專利名稱：睡眠階段的檢測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及醫(yī)學(xué)治療系統(tǒng)，更具體地是醫(yī)學(xué)治療系統(tǒng)的控制。背景在某些情況下，精神失調(diào)或醫(yī)療狀態(tài)可影響患者的睡眠質(zhì)量。例如，神經(jīng)障礙會引 起患者入睡困難，并可擾亂患者的睡眠，例如引起患者在夜間和/或清晨經(jīng)常醒來。此外， 神經(jīng)障礙會引起患者到達深睡期階段困難，諸如一個或更多的非快速眼動(NREM)睡眠階 段。影響患者睡眠質(zhì)量的神經(jīng)障礙的例子包括運動障礙，諸如震顫、帕金森氏病、多發(fā) 性硬化癥或痙攣狀態(tài)。與這樣的運動障礙相關(guān)的不受控制的運動可引起患者入睡困難、擾 亂患者的睡眠或引起患者達到深睡期階段困難。帕金森氏病還可引起快速眼動(睡眠)行 為病(RBD)，在這種情況下，在快速眼動(REM)階段睡眠過程中，患者可表現(xiàn)為戲劇性的和/ 或激烈的夢、呼喊或發(fā)出其它的響聲(例如，呼嚕聲)。癲癇是影響睡眠治療的另一個神經(jīng)障礙的例子。在一些患者中，癲癇性發(fā)作可被 睡眠或睡眠階段之間的轉(zhuǎn)換觸發(fā)，并可在睡眠過程中更頻繁地發(fā)生。而且，發(fā)作的發(fā)生可干 擾睡眠，例如弄醒患者。常常，癲癇癥患者不知道在它們睡覺時發(fā)生的發(fā)作，遭受受干擾的 睡眠的影響，諸如白天疲勞和注意力問題，卻不知道究竟為什么。心里紊亂，諸如抑郁、躁狂、雙相型障礙或強迫性神經(jīng)失調(diào)也可類似地影響患者睡 眠或至少感受優(yōu)質(zhì)睡眠的能力。在抑郁的情況下，患者可一天長時間地“睡眠”，但是睡眠是 不平靜的，例如包括過度的干擾，并不包括較深的、更平靜的睡眠階段。此外，慢性疼痛，不 論是否是神經(jīng)起源的，與充血性心力衰竭、胃腸疾病和失禁一樣，可干擾睡眠或要不然影響 睡眠質(zhì)量。藥物常常用于治療神經(jīng)障礙。在某些情況下，神經(jīng)障礙通過可植入的醫(yī)療器械 (IMD)諸如可植入的刺激器或藥物遞送裝置來治療。神經(jīng)障礙的治療本身可影響睡眠質(zhì)量。此外，在某些情況下，不良的睡眠可增加患者體驗的癥狀。例如，劣質(zhì)的睡眠質(zhì)量 可導(dǎo)致在運動障礙患者中增加的運動障礙癥狀。劣質(zhì)的睡眠質(zhì)量和增加的癥狀之間的聯(lián)系 不限于不利地影響睡眠質(zhì)量的精神失調(diào)，諸如上面列出的那些。然而，當(dāng)癥狀干擾睡眠質(zhì)量 時，帶有這樣的精神失調(diào)的患者的狀態(tài)可進行性地惡化，這會反過來增加患者疾病的癥狀 的頻率和/或強度。發(fā)明概述一般而言，本公開涉及基于來自患者腦的生物信號的頻率特性，測定患者睡眠狀 態(tài)的睡眠階段。生物信號的頻率特性可包括，例如在生物信號的一個或更多個頻帶之內(nèi)的 功率水平(或能量)、兩個或更多的頻帶中的功率水平之比、兩個或更多的頻帶之間的功率 的改變的相互關(guān)系、一個或更多個頻帶的功率水平隨著時間流逝的模式和類似特性。在某 些情況下，生物信號的頻率特性可與一個以上的睡眠階段相關(guān)。因此，睡眠階段的測定可包 括是否患者通常在作為與相同或相似的生物信號頻率特性相關(guān)的一組睡眠階段一部分的 睡眠階段中的測定。
在一些實施例中，基于測定的睡眠階段，在睡眠狀態(tài)中給予患者的治療可被控制。 例如，基于檢測到的睡眠階段，治療程序可被選擇或基于檢測到的睡眠階段，治療程序可被 修改。根據(jù)選擇的或修改的治療程序，在檢測到的睡眠階段中給予患者的治療可被遞送。在一些實施例中，基于在患者的腦內(nèi)檢測到的生物信號，對患者的睡眠階段做第 一次測定，基于患者的另一個生理參數(shù)，對患者的睡眠階段做第二次測定，之后，遞送給患 者的治療可被控制。如果第一次和第二次睡眠階段的測定是一致的，可根據(jù)測定的睡眠階 段，遞送給患者的治療可被控制。如果第一次和第二次睡眠階段的測定不是一致的，治療遞 送可不作調(diào)整，但是，在第一次和第二次睡眠階段的測定之前執(zhí)行的治療參數(shù)值可保持。一方面，本公開涉及一種方法，包括接收指示患者腦內(nèi)活動的生物信號、測定生物 信號的頻率特性、將生物信號的頻率特性與至少一個閾值或模板相比較、并基于生物信號 的頻率特性和至少一個閾值或模板之間的比較測定患者的睡眠階段，其中睡眠階段發(fā)生在 患者的睡眠狀態(tài)中，睡眠狀態(tài)包括多個睡眠階段。另一方面，本公開涉及一種方法，包括檢測來自患者腦的生物信號、測定生物信號 的頻率特性、基于生物信號的頻率特性測定是否患者是在清醒狀態(tài)、第一睡眠階段或第二 睡眠階段至少一個中、如果患者是在清醒狀態(tài)或第一睡眠階段中就激活遞送給患者治療， 如果患者是在第二睡眠階段中就滅活或減少遞送給患者的治療強度。另一方面，本公開涉及一種系統(tǒng)，包括檢測在患者腦內(nèi)產(chǎn)生的生物信號的傳感模 塊和接收生物信號、測定生物信號的頻率特性、將生物信號的頻率特性與至少一個閾值或 模板相比較、并基于生物信號的頻率特性和至少一個閾值或模板之間的比較測定患者的睡 眠階段的處理器，其中睡眠階段發(fā)生在患者的睡眠狀態(tài)中，睡眠狀態(tài)包括多個睡眠階段。另一方面，本公開涉及一種系統(tǒng)，包括接收指示患者腦內(nèi)活動的生物信號的裝置、 測定生物信號的頻率特性的裝置、將生物信號的頻率特性與至少一個閾值或模板進行比較 的裝置及基于生物信號的頻率特性和至少一個閾值或模板之間的比較測定患者的睡眠階 段的裝置，其中睡眠階段發(fā)生在患者的睡眠狀態(tài)中，睡眠狀態(tài)包括多個睡眠階段。另一方面，本公開涉及一種含有指令的計算機可讀的介質(zhì)。這些指令使程序控制 的處理器接收指示患者腦內(nèi)活動的生物信號、測定生物信號的頻率特性、將生物信號的頻 率特性與至少一個閾值或模板進行比較，基于生物信號的頻率特性和至少一個閾值或模板 之間的比較測定患者的睡眠階段，其中睡眠階段發(fā)生在患者的睡眠狀態(tài)中，睡眠狀態(tài)包括 多個睡眠階段。另一方面，本公開涉及一種方法，包括監(jiān)測患者睡眠狀態(tài)過程中的生物信號，其中 該生物信號指示患者腦內(nèi)的活動，評價生物信號的一個或更多的頻率特性，測定患者的睡 眠階段，其中睡眠階段發(fā)生在患者的睡眠狀態(tài)中，睡眠狀態(tài)包括多個睡眠階段，將生物信號 的一個或更多的頻率特性與睡眠階段相關(guān)聯(lián)，其中一個或更多的頻率特性包括至少一個閾 值或模板。另一方面，本公開涉及一種含有指令的計算機可讀的介質(zhì)。這些指令使程序控制 的處理器評價指示患者腦內(nèi)活動的生物信號的一個或更多個頻率特性、測定患者的睡眠階 段，其中睡眠階段發(fā)生在患者的睡眠狀態(tài)中，睡眠狀態(tài)包括多個睡眠階段，將生物信號的一 個或更多個頻率特性與睡眠階段相關(guān)聯(lián)，其中一個或更多個頻率特性包括至少一個閾值或 模板。
