの情報送出媒体を含む。「変調データ信号」及び「搬送波信号」という用語は、これらの信号の特性のうちの１又は２以上が情報、命令、及びデータなどを信号に符号化するような方式で設定又は変更された信号を含む。一例として、通信媒体は、ツイストペア、同軸ケーブル、光ファイバ、導波管のような有線媒体、及び他の有線媒体と、音響、ＲＦ、赤外線のような無線媒体、及び他の無線媒体とを含む。
【００４８】
ディスプレイ３０６は、モニタ、スクリーン、又はディスプレイなどのようなあらゆる適切な表示デバイスとすることができ、かつプリンタを含むことができる。入力デバイス３０８は、例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン、トラックボール、ジョイスティック、音声認識システム、又はそのいずれかの組合せなどとすることができる。
【００４９】
ＭＲＩ、コンピュータ断層撮像（ＣＴ）、超音波、又は他の撮像システムを含むがこれらに限定されない１又は２以上の撮像システム３１０を使用することができる。撮像システム３１０は、有線又は無線の接続を通してコンピュータデバイス３００と通信することができ、又はこれに代えて又はこれに加えて、ユーザは、コンピュータ可読媒体を用いて又はいずれかの他の機構によって撮像システム３１０から画像を提供することができる。
【００５０】
電気刺激システム３１２は、例えば、図１に示す構成要素のうちのいずれも含むことができる。電気刺激システム３１２は、有線又は無線の接続を通してコンピュータデバイス３００と通信することができ、又はこれに代えて又はこれに加えて、ユーザは、コンピュータ可読媒体を用いて又はいずれかの他の機構によって電気刺激システム３１２とコンピュータデバイス３００の間に情報を提供することができる。少なくとも一部の実施形態では、コンピュータデバイス３００は、例えば、ＩＰＧ１４、ＣＰ１８、ＲＣ１６、ＥＴＳ２０、又はそのいずれかの組合せのような電気刺激システムの一部を含むことができる。
【００５１】
本明細書に開示する方法及びシステムは、多くの異なる形態に具現化することができ、本明細書に示す実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。従って、本明細書に説明する方法及びシステムは、完全にハードウエアの実施形態、完全にソフトウエアの実施形態、又はソフトウエア及びハードウエア態様を組み合わせた実施形態を取ることができる。本明細書で言及するシステムは、典型的にメモリを含み、かつモバイルデバイスを含む他のデバイスとの通信のための方法を典型的に含む。通信方法は、有線と無線（例えば、ＲＦ、光、又は赤外線）の両方の通信方法を含むことができ、そのような方法は、別のタイプのコンピュータ可読媒体、すなわち、通信媒体を提供する。有線通信は、ツイストペア、同軸ケーブル、光ファイバ、又は導波管など、又はそのいずれかの組合せを通じた通信を含むことができる。無線通信は、ＲＦ、赤外線、音響、近距離無線通信、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など、又はそのいずれかの組合せを含むことができる。
【００５２】
刺激治療は、疼痛、パーキンソン病、アルツハイマー病、本態性振戦、癲癇、ジストニア、鬱病、強迫性障害、中毒、トゥレット症候群、摂食障害（食欲不振、過食症、又は肥満のような）、又は他の神経学的な疾患及び障害などを含むがこれらに限定されない多くの疾患、障害、及び病態を治療するために使用することができる。刺激療法を提供するために、プログラミングセッション中に当該療法に対する刺激パラメータを決定することができる。少なくとも一部の実施形態では、プログラミングセッション中に臨床医が刺激パラメータを変更し、得られる刺激効果又は副作用を測定することになる。例えば、刺激パラメータセットに関連付けられたいずれかの刺激効果又は副作用にスコアを関連付けることができる。例えば、パーキンソン病を受ける患者では、スコアは、あらゆる適切な格付けスケール（例えば、統一パーキンソン病格付けスケール（ＵＰＤＲＳ））に基づくとすることができる。
【００５３】
多くの電気刺激システムでは、患者組織を刺激するのにカソード刺激が使用される。カソード刺激は、１又は複数のカソードの近くにある神経線維を選択的に又は優先的に活性化することは公知である。カソード刺激とは対照的に、アノード刺激（例えば、アノードの近くの刺激）は、神経細胞のような様々な神経要素を活性化することができる。更に、多くの神経要素の刺激に対する閾値は、アノード刺激とカソード刺激に関して異なっている。一例として、全内容が引用によって本明細書に組み込まれている米国特許第６，５６０，４９０号明細書は、図１及び図２にカソード刺激がニューロン細胞よりもかなり低い刺激振幅で神経繊維を活性化することを明らかにしている。それとは対照的に、アノード刺激は、神経線維よりも低い刺激振幅でニューロン細胞を活性化する。
【００５４】
アノード刺激は、カソード刺激とは別様に神経組織を活性化するので、どのタイプの刺激が望ましい治療効果を発生させるか又は望ましくない副作用を最も適切に回避するかを知るのは困難である場合がある。システムは、カソード刺激又はアノード刺激又はそのいずれかの組合せを使用する有益なプログラミングの選択を容易にする方法でプログラムすることができる。そのようなシステムの実施形態は、例えば、図３に示すシステム、図１のＣＰ１８又はＲＣ１６、又はいずれかの他の適切なシステム又はデバイスを含むことができる。
【００５５】
