(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の身体の解剖学的身体部位内にすでに植え込まれた電極の配置を確認するためのコンピュータが実行する医学的なデータの処理方法であって、
少なくとも１つのコンピュータの少なくとも１つのプロセッサが、
ａ）前記解剖学的身体部位の内側部位と前記解剖学的身体部位の外側部位との間の方向に沿って延びる少なくとも１つの神経線維を含む前記解剖学的身体部位のデジタル画像を記述する医療画像データを、前記少なくとも１つのプロセッサで、取得するステップと、
ｂ）前記少なくとも１つの神経線維を含む前記解剖学的身体部位の画像に基づくモデルを記述する地図データを、前記少なくとも１つのプロセッサで、取得するステップと、
ｃ）前記少なくとも１つのプロセッサで前記医療画像データ及び前記地図データに基づいて、前記外側部位と前記神経線維の関連を記述する外側部位データを決定するステップと、
ｄ）前記外側部位データに基づいて患者の身体外の所定の位置に配置された刺激装置によって前記外側部位に印加される既定の印加刺激信号を記述する刺激信号データを、前記少なくとも１つのプロセッサで、取得するステップと、
ｅ）前記神経線維によって発射されて前記電極で測定された発射刺激信号を記述する検査信号データを、前記少なくとも１つのプロセッサで、取得するステップと、
ｆ）前記少なくとも１つのプロセッサで前記刺激信号データ及び前記検査信号データに少なくとも部分的に基づいて、前記印加刺激信号と前記発射刺激信号の間の対応の尺度を記述する対応尺度データを決定するステップと、
を実行することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つのプロセッサが、前記少なくとも１つのプロセッサで前記対応尺度データに基づいて、前記神経線維が前記印加刺激信号によって刺激されたか否かを記述する神経線維刺激データを決定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記外側部位と前記神経線維の関連は、前記外側部位と前記神経線維の間の相対位置または前記外側部位と前記神経線維の間の神経刺激伝搬結合のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記外側部位データは、前記解剖学的身体部位内の前記外側部位の位置を記述することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記検査信号データは、前記電極に含まれる測定装置を使用して前記発射刺激信号を測定することによって生成された電気信号または電磁信号に基づいて生成されたものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記刺激装置は、前記外側部位データに基づいて前記外側部位に対して配置されていることを特徴とする請求項４に従属する請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記地図データは、前記画像に基づくモデル中の前記外側部位と前記神経線維の間の相対位置を記述する位置情報を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記解剖学的身体部位は脳であり、前記外側部位は皮質であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記対応尺度は、前記印加刺激信号を前記発射刺激信号と比較することによって決定されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記印加刺激信号に反応する前記解剖学的身体部位の、前記発射刺激信号とは異なる反応信号を記述する反応信号データが決定され、前記反応信号データにさらに基づいて、前記対応尺度データが決定されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記反応信号は、インピーダンスに関連する量によって記述され、
前記印加刺激信号が印加されている間の前記解剖学的身体部位のインピーダンスを記述する刺激インピ−ダンスデータを、前記少なくとも１つのプロセッサで、取得するステップと、
前記少なくとも１つのプロセッサで前記刺激インピーダンスデータ及び前記刺激信号データに基づいて、前記印加刺激信号が印加されている間の時間に依存するインピーダンスの変化の、前記印加刺激信号に対する比較を記述するインピーダンス変化データを決定するステップ、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記対応尺度は、インピーダンスに関連する量を含むことを特徴とする請求項２に依存する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記反応信号は、前記印加刺激信号が印加されている間に前記印加刺激信号によって前記電極に生じる電気信号と前記刺激信号データとのスペクトル領域における比較尺度によって記述され、
前記印加刺激信号が印加されている間に前記印加刺激信号によって前記電極に生じる電気信号のパワースペクトルを記述する刺激信号スペクトルデータを、前記少なくとも１つのプロセッサで、取得するステップと、
前記少なくとも１つのプロセッサで前記刺激信号スペクトルデータ及び前記刺激信号データに基づいて、前記印加刺激信号が印加されている間に前記印加刺激信号によって前記電極に生じる電気信号と前記刺激信号データのパワースペクトル間の比較を記述するスペクトル比較データを決定するステップと、を含むことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記刺激装置と前記測定装置は、前記印加刺激信号の印加が開始するときに前記測定装置による測定が開始するように時間同期されていることを特徴とする請求項５から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記印加刺激信号と前記発射刺激信号は、相対的な時間のずれを有していることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記地図データは、前記印加刺激信号と前記発射刺激信号の間の予想される時間のずれに対応する情報を含み、該情報は、既定の時間のずれと比較され、前記少なくとも１つのプロセッサで該比較に基づいて、生理学的情報が推定される、ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記医療画像データは、前記解剖学的身体部位に対して拡散強調磁気共鳴イメージング撮像モダリティを適用することによって生成されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つのコンピュータの少なくとも１つのプロセッサで実行されたとき、または、少なくとも１つのコンピュータのメモリーにロードされたとき、請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法を前記少なくとも１つのコンピュータに実行させる、コンピュータプログラム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のコンピュータプログラムが保存された非一時的かつコンピュータ可読なプログラムストレージ媒体。
【請求項２０】
少なくとも１つのプロセッサ及びメモリーを含み、請求項１８に記載のコンピュータプログラムが前記少なくとも１つのプロセッサ上で実行されるかもしくは前記メモリーにロードされる、または、請求項１９に記載のプログラムストレージ媒体を含む、少なくとも１つのコンピュータ。
【請求項２１】
患者の身体の解剖学的身体部位内に位置する神経線維の刺激を判別するための医療システムであって、
ｄ）請求項２０に記載の少なくとも１つのコンピュータ、
ｅ）前記医療画像データまたは前記地図データまたは前記刺激信号データのうちの少なくとも１つを保存する少なくとも１つの電子データストレージ装置、及び、
ｆ）前記少なくとも１つのコンピュータに前記検査信号データに対応する信号を送信するために前記少なくとも１つのコンピュータに動作可能に結合された、前記発射刺激信号を測定するための測定装置、を含み、
前記少なくとも１つのコンピュータは、前記少なくとも１つの電子データストレージ装置から前記医療画像データまたは前記地図データまたは前記刺激信号データのうちの少なくとも１つを取得するために、前記少なくとも１つの電子データストレージ装置に動作可能に結合される、ことを特徴とする医療システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の解剖学的身体部位内に位置する刺激された神経線維を判別するためにコンピュータが実行する方法、これに対応するコンピュータプログラム、このプログラムを保存する非一時的プログラムストレージ媒体、このプログラムを実行するコンピュータ、並びに、患者の身体の解剖学的身体部位内に位置する刺激された神経線維を判別するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
脳深部刺激療法（ＤＢＳ：deep brain stimulation）用電極の植え込み後、刺激設定のプログラム作成がなされる。これは、テスト刺激とその応答として観察される動作（例えば、単極レビュー）か、あるいは（相補的に）解剖学的プログラム作成に基づく。解剖学的プログラム作成では、患者の脳内に電極を定位し、刺激されるべき目的の標的構造がどれであるかを想定し、そして、標的構造の最適な範囲に達するように刺激パラメータを修正する。しかしながら、場合によっては、指向性脳刺激システムにおいて、特定の電極の接点部が植え込み後に実際に指している方向が不明確であり、これによって解剖学的プログラム作成が困難になる可能性がある。さらに、長期にわたる持続的な刺激の後にしか効果が現れないため動作が直ちに観察されない（ジストニア）場合、または、（例えば、精神疾患のためのＤＢＳの場合のように）動作が直ちに観察可能な性質のものではない場合もある。