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另一方面，本公開涉及一種系統(tǒng)，包括產(chǎn)生指示患者腦內(nèi)活動的生物信號的傳感 模塊和接收患者在睡眠狀態(tài)過程中的生物信號、測定生物信號的頻率特性、評價生物信號 的一個或更多個頻率特性、測定患者的睡眠階段，其中睡眠階段發(fā)生在患者的睡眠狀態(tài)中， 睡眠狀態(tài)包括多個睡眠階段，將生物信號的一個或更多個頻率特性與睡眠階段相關(guān)聯(lián)，其 中一個或更多個頻率特性包括至少一個閾值或模板。另一方面，本公開涉及一種含有指令的計算機可讀的介質(zhì)。這些指令使程序控制 的處理器執(zhí)行這里描述的任何技術(shù)。本公開的一個或更多個實施例的詳情在下面的附圖和說明書中闡述。附圖簡述

圖1是說明示例深部腦刺激(DBS)系統(tǒng)的示意圖。圖2是說明示例醫(yī)療器械的部件的功能框圖。圖3是說明示例醫(yī)療器械存儲器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4說明可被存儲在醫(yī)療器械的存儲器內(nèi)的示例治療程序的表。圖5是說明示例醫(yī)療器械程序器的部件的功能框圖。圖6和7是基于檢測到的患者睡眠階段說明示例控制遞送給患者的治療的技術(shù)的 流程圖。圖8說明將不同的睡眠階段和患者的清醒狀態(tài)與β頻帶內(nèi)的閾值功率值和治療 程序相關(guān)聯(lián)的示例表。圖9說明將不同的睡眠階段和患者的清醒狀態(tài)與α頻帶內(nèi)的閾值功率值相關(guān)聯(lián) 的示例表。圖10Α-10Ε是說明患者清醒狀態(tài)和睡眠狀態(tài)的不同睡眠階段的不同頻帶內(nèi)的功 率水平概念圖。圖11是說明在特定的頻帶內(nèi)生物信號的功率水平隨著時間變化的概念圖。圖12A-12D是說明在清醒狀態(tài)和不同的睡眠階段過程中人類受試者隨著時間的 生物信號的功率分布的概念圖。圖13是說明示例電路的邏輯圖，該電路由基于患者腦內(nèi)局部場電位(LFP)產(chǎn)生的 生物信號來測定睡眠階段。圖14是說明基于測定的患者睡眠階段控制治療遞送的另一個示例技術(shù)的流程 圖。圖15Α說明將不同的睡眠階段和患者的清醒狀態(tài)與治療程序和指示σ和高β頻 帶之間的功率之比的共同閾值相關(guān)聯(lián)的示例表。圖15Β說明將不同的睡眠階段和患者的清醒狀態(tài)與治療程序和指示β與α頻帶 之間的功率之比的不同閾值相關(guān)聯(lián)的示例表。圖15C說明將不同的睡眠階段和患者的清醒狀態(tài)與治療程序和指示θ與α頻帶 之間的功率之比的共同閾值相關(guān)聯(lián)的示例表。圖16是說明生物信號的兩個頻帶的功率之比隨著時間變化的概念圖。圖17是說明示例電路的邏輯圖，該電路可被執(zhí)行來由生物信號的兩個頻帶之間 的功率水平之比測定睡眠階段，該生物信號是基于患者腦內(nèi)局部場電位(LFP)產(chǎn)生的。圖18是說明基于測定的患者睡眠階段控制治療遞送的另一個示例技術(shù)的流程圖。圖19是說明將生物信號的一個或更多個頻率特性與患者的睡眠階段相關(guān)聯(lián)的示 例技術(shù)的流程圖。圖20是說明基于多個睡眠階段的測定控制治療遞送的示例技術(shù)的流程圖。圖21是可被用于產(chǎn)生指示患者的一個或更多個生理參數(shù)的生理信號的不同傳感 模塊的示例的概念上的圖解。圖22是說明遞送治療劑給患者的示例醫(yī)療器械的部件的功能框圖。詳細描述圖1是說明處理患者12的醫(yī)療狀態(tài)諸如神經(jīng)障礙的示例深部腦刺激(DBS)系統(tǒng) 10的概念圖。DBS系統(tǒng)10包括醫(yī)療器械程序器14、可植入的醫(yī)療器械(IMD) 16、導(dǎo)線延伸 部分18和帶有各自的電極22A、22B的導(dǎo)線20A和20B?；颊?2通常會是人類患者。在某 些情況下，然而，DBS系統(tǒng)10可被用于其它的哺乳動物或非哺乳動物非人類的患者。一些 患者的狀態(tài)，諸如帕金森氏病和其它的神經(jīng)狀態(tài)，導(dǎo)致受損的睡眠狀態(tài)。DBS系統(tǒng)10有助于 使嚴重性和持續(xù)時間最小化，并且，在某些情況下，消除與患者狀態(tài)相關(guān)的癥狀，包括受損 的睡眠狀態(tài)。在圖1顯示的示例中，DBS系統(tǒng)10包括測定是否患者12處于睡眠狀態(tài)中，并且根 據(jù)測定患者12處于睡眠狀態(tài)中控制給患者12的治療的處理器。睡眠狀態(tài)可指患者12想 要睡覺(例如睡覺的最初的想法)、試圖睡覺或具有啟動的睡眠并且現(xiàn)在正在睡覺的狀態(tài)。 此外，處理器可基于在患者12的腦13內(nèi)檢測到的生物信號測定睡眠狀態(tài)的睡眠階段，并基 于測定的睡眠階段控制遞送給患者的治療。示例生物信號在下面被描述。在睡眠狀態(tài)內(nèi)，患者12可處于多個睡眠階段的一個中。示例睡眠階段包括，例如 階段1(也指階段m或Si)、階段2(也指階段N2和S2)、深睡期(也指慢波睡眠)和快速眼 動睡眠(REM)。深睡期階段可包括多個睡眠階段，諸如階段N3(也指階段S3)和階段N4 (也 指階段S4)。