多くの事例では、単極カソード刺激では、電気刺激システムのアノードは、埋込可能なパルス発生器のケース上に、又はリード上の１又は複数のカソードから比較的離れた別のサイトに位置付けられる。単極カソード刺激は、アノードがリード上の多数（例えば、少なくとも４つ、５つ、６つ、７つ、又はそれよりも多く）の電極にわたって分散される事例、又はアノードがリード上でカソードからかなりの距離だけ離れた場所に位置決めされる（例えば、アノードが電極アレイの近位端の近くにあり、カソードがこれらの電極の近位端の近くにある）事例を含むことができる。同様に、単極アノード刺激は、電気刺激システムのカソードが埋込可能なパルス発生器のケースに、又はリード上の１又は複数のアノードから比較的離れた別のサイトに位置付けられる事例、カソードがリード上の多数（例えば、少なくとも４つ、５つ、６つ、７つ、又はそれよりも多く）の電極にわたって分散される事例、又はカソードがリード上でアノードからかなりの距離だけ離れた場所に位置決めされる（例えば、アノードが電極アレイの近位端の近くにあり、カソードがこれらの電極の近位端の近くにある）事例を含むことができる。刺激のアノード性又はカソード性を識別するための別の方法は、全内容が引用によって本明細書に組み込まれ、リードに対する特定の点での電界の角度を観察する米国特許第８，１９０，２５０号明細書に見出すことができる。
【００５６】
図４Ａは、電気刺激システムに対する刺激パラメータを選択する１つの方法を示している。段階４０２では、単極刺激の各々に対してリードの１又は２以上の電極の部分集合又はサブセットをカソードとして用いて実施された複数の単極刺激に対する応答が受信される。少なくとも一部の実施形態では、刺激振幅、パルス幅、及びパルス持続時間のような他の刺激パラメータは、刺激の全てに対して同じとすることができる。他の実施形態では、刺激振幅、パルス幅、及びパルス持続時間のような他の刺激パラメータは、刺激の少なくとも一部に対して異なるとすることができる。例えば、特定の刺激が痛みを有するか又は許容範囲外の副作用を発生させる場合に、刺激振幅を低減することができ、同じ電極を使用する刺激を低い刺激振幅を用いて実施することができる。
【００５７】
刺激に対する応答は、刺激自体、１又は２以上の治療効果、１又は２以上の副作用、又はそのいずれかの組合せのいずれかの定量的又は定性的な評価とすることができる。例えば、応答は、数値スケール又は定性的スケール（例えば、無効、良質、低質、許容範囲外）上の刺激自体の格付けを含むことができる。別の例として、応答は、数値スケール又は定性的スケール上の１又は２以上の有益な治療効果又は副作用の格付けを含むことができる。１よりも多い効果が格付けされる場合に、この格付けは、全体格付けとすることができ、又は各効果に対して複数の格付けが存在することが可能である。応答は、刺激を指示するプログラマー又は他の臨床医からのもの、又は患者からのもの、又は患者をモニタする１又は２以上のセンサ又は他のデバイスからのもの、又はこれらのソースのあらゆる組合せからのものとすることができる。
【００５８】
段階４０４では、応答が評価され、それに基づいてカソード刺激に対する１又は２以上の電極が選択される。あらゆる適切な基準を使用することができる。例えば、最も有益な治療効果を与えた電極を選択することができる。別の例として、副作用を伴わずに（又は選択される閾値よりも小さい副作用しか伴わずに）最も有益な治療効果を与えた電極を選択することができる。
【００５９】
段階４０６では、単極刺激の各々に対してリードの１又は２以上の電極の部分集合又はサブセットをアノードとして用いて実施された複数の単極刺激に対する応答が受信される。応答は、段階４０２でのものと同じか又は異なる評価を用いて評価することができる。一部の実施形態では、段階４０２の刺激に対して使用された刺激パラメータが、段階４０６においても使用される。他の実施形態では、アノード刺激とカソード刺激の間の神経活性化の相違に起因して異なる刺激パラメータ（例えば、異なる刺激振幅、パルス幅、又はパルス持続時間、又はそのいずれかの組合せ）を使用することができる。
【００６０】
段階４０２及び段階４０６での単極刺激は、いずれの順序でも実施することができ、織り交ぜることができる。例えば、段階４０２での単極刺激を最初に実施し、段階４０６での単極刺激を続けることができる。別の例では、段階４０６での単極刺激を最初に実施し、段階４０２での単極刺激を続けることができる。更に別の例では、段階４０２での１又は２以上の単極刺激を実施し、それに段階４０６での１又は２以上の単極刺激を続け、それに段階４０２での更に別の単極刺激を続け、以降同じく続けることができる。例えば、１又は２以上の電極の特定の部分集合又はサブセットを用いたカソード刺激を段階４０２で実施し、それに段階４０６での１又は２以上の電極のものと同じ部分集合を用いたアノード刺激を続けることができ、このパターンを１又は２以上の電極の複数の異なる部分集合に対して繰り返すことができる。
【００６１】
段階４０８では、これらの応答が評価され、応答に基づいてアノード刺激に対する１又は２以上の電極が選択される。１又は２以上の電極を選択するのに使用される判断基準は、段階４０４でのものと同じか又は異なる場合がある。
【００６２】
一部の実施形態では、段階４０８の後に図４Ｂの段階４０６’及び４０８’を１回又は２回以上追加することができる。段階４０６’では、アノードとカソードの両方の刺激（すなわち、カソード／アノード刺激）を利用した複数の二極刺激又は多極刺激に対する応答が受信される。段階４０８’では、応答が評価され、応答に基づいてカソード／アノード刺激に対する１又は２以上の電極が選択される。そのような事例では、刺激を与える際に複数の電極（１又は２以上のアノード及び１又は２以上のカソード）が使用されることになる。例えば、段階４０６’及び４０８’は、５０％アノード刺激と５０％カソード刺激の組合せ、２５％アノード刺激と７５％カソード刺激の組合せ、又はいずれかの他の組合せを用いて実施することができる。段階４０６’及び４０８’は、アノード刺激とカソード刺激の異なる相対量を用いて１回、２回、３回、４回、又はそれよりも多い回数実施することができる。リード上のアノードとカソードとの相対強度は異なるとすることができ、それは、一方の極の何らかの電流をＩＰＧのケース又はハウジング（又は他の離れた場所）に置くことによって達成することができることは理解されるであろう。所与の極に対する電流の和は、他方の極に対する電流の和に等しくなくてはならない。