【０００３】
脳刺激装置では、例えば、電極の周りの、記録中に特定の活動（例えば、パーキンソン病のためのＤＢＳの場合のベータ域における高いパワー）を示す領域を刺激するように脳深部刺激療法用電極が調整される。しかしながら、これは、第２の植え込まれた装置または非侵襲的な装置によって起こされた強直性（トニック）刺激または相動性（フェージック）刺激の効果の取得ではなく、受動的現象の記録である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の方法は、精神疾患、または動作に対して即座に効果がないかあるいは明瞭な神経生理学的マーカーのない他の疾患の治療に対しては適用できなかった。
【０００５】
さらなる問題は、植え込みの間に電極がテストされるとき、脳の（例えば言語野のような）特定の機能領域に関連する脳内の特定の神経線維がＤＢＳ電極によって所望の通り刺激されたか否かを判断することが難しいことである。その理由は、手術の状況により、患者には麻酔がかけられて意識がない場合があり、これによって、電極による刺激が始動しても患者が医療チームに協力して神経学的反応を伝えることができないためである。
【０００６】
本発明は、刺激信号が脳のような解剖学的身体部位内の所望の神経線維及び／または機能領域を刺激したか否かを判別するための方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、本発明の態様、例及び例示的なステップ、並びにそれらの実施形態が開示される。本発明の様々な例示的な特徴は、技術的に有利かつ実行可能である限り、本発明に従って組み合わせることができる。
【０００８】
（本発明の例の簡単な説明）
次に、本発明の特定の特徴を簡単に説明する。この説明は、本発明を、この節において説明される１つの特徴または複数の特徴の組み合わせのみに限定するものではない。
【０００９】
開示される方法には、既定の神経線維に結合する皮質領域に対して外部照射により印加される電磁的な神経学的刺激信号を記述するデータを読み取ることが含まれる。この刺激信号に応答して、神経線維を通じて神経パルスが伝達される。開示される方法によって、発射された刺激信号を記述する対応する測定データが読み取られる。測定装置（例えば、脳深部刺激療法に対しても適切な電極）が神経線維に対して正しく配置されたか否かを判別するために、発射された刺激信号（発射刺激信号）を、印加された刺激信号（印加刺激信号）と比較することができる。この比較には、測定装置を囲む組織の物理的反応（例えば、インピーダンスの変化、または測定装置を囲む電位のパワースペクトルの変化）を記述するデータを読み取ることが含まれるものであってもよい。
【００１０】
（本発明の一般的な説明）
この節では、例えば、本発明の可能な実施形態を参照することによって、本発明の一般的な特徴を説明する。
【００１１】
一般に、本発明は、第１の態様において、患者の身体の解剖学的身体部位内に位置する刺激された神経線維を判別するためにコンピュータが実行する医学的方法を提供することによって、上述した目的を達成するものである。この方法は、例えば、データ処理方法であり、（例えば脳深部刺激療法の較正または調整システムの一部である）少なくとも１つのコンピュータの少なくとも１つのプロセッサが、少なくとも１つのプロセッサによって実行される次の例示的なステップを実行することを含むものである。
【００１２】
１つの（例えば、第１の）例示的なステップにおいて、解剖学的身体部位のデジタル画像を記述する（例えば、定義するまたは表現する）医療画像データが取得される。医療画像データは、患者の身体に属する解剖学的身体部位を、医療用撮像モダリティをその解剖学的身体部位に適用することによって画像化することにより生成されたものである。したがって、医療画像データは、患者画像データということもできる。医療画像データは、開示される方法の実行が開始される前に生成されたものであってもよい。但し、開示される方法の一例において、医療画像データの生成は、開示される方法の１ステップとして実行される。
【００１３】
医療画像データを生成するために使用される医療用撮像モダリティは、例えば、コンピュータＸ線トモグラフィー（ＣＴ）、磁気共鳴トモグラフィー（ＭＲ）、陽電子放射トモグラフィー（ＰＥＴ）、または超音波トモグラフィー（ソノグラフィー）のうちの少なくとも１つのような断層撮影モダリティである。特定の例において、撮像モダリティは、拡散強調磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）である（例えば、磁気共鳴拡散テンソルイメージング（ＭＲ−ＤＴＩ）である）。
【００１４】
一般に、解剖学的身体部位は、少なくとも１つの神経線維を含む任意の解剖学的身体部位であってもよい。この少なくとも１つの神経線維は、解剖学的身体部位の外から電磁的に刺激されるものであってもよく、また、例えば、解剖学的身体部位の表面の近くを通る（もちろん、それでも、その解剖学的身体部位内にある）ものであってもよい。より具体的な例において、解剖学的身体部位は脳であり、その外側部位は皮質（脳皮質）である。解剖学的身体部位は、解剖学的身体部位の内側部位と解剖学的身体部位の実質的な外側部位との間の方向に沿って延びる少なくとも１つの神経線維を含む。実質的な外側部位は、解剖学的身体部位の外側表面の近くにあり、より具体的な例では、外側表面を含んでいる。この外側表面は、患者の身体の外側表面（例えば、表皮）である必要はなく、一般の場合、解剖学的身体部位の拡がりを患者の身体の外側表面に向かう方向において限定する解剖学的身体部位の表面である。特に、解剖学的身体部位の外側部位は、他の部位（特に、脳深部刺激療法用電極が置かれた領域）よりも外側表面の近くに存在する。尚、このような電極を配置することは、開示される方法の一部ではない。さらに、開示される方法の実行は、開示される方法が実行される間に電極が配置されることを要しないものである。
【００１５】
さらなる（例えば、第２の）例示的なステップにおいて、少なくとも１つの神経線維の表現を含む解剖学的身体部位の画像に基づくモデルを記述する（例えば、定義するまたは表現する）地図（アトラス）データが取得される。地図データは、一般に、少なくとも医療画像データの生成のために使用された撮像モダリティと同じ撮像モダリティを使用して生成される。一例において、画像に基づくモデルには、外側部位の表現も含まれる。
【００１６】
地図データは、解剖学的身体部位のマルチモーダル地図を記述するものであってもよい。マルチモーダル地図中には、それぞれが異なる撮像モダリティを使用して生成された解剖学的身体部位の複数のモデル、並びに、複数のモデルの解剖学的に対応する部分の間の変換規則が保存される。これによって、例えば、医療画像データを異なる撮像モダリティと比較可能にするために、医療画像データを、その生成のために使用されたものとは異なる撮像モダリティへ変換することが可能となる。変換規則は、それぞれのモデルに対して保存された組織クラス情報に基づくもであってもよい。組織クラス情報は、それぞれの撮像モダリティにおける解剖学的身体部位の構成要素の画像外観（例えば、マルチカラー値またはグレースケール値のようなカラー値）を記述する。
【００１７】
さらに、地図データは、複数の患者の解剖学的身体部位の医療画像から生成されたものであってもよい。代わりに、地図データは、医療画像データが生成された特定の患者のみの解剖学的身体部位の少なくとも１つの医療画像から生成されたものであってもよい。言い換えれば、モデルは、その患者固有の地図の一部であってもよい。
【００１８】
地図データは、例えば、三次元座標系中で定められた位置情報を含む。例えば、地図データは、解剖学的身体部位の断層画像から生成されたものである。一例において、地図データは、画像に基づくモデル中の外側部位と神経線維との間の相対位置を記述する（例えば、定義するまたは表現する）位置情報を含む。例えば、地図データは、画像に基づくモデル中の位置を定めるために使用される位置の基準系（例えば、座標系）における外側部位と神経線維のそれぞれの位置を記述する（例えば、定義するまたは表現する）情報を含む。この情報から、外側部位の位置と神経線維の位置との間の相対位置を算出することができる。このように、外側部位と神経線維のそれぞれの位置に関する情報は、相対位置も定めるものである。
【００１９】
さらなる（例えば、第３の）例示的なステップにおいて、外側部位と神経線維の間の関連を記述する（例えば、定義するまたは表現する）外側部位データが決定される。一例において、外側部位データは、解剖学的身体部位中の外側部位の（地図データ中の位置を定めるために使用される基準系または医療画像データ中の位置を定めるために使用される基準系のうちの少なくとも１つにおける）位置を記述する。特に、外側部位データには、神経線維が外側部位内に及び／または外側部位を通って延びること示す情報が含まれる。外側部位データは、医療画像データ及び地図データに基づいて決定される。例えば、外側部位データは、地図データに含まれるものであってもよい。例えば、外側部位データは、地図データと医療画像データとの間の変換（例えば、行列の積によって表現される得る位置写像）を確立することによって決定されるものであってもよい。この目的のため、例えば、地図データと医療画像データを融合するために画像融合アルゴリズムが実行されるものであってもよい。画像融合アルゴリズムの出力は、医療画像データを地図データ上に写像する及び／または地図データを医療画像データ上に写像するための規則であってもよく、これによって、対応する解剖学的構造が、少なくとも実質的に互いに写像されるものである。これによって、医療画像データ中に存在する及び／または医療画像データから（特に、デジタル画像から）、例えば手動によりまたは画像の区画化により自動的に選択された特定の神経線維の位置を、画像に基づくモデル中に定めることができる。モデル中では、どの外側部位（例えば、皮質領域）がその神経線維に結合されているかは既知である（例えば、その神経線維がどの外側部位（例えば、皮質領域）内へまたは外側部位（例えば、皮質領域）を通って延びるかは既知である）。これによって、少なくとも画像に基づくモデル中の外側部位に関する情報（例えば、その名称または位置）を含む外側部位データを生成することが可能となる。医療画像データと地図データの間の位置写像が既知であることによって、対応する外側部位を医療画像データ（デジタル画像）中に及び／または患者の身体自体に定めることができる。一例において、外側部位と神経線維との関連には、外側部位と神経線維の間の相対位置または外側部位と神経線維の間の神経刺激伝搬結合のうちの少なくとも１つが含まれる。