在某些情況下，患者12在睡眠狀態(tài)過程中可通過階段1、階段2、深睡期、REM 睡眠階段循環(huán)超過一次。階段1、階段2和深睡期階段可被認為是非REM(NREM)睡眠階段。在階段1的睡眠階段過程中，患者12可處于睡眠的開始階段，并開始失去對外部 環(huán)境有意識的知覺。在階段2和深睡期階段，患者12的肌活動可減少，并且對外部環(huán)境有 意識的知覺可消失。在REM睡眠階段過程中，與階段1和2和深睡期階段相比，患者12可 顯示出相對增加的心率和呼吸。在某些情況下，盡管實際的時間范圍可在患者之間變化，階 段1、階段2和深睡期階段可每個持續(xù)約五分鐘至約十五分鐘。在某些情況下，盡管實際的 時間范圍可在患者之間變化，REM睡眠可在睡眠開始的約九十分鐘之后開始，并可具有約五 分鐘至約十五分鐘或更多的持續(xù)時間。在一些實施例中，DBS系統(tǒng)10儲存多個治療程序(例如一套治療參數(shù)值)，而且至 少一個儲存的治療程序是與至少一個睡眠階段相關(guān)的。IMD 16的處理器或程序器14可選 擇儲存的治療程序，該治療程序基于測定的睡眠階段遞為送給患者12的治療確定治療參 數(shù)值。以這種方式，處理器可基于測定的睡眠階段控制遞送給患者12的治療。在一些實施 例中，至少一個儲存的治療程序與至少兩個不同的睡眠階段中各自的一個相關(guān)。此外，在一 些實施例中，至少一個儲存的治療程序與至少兩個不同的睡眠階段相關(guān)。DBS系統(tǒng)10對處理導(dǎo)致受損的睡眠狀態(tài)的患者的狀況是有用的，受損的睡眠狀態(tài)可表現(xiàn)為在一個或更多個睡眠階段中受損的睡眠質(zhì)量。不同的治療參數(shù)值可為患者12的 不同的睡眠階段提供有效的治療(例如改善的睡眠質(zhì)量)。不是不管患者目前的睡眠階段， 根據(jù)一個或更多個治療程序遞送治療，而是DBS系統(tǒng)10有選擇地在患者12的檢測到的睡 眠階段中遞送有助于提供有效治療的治療程序。此外，在一些實施例中，遞送給患者12的 治療可根據(jù)檢測到特定的睡眠階段而較少甚至失效，因此保存MD 16的功率，IMD 16可能 具有有限量的儲存的功率。在其它的實施例中，DBS系統(tǒng)10可基于測定的睡眠階段修改儲存程序的至少一個 治療參數(shù)值。對治療程序的修改可基于與測定的睡眠階段相關(guān)的指令進行。以這種方式， DBS系統(tǒng)10被配置為使治療參數(shù)值適應(yīng)目前的睡眠階段并在睡眠階段中遞送響應(yīng)性治療。 目前的睡眠階段可以是患者12的睡眠階段，在睡眠階段被檢測的大約相同的時間，在某些 情況下，在治療程序被選擇的大約相同的時間。如先前討論的，睡眠階段可以指在患者12的睡眠狀態(tài)中的特定的睡眠時期，而睡 眠狀態(tài)指患者12想要睡覺(例如睡覺的最初的想法)、試圖睡覺或具有啟動的睡眠和正在 睡覺的情形。當(dāng)患者12試圖睡覺時，患者12可成功地開始睡眠，但是也許不能保持一定的 睡眠階段(例如深睡期階段)。作為另一個例子，當(dāng)患者12試圖睡覺時，患者12也許不能 啟動睡眠或不能啟動一定的睡眠階段。在某些情況下，患者的狀態(tài)，諸如帕金森氏病可影響 患者睡眠的質(zhì)量。例如，受神經(jīng)障礙折磨的患者可遭受睡眠障礙諸如失眠癥、REM睡眠中的 障礙(例如REM睡眠行為病)、擾亂的睡眠結(jié)構(gòu)、間歇的肢體運動或睡眠呼吸病或日間催眠 狀態(tài)。日間催眠狀態(tài)可包括由在夜間降低的睡眠質(zhì)量引起的過度的睡意。相應(yīng)地，神經(jīng)障 礙可引起患者12入睡困難和/或可擾亂患者的睡眠，例如引起患者12周期性地醒來。此 外，神經(jīng)障礙可引起患者12達到較深的睡眠階段困難，諸如一個或更多個NREM睡眠階段。 睡眠障礙癥狀可能與夜間的強直、運動減少、疼痛、抗帕金森藥物的作用、焦慮和抑郁(它 可與運動障礙共存)、參與睡眠調(diào)節(jié)一個或更多個腦結(jié)構(gòu)的功能障礙有關(guān)。癲癇是影響睡眠質(zhì)量的神經(jīng)障礙的一個例子。其它可影響患者睡眠質(zhì)量的神經(jīng)障 礙包括運動障礙，諸如震顫、帕金森氏病、多發(fā)性硬化癥或痙攣狀態(tài)。運動障礙可包括癥狀 諸如強直、運動遲緩(即軀體運動緩慢)、有節(jié)律的運動過度(即震顫)、非節(jié)律的過度運動 (即抽搐)或運動不能(即身體運動的喪失)。與一些運動障礙或困難的移動相關(guān)的不受 控制的運動可引起患者入睡困難、擾亂患者的睡眠或可引起患者12難以達到較深的睡眠 階段。此外，在某些情況下，由于神經(jīng)障礙，劣質(zhì)的睡眠質(zhì)量可增加患者12經(jīng)歷的癥狀的頻 率或強度。例如，劣質(zhì)的睡眠質(zhì)量已與運動障礙的患者中增加的運動障礙癥狀聯(lián)系在一起。在一些實施例中，DBS系統(tǒng)10或其它類型的治療系統(tǒng)可有助于處理帶有除了神經(jīng) 狀態(tài)之外的狀態(tài)的患者的睡眠障礙癥狀，諸如精神(或心理的)障礙?？蓪?dǎo)致一個或更多 個受損的睡眠階段的精神疾病的例子包括嚴重抑郁障礙、焦慮、輕躁狂或雙相型障礙。在一些實施例中，向腦13的一個或更多個區(qū)域諸如底丘腦核遞送的刺激可以是 運動障礙諸如帕金森氏病的有效的治療，并且運動障礙的治療還可以在一定方面改善睡眠 質(zhì)量，諸如減少睡眠破碎。然而，通過DBS來治療運動障礙，患者睡眠的其它方面依然未加 改善。相應(yīng)地，DBS系統(tǒng)10在特定的睡眠階段提供遞送給患者12的治療，為了有助于減輕 至少一些睡眠干擾，其中治療遞送可以被特別地配置來解決與特定的睡眠階段相關(guān)的睡眠 障礙癥狀?；诨颊叩乃唠A段動態(tài)地改變治療參數(shù)值對解決患者的睡眠障礙癥狀是有用