【００６３】
図４Ａに戻ると、段階４１０では、段階４０４の選択電極又は段階４０８の選択電極（又は任意的に図４Ｂの段階４０８’の１又は２以上の事例からのいずれかの選択電極）がプログラミング電極として選択される。段階４０４及び４０８において識別される電極（及び任意的に図４Ｂの段階４０８’の１又は２以上の事例からのいずれかの選択電極）の間で選択を行うためにいずれの判断基準も使用することができる。例えば、最も有益な治療効果を与えた電極を選択することができる。別の例として、副作用を伴わずに（又は選択される閾値よりも小さい副作用しか伴わずに）最も有益な治療効果を与えた電極を選択することができる。
【００６４】
段階４１２では、段階４１０で選択されるプログラミング電極を用いて一連の異なる刺激振幅を用いて実施された刺激に対する応答が受信される。
【００６５】
段階４１４では、段階４１２で受信された応答に基づいてプログラミング刺激振幅が選択される。プログラミング刺激振幅を選択するためにいずれの判断基準も使用することができる。例えば、副作用を伴わずに（又は選択される閾値よりも小さい副作用しか伴わずに）最も有益な治療効果を与えた電極を選択することができる。
【００６６】
一部の実施形態では、段階４１２及び４１４は、刺激振幅の代わりに他の刺激パラメータに対して繰り返すことができる。例えば、一部の実施形態では、段階４１２及び４１４は、刺激振幅の代わりにパルス幅に対して繰り返すことができる。一部の実施形態では、段階４１２及び４１４は、刺激振幅の代わりにパルス持続時間又はパルス速度に対して繰り返すことができる。一般的に、それまでに選択された刺激パラメータをそれらの選択値に保持したままで、追加の刺激パラメータのいずれの部分集合の値も段階４１２及び４１４の手順を用いて評価し、それを選択することができる。
【００６７】
段階４１６では、システムは、埋込可能なパルス発生器をプログラムするように指示される。少なくとも一部の実施形態では、この指示は、電極及び刺激振幅（及び任意的に他の刺激パラメータ）を選択した時に自動的に行うことができる。一部の実施形態では、指示は、臨床医、プログラマー、又は他のユーザによって行われる。
【００６８】
段階４１８では、プログラミング電極とプログラミング刺激振幅とを含む刺激パラメータ（及び任意的に他の刺激パラメータ）で埋込可能なパルス発生器をプログラムするための信号がシステムによって生起される。次いで、埋込可能なパルス発生器は、このプログラミングを用いて、取り付けられたリード及び電極を通して患者を刺激することができる。
【００６９】
図５Ａは、電気刺激システムに対する刺激パラメータを選択する１つの方法を示している。段階５０２では、リードの１又は２以上の電極の異なる部分集合又はサブセットを用いて実施された複数の第１の刺激に対する応答が受信される。第１の刺激は、第１のタイプの神経要素を選択的に又は優先的に刺激するように選択される。例示的なタイプの神経要素は、線維、細胞、ニューロン末端、シナプス、又は様々な生物物理学的特性（特定のイオンチャネル特性のような）を有するニューロンなどを含む。他のタイプは、例えば、大径線維、小径線維、及び特定のタイプの細胞などを含むより特定なものとすることができる。神経要素のタイプは、リードに対する神経要素の軌道に基づくとすることができる。例えば、１つのタイプは、リードと平行に位置合わせされた線維とすることができ、別のタイプは、リードと垂直に位置合わせされた線維とすることができる。そのような軌道は、角度範囲又は他の幾何学特性によって定めることができる。
【００７０】
選択的刺激は、例えば、電極の幾何学形状（例えば、比較的高い濃度の特定の神経要素を有する組織の近くに電極を有すること）のような様々なファクタに基づくとすることができ、又は刺激極性（例えば、アノード又はカソード）、パルス幅、パルス速度、刺激振幅、又は他の電気的ファクタを含むことができる。一例として、カソード刺激は、神経細胞に対して線維を選択的に又は優先的に活性化することができる。それとは逆に、アノード刺激は、線維に対して神経細胞を選択的に又は優先的に活性化することができる。
【００７１】
少なくとも一部の実施形態では、刺激振幅、パルス幅、及びパルス持続時間のような他の刺激パラメータは、刺激の全てに対して同じとすることができる。他の実施形態では、刺激振幅、パルス幅、及びパルス持続時間のような他の刺激パラメータは、刺激の少なくとも一部に対して異なるとすることができる。例えば、特定の刺激が痛みを有するか又は許容範囲外の副作用を発生させる場合に、刺激振幅を低減することができ、同じ電極を使用する刺激を低い刺激振幅を用いて実施することができる。
【００７２】
刺激に対する応答は、刺激自体、１又は２以上の治療効果、１又は２以上の副作用、又はそのいずれかの組合せのいずれかの定量的又は定性的な評価とすることができる。例えば、応答は、数値スケール又は定性的スケール（例えば、無効、良質、低質、許容範囲外）上の刺激自体の格付けを含むことができる。別の例として、応答は、数値スケール又は定性的スケール上の１又は２以上の有益な治療効果又は副作用評価を含むことができる。１よりも多い効果が格付けされる場合に、この格付けは、全体格付けとすることができ、又は各効果に対して複数の格付けが存在することが可能である。応答は、刺激を指示するプログラマー又は他の臨床医からのもの、又は患者からのもの、又は患者をモニタする１又は２以上のセンサ又は他のデバイスからのもの、又はこれらのソースのあらゆる組合せからのものとすることができる。