【００２０】
さらなる（例えば、第４の）例示的なステップにおいて、外側部位に印加される既定の（すなわち、既知であるまたは固定されている、の少なくとも一方の）印加刺激信号を記述する（例えば、定義するまたは表現する）刺激信号データが取得される。外側部位の位置が既知であることは、外側部位に対して印加刺激信号を印加するために有利であり、したがって、印加刺激信号は、外側部位データに基づいて外側部位に対して印加される。印加刺激信号は、例えば発射コイルを含む刺激装置によって外側部位に対して印加される電気信号であってもよい。刺激装置は、外側部位の近傍に配置され、その始動により外側部位に時間に依存する電磁信号を発射し、これには、さらに時間に依存する電気信号が含まれる。この電気信号は、外側部位から神経線維内へと伝達されて、その神経線維内の電位が増大する。特に、外側部位は、神経線維に導電的に接続しており、例えば、神経線維は、外側部位に直接接続し、例えば、外側部位内へとまたは外側部位を通って延びている。次いで、今度は、神経線維が発射刺激信号を発射する。発射刺激信号は、印加刺激信号と比較可能なまたは同一の態様で時間に依存する。
【００２１】
さらなる（例えば、第５の）例示的なステップにおいて、神経線維によって発射された発射刺激信号を記述する検査信号データが取得される。検査信号データは、一例において、外側部位データに基づいて取得される。検査信号データは、発射刺激信号を（例えば、誘導コイルのような）測定装置を用いて測定することによって発生する電気信号または電磁信号に基づいて生成されたものである。測定装置（検出装置ともいう）は、一例において、解剖学的身体部位内に挿入可能な（例えば、挿入された）電極に含まれる。一例において、測定装置は、検査信号データを生成するために、神経線維に対して（例えば、神経線維の近傍にまたは神経線維の位置に）配置されている。電極は、脳深部刺激療法用（ＤＢＳ）電極であってもよく、例えば、既定の電圧及び周波数の印加刺激信号を表す刺激電界のそれぞれの発射のために、複数の個別の（例えば、空間的に離れた）接点部を有する指向性ＤＢＳ電極であってもよい。一例において、電極は、微小電極記録用（ＭＥＲ：micro-electrode recording）電極である。この電極は、例えば脳内の神経線維の近傍と想定される位置まで、挿入される。解剖学的身体部位内への電極の挿入は、一例において、開示される方法の一部ではなく、例えば開示される方法に含まれるものではない。むしろ、開示される方法は、単に発射刺激信号を記述するデータを処理するものである。例えば、発射刺激信号は、開示される方法が実行される前に、検出されてデジタル形式で保存されるものであってもよい。この場合、本方法は、単に、信号特性（例えば、発射刺激信号の電圧または周波数のうちの少なくとも一方）を定める刺激信号データの読み取りを含むものである。
【００２２】
一般に、刺激装置による印加刺激信号の印加によって、外側部位を介して既定の（既知の、または所望の、のうちの少なくとも一方の）神経線維が刺激されることが望ましい。誘導コイルを実際に配置することは、開示される方法の一部として必須ではないが、開示される方法の一部であってもよい。いずれの場合も、開示される方法には、測定装置から受信する測定データの読み取りが含まれる。この際、測定データは、電子データストレージ装置に保存され、測定データが取得された後の任意の時点で、開示される方法によって読み取られるものであってもよい。外側部位を刺激するために外側部位に対して刺激装置を配置する必要がある位置は、例えばナビゲーションシステムを使用して決定される。例えば、マーカーデバイスが刺激装置の既定の（既知の、または固定された、のうちの少なくとも一方の）相対位置に取り付けられる。マーカーデバイスは、定位（ステレオタクティック：stereotactic）ナビゲーションシステムを使用することによって刺激装置の位置を光学的に誘導するために適したものである。定位ナビゲーションシステムは、例えば医療画像データに含まれる既定の位置情報から、光学ナビゲーションで使用される基準系における外側部位の位置の情報も有している。したがって、刺激装置を、外側部位に対して刺激装置による外側部位の刺激のために適切な位置に誘導することができる。
【００２３】
発射刺激信号は、一般には、例えば交流電流及び／または交流電磁界のような時間に依存する電気信号である。測定装置（例えば、誘導コイル）がこのような電磁界中に配置された場合、誘導コイル中に測定電流が誘導され、その物理的特性（例えば、周波数）を、刺激信号データによって記述される対応する既知の特性と比較することができる。これによって、既定の神経線維が刺激されたか否かを次のように検出することができる。測定装置が、既定の神経線維に接続していることが既知である外側部位上に配置されており、かつ、印加刺激信号の印加により、その神経線維の近傍で、対応する（比較可能な）発射刺激信号の検出が生じた場合、印加刺激信号によって既定の神経線維が刺激され、印加刺激信号を印加したとき、発射刺激信号を測定する電極は既定の神経線維の位置に対して正しく配置されていた、と想定することは妥当である。さらに、これによって、電極の位置が、その電極を既定の神経線維を刺激するために使用することに対して適切であることも想定できる。また、発射刺激信号が検出されない場合、刺激装置による印加刺激信号の印加にもかかわらず、既定の神経線維が刺激されなかった、と想定することは妥当である。これは、印加刺激信号を印加したとき、発射刺激信号を検出するための電極が、既定の神経線維の位置に対して正しく配置されていなかったことの指標である。さらに、これによって、電極の位置が、その電極を既定の神経線維を刺激するために使用することに対して適切ではないことも想定できる。このように、これらの手順によって、電極を介した脳深部刺激療法のために適切な電極の位置を見出すことが可能となる。
【００２４】
さらなる（例えば、第６の）例示的なステップにおいて、印加刺激信号と発射刺激信号との間の対応の尺度を記述する対応尺度データが決定される。これには、特に、対応尺度の値を決定する（例えば、測定する）ことが含まれる。対応尺度データは、刺激信号データ及び検査信号データに基づいて決定される。例えば、対応尺度データは、印加刺激信号を発射刺激信号と比較することによって決定される。対応尺度は、測定された発射刺激信号と印加刺激信号との対応の度合いを記述する。この対応の度合いによって、発射刺激信号が、印加刺激信号の印加によって既定の神経線維が刺激されたという決定（想定）が妥当であるために十分に類似しているかどうかを決定することが可能となる。この目的のため、決定された対応尺度の値は、既定の神経線維が印加刺激信号によって刺激されたと決定（想定）することが妥当であるために十分であるとして用いられる対応尺度の既定値と、比較される。
【００２５】
開示される方法のさらなる例示的なステップにおいて、印加刺激信号に反応する解剖学的身体部位の反応信号を記述する反応信号データが決定される。反応信号の例は、インピーダンスに関連する量（例えば、インピーダンス）、または、例えば印加刺激信号に反応する神経線維の反応（例えば、交流電流）によって電極の接点部に誘導される電気信号の、スペクトル領域における比較尺度（例えば、相互相関に基づく尺度。特に、相互相関）のうちの少なくとも一方である。対応尺度データは、反応信号データにも基づいて決定されるものであってもよい。
【００２６】
より具体的な一例において、インピーダンスに関連する量が決定される。その方法は、
印加刺激信号が印加されている間の解剖学的身体部位のインピーダンスを記述する（例えば、定義するまたは表現する）刺激インピ−ダンスデータを取得するステップ、
刺激インピーダンスデータ及び刺激信号データに基づいて、印加刺激信号が印加されている間の時間に依存するインピーダンスの変化の、印加刺激信号に対する比較を記述する（例えば、定義するまたは表現する）インピーダンス変化データを決定するステップ、を含む。
【００２７】
解剖学的身体部位のインピーダンスは、解剖学的身体部位に（特に、解剖学的身体部位内に位置する神経線維に）印加刺激信号が印加されるとき、減少することが知られている。このインピーダンスは、解剖学的身体部位内に電極が植え込まれている場合、電極の接点部間で測定することができる。また、このインピーダンスは、解剖学的身体部位を形成する組織の種類に依存する。様々な組織の典型的な（既定の）インピーダンス値は知られている。したがって、測定されたインピーダンスを組織の既定値と比較することによって、解剖学的身体部位の組織の種類を判別することができる。インピーダンス測定のサンプリングレートは、印加刺激信号と同じ周波数を有する必要がある。また、インピーダンス測定は、一例において、印加刺激信号の印加に時間同期した態様で生じる。すなわち、インピーダンス測定は、印加刺激信号の印加が開始するときに開始され、印加刺激信号の印加が終了するときに終了する必要がある。開示される方法の一例において、測定されたインピーダンス値から、インピーダンス減少の周波数が決定される。インピーダンス減少の周波数スペクトルのピークは、印加刺激信号の周波数付近に存在することが予測される。