8的。當(dāng)患者12試圖睡著時，具有帕金森氏病或其它的與困難的移動(例如，運動不能、 運動遲緩或強直)相關(guān)的運動障礙的患者在睡眠階段的階段1過程中可能具有劣質(zhì)的睡 眠。例如，在睡眠階段的階段1過程中無力活動對患者12是來說是令人不適的，這會影響 入睡的能力。相應(yīng)地，在與睡眠階段的階段1相關(guān)的睡眠階段過程中，IMD 16的處理器或 程序器14可選擇有助于改善患者12的運動技能的治療程序，這樣患者12可開始運動或維 持運動，例如，來調(diào)整睡眠位置。此外，具有與困難的移動相關(guān)的運動障礙的患者發(fā)現(xiàn)醒來之后起床困難。相應(yīng)地， 基于腦13內(nèi)的生物信號，根據(jù)測定患者不再處于睡眠狀態(tài)(例如，不再睡熟了或試圖睡 覺)，DBS系統(tǒng)10可控制治療的遞送來幫助患者12起床或要不然開始運動。相比之下，只 是依賴運動檢測器(例如加速度計)來控制治療系統(tǒng)的治療系統(tǒng)對患有帕金森氏病或其它 的開始運動困難的患者是無效的，因為患者可以是醒的，但是不能運動。換言之，主要依賴 加速度計或其它的運動傳感器的治療系統(tǒng)不能測定什么時候帕金森氏病患者已醒來，因為 患者不能運動。相比之下，DBS系統(tǒng)10可選擇有助于在檢測到患者的清醒狀態(tài)(即，當(dāng)患 者12沒在睡覺時)時提高患者12的運動技能的治療程序，這樣患者12可開始運動或保持 運動，例如幫助患者12起床。在一些具有運動障礙的患者中，患者在REM睡眠階段過程中可變得身體上有更多 活動。例如，患者12可在REM睡眠階段過程中不知不覺地動腿或具有其它的周期肢體活動。 當(dāng)患者12處于REM睡眠階段中，患者12的身體活動可能打斷患者的睡眠以及患者12周圍 其它人的睡眠。相應(yīng)地，一旦檢測到與REM睡眠階段相關(guān)的睡眠階段，DBS系統(tǒng)10可選擇 有助于使患者的活動減少到最少的治療程序。在一些實施例中，為了幫助患者12入睡、維持睡眠階段或維持更深的睡眠階段 (例如REM睡眠)，在睡眠階段過程中DBS系統(tǒng)10可向腦13的一定區(qū)域諸如藍斑核、背縫 神經(jīng)核、下丘腦后部、網(wǎng)狀腦橋嘴核(reticularis pontis oralis nucleus)、網(wǎng)狀腦橋尾 {Hit亥(nucleus reticularis pontis caudal is)或基底前腦遞送束ll·。在 者 12 的一f 或更多個睡眠階段過程中，用于治療遞送的治療遞送位點可以與用于遞送治療給患者12 來處理患者的其它狀況(例如神經(jīng)障礙)的治療遞送位點相同或不同。除電刺激治療外或 代替電刺激治療，合適的藥物劑，諸如乙酰膽堿、多巴胺、腎上腺素、去甲腎上腺素、血清素 (serotonine)、去甲腎上腺素或任何影響睡眠障礙的藥劑的抑制劑或其組合可被遞送到患 者12的腦13。通過減輕患者的睡眠障礙并改善患者的睡眠質(zhì)量，患者12可感覺更輕松，并 且，因而DBS系統(tǒng)10可有助于改善患者生活的質(zhì)量。IMD 16包括治療模塊和處理器，該治療模塊包括分別通過導(dǎo)線20A和20B的電極 22A、22B向患者遞送電刺激治療的刺激發(fā)生器，該處理器基于檢測到的患者12的睡眠階段 選擇治療參數(shù)值(例如通過選擇治療程序或修改治療程序)。在一些實施例中，如下面進一 步詳細描述的那樣，基于分別通過導(dǎo)線20A和20B的電極22A、22B或用電偶聯(lián)到IMD 16的 獨立的電極陣列或獨立的感應(yīng)裝置在患者12腦13內(nèi)檢測到的一個或更多個生物信號的頻 率特性，IMD 16的處理器可測定患者12的睡眠階段。此外，在一些實施例中，生物信號可 從放置在患者頭皮上來感應(yīng)腦信號的外部電極來檢測。指示腦活動的生物信號(例如腦信號)的例子包括但并不限于從腦13的一個或
9更多個區(qū)域內(nèi)的局部場電位產(chǎn)生的電信號，諸如，但不限于腦電圖(EEG)信號或腦皮層電 圖(ECoG)信號。在一些實施例中，腦13內(nèi)的電信號可反映整個腦組織中的電位差別之和 產(chǎn)生的電流的改變。檢測到的生物信號可在作為遞送電刺激的靶組織位點的腦13的相同的組織位點 內(nèi)被檢測。在其它的實施例中，生物信號可在另一個組織位點內(nèi)被檢測。例如，電刺激可被 遞送到腳橋核(PPN)，而生物信號可在腦13的初級視皮層(例如Brodmarm區(qū)17)內(nèi)被檢 測。PPN定位在腦13的腦干中，尾部到達黑質(zhì)，鄰近小腦上腳。PPN是主要的腦干運動區(qū)， 可控制患者12的步態(tài)和運動的平衡、以及肌張力、強直和姿勢。靶治療遞送位點可取決于 正被治療的患者的疾病。在另一個實施例中，生物信號可在腦13的丘腦、丘腦底核、內(nèi)部的 蒼白球或PPN內(nèi)被檢測。除深的腦位點外或代替深的腦位點，生物信號可在腦13的表面上 諸如患者的顱骨和腦13的硬膜之間被檢測到。IMD 16產(chǎn)生的電刺激可用來處理多種異常和狀況。IMD 16內(nèi)的治療模塊可以治 療程序限定的方式產(chǎn)生電刺激，該治療程序是基于測定的患者的睡眠階段而被選擇的。在 一些實施例中，IMD 16的刺激發(fā)生器用來產(chǎn)生電脈沖和遞送給患者12。然而，在其它的實 施例中，IMD 16的刺激發(fā)生器用來產(chǎn)生連續(xù)的波信號，例如正弦波或三角波。在任一情況 下，IMD 16根據(jù)在治療中那個給定的時間選擇的治療程序為DBS產(chǎn)生電刺激治療。在IMD 16以刺激脈沖的形式遞送電刺激的實施例中，治療程序可包括一組治療參數(shù)值，諸如向患 者12遞送刺激的電極組合、脈沖頻率、脈沖寬度和脈沖的電流或電壓幅度。電極組合可指 示具體的電極22A、22B，它們被選擇來向患者12的組織和選擇的電極的各自的極性遞送刺 激信號。盡管DBS系統(tǒng)10的描述主要涉及IMD 16測定患者12的睡眠階段并基于測定的階 段選擇治療程序的實施例，然而在其它的實施例中，與IMD 16獨立的裝置諸如程序器14、 與IMD 16或另一個計算裝置分開的傳感模塊，可測定患者12的睡眠階段并給IMD 16提供 指示。此外，盡管IMD 16可基于測定的睡眠階段選擇治療程序，但是在其它的實施例中，另 一個裝置可基于測定的患者睡眠階段選擇治療程序，不論患者的睡眠階段是被IMD 16或 獨立的裝置測定，并向IMD 16輸入治療程序的治療參數(shù)值。此外，在一些實施例中，IMD 16 或另一個裝置可基于檢測的睡眠階段選擇治療程序組，其中治療程序組包括兩個或更多個 治療程序。