【００７３】
段階５０４では、応答が評価され、応答に基づいて、第１のタイプの神経要素の選択的な刺激に対する１又は２以上の電極が選択される。あらゆる適切な基準を使用することができる。例えば、最も有益な治療効果を与えた電極を選択することができる。別の例として、副作用を伴わずに（又は選択される閾値よりも小さい副作用しか伴わずに）最も有益な治療効果を与えた電極を選択することができる。
【００７４】
段階５０６では、リードの１又は２以上の電極の異なる部分集合又はサブセットを用いて実施された複数の第２の刺激に対する応答が受信される。第２の刺激は、第１のタイプの神経要素とは異なる第２のタイプの神経要素を選択的に又は優先的に刺激するように選択される。応答は、段階５０２でのものと同じか又は異なる評価を用いて評価することができる。一部の実施形態では、段階５０２の刺激に対して使用された刺激パラメータが、段階５０６においても使用される。他の実施形態では、第１のタイプの神経要素の刺激と第２のタイプの神経要素の刺激の間の神経活性化の相違に起因して異なる刺激パラメータ（例えば、異なる刺激振幅、パルス幅、又はパルス持続時間、又はそのいずれかの組合せ）を使用することができる。
【００７５】
段階５０２及び５０６での単極刺激は、いずれの順序でも実施することができ、織り交ぜることができる。例えば、段階５０２での刺激を最初に実施し、それに段階５０６での刺激を続けることができる。別の例では、段階５０６での刺激を最初に実施し、それに段階５０２での刺激を続けることができる。更に別の例では、段階５０２での１又は２以上の刺激を実施し、それに段階５０６での１又は２以上の刺激を続け、それに段階５０２での更に別の刺激を続け、以降同じく続けることができる。例えば、１又は２以上の電極の特定の部分集合を用いた第１のタイプの神経要素の選択的刺激を段階５０２で実施し、それに段階５０６での１又は２以上の電極のものと同じ部分集合を用いた第２のタイプの神経要素の選択的刺激を続けることができ、このパターンを１又は２以上の電極の複数の異なる部分集合に対して繰り返すことができる。
【００７６】
段階５０８では、これらの応答が評価され、それに基づいて第２のタイプの神経要素の選択的な刺激に対する１又は２以上の電極が選択される。１又は２以上の電極を選択するのに使用される判断基準は、段階５０４でのものと同じか又は異なる場合がある。
【００７７】
一部の実施形態では、段階５０８の後に図５Ｂの段階５０６’及び５０８’を１回、２回、又は３回、又はそれ以上の回数実施することができる。段階５０６’では、リードの１又は２以上の電極の異なる部分集合又はサブセットを用いて実施された複数の第３（又は第４、第５、．．．）の刺激に対する応答が受信される。第３（又は第４、第５、．．．）の刺激は、第１及び第２の（及びいずれかの他のそれまでに選択された）タイプの神経要素とは異なる第３（又は第４、第５、．．．）のタイプの神経要素を選択的に又は優先的に刺激するように選択される。応答は、段階５０２でのものと同じか又は異なる評価を用いて評価することができる。段階５０８’では、これらの応答が評価され、それに基づいて第３（又は第４、第５、．．．）のタイプの神経要素の刺激に対する１又は２以上の電極が選択される。１又は２以上の電極を選択するのに使用される判断基準は、段階５０４でのものと同じか又は異なる場合がある。
【００７８】
図５Ａに戻ると、段階５１０では、段階５０４の選択電極又は段階５０８の選択電極（又は任意的に図５Ｂの段階５０８’の１又は２以上の事例からのいずれかの選択電極）がプログラミング電極として選択される。段階５０４及び５０８において識別される電極（及び任意的に図５Ｂの段階５０８’の１又は２以上の事例からのいずれかの選択電極）の間で選択を行うためにいずれの判断基準も使用することができる。例えば、最も有益な治療効果を与えた電極を選択することができる。別の例として、副作用を伴わずに（又は選択される閾値よりも小さい副作用しか伴わずに）最も有益な治療効果を与えた電極を選択することができる。
【００７９】
段階５１２では、段階５１０で選択されたプログラミング電極を用いて一連の異なる刺激振幅を用いて実施された刺激に対する応答が受信される。
【００８０】
段階５１４では、段階５１２において受信された応答に基づいてプログラミング刺激振幅が選択される。プログラミング刺激振幅を選択するためにいずれの判断基準も使用することができる。例えば、副作用を伴わずに（又は選択される閾値よりも小さい副作用しか伴わずに）最も有益な治療効果を与えた電極を選択することができる。
【００８１】
一部の実施形態では、段階５１２及び５１４は、刺激振幅の代わりに他の刺激パラメータに対して繰り返すことができる。例えば、一部の実施形態では、段階５１２及び５１４は、刺激振幅の代わりにパルス幅に対して繰り返すことができる。一部の実施形態では、段階５１２及び５１４は、刺激振幅の代わりにパルス持続時間又はパルス速度に対して繰り返すことができる。一般的に、それまでに選択された刺激パラメータを選択値に保持したままで、追加の刺激パラメータのいずれかの部分集合の値を段階５１２及び５１４の手順を用いて評価し、それを選択することができる。
【００８２】
段階５１６では、システムは、埋込可能なパルス発生器をプログラムするように指示される。少なくとも一部の実施形態では、この指示は、電極及び刺激振幅（及び任意的に他の刺激パラメータ）を選択した時に自動的に行うことができる。一部の実施形態では、指示は、臨床医、プログラマー、又は他のユーザによって行われる。
【００８３】