【００２８】
この際、開示される方法のこの例は、一変形例において、インピーダンス減少の周波数スペクトルのピーク値を決定し、そのピーク値を印加刺激信号の（既定の）周波数（典型的には、１５Ｈｚであるか、または１５Ｈｚ付近に存在するものであってもよい）と比較する。この比較の結果、ピーク値が、少なくとも印加刺激信号の周波数を含む既定の間隔内に存在する場合、印加刺激信号が（所望の通り）周辺の組織（すなわち、解剖学的身体部位）に印加されたと判別される。比較の結果、ピーク値が、少なくとも印加刺激信号の周波数を含む既定の間隔内に存在しない場合、印加刺激信号は、測定装置を囲む組織に（所望の通りには）印加されなかったと判別される。
【００２９】
別の変形例において、印加刺激信号の印加の間の平均インピーダンスが決定され、その平均インピーダンスが、印加刺激信号が印加されてない間の平均インピーダンスと比較されるものであってもよい。この場合、これらの平均値の間の既定の判定基準を満たす差異が、発射刺激信号が測定装置により検出され、したがって測定装置（電極）が神経線維に対して所望の位置にあり、その結果、例えば測定装置（電極）による神経線維の刺激のために適切であることの指標として使用される。判定基準は、例えば、しきい値に対して既定の関係を有すること、例えば、しきい値よりも小さい、または大きい、またはしきい値と等しいこと、である。
【００３０】
別のより具体的な例において、スペクトル領域における比較尺度が決定される。この方法は、
印加刺激信号が印加されている間に印加刺激信号によって生じる電気信号のパワースペクトルを記述する（例えば、定義するまたは表現する）刺激信号スペクトルデータを取得するステップと、
刺激信号スペクトルデータ及び刺激信号データに基づいて、パワースペクトル間の比較を記述する（例えば、定義するまたは表現する）スペクトル比較データを決定するステップと、を含む。
【００３１】
印加刺激信号が所望の通り外側部位に印加されているとき、解剖学的身体部位内の組織に神経線維を介して電気刺激が発生する。この電気刺激は、印加刺激信号の強度及び周波数に従って強度及び周波数のうちの少なくとも一方において変化し、それによって、電極中に電気信号を発生させ（特に、誘導し）得る。それによって、電極の接点部には、印加刺激信号の少なくとも周波数に少なくとも実質的に対応する電磁的励起が発生する。この励起は、上記の電気信号であり、印加刺激信号の印加と同じ時間にわたって（その時間のみ）発生する。したがって、開示される方法のこの例は、電気信号の発生の周波数スペクトルのピーク値を決定すること、及び、そのピーク値を、印加刺激信号の（既定の）周波数（典型的には、１５Ｈｚであるか、または１５Ｈｚ付近に存在するものであってもよい）と比較することが含まれる。このピーク値は、印加刺激信号の周波数スペクトルを、印加刺激信号が印加される（された）間に測定装置によって検出された信号の周波数スペクトルと比較することによって、決定されるものであってもよい。この比較の結果、ピーク値が、少なくとも印加刺激信号の周波数を含む既定の間隔内に存在する場合、印加刺激信号が（所望の通り）測定装置を囲む組織（すなわち、解剖学的身体部位）に印加され、測定装置（電極）によって（所望の通り）検出されたと判別される。これによって、電極が神経線維に対して正しい位置にあると判別することができる。比較の結果、ピーク値が、少なくとも印加刺激信号の周波数を含む既定の間隔内に存在しない場合、印加刺激信号は、測定装置を囲む組織に（所望の通りには）印加されなかった、したがって、測定装置（電極）は、既定の神経線維の近傍に配置されていない、と判別される。
【００３２】
このように、インピーダンスに関連する量またはスペクトル領域における比較尺度を決定することによって、印加刺激信号が解剖学的身体部位（特に、電極を囲む組織）に対して（所望の通り）印加されたか否かを検査することが可能となる。これによって、電極が（既定の）神経線維に対して既定の（所望の）位置を有しているか否かに関する情報を推定することが可能となる。
【００３３】
開示される方法の一例において、（既定の）神経線維が印加刺激信号によって刺激されていたか（または、されたか）否かを記述する（例えば、定義するまたは表現する）神経線維刺激データが決定される。神経線維刺激データは、対応尺度データに基づいて決定される。対応尺度がインピーダンスに関連する量の場合、神経線維刺激データは、さらにインピーダンス比較データに基づいて決定されるものであってもよい。決定された対応尺度の値が対応尺度の既定値と既定の関係を有している場合、印加刺激信号を印加するときの電極の配置に対して特定の判別がなされる。例えば、決定された値が、既定値と等しいかまたは既定値よりも大きい場合、電極は、既定の神経線維を刺激するために正しく配置されたと判別される。反対に、決定された値が、既定値よりも小さい場合、電極は、既定の神経線維を刺激するために正しく配置されなかったと判別される。
【００３４】
開示される方法の一例において、印加刺激信号を印加するための装置（例えば、解剖学的身体部位内、例えば既定の神経線維の近傍内、に導入される電極）及び発射刺激信号を生成するための装置（例えば誘導コイルを含む電磁的測定装置のような測定装置）は、時間同期されたものである。より具体的な一変形例において、印加刺激信号と発射刺激信号は、相対的な実際の（例えば、測定された）時間的関係（例えば、時間のずれ）を有している。開示される方法のさらなる例において、地図データには、印加刺激信号と発射刺激信号の間の予想される時間的関係に対応する情報が含まれる。この情報は、実際の時間的関係と比較され、この比較に基づいて、神経線維が脱髄されたか否かといった生理学的情報が推定される。特に、これによって、刺激信号が神経線維を通って伝わるために必要な時間を決定することが可能であり、この時間は、神経線維の脱髄の度合いに依存する。
【００３５】
第１の態様に従うこの方法は、例えば、脳深部刺激療法用電極の提案された標的位置または脳深部刺激療法用電極の検出された手術中の実際の位置をトラクトグラフィー(tractography)のシード領域として使用して、患者固有の拡散強調磁気共鳴イメージングのデータに基づく線維トラクトグラフィー法を使用することにより、（刺激されるべき）外側部位の位置が生体内（in vivo）で決定される場合に、適用することができる。
【００３６】
第２の態様において、本発明は、少なくとも１つのコンピュータ（例えば、１つのコンピュータ）の少なくとも１つのプロセッサ（例えば、１つのプロセッサ）で実行されたとき、または、少なくとも１つのコンピュータ（例えば、１つのコンピュータ）の少なくとも１つのメモリー（例えば、１つのメモリー）にロードされたとき、第１の態様に従う上述した方法を少なくとも１つのコンピュータに実行させる、コンピュータプログラムに関する。
【００３７】
第３の態様において、本発明は、第４の態様に従うプログラムが保存された非一時的かつコンピュータ可読なプログラムストレージ媒体に関する。
【００３８】
第４の態様において、本発明は、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、１つのプロセッサ）及び少なくとも１つのメモリー（例えば、１つのメモリー）を含む、少なくとも１つのコンピュータ（例えば、１つのコンピュータ）に関し、第４の態様に従うプログラムは、このプロセッサ上で実行されるかまたはこのメモリーにロードされ、または、この少なくとも１つのコンピュータは、第５の態様に従うプログラムストレージ媒体を含んでいる。
【００３９】
第７の態様において、本発明は、第２の態様に従うプログラムを表す情報を担う（物理的な、例えば電気的な、例えば工学的に生成された）信号波、例えばデジタル信号波、に関する。
【００４０】
第８の態様において、本発明は、患者の身体の解剖学的身体部位内に位置する神経線維の刺激を決定するための医療システムに関する。このシステムは、
ａ）第４の態様に従う少なくとも１つのコンピュータ、
ｂ）医療画像データまたは地図データまたは刺激信号データのうちの少なくとも１つを保存する少なくとも１つの電子データストレージ装置、及び、
ｃ）少なくとも１つのコンピュータに検査信号データに対応する信号を送信するために少なくとも１つのコンピュータに動作可能に結合された、発射刺激信号を測定するための測定装置（例えば、誘導された電気信号を測定するための誘導コイルを含む装置のような電磁的測定装置）、を含み、
少なくとも１つのコンピュータは、少なくとも１つの電子データストレージ装置から医療画像データまたは地図データまたは刺激信号データのうちの少なくとも１つを取得するために、少なくとも１つの電子データストレージ装置に動作可能に結合される。
【００４１】
一般に、本発明には、侵襲的手順は含まれない。この侵襲的手順は、身体に対する実質的な物理的干渉を意味し、医療の専門家によって実施されることを要するともともに、必要とされる専門的配慮と技能をもって実施された場合でも、健康に対する実質的な危険性を伴うものである。例えば、人間または動物の身体の治療のいかなるステップ、例えば治療または手術のいかなるステップも含めないため、本発明には、解剖学的身体部位及び／または患者の身体に電離放射線を照射するステップは含まれない。特に、本発明には、いかなる手術または治療の行為も含まれない。代わりに、本発明が適用される場合、本発明は、神経線維に対して印加された電気信号（印加刺激信号）及び神経線維に導電的に接続された外側部位から発射された電気信号（発射刺激信号）に対応するデータを読み取ることに取り組むものである。この理由１つだけをとっても、本発明を実行することに、手術または治療の行為、特に手術または治療のステップが、必要とされるまたは含まれることはない。