根據(jù)該組的治療程序的刺激治療或以重疊或非重疊的方式，可被同時或在時間 交錯的基礎(chǔ)上被遞送。IMD 16可在鎖骨上方的皮下袋內(nèi)，或可選地在患者12的腹部、背部或臀部被植 入。植入的導(dǎo)線延伸部分18通過連接器24偶聯(lián)到IMD 16。在圖1的實施例中，導(dǎo)線延伸 部分18從IMD 16的植入位點跨過并沿著患者12的脖子到達患者12的顱骨，進入腦13。 在圖1顯示的實施例中，導(dǎo)線20A和20B(統(tǒng)稱為“導(dǎo)線20”)分別被植入在患者12的右和 左半球以向腦13的一個或更多個區(qū)域遞送電刺激，這是基于被DBS系統(tǒng)10控制的患者的 狀態(tài)或紊亂來選擇的。其它的導(dǎo)線20和IMD 16植入位點被考慮。例如，在一些實施例中， IMD 16可被植入到顱骨26上或內(nèi)?；蛘邔?dǎo)線20A、20B可別植入到同一個半球或者IMD 16 可與單一的導(dǎo)線偶聯(lián)。外部程序器14無線地與IMD 16通訊，需要時提供或收回治療信息。盡管導(dǎo)線20在圖1中顯示被偶聯(lián)到共同的導(dǎo)線延伸部分18，但是在其它的實施 例中，導(dǎo)線20可通過獨立的導(dǎo)線延伸部分偶聯(lián)到IMD 16或直接偶聯(lián)到連接器24。導(dǎo)線20可被放置以向腦13內(nèi)的一個或更多個靶組織位點遞送電刺激來處理與患者12的睡眠損 害——在某些情況下患者12的神經(jīng)障礙諸如運動障礙——相關(guān)的患者癥狀。在圖1顯示的 實施例中，導(dǎo)線20被放置來給患者12提供治療以處理運動障礙和睡眠損害。腦13內(nèi)導(dǎo)線 20的實施例位置可包括PPN、丘腦、基底核結(jié)構(gòu)(例如蒼白球、黑質(zhì)或丘腦底核)、未定區(qū)、纖 維束、豆核束(和其分支)、豆狀核袢和/或Forel區(qū)(丘腦束)。導(dǎo)線20可被植入以通過 顱骨26中的各自的孔把電極22A、22B(統(tǒng)稱為“電極22”)放置到腦13的預(yù)期的位置上。 導(dǎo)線20可被放置在腦13內(nèi)的任何位置，這樣電極22能在治療過程中向腦13內(nèi)的靶組織 位點提供電刺激。例如，在實施例中，電極22可通過患者12的顱骨26中的鉆孔被經(jīng)手術(shù) 植入到腦13的硬膜下或腦13的大腦皮質(zhì)內(nèi)，并通過一個或更多個導(dǎo)線20用電偶聯(lián)到IMD 16。遞送治療來處理運動障礙的示例技術(shù)描述在Molnar等的美國專利申請序列號
_中(律師案件編號第1023-644US01/P0026246.01)，其名稱為“基于患者的運動
狀態(tài)的治療控制(THERAPY CONTROL BASED ON A PATIENT MOVEMENT STATE) ”，其與本公開 以及Denison等的美國臨時專利申請?zhí)?0/999，097在同一天提交，本公開為Molnar等的 美國臨時專利申請?zhí)?0/999，096，其在2007年10月16日提交、名稱為“基于預(yù)期的運動 的裝置控制(DEVICE CONTROL BASED ON PROSPECTIVE MOVEMENT) ”，Denison 等美國臨時專 利申請?zhí)?0/999，097在2007年10月16日提交、名稱為“起反應(yīng)的治療系統(tǒng)(RESPONSIVE
THERAPY SYSTEM)”。在Molnar等的美國專利申請?zhí)朹_(律師案件編號
第1023-644US01/P0026246. 01)和Molnar等的美國臨時專利申請?zhí)?0/999，096描述的一 些實施例中，腦信號在患者的背側(cè)前額葉(DLPF)皮質(zhì)內(nèi)被檢測到，這預(yù)示著患者預(yù)期的運 動。預(yù)示患者預(yù)期運動的DLPF皮質(zhì)內(nèi)的信號可被用于控制運動障礙治療的遞送，諸如電刺 激的遞送、液體遞送或感覺暗示(例如視覺的、身體感覺的或聽覺的暗示)。在Molnar等的美國專利申請?zhí)朹_(律師案件編號第1023-644US01/
P0026246. 01)和Denison等的美國臨時專利申請?zhí)?0/999，097描述的一些實施例中，腦信 號，諸如EEG或ECoG信號，可被用于測定患者是否處于運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。運動狀態(tài)包 括患者產(chǎn)生運動(即想要運動)的想法、試圖開始運動或?qū)嶋H上正在進行運動的狀態(tài)。運 動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的測定然后可被用于控制治療遞送。例如，一旦檢測到患者的運動狀態(tài)， 治療遞送可被活化以便幫助患者開始運動或維持運動，以及一旦檢測到患者的靜止狀態(tài)， 則治療遞送可被滅活或要不然進行修改。在圖1顯示的實施例中，導(dǎo)線20的電極22顯示為環(huán)狀電極。環(huán)狀電極可被用在 DBS應(yīng)用中，因為它們編程相對簡單，并能向鄰近電極22的任何組織遞送電場。在其它的實 施例中，電極22可具有不同的結(jié)構(gòu)。例如，在一些實施例中，導(dǎo)線20的電極22可具有復(fù)雜 的電極排列幾何圖形，它能產(chǎn)生成形的電場。復(fù)雜的電極排列幾何圖形可包括每個導(dǎo)線20 外周周圍的多重電極(例如部分環(huán)狀或節(jié)段的電極)，而不是一個環(huán)狀電極。以這種方式， 電刺激可指向來自導(dǎo)線20的特定的方向來提高治療效率并減少來自刺激大體積的組織的 可能的不良副作用。在一些實施例中，IMD 16的外殼可包括一個或更多個刺激和/或感應(yīng) 電極。在可選的實施例中，導(dǎo)線20可具有如圖1所示的除延長的圓柱體外的形狀。例如， 導(dǎo)線20可以是槳狀導(dǎo)線、球狀的導(dǎo)線、可彎曲的導(dǎo)線或在治療患者12中有效的任何其它類 型的形狀。