段階５１８では、プログラミング電極とプログラミング刺激振幅とを含む刺激パラメータ（及び任意的に他の刺激パラメータ）で埋込可能なパルス発生器をプログラムするための信号がシステムによって生起される。次いで、埋込可能なパルス発生器は、このプログラミングを用いて、取り付けられたリード及び電極を通して患者を刺激することができる。
【００８４】
図６Ａは、電気刺激システムに対する刺激パラメータを選択する１つの方法を示している。段階６０２では、異なる第１の刺激パラメータセットを用いて実施された複数の単極カソード刺激に対する応答が受信される。カソード刺激の各々は、リードの１又は２以上の電極の部分集合又はサブセットを第１の刺激パラメータセットの一部として使用する。刺激に対する応答は、刺激自体、１又は２以上の治療効果、１又は２以上の副作用、又はそのいずれかの組合せのいずれかの定量的又は定性的な評価とすることができる。例えば、応答は、数値スケール又は定性的スケール（例えば、無効、良質、低質、許容範囲外）上の刺激自体の格付けを含むことができる。別の例として、応答は、数値スケール又は定性的スケール上の１又は２以上の有益な治療効果又は副作用評価を含むことができる。１よりも多い効果が格付けされる場合に、この格付けは、全体格付けとすることができ、又は各効果に対して複数の格付けが存在することが可能である。応答は、刺激を指示するプログラマー又は他の臨床医からのもの、又は患者からのもの、又は患者をモニタする１又は２以上のセンサ又は他のデバイスからのもの、又はこれらのソースのあらゆる組合せからのものとすることができる。
【００８５】
段階６０４では、異なる第２の刺激パラメータセットを第１の刺激パラメータセットの一部として用いて実施された複数の単極カソード刺激に対する応答が受信される。アノード刺激の各々は、リードの１又は２以上の電極の部分集合又はサブセットをアノードとして使用する。応答は、段階６０２でのものと同じか又は異なる評価を用いて評価することができる。
【００８６】
段階６０２及び６０４での単極刺激は、いずれの順序でも実施することができ、織り交ぜることができる。例えば、段階６０２での単極刺激を最初に実施し、段階６０４での単極刺激を続けることができる。別の例では、段階６０４での単極刺激を最初に実施し、段階６０２での単極刺激を続けることができる。更に別の例では、段階６０２での１又は２以上の単極刺激を実施し、それに段階６０４での１又は２以上の単極刺激を続け、それに段階６０２での更に別の単極刺激を続け、以降同じく続けることができる。例えば、１又は２以上の電極の特定の部分集合を用いたカソード刺激を段階６０２で実施し、それに段階６０４での１又は２以上の電極のものと同じ部分集合を用いたアノード刺激を続けることができ、このパターンを１又は２以上の電極の複数の異なる部分集合に対して繰り返すことができる。
【００８７】
一部の実施形態では、段階６０４の後に図６Ｂの段階６０４’は、１又は２以上の回数追加することができる。段階６０４’では、アノードとカソードの両方の刺激（すなわち、カソード／アノード刺激）を利用した複数の二極刺激又は多極刺激に対する応答が受信される。例えば、段階６０４’は、５０％アノード刺激と５０％カソード刺激の組合せ、２５％アノード刺激と７５％カソード刺激の組合せ、又はいずれかの他の組合せを用いて実施することができる。段階６０４’は、アノード刺激とカソード刺激との異なる相対量を用いて１回、２回、３回、４回、又はそれよりも多い回数実施することができる。リード上のアノードとカソードとの相対強度は異なるとすることができ、それは、一方の極の何らかの電流をＩＰＧのケース又はハウジング（又は他の離れた場所）に置くことによって達成することができることは理解されるであろう。所与の極に対する電流の和は、他方の極に対する電流の和に等しくなくてはならない。
【００８８】
図６Ａに戻ると、段階６０６では、第１又は第２（又は任意的に第３、第４、第５、．．．）の刺激パラメータのセットのうちの１つがプログラム刺激パラメータセットとして選択される。第１又は第２（又は任意的に第３、第４、第５、．．．）の刺激パラメータのセットの間で選択を行うためにいずれの判断基準も使用することができる。例えば、最も有益な治療効果を与えた刺激パラメータセットを選択することができる。別の例として、副作用を伴わずに（又は選択される閾値よりも小さい副作用しか伴わずに）最も有益な治療効果を与えた電極を選択することができる。
【００８９】
段階６０８では、システムは、埋込可能なパルス発生器をプログラムするように指示される。少なくとも一部の実施形態では、この指示は、プログラム刺激パラメータセットを選択した時に自動的に行うことができる。一部の実施形態では、指示は、臨床医、プログラマー、又は他のユーザによって行われる。
【００９０】
段階６１０では、プログラム刺激パラメータを用いて埋込可能なパルス発生器をプログラムするための信号がシステムによって生起される。次いで、埋込可能なパルス発生器は、このプログラミングを用いて、取り付けられたリード及び電極を通して患者を刺激することができる。
【００９１】