【００４２】
新たな実施形態を構成するために本発明の１つまたは複数の実施形態または態様の１つまたは複数の特徴を組み合わせることが技術的に有利及び／または実行可能である場合にはいつでも、このような新たな実施形態は、本発明の範囲内にある。特に、別の実施形態の別の特徴と同一のまたは類似の機能を有する１つの実施形態の特徴は、上記別の特徴と置換することが可能である。また、別の実施形態にさらなる機能を追加する１つの実施形態の特徴は、例えば上記別の実施形態に追加することができる。
【００４３】
（定義）
この節では、本開示の一部として、本開示で使用される特有の用語の定義が提供される。
【００４４】
本発明に従う方法は、例えば、コンピュータが実行する方法である。コンピュータ（例えば、少なくとも１つのコンピュータ）は、例えば、本発明に従う方法の全てのステップまたは幾つかのステップ（すなわち、全てのステップよりも少数のステップ）を実行することができる。コンピュータが実行する方法の一実施形態は、データ処理方法を実行するためにコンピュータを使用することである。コンピュータが実行する方法の実施形態は、コンピュータが実行するデータ処理方法である。コンピュータが実行する方法の実施形態は、コンピュータが本方法の１つ、複数の、または全てのステップを実行するようなコンピュータの動作に関する方法である。
【００４５】
コンピュータは、例えば電子工学的及び／または光学的に、データを（工学的に）処理するために、例えば、少なくとも１つの処理装置（プロセッサ）と例えば少なくとも１つの記憶装置（メモリー）とを含んでいる。処理装置は、例えば、半導体である物質または混合物、例えば少なくとも部分的にｎ型及び／またはｐ型の半導体からなる。この半導体は、例えばII族、III族、ＩＶ族、Ｖ族、ＶＩ族の半導体材料のうちの少なくとも１つであり、例えば（ドープされた）ケイ素及び／またはガリウム・ヒ素である。上述した算出（計算）ステップは、例えば、コンピュータが実行する。算出（計算）するステップ、または決定する（特定する、定める、判別する）ステップは、例えば、技術的方法のフレームワーク、例えばプログラムのフレームワーク、においてデータを決定する（特定する、定める、判別する）ステップである。コンピュータは、例えば、任意の種類のデータ処理装置であり、例えば電子データ処理装置である。コンピュータは、例えば、デスクトップ型パーソナルコンピュータ、ノートブック型パーソナルコンピュータ、ネットブック型パーソナルコンピュータ等の、一般的にコンピュータと見なされる装置であってもよい。但し、コンピュータは、例えば携帯電話機または埋め込み型プロセッサ等の、任意のプログラム可能な装置であってもよい。
【００４６】
コンピュータは、例えば、複数の「下位コンピュータ」のシステム（ネットワーク）を含むものであってもよい。ここで、各下位コンピュータは、それ自体がコンピュータに相当する。「コンピュータ」という用語は、クラウドコンピュータ、例えばクラウドサーバを含む。「クラウドコンピュータ」という用語は、クラウドコンピュータシステムを含む。クラウドコンピュータシステムは、例えば、少なくとも１つのクラウドコンピュータからなるシステムを含み、例えばサーバファームのように、動作可能に相互接続された複数のクラウドコンピュータを含む。好ましくは、クラウドコンピュータは、ワールドワイドウェブ（ＷＷＷ）のような広域ネットワークに接続される。このようなクラウドコンピュータは、全てワールドワイドウェブに接続された複数のコンピュータからなるいわゆるクラウド中に存在する。このような基盤構造は、「クラウドコンピューティング」に使用される。クラウドコンピューティングには、特定のサービスを提供するコンピュータの物理的位置及び／または構成についてエンドユーザが知る必要のない計算、ソフトウェア、データのアクセス及びストレージサービスが含まれる。この点において「クラウド」という用語は、例えば、インターネット（ワールドワイドウェブ）の暗喩として使用される。例えば、クラウドは、サービスの１つとして計算の基盤構造を提供する（ＩａａＳ）。クラウドコンピュータは、本発明に係る方法を実行するために使用されるオペレーティングシステム及び／またはデータ処理アプリケーションの仮想ホストとして機能するものであってもよい。クラウドコンピュータは、例えば、Ａｍａｚｏｎ Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（登録商標）によって提供される Ｅｌａｓｔｉｃ  Ｃｏｍｐｕｔｅ  Ｃｌｏｕｄ（ＥＣ２）である。
【００４７】
コンピュータは、例えば、データの入出力及び／またはアナログ−デジタル変換を実行するためのインタフェースを含む。このデータは、例えば、物理的特性を表すデータ及び／または工学的信号から生成されたデータである。工学的信号は、特に、（工学的）検出装置（例えば、マーカーデバイスを検出するための装置）及び／または（工学的）分析装置（例えば、（医学上の）画像化の方法を実行する装置）であり、この場合、工学的信号は、例えば、電気信号または光信号である。工学的信号は、例えば、コンピュータにより受信または出力されたデータを表す。
【００４８】
コンピュータは、好ましくは、表示装置に動作可能に結合される。表示装置は、コンピュータによって出力された情報を、例えばユーザに対して、表示することを可能にする。表示装置の一例は、拡張現実デバイス（拡張現実メガネとも呼ばれる）であり、これをナビゲーションのための「ゴーグル」として使用することができる。このような拡張現実メガネの特定の例は、グーグル社製のグーグル・グラス（登録商標）である。拡張現実デバイスは、ユーザ相互作用による情報のコンピュータへの入力と、コンピュータによって出力された情報の表示の両方に使用することができる。表示装置の別の例は、標準的なコンピュータ用モニターである。このモニターには、例えば、表示装置上に画像情報のコンテンツを表示するために使用される信号を生成するためのコンピュータからの表示制御データを受信するために、コンピュータと動作可能に結合される液晶ディスプレイが含まれる。このようなコンピュータ用モニターの特定の実施形態は、デジタル・ライトボックスである。モニターは、例えば携帯型の、可搬型のデバイスであってもよく、例えば、スマートホン、またはパーソナル・デジタル・アシスタント、または、デジタル・メディア・プレーヤーであってもよい。
【００４９】
本発明のフレームワークにおいて、コンピュータプログラム要素は、ハードウェア及び／または（ファームウェア、常駐型ソフトウェア、マイクロコード等を含む）ソフトウェアによって実現される。本発明のフレームワークにおいて、コンピュータプログラム要素は、コンピュータプログラム製品の形をとるものであってもよい。コンピュータプログラム製品は、コンピュータが使用可能な、例えばコンピュータが読み取り可能な、データストレージ媒体として実現されるものであってもよい。このデータストレージ媒体には、指令実行システム上でまたは指令実行システムと関連して使用するために、このデータストレージ媒体内に具体的に表されている、コンピュータが使用可能な、特にコンピュータが読み取り可能なプログラム指令、「コード」、または「コンピュータプログラム」が含まれる。このような指令実行システムは、コンピュータであってもよい。コンピュータは、本発明に従うコンピュータプログラム要素及び／またはプログラムを実行するための手段を含むデータ処理装置、特に、コンピュータプログラム要素を実行するためのデジタルプロセッサ（中央処理装置またはＣＰＵ）を含み、さらに、任意選択で、コンピュータプログラム要素を実行するために使用されるデータ、及び／または、コンピュータプログラム要素を実行することによって生成されたデータを保存するための揮発性記憶装置（特に、ランダムアクセスメモリーまたはＲＡＭ）を含むデータ処理装置である。
【００５０】
本発明のフレームワークにおいて、コンピュータが使用可能な、例えばコンピュータが読み取り可能な、データストレージ媒体は、指令実行システム、指令実行装置、または指令実行デバイス上で、または、これらのシステム、装置、デバイスと関連して使用するためのプログラムについて、それを含む、それを保存する、それと通信する、それを伝搬させる、またはそれを輸送することが可能な任意のデータストレージ媒体とすることができる。コンピュータが使用可能な、例えばコンピュータが読み取り可能な、データストレージ媒体は、例えば、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線、または半導体のシステム、装置、またはデバイスであってもよく、もしくは、例えばインターネットのような伝搬媒体であってもよいが、これらに限定されるものではない。コンピュータが使用可能なまたはコンピュータが読み取り可能なデータストレージ媒体は、プログラムが印刷された紙または他の適切な媒体ですらあってもよい。それは、例えば、紙または他の適切な媒体を光学的にスキャンすることによりプログラムを電子的に取り込み、次いで、適切な手段によりコンパイル、インタープリット、または、他の処理をすることが可能であるからである。好ましくは、データストレージ媒体は、不揮発性のデータストレージ媒体である。
【００５１】
本明細書に記載されたコンピュータプログラム製品、並びに、任意のソフトウェア及び／またはハードウェアは、例示的な実施形態において、本発明の機能を実施するための様々な形をとるものである。コンピュータ及び／またはデータ処理装置は、特に、ガイダンス情報を出力するための手段を含むガイダンス情報装置を含むものであってもよい。ガイダンス情報は、例えば、視覚的指示手段（例えば、モニター及び／またはランプ）による視覚的な方法、及び／または、聴覚的指示手段（例えば、スピーカー及び／またはデジタル音声出力装置）による聴覚的な方法、及び／または、触覚的指示手段（例えば、振動要素または機器に組み込まれた振動要素）による触覚的な方法により、例えばユーザに対して、出力されるものであってもよい。本明細の目的に対して、コンピュータは工学的コンピュータであり、例えば工学的な（例えば触知可能な）構成要素、例えば機械的な構成要素、及び／または、電子的な構成要素を含むものである。本明細書にこのように記載された任意の装置は、工学的かつ例えば触知可能な装置である。