在圖1顯示的實施例中，IMD 16包括存儲器來存儲多個治療程序，每個治療程序 規(guī)定一組治療參數(shù)值。一旦測定患者12當(dāng)前的睡眠階段，諸如通過基于在腦13內(nèi)監(jiān)測的 生物信號測定當(dāng)前的睡眠階段，IMD 16可選擇來自存儲器的治療程序，其中該治療程序與 當(dāng)前的睡眠階段相關(guān)，并產(chǎn)生電刺激來處理與測定的睡眠階段相關(guān)的患者癥狀。如果DBS 系統(tǒng)10被配置以在多個患者睡眠階段的過程中提供治療，那么每個治療階段可與不同的 治療程序相關(guān)，因為與其它的治療程序相比，不同的治療程序可為一定的睡眠階段提供更 有效的治療?？蛇x地，兩個或更多個睡眠階段可與一個共同的治療程序相關(guān)。相應(yīng)地，IMD 16可存儲多個程序或程序器14可存儲多個程序，這些程序通過無線遙測術(shù)提供給IMD 16。在試驗階段——其中IMD 16被評估以測定是否IMD 16向患者12提供有效的治 療，多個治療程序可被測試和評估與一個或更多個睡眠階段相關(guān)的效率?；谠囼炿A段的 結(jié)果，治療程序可被選擇存儲在IMD 16內(nèi)。在慢性治療過程中——其中IMD 16被植入在 患者12內(nèi)以在非臨時的基礎(chǔ)上遞送治療，基于測定的患者12的睡眠階段，不同的治療程 序可被遞送給患者12。如先前描述的那樣，在一些實施例中，基于一個或更多個生物信號， IMD 16可自動地測定患者12當(dāng)前的睡眠階段，或可接收來自另一個自動測定患者12的睡 眠階段的裝置的輸入信號。此外，為了在程序器14的幫助下改變患者12感覺到的治療的 效率，患者12可在單個給定的程序內(nèi)或程序之間的轉(zhuǎn)換中修改一個或更多個治療參數(shù)值。 IMD 16的存儲器可存儲規(guī)定患者12可調(diào)節(jié)治療參數(shù)、在程序之間轉(zhuǎn)換或進行其它的治療 調(diào)整的程度的指令?；颊?2可在治療過程中的任何時間或臨床醫(yī)生指定的時間產(chǎn)生由IMD 16通過外部程序器14使用的另外的程序。一般地，IMD 16由生物相容性材料構(gòu)成，該材料可抵抗來自體液的腐蝕和降解。 IMD 16可包含密封的殼來基本上將部件諸如處理器、治療模塊和存儲器封入。IMD 16可被 植入到接近刺激位點的皮下袋內(nèi)。如先前描述的那樣，盡管在圖1所示的實施例中IMD 16 被植入在患者12鎖骨上方的皮下袋內(nèi)，但是在其它的實施例中，IMD 16可被植入到顱骨26 上或內(nèi)、患者的背部、腹部或患者12的任何其它合適的位置內(nèi)。程序器14是外部計算裝置，用戶，諸如臨床醫(yī)生和/或患者12可使用該裝置來與 IMD 16通訊。例如，程序器14可以是臨床醫(yī)生程序器，臨床醫(yī)生使用該裝置與IMD 16通訊 并為IMD 16規(guī)劃一個或更多個治療程序。可選地，程序器14可以是患者程序器，它可允許 患者12選擇程序和/或觀察和修改治療參數(shù)。臨床醫(yī)生程序器可比患者程序器包括更多 的程序特征。換言之，更復(fù)雜或敏感的工作只允許臨床醫(yī)生程序器來做以防止未經(jīng)訓(xùn)練的 患者對IMD 16做所不希望的改變。程序器14可以是手提式的帶有用戶可視的顯示器和為程序器14提供輸入的界面 (即用戶輸入機構(gòu))的計算裝置。例如，程序器14可包括給用戶提供信息的小的顯示屏(即 液晶顯示器(LCD)或發(fā)光二極管(LED)顯示器)。此外，程序器14可包括觸摸屏顯示器、小 鍵盤、按鈕、周圍的點擊設(shè)備或允許用戶通過程序器14的用戶界面操縱并提供輸入的另一 個輸入機構(gòu)。如果程序器14包括按鈕和小鍵盤，那么按鈕可用于執(zhí)行一定的功能，即功率 按鈕或按鈕和小鍵盤可以是軟鍵，它依賴用戶當(dāng)前觀察到的用戶界面的部分在功能上進行 改變?？蛇x地，程序器14的屏幕(未顯示)可以是允許用戶直接向顯示器上顯示的用戶界 面提供輸入的觸摸屏。用戶可使用輸入筆或他們的手指來向顯示器提供輸入。在其它的實施例中，程序器14可以是較大的工作站或另一個多功能裝置內(nèi)的單獨的應(yīng)用，而不是專用的計算裝置。例如，多功能裝置可以是筆記本電腦、臺式電腦、工作 站、手機、個人數(shù)字助理或另一個計算裝置可運行使計算裝置作為醫(yī)療器械程序器14來操 作的申請。偶聯(lián)到計算裝置的無線適配器可使計算裝置和程序器14之間能夠安全通訊。當(dāng)程序器14被臨床醫(yī)生配置使用，程序器14可用于向IMD 16傳送最初的編程信 息。這個最初的信息可包括硬件信息，諸如導(dǎo)線20的類型和電極排列、腦13內(nèi)導(dǎo)線20的 位置、電極排列22的結(jié)構(gòu)、定義治療參數(shù)值的最初的程序和臨床醫(yī)生想要編入IMD 16的任 何其它的信息。程序器14還能完成功能試驗(例如測量導(dǎo)線20的電極22的阻抗)。臨床醫(yī)生還可在程序器14的幫助下在IMD 16內(nèi)存儲治療程序。在編程期間，臨 床醫(yī)生可確定一個或更多個治療程序，這些治療程序可提供給患者12有效的治療來解決 與一個或更多個不同的患者睡眠階段相關(guān)的癥狀?；颊?2可向臨床醫(yī)生提供關(guān)于被評估 的具體程序的效力的反饋。一旦臨床醫(yī)生已鑒別在處理患者12的一個或更多個睡眠階段 中是有效的一個或更多個治療程序，患者12可繼續(xù)評估過程，并為每個患者睡眠階段鑒別 最好的減輕與睡眠階段相關(guān)的癥狀的一個或更多個程序。治療程序的評價可在患者12醒 來后完成。在某些情況下，相同的治療程序可被應(yīng)用到兩個或更個睡眠階段。程序器14可 在治療程序的創(chuàng)立/鑒定中通過為鑒定潛在的有益的治療參數(shù)值提供有方法的系統(tǒng)而協(xié) 助臨床醫(yī)生。程序器14還可被患者12為了使用而配置。當(dāng)被配置為患者的程序器時，為了防 止患者12改變IMD 16的關(guān)鍵函數(shù)或?qū)颊?2有害的應(yīng)用，程序器14可具有有限的功能 性(與臨床醫(yī)生程序器相比)。以這種方式，程序器14可只允許患者12為一定的治療參數(shù) 調(diào)值或為特定的治療參數(shù)設(shè)定可用的值的范圍。