プログラミングセッション中に、並びに他の時点で、刺激されることになる領域を可視化することを有利とすることができる。刺激領域可視化のシステム及び方法を用いて所与の刺激パラメータセットに対する刺激領域を予想又は推定することができる。少なくとも一部の実施形態では、これらのシステム及び方法は、ユーザが刺激パラメータを修正し、そのような修正が予想又は推定の刺激領域をどのように変更することができるかを視覚的に観察することを更に可能にする。そのようなアルゴリズム及びシステムは、より高い使い勝手及び柔軟性を与え、刺激療法を可能にする又は改善することができる。特定の刺激パラメータセットに対して刺激されることになる推定組織領域を指定する上で用語「刺激フィールドマップ」（ＳＦＭ）、「活性化の容積」（ＶＯＡ）、又は「活性化組織の容積」（ＶＴＡ）が多くの場合に使用される。例えば、米国特許第８，３２６，４３３号、第８，３７９，９５２号、第８，６４９，８４５号、第８，６７５，９４５号、第８，８３１，７３１号、第８，８４９，６３２号、第８，８５５，７７３号、第８，９１３，８０４号、第８，９１８，１８３号、第８，９５８，６１５号、第９，０２６，３１７号、第９，０５０，４７０号、第９，０７２，９０５号、第９，０８１，４８８号、第９，０８４，８９６号、第９，１３５，４００号、第９，２３５，６８５号、第９，２５４，３８７号、第９，２２７，０７４号、第９，２７２，１５３号、第９，３０２，１１０号、第９，３０８，３７２号、第９，３１０，９８５号、第９，３６４，６６５号、第９，５２６，９０２号、第９，５８６，０５３号、第９，７９２，４１２号、第９，８２１，１６７号、第９，９２５，３８２号、及び第９，９５９，９４０号、米国特許出願公開第２００９／０２８７２７２号、第２００９／０２８７２７３号、第２０１２／０３１４９２４号、第２０１３／０１１６７４４号、第２０１４／０１２２３７９号、及び第２０１５／００６６１１１号、米国特許出願第１５／７０６，００４号及び第１５／９３７，２６４号、並びに米国仮特許出願第６２／０３０，６５５号及び第６２／５３２，８６９号明細書に説明されているものを含むＶＯＡ／ＳＦＭ／ＶＴＡを決定するためのあらゆる適切な方法を使用することができ、これらの文献の全ての全内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。
【００９２】
少なくとも一部の実施形態では、上述の方法（図４Ａ−図６Ｂの流れ図を用いて説明した方法を含む）の前段階として又はこれらの方法のうちのいずれかの実行中に、ＶＯＡ／ＳＦＭ／ＶＴＡ可視化システムを用いて刺激パラメータセット又は電極セットを決定又は示唆することができる。少なくとも一部の実施形態では、例えば、図３に示すシステムのようなシステム、図１のＣＰ１８又はＲＣ１６、又はいずれかの他の適切なシステム又はデバイスは、ＶＯＡ／ＳＦＭ／ＶＴＡを決定する、可視化する、又は別途使用するように構成することができる。上記で挙げた引用文献に加えて、アノード刺激及びカソード刺激に関するＶＯＡ／ＳＦＭ／ＶＴＡの可視化のための他の方法及びシステムは、本出願と同じ日付に出願の「電気刺激を可視化及びプログラムするためのシステム及び方法」という名称の米国仮特許出願第６２／６６３，８９５号明細書、代理人整理番号ＢＳＮＣ−１−６９９．０に説明されており、この文献は、その全内容が引用によって本明細書に組み込まれている。
【００９３】
図７は、刺激パラメータ又は電極のセットを決定又は示唆する方法の一実施形態の流れ図である。段階７０２では、神経要素のターゲット容積が識別される。上記で挙げた引用文献、並びに米国特許第８，３７９，９５２号、第８，６４９，８４５号、第８，８３１，７３１号、第８，８５５，７７３号、第８，９１３，８０４号、第８，９１８，１８３号、第９，０２６，３１７号、第９，０５０，４７０号、第９，０７２，９０５号、第９，０８１，４８８号、第９，０８４，８９６号、第９，１３５，４００号、第９，２２７，０７４号、第９，２３５，６８５号、第９，２５４，３８７号、第９，２７２，１５３号、第９，３０２，１１０号、第９，３０８，３７２号、第９，３１０，９８５号、第９，３６４，６６５号、第９，５２６，９０２号、第９，５８６，０５３号、第９，７９２，４１２号、第９，８２１，１６７号、第９，９２５，３８２号、及び第９，９５９，９４０号、米国特許出願公開第２０１６／０３７５２４８号、第２０１６／０３７５２５８号、及び第２０１７／０３０４６３３号、米国特許出願第１５／７０６，００４号、第１５／８６４，８７６号、及び第１５／９３７，２６４号、並びに米国仮特許出願第６２／０３０，６５５号及び第６２／５３２，８６９号明細書のうちのいずれかに説明されている方法及びシステムを含むがこれらに限定されないあらゆる適切な識別方法を使用することができ、これらの文献の全ての全内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。
【００９４】
段階７０４では、ターゲット容積（又は少なくとも閾値量のターゲット容積）を近似又は包含するＶＯＡ（又はＳＦＭ又はＶＴＡ）が決定される。少なくとも一部の実施形態では、この決定は、選択されたタイプの刺激（例えば、カソード、アノード、カソード／アノード、線維、又は細胞など、又はそのいずれかの組合せ）に対するモデルを用いて実施される。上記で挙げた引用文献、並びに米国特許第８，３２６，４３３号、第８，３７９，９５２号、第８，６４９，８４５号、第８，６７５，９４５号、第８，８３１，７３１号、第８，８４９，６３２号、第８，８５５，７７３号、第８，９１３，８０４号、第８，９１８，１８３号、第８，９５８，６１５号、第９，０２６，３１７号、第９，０５０，４７０号、第９，０７２，９０５号、第９，０８１，４８８号、第９，０８４，８９６号、第９，１３５，４００号、第９，２２７，０７４号、第９，２３５，６８５号、第９，２５４，３８７号、第９，２７２，１５３号、第９，３０２，１１０号、第９，３０８，３７２号、第９，３１０，９８５号、第９，３６４，６６５号、第９，５２６，９０２号、第９，５８６，０５３号、第９，７９２，４１２号、第９，８２１，１６７号、第９，９２５，３８２号、及び第９，９５９，９４０号、米国特許出願公開第２００９／０２８７２７２号、第２００９／０２８７２７３号、第２０１２／０３１４９２４号、第２０１３／０１１６７４４号、第２０１４／０１２２３７９号、第２０１５／００６６１１１号、第２０１６／０３７５２４８号、第２０１６／０３７５２５８号、及び第２０１７／０３０４６３３号、米国特許出願第１５／７０６，００４号、第１５／８６４，８７６号、及び第１５／９３７，２６４号、並びに米国仮特許出願第６２／０３０，６５５号及び第６２／５３２，８６９号明細書のうちのいずれかに説明されている方法及びシステムを含むがこれらに限定されないあらゆる適切なＶＯＡ／ＳＦＭ／ＶＴＡ決定方法を使用することができ、これらの文献の全ての全内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。