【００５２】
「データの取得」という語句には、例えば、（コンピュータが実行する方法のフレームワークにおいて）コンピュータが実行する方法またはプログラムによってデータが決定されることが含まれる。データの決定には、例えば、物理量を測定し、その測定値を、例えばデジタルデータのような、データに変換すること、及び／または、そのデータをコンピュータにより計算すること、特に、本発明に従う方法のフレームワークにおいてデータを計算することが含まれる。例えば、「データの取得」の意味には、コンピュータが実行する方法またはプログラムが、例えば別のプログラム、該方法の先行するステップ、またはデータストレージ媒体からのデータを、例えばコンピュータが実行する方法またはプログラムによる後の処理のために、受け取ることまたは取り出すことも含まれる。本発明に従う方法において、取得されるデータの生成は、データの取得の一部であってもよいが、そうである必要はない。したがって、「データの取得」は、例えば、データを受け取るために待機すること及び／またはそのデータを受け取ることを意味する場合もある。受け取られたデータは、例えば、インタフェースを介して入力されるものであってもよい。「データの取得」は、コンピュータが実行する方法またはプログラムが、例えばデータストレージ媒体（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、データベース、ハードドライブ等）のようなデータ源から、または（例えば、別のコンピュータまたはネットワークから）インタフェースを介して、データを（能動的に）受け取るまたは取り出すためのステップを実行することを意味する場合もある。
【００５３】
開示される方法または装置のそれぞれによって取得されるデータは、データストレージ装置中にあるデータベースから取得されるものであってもよい。このデータストレージ装置は、データベースとコンピュータとの間の、例えばデータベースからコンピュータへの、データ転送のために、コンピュータに動作可能に結合されるものである。コンピュータは、データを決定するステップのための入力として使用するためにデータを取得する。決定されたデータは、今度は、同じまたは別のデータベースに出力され、後の使用のために保存されるものであってもよい。このデータベースもしくは開示される方法を実行するために使用されるデータベースは、ネットワークデータストレージ装置またはネットワークサーバ（例えば、クラウドデータストレージ装置またはクラウドサーバ）、あるいはローカルデータストレージ装置（例えば、開示される方法を実行する少なくとも１つのコンピュータに動作可能に結合された大容量ストレージ装置）上に存在するものであってもよい。データは、取得ステップに先行する追加のステップを実行することによって、「使用のために準備される」ものであってもよい。データは、この追加のステップに従って、取得されるために生成されるものであってもよい。例えば、データは、（例えば、分析装置によって）検出またはキャプチャーされるものであってもよい。
【００５４】
その代わりに、または、それに追加して、データは、追加のステップに従って、例えばインタフェースを介して入力されるものである。例えば、生成されたデータは、（例えばコンピュータに）入力されるものであってもよい。データは、（取得ステップに先行する）追加のステップに従って、本発明に従う方法またはプログラムのフレームワークにおいてそのデータが利用可能となるようにデータストレージ媒体（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ、及び／または、ハードドライブ）にデータを保存する追加のステップを実行することにより、準備されるものであってもよい。したがって、「データの取得」には、取得されるべきデータを取得するように及び／または準備するように、装置に指令することも含まれ得る。
【００５５】
特に、取得ステップには、侵襲的手順は含まれない。この侵襲的手順は、身体に対する実質的な物理的干渉を意味し、医療の専門家によって実施されることを要するともともに、必要とされる専門的配慮と技能をもって実施された場合でも、健康に対する実質的な危険性を伴うものである。特に、データを取得すること、例えばデータを決定することには、外科的処置は含まれておらず、かつ、特に、人間または動物の身体を手術または治療を用いて処置するステップは含まれていない。本発明に係る方法によって使用される様々なデータを区別するために、データは、「ＸＹデータ」等のように記載（または、参照）され、このデータが記述する情報（好ましくは、「ＸＹ情報」等と呼ばれる）の観点から定義される。
【００５６】
医学分野において、撮像（画像化）の方法（撮像モダリティ及び／または医療撮像モダリティとも呼ばれる）は、人の身体の解剖学的構造物（例えば、柔組織、骨、臓器等）の画像データ（例えば、二次元画像データまたは三次元画像データ）を生成するために使用される。「医療撮像法」という用語は、（有利には装置に基づく）撮像法（所謂、医療撮像モダリティ及び／または放射線撮像法）を意味するものとして理解されている。それらは、例えば、コンピュータトモグラフィー（ＣＴ）及びコーンビーム・コンピュータトモグラフィー（ＣＢＣＴ、例えばボリューメトリックＣＢＣＴ）、Ｘ線トモグラフィー、磁気共鳴トモグラフィー（ＭＲＴまたはＭＲＩ）、従来のＸ線、ソノグラフィー及び／または超音波検査、並びに、陽電子放出トモグラフィーである。例えば、医療撮像法は、分析装置によって実行される。医療撮像法に適用される医療撮像モダリティの例は、Ｗｉｋｉｐｅｄｉａで言及されているように、Ｘ線撮像法、磁気共鳴撮像法、医療用超音波診断法または超音波内視鏡検査法、弾性率測定法、触覚イメージング、サーモグラフィー、医療撮影、及び、陽電子放出トモグラフィー（ＰＥＴ）及び単一光子放射トモグラフィー（ＳＰＥＣＴ）のような核医学機能イメージングである。
【００５７】
このようにして生成された画像データは、「医療画像データ」とも呼ばれる。分析装置は、例えば、装置に基づく撮像法において、画像データを生成するために使用される。撮像法は、特に医療診断のために使用され、画像データによって記述される画像を生成するために解剖学的身体を分析するものである。撮像法は、特に、人の身体中の病変を検出するために使用される。しかし、解剖学的構造物中の変化（例えば、構造物（組織）中の病変）の幾つかは、検出可能ではない可能性があり、したがって、撮像法によって生成された画像中で視認できない可能性がある。腫瘍は、解剖学的構造中の病変の例に相当する。腫瘍が成長すると、膨張した解剖学的構造物を示すといわれる。この膨張した解剖学的構造物は、検出可能ではない（例えば、膨張した解剖学的構造物の一部のみが検出可能である）可能性がある。例えば、原発脳腫瘍または悪性度の高い脳腫瘍は、造影剤が腫瘍に浸透するように使用された場合、通常、ＭＲＩ走査で見ることができる。ＭＲＩ走査は、撮像法の一例に相当する。このような脳腫瘍のＭＲＩ走査の場合、ＭＲＩ画像中の（造影剤が腫瘍に浸透したことによる）信号強調部が、固形腫瘍塊を示すものと考えられる。したがって、この腫瘍は検出可能であり、特に、撮像法によって生成された画像で識別可能である。これらの「増感」腫瘍と呼ばれる腫瘍に加えて、脳腫瘍の約１０％は走査で識別可能ではなく、例えば、撮像法によって生成された画像でユーザが見た時に視認可能ではないと考えられている。
【００５８】
画像融合は、弾性画像融合または剛体画像融合であり得る。剛体画像融合の場合、二次元画像のピクセル及び／または三次元画像のボクセル間の相対位置は固定されている。一方、弾性画像融合の場合、相対位置は変化することができる。
【００５９】
本出願において、「弾性画像融合」という用語の代わりに、「画像モーフィング（image morphing）」という用語も使用されるが、両者は同じ意味である。
【００６０】
弾性画像変換（例えば、弾性画像融合の変換）は、例えば、１つのデータセット（例えば、例えば第１の画像のような、第１のデータセット）から別のデータセット（例えば、例えば第２の画像のような、第２のデータセット）への継ぎ目のない遷移が可能となるように設計される。この変換は、例えば、第１及び第２のデータセット（画像）のうちの一方が、例えば第１及び第２の画像のうちの他方における同じ場所に対応する構造物（例えば、対応する画像要素）が配置されるように、変形されるものである。第１及び第２の画像のうちの一方から変換された変形（変換）画像は、例えば、第１及び第２の画像のうちの他方と可能な限り類似する。好ましくは、最適な類似度が得られる変換を見つけるために、（数値的）最適化アルゴリズムが適用される。この類似度は、好ましくは、類似性の尺度（以下では、「類似尺度」ともいう）によって測られる。
【００６１】