當(dāng)治療正在被遞送時，當(dāng)患者的輸入已觸發(fā)治療的改變或當(dāng)程序器14或IMD 16 內(nèi)的動力源需要被替換或再充電時，程序器14還可向患者12提供指示。例如，程序器14 可包括警報LED，可通過程序器顯示器向患者12閃現(xiàn)信息，產(chǎn)生可聽聲或身體感覺來證實 患者的輸入被接收，例如指示患者的狀態(tài)或手工修改治療參數(shù)。不論程序器14為了臨床醫(yī)生或患者的使用被配置，程序器14被配置以通過無線 通訊與IMD 16和，任選地，另一個計算裝置通訊。程序器14，例如，可使用本領(lǐng)域已知的射 頻遙測技術(shù)通過無線通訊與IMD 16通訊。使用多種局部無線通訊技術(shù)，諸如根據(jù)802. 11 或藍牙規(guī)格說明設(shè)置的RF通訊、根據(jù)IRDA規(guī)格說明設(shè)置的紅外線(IR)通訊或其它的標準 的或?qū)Ｓ械倪b測方案，通過有線的或無線的連接，程序器14還可與另一個程序器或計算裝 置通訊。程序器14還可通過可移動的介質(zhì)，諸如磁盤或光盤、存儲卡或存儲棒的交換與其 它的編程或計算裝置通訊。此外，程序器14可通過本領(lǐng)域已知的遠程遙測技術(shù)，例如，通過 局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)或手機網(wǎng)的通訊，與IMD 16和另一 個程序器通訊。DBS系統(tǒng)10可在幾個月或幾年的時間段里被用來向患者12提供慢性刺激治療。 然而，系統(tǒng)10還可在進行完全的植入之前在試驗的基礎(chǔ)上被用來評價治療。如果被暫時地 執(zhí)行，系統(tǒng)10的一些部件可不被植入到患者12內(nèi)。例如，患者12可被外部醫(yī)療裝置諸如 試驗刺激器，而不是IMD 16來裝備。外部醫(yī)療裝置可以偶聯(lián)到經(jīng)皮的導(dǎo)線或通過經(jīng)皮的延 長部分偶聯(lián)到植入的導(dǎo)線。如果試驗刺激器表明DBS系統(tǒng)10向患者12提供有效的治療， 為了相對長期的治療臨床醫(yī)生可在患者12內(nèi)植入慢性刺激器。
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圖2是說明示例IMD 16的部件的功能性框圖。在圖2顯示的示例中，IMD 16產(chǎn) 生并輸送電刺激治療給患者12。IMD 16包括處理器50、存儲器52、刺激發(fā)生器54、傳感模 塊55、遙測模塊56、動力源(電源)58和睡眠階段檢測模塊59。盡管睡眠階段檢測模塊59 在圖2中顯示為處理器50的一部分，但是在其它的示例中，睡眠階段檢測模塊59和處理器 50可以是獨立的部件，并可以是經(jīng)電偶聯(lián)的，例如通過有線的或無線的連接。存儲器52可包括任何易失性和非易失性的介質(zhì)，諸如隨機存取存儲器(RAM)、只 讀存儲器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、電可擦除可編程ROM(EEPROM)、閃速存儲器和類似 介質(zhì)。存儲器52可存儲處理器50執(zhí)行的指令和為患者12規(guī)定治療遞送的信息，諸如但并 不限于治療程序或治療程序組、將治療程序與一個或更多個睡眠階段相關(guān)的信息、基于生 物信號用于檢測睡眠階段的閾值或其它信息，和關(guān)于患者12的治療的任何其它信息。為了 用戶的長期的存儲和提取，治療信息可被記錄在存儲器52中。如參考圖3進一步詳細地描 述的那樣，存儲器52可包括用于存儲信息的獨立存儲器，諸如用于治療程序、睡眠階段信 息、診斷信息和患者信息的獨立存儲器。在一些實施例中，存儲器52可存儲程序指令，當(dāng)這 些指令被處理器50執(zhí)行時，它們使IMD 16和處理器50執(zhí)行歸因于它們的功能。通過一個或更多個導(dǎo)線，處理器50控制刺激發(fā)生器54以遞送電刺激治療。被認 為在DBS中處理患者的運動障礙有效的電刺激參數(shù)的示例范圍包括1.頻率大約IOOHz至大約500Hz之間，諸如大約130Hz。2.電壓幅度大約0. 1伏至大約50伏之間，諸如大約0. 5伏至大約20伏之間，或 大約5伏。在其它的實施例中，當(dāng)電壓中的生物負載被遞送，當(dāng)前的幅度可被確定。3.在電流控制系統(tǒng)中，假設(shè)大約500歐姆的較低水平的阻抗，電流振幅可以在大 約0. 2毫安至大約100毫安之間，諸如大約1毫安至大約40毫安之間，或大約10毫安。然 而，在一些實施例中，阻抗可在約200歐姆至約2千歐姆之間變動。4.脈沖寬度大約10微秒姆大約5000微秒之間，諸如大約100微秒姆大約1000 微秒之間或大約180微秒姆大約450微秒之間。治療參數(shù)值的其它范圍也可以是有用的，并可依賴患者12內(nèi)的靶刺激位點，該位 點可在或不在腦13內(nèi)。當(dāng)刺激脈沖被描述時，刺激信號可以是任何形式的，諸如連續(xù)的時 間信號(例如正弦波)或類似形式。上面提供的治療參數(shù)值對處理患者12沒有睡覺時的 運動障礙癥狀是有用的。在DBS中處理在睡眠狀態(tài)中存在的癥狀被認為是有效的電刺激參數(shù)的示例范圍 包括1.頻率大約0. IHz至大約500Hz之間，諸如大約0. 5Hz至大約200Hz之間。在 某些情況下，在刺激的遞送過程中刺激的頻率可以改變，并可被修改，例如，基于感覺到的 睡眠階段或在睡眠狀態(tài)中感覺到的生物信號的模式。例如，刺激的頻率可具有給定的范圍 內(nèi)的模式，諸如在中心頻率周圍大約5Hz至大約150Hz的頻率范圍內(nèi)的隨機或偽隨機模式。 在一些實施例中，可基于感覺到的信號，波形還以完全的或部分的方式被形成為或是建設(shè) 性的或破壞性的，或從約0度至約180度異相相位移。2.振幅大約0.1伏至大約50伏之間。在其它的實施例中，除了電壓控制系統(tǒng)， 刺激系統(tǒng)可控制電流。3.脈沖寬度大約10微秒至大約5000微秒之間，諸如大約100微秒至大約1000微秒之間，或大約180微秒至大約450微秒之間。