【００９５】
段階７０６では、刺激パラメータセット、又は決定されたＶＯＡ／ＳＦＭ／ＶＴＡの１又は２以上の電極のセットが得られる。次いで、この刺激パラメータセット又は１又は２以上の電極のセットは、上述の方法で試験するための１つのセットとして使用することができ、又は試験するための複数のセットを生成するための開始点として使用することができる。少なくとも一部の実施形態では、図７に示す方法は、異なるタイプの刺激（例えば、カソード、アノード、カソード／アノード、線維、又は細胞など、又はそのいずれかの組合せ）に対して複数回実施することができる。
【００９６】
少なくとも一部の実施形態では、刺激効果（例えば、１又は２以上の治療効果、副作用、又はそのいずれかの組合せ）、又は例えば電極選択又は刺激振幅など、又はそのいずれかの組合せのような１又は２以上の刺激パラメータに対する応答を視覚的にグラフに示すことは有用である。以下に限定されるものではないが、米国特許第９，２２７，０７４号、第９，３５８，３９８号、第９，４７４，９０３号、第９，４９２，６７３号、第９，６４３，０１５号、及び第９，６４３，０１７号、米国特許出願公開第２０１４／０２７７２８４号及び第２０１７／０１００５９３号、米国特許出願第１５／６３１，９６４号及び第１５／９２０，１５３号、並びに米国仮特許出願第６２／５３２，８６９号明細書に説明されている方法、配置、及びシステムを含む刺激効果をグラフに示すためのあらゆる適切な方法及び配置を使用することができ、これらの文献の全ての全内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。
【００９７】
一例として、グラフの一実施形態は、電極の場所が１つ又は２つの座標軸に沿い、刺激振幅が１又は２以上の座標軸に沿う２次元又は３次元のグラフを含む。例は、米国特許第９，２２７，０７４号、第９，３５８，３９８号、第９，４７４，９０３号、第９，４９２，６７３号、第９，６４３，０１５号、及び第９，６４３，０１７号、米国特許出願公開第２０１４／０２７７２８４号及び第２０１７／０１００５９３号、米国特許出願第１５／６３１，９６４号及び第１５／９２０，１５３号、並びに米国仮特許出願第６２／５３２，８６９号明細書に見出すことができ、これらの文献の全ての全内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。一部の実施形態では、内側円が、治療効果を表し、外側リングが、副作用を表し、内側円又は外側リングの陰影、色、又は彩度が、効果のスコア、値、又は強度を表している。同じ電極を用いてアノード刺激とカソード刺激の両方を評価する方法又はシステムに対するこの配置の修正として、対応するマーカが、カソード刺激の治療効果、アノード刺激の治療効果、カソード刺激の副作用、及びアノード刺激の副作用をいずれかの順序で表す内側円及び３つの同心リングを含むことができると考えられる。修正の別の例として、内側円及び外側リングは、一方の半分がカソード刺激を表し、他方の半分がアノード刺激を表す半分に分割することができる。
【００９８】
少なくとも一部の実施形態では、上述の方法（図４Ａ−図６Ｂの流れ図を用いて説明した方法を含む）のうちのいずれかの実行中に、刺激に対する応答のグラフを発生させることができる。少なくとも一部の実施形態では、例えば、図３に示すシステムのようなシステム、図１のＣＰ１８又はＲＣ１６、又はいずれかの他の適切なシステム又はデバイスは、グラフを発生させるように構成することができる。
【００９９】
図８は、刺激に対する応答のグラフを発生させて使用する方法の一実施形態の流れ図である。段階８０２では、刺激に対する応答のグラフが発生される。上記に挙げた引用文献での上述の方法、配置、及びシステムを含むがこれらに限定されないあらゆる適切な方法、配置、又はシステムを使用することができる。
【０１００】
段階８０４では、１又は２以上の電極のセット又は刺激パラメータセットの選択を容易にするためのグラフが使用される。グラフは、刺激に対する応答の有用な可視化を可能にすることができる。
【０１０１】
少なくとも一部の実施形態では、図４Ａから図６Ｂに示す方法を含む本明細書に説明する方法のうちのいずれかを手動を用いて実施することができる。他の実施形態では、本方法は、半自動又は全自動のシステムを用いて実施することができる。電気刺激システムの刺激パラメータに対する調節を半自動化又は全自動化する方法の例は、例えば上記で挙げた引用文献、並びに米国特許第９，２４８，２８０号、米国特許出願公開第２０１６／０１３６４２９号、第２０１６／０１３６４４３号、及び第２０１６／０２５６６９３号、並びに米国特許出願第１５／７８３，９６１号明細書に見出すことができ、これらの文献の全ての全内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。例えば、システムは、電極及び刺激パラメータを自動的に又は患者又は臨床医からのいずれかのフィードバックを用いて選択することができる。一部の実施形態では、システムは、１又は２以上のセンサを利用して刺激に対する応答を取得し、追加の電極又は刺激パラメータを試行するために選択するのに又は上述の方法の選択段階でこれらの応答を自動システム内で利用することができる。任意的なセンサは、光センサ、圧電センサ、化学センサ、加速度計、局所電界電位センサ、又は誘起複合活動電位（ｅＣＡＰ）センサなどを含むがこれらに限定されないあらゆる適切なタイプのセンサとすることができる。センサは、埋込可能なパルス発生器、リード、又はシステムの他の構成要素から分離することができ、又は埋込可能なパルス発生器、リード、又はシステムの他の構成要素上に配置することができる。これらのセンサは、同一とすることができ、又は異なるもの（例えば、異なるタイプの化学物質又は信号に対する異なるタイプの１又は複数のセンサ）とすることができる。少なくとも一部の実施形態では、センサは、ワイヤ、リード、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ｒｆ伝送、又はいずれかの他の適切な伝送配置を用いて埋込可能なパルス発生器、ＣＰ、ＲＣ、又はあらゆる適切なデバイスに有線結合又は無線結合することができる。