最適化アルゴリズムのパラメータは、通常、最適化パラメータとなるパラメータについての２つのステップの間の変化量を決定する。これらそれぞれのステップの結果は、例えば、変形場のベクトルである。この変形場を画像データに適用することによって、２つの画像の間の類似性が決定される。これらのベクトルは、最適化アルゴリズムによって最大の類似度が生じるように決定される。したがって、最大の類似度は、最適化アルゴリズムに対する条件、特に拘束条件を表す。ベクトルの後端は、例えば変換される第１及び第２の画像のうちの一方のボクセル位置にあり、ベクトルの先端は、変換された画像の対応するボクセル位置にある。好ましくは、これらの複数のベクトルは、例えば画像から全てのデータ点に対して準備される。好ましくは、変換（変形）に対する（他の）複数の拘束条件があり、これは、例えば、異常な変換（例えば、全てのボクセルが同じ位置に移動するような変換）を回避するためである。これらの拘束条件には、例えば、変換が正則であるという条件が含まれる。この拘束条件は、例えば、変形場（例えば、ベクトル場）の行列から計算されるヤコビ行列式が、ゼロよりも大きいことを意味する。また、これらの拘束条件には、変換（変形）された画像が自己交差しないという条件も含まれる。また、拘束条件には、例えば、画像と同時にかつ対応する態様で構造格子が変換される場合、構造格子が、そのどの位置でも折り重ならないという条件が含まれる。
【００６２】
最適化問題は、例えば、反復により解かれる。この反復は、例えば最適化アルゴリズム、例えば一階の最適化アルゴリズムによって実行される。一階の最適化アルゴリズムは、例えば勾配降下アルゴリズムである。最適化アルゴリズムの他の例には、滑降シンプレックスアルゴリズムのような、微分を使用しない最適化アルゴリズム、または、広義ニュートン法に基づくアルゴリズムのような、高階の微分を使用するアルゴリズムが含まれる。最適化アルゴリズムは、好ましくは、局所的最適化を実行するものである。但し、複数の局所最適解が存在する場合、例えばシミュレーテッド・アニーリングまたは遺伝的アルゴリズムのような大域的アルゴリズムを使用するものであってもよい。線形最適化問題の場合には、例えばシンプレックス法を使用することができる。
【００６３】
最適化アルゴリズムの各ステップにおいて、ボクセルは、例えば、特定の方向に特定の大きさで、類似度が増大するように移動される。この大きさは、好ましくは、所定の限界値よりも小さく（例えば、画像の直径の１／１０、または１／１００、または１／１０００よりも小さい）、また、例えば、隣接するボクセル間の距離に略等しいかまたはそれよりも小さいものである。大きな変形は、例えば（反復の）ステップ数を増大させることにより実行することができる。
【００６４】
決定された弾性融合変換は、例えば、第１のデータセット（第１の画像）と第２のデータセット（第２の画像）との間の類似度（または類似尺度。上記参照）を決定するために使用され得る。この目的のため、弾性融合変換と恒等変換の間の偏差が決定される。偏差の程度は、例えば、弾性融合変換と恒等変換の行列式の差を決定することによって算出される。偏差が大きくなると、類似度が低下する。したがって、偏差の程度は、類似度を決定するために使用することができる。
【００６５】
類似度は、例えば、第１のデータセットと第２のデータセットとの間の決定された相関に基づいて決定されるものであってもよい。
【００６６】
マーカーの機能は、その空間的配置（すなわち、その空間的位置及び／または並び）が確認できるように、マーカー検出装置（例えば、カメラ、または超音波受信器、あるいは、ＣＴ装置またはＭＲＩ装置のような分析装置）によって検出されることである。検出装置は、例えば、コンピュータに基づくナビゲーションシステムの一部であり、赤外波長域またはマーカーに照射されてマーカーによって反射される任意の他の波長域のような既定の波長域の電磁波を感知する定位カメラであってもよい。マーカーは能動マーカーであってもよい。能動マーカーは、例えば、電磁輻射及び／または電磁波を放射するものであってもよく、この場合、このような輻射は、赤外線、可視光線、及び／または紫外線のスクペトル範囲にあるものであってもよい。また、マーカーは、受動マーカーであってもよい。すなわち、マーカーは、例えば、赤外線、可視光線、及び／または紫外線のスペクトル範囲にある電磁輻射を反射するか、あるいは、Ｘ線を阻止するものであってもよい。このため、マーカーは、対応する反射特性を有する表面を備えるものであってもよく、及び／または、Ｘ線を阻止するための金属からなるものであってもよい。マーカーは、無線周波数域または超音波波長の電磁輻射及び／または電磁波を反射及び／または放射するものであってもよい。マーカーは、好ましくは、球形及び／または回転楕円形を有し、したがって、マーカー球と呼ぶことができるものである。但し、マーカーは、例えば立方体のように、角のある形状を有していてもよい。
【００６７】
マーカーデバイスは、例えば、基準星、またはポインター、または単一のマーカー、または複数の（個別の）マーカーであってもよく、複数のマーカーは、好ましくは、既定の空間的関係を有するものである。マーカーデバイスは、１つ、２つ、３つ、またはそれより多くのマーカーを含み、２以上のマーカーを含む場合には、既定の空間的関係を有している。この既定の空間的関係は、特に、ナビゲーションシステムにとって既知のものであり、例えば、ナビゲーションシステムのコンピュータに保存される。
【００６８】
他の実施形態において、マーカーデバイスは、例えば２次元の表面上に、光学パターンを含むものである。光学パターンは、複数の幾何学的形状（例えば、円、四角形、及び／または三角形）を含むものであってもよい。光学パターンは、カメラによって取得された画像中で識別可能であり、カメラに対するマーカーデバイスの位置は、画像中の光学パターンの大きさ、画像中の光学パターンの向き、及び画像中の光学パターンの歪みから決定することができる。これによって、単一の２次元画像から、最大３次元の回転方向及び最大３次元の並進運動方向において、相対位置を決定することが可能となる。
【００６９】
マーカーデバイスの位置は、例えば医療用ナビゲーションシステムによって、確認することができる。マーカーが物体（例えば、骨または医療用装置）に取り付けられている場合、その物体の位置を、マーカーデバイスの位置及びマーカーデバイスと物体の間の相対位置から決定することができる。この相対位置の決定も、マーカーデバイスと物体との照合と呼ばれる。マーカーデバイスまたは物体は、追跡されるものであってもよい。これは、マーカーデバイスまたは物体の位置が、時間の経過とともに２回以上確認されることを意味する。
【００７０】
以下に、本発明の特定の実施形態を表す添付図面を参照して、本発明が説明される。但し、本発明の範囲は、図面の文脈において開示される特定の特徴によって限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】図１は、第１の態様に従う開示される方法の基本的な手順を示すフローチャートである。
【図２】図２は、第１の態様に従う開示される方法の１つの詳細な例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、第１の態様に従う開示される方法の、対応尺度がインピーダンスである場合の例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、第１の態様に従う開示される方法の、対応尺度がスペクトル量である場合の例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第８の態様に従うシステムの使用を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
図１は、第１の態様に従う開示される方法の基本的な手順を示すフローチャートである。図１に示す例は、患者画像データを取得するステップＳ１．１から開始する。次のステップＳ１．２において、地図データが取得される。続いて、ステップＳ１．３では、外側部位データが決定される。次いで、ステップＳ１．４では、信号刺激データが取得される。ステップＳ１．１、Ｓ１．２は、ステップＳ１．３のための入力ステップとして機能し、ステップＳ１．３は、ステップＳ１．４への入力ステップとして機能する。ステップＳ１．５では、検査信号データが取得される。最後に、ステップＳ１．１からステップＳ１．５は、図１に示す最後のステップであるステップＳ１．６のための入力ステップとして機能し、ステップＳ１．６において、対応尺度データが決定される。
【００７３】
図２を参照して、ステップＳ２．１において、計画システムのコンピュータが、（医療画像データに対応する）画像データを取得する（このコンピュータに画像データがロードされる）。ステップＳ２．２において、このデジタル画像から、例えばドロップダウンメニューを使用したユーザ選択により、刺激の標的となる線維構造（すなわち、神経線維または神経線維束）が決定される。次いで、ステップＳ２．３において、脳のような解剖学的身体部位の特定の部分を包含及び／または包含することによって、線維構造を追跡するために使用される関心領域（ＲＯＩ：region of interest）を取得する。続いて、ステップＳ２．４において、例えばブレインラボ社（Brainlab AG）が提供する“FibertrackingElement”ソフトウェアモジュールを使用することによって、トラクトグラフィーによる線維再構築が実行される。次いで、このアルゴリズムは、ステップＳ２．５及びステップＳ２．６で続行され、ステップＳ２．５において追跡される線維が定位（ステレオタクティック）計画システムに提供され、ステップＳ２．６において、皮質関心領域がＩＧＳニューロナビゲーションシステムに提供される。これによって、ステップＳ２．７において、経頭蓋磁気刺激法（ＴＭＳ：Transcranial Magnetic Stimulation）を使用して刺激される最適なＲＯＩを、地図情報（地図データ）に基づいて、例えば神経線維までの距離またはそれぞれの神経線維の既知のミエリン含有量に基づいて、自動選択することが可能となる。
【００７４】