【０１０２】
一部の実施形態では、システムは、以下に限定されるものではないが、機械学習技術、又は最急降下法、遺伝子アルゴリズム、スウォームアルゴリズム、統計アルゴリズム、総当たり検索、又は米国特許出願第１５／７８３，９６１号明細書、又は上記で挙げた他の引用文献のうちのいずれかに説明されている方法のうちのいずれかを含むいずれかの他の適切な方法を用いて電極を選択する又は新しい刺激器パラメータ値を発生させることができ、これらの文献の全ての全内容は、引用によって組み込まれている。
【０１０３】
従来の電気刺激（脳深部刺激又は脊髄刺激のような）において実施されるプログラミング手順は、多くの場合に初期セッションで及び少なくとも一部の事例では後のセッションで実施される。本明細書に説明する方法は、この方式で使用することができる。
【０１０４】
他の実施形態では、図４Ａから図６Ｂに示す方法を含む本明細書に説明する方法は、フィードバックループにおいて自動方式で用いて患者をモニタし、現在の患者応答に基づいて刺激パラメータを調節することができる。一部の実施形態では、これらの方法は、例えば、１時間、２時間、４時間、８時間、又は１２時間毎、１日、２日、４日、又は７日毎、２週間又は４週間毎、１ヶ月毎、又はいずれかの他の適切な期間で定期的に実施することができる。一部の実施形態では、これに代えて又はこれに加えて、これらの方法は、患者、臨床医、又はいずれかの他の個人のようなユーザに対してユーザ要求に基づいて実施することができる。他の実施形態では、本方法は、継続的に実施することができる。
【０１０５】
システムは、図４Ａから図８に関して上述の方法のうちの１又は２以上をあらゆる組合せで含むことができることは理解されるであろう。本明細書に説明する方法、システム、及びユニットは、多くの異なる形態に具現化することができ、本明細書に示す実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。従って、本明細書に説明する方法、システム、及びユニットは、完全にハードウエアの実施形態、完全にソフトウエアの実施形態、又はソフトウエア及びハードウエア態様を組み合わせた実施形態という形態を取ることができる。本明細書に説明する方法は、いずれかのタイプのプロセッサを用いて、又は各プロセッサが処理の少なくとも一部分を実施するプロセッサのあらゆる組合せを用いて実施することができる。
【０１０６】
流れ図の各ブロック、及び流れ図内のブロックと本明細書に開示する方法との組合せは、コンピュータプログラム命令によって実施することができることは理解されるであろう。これらのプログラム命令は、プロセッサ上で実行されるこれらの命令が本明細書に開示する１又は複数の流れ図ブロックに指定されるアクションを実施するための手段を生成するような機械を生成するようにプロセッサに与えることができる。これらのコンピュータプログラム命令は、プロセッサによって実行されてプロセッサによって一連の作動段階を実施させ、コンピュータ実施型処理を生成することができる。コンピュータプログラム命令は、作動段階の少なくとも一部を並列に実施することができる。更に、段階の一部は、マルチプロセッサコンピュータシステムにおいて生じると考えられるような１よりも多いプロセッサにわたって実施することができる。これに加えて、１又は２以上の処理は、他の処理と同時に又は更に例示したものとは異なる順番で本発明の範囲又は精神から逸脱することなく実施することができる。
【０１０７】
コンピュータプログラム命令は、以下に限定されるものではないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、又は他のメモリ技術、ＣＤＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（「ＤＶＤ」）、又は他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、又は他の磁気ストレージデバイス、又は望ましい情報を格納するために使用することができてコンピュータデバイスがアクセス可能ないずれかの他の媒体を含むあらゆる適切なコンピュータ可読媒体上に格納することができる。
【０１０８】
以上の明細書は、本発明の構造、製造、及び使用の説明を提供するものである。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく本発明の多くの実施形態を製造することができるので、本発明はまた、以下に添付する特許請求の範囲に存在するものである。
【符号の説明】
【０１０９】
３００  コンピュータデバイス
３０２  プロセッサ
３０４  メモリ
３１０  撮像システム
３１２  電気刺激システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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