次いで、ステップＳ２．８において、患者の、定位位置とのナビゲーション照合が実行され、ステップＳ２．９において、標的となる線維系内に電極を定位的に（すなわち、定位ナビゲーションを使用して）配置するための手術が開始される。次に、ステップＳ２．１０において、誘導型経頭蓋磁気刺激（ｎＴＭＳ：navigated Transcranial Magnetic Stimulation）装置が、上記線維系に属する皮質ＲＯＩを刺激するための位置に誘導される。ステップＳ２．１１において、インピーダンス測定装置またはパワースペクトル解析装置に電極の接点部が取り付けられ、それぞれの装置は、ステップＳ２．１２において、ｎＴＭＳトリガーシステムと時間同期される。次いで、ステップＳ２．１３において、関心領域（ＲＯＩ）が、ｎＴＭＳを使用して、例えば１Ｈｚの周波数で、刺激される。ステップＳ２．１４において、ＤＢＳ電極（微小電極記録用（ＭＥＲ：micro-electrode recording）電極であってもよい）を介して線維系から相動性（フェージック）刺激パターンが読み取られ、例えば、パワースペクトル密度関数中に１Ｈｚ信号が決定されるか、または、１Ｈｚのインピーダンス変動が決定される。
【００７５】
対応尺度がインピーダンスに関連する量の場合、相動性刺激の間の電極の複数の接点部のそれぞれに対するインピーダンス測定値が、相動性刺激段階の前及び後で取得された基準の測定値と比較される。刺激によって影響を受ける接点部は、相動的に減少するインピーダンス値を示し、これによって、その接点部は、刺激された経路に沿ってまたは経路内に位置しているものとして特定される。
【００７６】
対応尺度が時間スペクトル領域における比較尺度である場合、手術の間または後に、植え込まれた電極から局所的な電位のデータが取得され、相動性刺激の間の電極の複数の接点部のそれぞれに接続されたチャンネル上の時系列データの記述的計量（例えば、所定の周波数域のパワー）が、相動性刺激段階の前及び後で取得された基準の測定値と比較される。ここで、刺激によって影響を受ける接点部は、刺激の時間枠内において刺激の周波数を含む周波数域におけるパワーに統計的有意差を示し（例えば、１５ＨｚのＴＭＳパルスを使用して刺激した場合、２〜２０Ｈｚの低ベータ域が最も強く影響を受ける）、これによって、その接点部は、刺激された経路に沿ってまたは経路内に位置しているものとして特定される。このような手順のために、複数の刺激期間の間に同じ長さの非刺激期間がさしはまれ、影響を受けた接点を特定するためにパワー値の抽出とそれに続く有意性検定（ｔ検定）が使用される。別の方法において、（単一の接点部から記録された）様々なチャンネルの時系列データに対して信号分解／次元縮減法（例えば、時間的独立成分分析）を適用することができ、この場合、影響を受けたチャンネル上の刺激期間の間、分解の後の特定の成分（例えば、独立成分）は、相動的な変動を示す。
【００７７】
ステップＳ２．１５において、ステップＳ２．１４において信号が検出されなかったと判別された場合、電極の配置を変更することができる。ステップＳ２．１４において、信号が所望の通り検出された場合、ステップＳ２．１５において、刺激の間の後の使用のために最適な電極の接点部を選択することができる。
【００７８】
図３には、インピーダンスの測定値により対応尺度を決定する例が示されている。ステップＳ３．１において、電極が植え込まれ、ステップＳ３．２において、電極に記録装置が取り付けられる。ステップＳ３．３において、刺激装置が、シード領域（例えば、外側部位）上に光学ナビゲーションを介して配置される。次いで、ステップＳ３．４において、刺激装置と記録装置（測定／検出装置）を時間同期させる。続いて、ステップＳ３．５において、インピーダンス値の時間分解された記録が実行され、ステップＳ３．６では、ブロック化された態様で（すなわち、印加刺激信号がオンまたはオフとなる間隔で（一連の間隔は、例えば周期的に繰り返される））刺激を開始する。オンのブロックとオフのブロックは、同じ時間長である必要がある。ステップＳ３．７において、全ての利用可能なチャンネルに対して個別のオン及びオフのブロックの時系列が適用される必要がある。ステップＳ３．８において、オンのブロックの間（すなわち、印加刺激信号が印加されている間）に記録された平均インピーダンスが、オフのブロックの間（すなわち、印加刺激信号が印加されていない間）に記録された平均インピーダンスと比較される。次いで、ステップＳ３．９において、平均インピーダンスに有意差を備えたチャンネルが、発射刺激信号が記録された影響を受けた接点部に接続されていると判別される。
【００７９】
図４には、スペクトル解析により対応尺度を決定する例が示されている。ステップＳ４．１において、電極が植え込まれ、ステップＳ４．２において、電極に記録装置が取り付けられる。ステップＳ４．３において、刺激装置が、シード領域（例えば、外側部位）上に光学ナビゲーションを介して配置される。次いで、ステップＳ４．４において、刺激装置と記録装置（測定／検出装置）を時間同期させる。次いで、ステップＳ４．５において、測定装置（電極）の周りの局所的な電位の時間分解された記録が開始される。ステップＳ４．６では、ブロック化された態様で（すなわち、印加刺激信号がオンまたはオフとなる間隔で（一連の間隔は、例えば周期的に繰り返される））刺激を開始する。オンのブロックとオフのブロックは、同じ時間長である必要がある。ステップＳ４．７において、全ての利用可能なチャンネルに対して個別のオン及びオフのブロックの時系列が適用される必要がある。ステップＳ４．８において、パワースペクトル密度解析が実行され、ステップＳ４．９において、オンの間隔における刺激周波数域の平均パワーが、オフの間隔における平均パワーと比較される。ステップＳ４．１０において、平均パワーに有意差を備えたチャンネルが、発射刺激信号が記録された影響を受けた接点部に接続されていると判別される。
【００８０】
図５には、第１の態様に従う方法を実行するために使用可能な構成が示されている。この構成は、第８の態様に従うシステムの一部でもある。図において、解剖学的身体部位１は、２つの半球２、３を有する脳によって表わされている。複数の接点部５を有する指向性電極４を実施形態とする測定装置は、神経線維束６の近傍に配置され、この神経線維束６は、皮質領域７を実施形態とする外側部位に接続されている。印加刺激信号を発射する（印加する）ための発射コイル９を含む刺激装置８は、皮質領域７に対して適切な位置に配置される。刺激装置８は、複数の逆反射型球状マーカーを有するマーカーアレー（基準星）１０を備えている。逆反射型球状マーカーは、定位カメラを使用して光学的に追跡可能であり、これによって、ナビゲーションシステム（図示は省略する）によって使用される位置参照系におけるそれらの位置が決定される。
【００８１】
開示される方法及びシステムは、以下のような特徴、機能、及び利点を備えている。
−患者には、ＤＢＳ電極または皮質刺激用グリッドのような脳刺激装置が植え込まれている。
−能動的な刺激能力を超えて、植え込まれた装置は、接点部における単純なインピーダンス測定、または周波数の直接的な電気的記録のうちの少なくとも１つの検知機能を有している。
−患者の解剖学的データは、汎用地図区画化（Universal Atlas Segmentation）を使用して処理されている。植え込まれた装置の位置は、術後撮影（例えば、ＣＴ）において定められ、周りの線維の接続態様は、線維追跡を使用してトラクトグラフィーにより再構築されている。
−脳刺激装置は、ナビゲーション（画像誘導手術：ＩＧＳ（image-guided surgery））システムを使用して適切な位置に配置され（例えば、ｎＴＭＳ）、脳のその領域が刺激される。
−調整されるべき（例えば、指向性ＤＢＳ）刺激装置の近傍の線維が活性化されると、インピーダンスは低減する。
−このようにして、システムの刺激方向を、誘発されたインピーダンスの変化に向けて調整することができ、これによって、刺激装置を例えばｎＴＭＳの刺激領域に接続する線維を、最適に刺激することができる。
−同じ原理は、皮質刺激またはインピーダンス測定をしない検知方法に適用することができる。電気刺激によりパワースペクトル組成における予測可能な変化を引き起こすことによって、インピーダンスに基づかないワークフローにおいても、システムを調整することができる。
【００８２】
例えば、うつ病において、前頭極であるブロードマン１０野は、気分に関連する特定の機能に関与することが知られている。ブロードマン１０野から発する線維は内側前脳束を通過するが、内側前脳束への植え込み及び正しく方向付けられた刺激は、依然として難しい。ブロードマン１０野から発する線維のｎＴＭＳ刺激によって、刺激が適切な線維を含むように調整できるものと考えられる。
【００８３】
所望の刺激されるべき線維を最適に対象範囲とするように脳刺激を最適化することによって、必ずしも侵襲的な処置または動作を誘発する方法論に関わらないやり方で、患者の転帰を最適化することができる。
【００８４】
開示される方法の特徴は、刺激、検知／インピーダンス測定の時間的関係、及びＧＵＩＤＥに類似のアルゴリズムによる自動化された刺激の方向付けである。
【００８５】
一例において、刺激装置が調整されるべき場所における変化を誘発する刺激領域を決定するために、ＢＯＬＤまたはＰＥＴの画像データが使用される。
【００８６】
一例において、刺激の強度は、患者が主観的に経験する知覚可能な作用がない程度に低く保たれ、これによって、これらの試験計画に対する患者の安心感が大きく増大する。
【００８７】
一例において、刺激装置の同時に両側へ植え込むことは、一方のシステムで線維を刺激し、他方のシステムを調整すること（及び、他方のシステムで線維を刺激し、一方のシステムを調整すること）によって補完される。
【００８８】
一例において、最適なＤＢＳ刺激レベルを通知するために、（皮質の）興奮性の情報が直接使用される。
【００８９】
これは、一例において、脳内における電極（Ｄリード：Ｄ-lead）の実際の向きを判別するために使用される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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