然而，上面提供的電刺激參數(shù)值可與給定的范圍不同，這取決于特定的患者和發(fā) 生在睡眠狀態(tài)過程中的特定的睡眠階段(例如清醒階段、階段1、階段2、深睡期或REM)。例 如，就睡眠階段而論，基于睡眠階段，刺激參數(shù)值可以被修改，在該睡眠階段期間電刺激被 提供(例如清醒階段、階段1、階段2、深睡期或REM)。如下面進一步詳細描述的那樣，在一 些實施例中，期望刺激發(fā)生器54在一些睡眠階段期間中向患者12遞送刺激，在其它的睡眠 階段期間遞送最小的刺激或沒有刺激。在這里描述的每一個示例中，如果刺激發(fā)生器54在兩個治療程序之間轉(zhuǎn)移刺激 能量的遞送，IMD 16的處理器50可提供指令，該指令使刺激發(fā)生器54在兩個治療程序 的電極組合之間時間交替刺激能量，如在共同轉(zhuǎn)讓的的Steven Goetz等在2006年4月 10日提出的名稱為“電刺激裝置中電極組合之間的轉(zhuǎn)移(SHIFTING BETWEEN ELECTRODE COMBINATIONS IN ELECTRICAL STIMULATION DEVICE) ”的美國專利申請?zhí)?11/401，100 中描 述的那樣。在時間交替轉(zhuǎn)移示例中，在直到第二電極組合的振幅達到目標振幅的增量步驟 中，第一和第二治療程序的電極組合的振幅分別是向下傾斜和向上傾斜的。增量步驟在傾 斜向下或傾斜向上之間可以是不同的。振幅中增量步驟可以是固定的大小或可以變化，例 如，根據(jù)指數(shù)的、對數(shù)的或其它的算法變化。當(dāng)?shù)诙姌O組合達到其目標振幅或可能在這之 前，第一電極組合可被切斷。轉(zhuǎn)移兩個治療程序之間的刺激信號的遞送的其它技術(shù)可在其 它的示例中被使用。處理器50可包括微處理器、控制器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路 (ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、離散的邏輯電路的任何一個或更多個，這里歸因于處理 器50的功能可作為固件、硬件、軟件或其任何組合被體現(xiàn)。睡眠檢測階段模塊59可測定患 者12當(dāng)前的睡眠階段。如下面被進一步詳細描述的那樣，在一些實施例中，睡眠階段檢測 模塊59也可被偶聯(lián)到產(chǎn)生指示患者12的腦13內(nèi)的電活動的信號的傳感模塊55，如圖2所 示。以這種方式，傳感模塊55可檢測或感應(yīng)患者12的腦13內(nèi)的生物信號。盡管在圖2中 傳感模塊55與刺激發(fā)生器54和處理器50被裝到共同的外殼中，但是在其它的實施例中， 傳感模塊55可以在與IMD 16獨立的外殼中，并可與處理器50通過有線的或無線通訊技術(shù) 進行通訊。電信號例子包括但并不限于從腦13的一個或更多個區(qū)域內(nèi)的局部場電位產(chǎn)生的 信號。EEG和ECoG信號是可在腦13內(nèi)測量到的局部場電位的例子。然而，局部場電位可包 括患者12的腦13內(nèi)較寬種類的的電信號。處理器50可分析生物信號，例如生物信號的頻 率特性，來測定患者當(dāng)前的睡眠階段。生物信號的頻率特性可包括，例如生物信號的一個或 更多個頻帶內(nèi)的功率水平(或能量)、兩個或更多的頻帶中的功率水平之比、兩個或更多的 頻帶之間的功率變化中的相互關(guān)系、一個或更多個頻帶的功率水平隨時間的模式，等等。在示例中，睡眠階段檢測模塊59 (或更概括地，處理器50)可分析頻域中的生物信 號，以比較選擇的生物信號的振幅波形的頻率構(gòu)成與相應(yīng)的模板信號或閾值的頻率構(gòu)成。 例如，一個或更多個特異的頻帶較其它的階段可更多地展示特定的睡眠階段，睡眠階段檢 測模塊59可在顯示的頻帶中進行生物信號的光譜分析。生物信號的光譜分析可在頻率范 圍內(nèi)的每個給定的頻帶內(nèi)表明每個信號的功率水平。在一些示例中，睡眠階段檢測模塊59可接收來自傳感模塊55的信號，它通過至少一些電極22或其它的電極監(jiān)測患者12的腦13內(nèi)的生物信號。在一個示例中，電極22(或 其它的電極)可產(chǎn)生指示腦活動的信號，睡眠階段檢測模塊59可接收信號并分析信號來確 定患者12處于那個睡眠階段，如果有的話。除通過偶聯(lián)到導(dǎo)線20中的至少一個的電極監(jiān) 測患者12的生物信號外或代替通過偶聯(lián)到導(dǎo)線20中的至少一個的電極監(jiān)測患者12的生 物信號，睡眠階段檢測模塊59可接收來自偶聯(lián)到另一個經(jīng)電偶聯(lián)到傳感模塊55的導(dǎo)線的 電極的生物信號、來自偶聯(lián)到IMD 16的外殼和經(jīng)電偶聯(lián)到傳感模塊55的電極的生物信號 和/或來自與IMD 16獨立的傳感模塊的生物信號。一旦測定患者的當(dāng)前的睡眠階段，睡眠階段檢測模塊59可產(chǎn)生睡眠階段指征。睡 眠階段指征可以是值、標志或信號，它們被儲存或傳送以指示患者12當(dāng)前的睡眠階段。在 一些示例中，睡眠階段檢測模塊59可向另一個裝置諸如程序器14，通過遙測模塊56傳送睡 眠階段指征。在圖2所示的示例中，基于睡眠階段檢測模塊59產(chǎn)生的睡眠階段指征，處理 器50可選擇治療程序或修改治療程序，并因此控制治療的遞送?？蛇x地，處理器50可從存 儲器52 (例如，通過選擇儲存的治療程序或選擇反映對儲存的治療程序修改的指令)選擇 治療程序，并向處理器50傳送選擇的治療程序，處理器50然后控制刺激發(fā)生器54來根據(jù) 選擇的治療程序遞送治療?！斑x擇的”治療程序可包括，例如，基于測定的睡眠階段選自儲存器52的儲存的程 序、儲存的治療程序和基于測定的睡眠階段指示對儲存的治療程序所做修改的指令、儲存 的已被修改的治療程序或與前面提到的任何治療程序相關(guān)的指示器(例如，與治療程序相 關(guān)的字母數(shù)字指示器)。在一些實施例中，處理器50可在儲存器52中記錄關(guān)于睡眠階段指 征的信息，例如特定患者狀態(tài)的日期和時間，以為了臨床醫(yī)生日后的提取和分析。處理器50控制遙測模塊56來發(fā)送和接收信息。IMD 16中的遙測模塊56以及其 它裝置和這里描述的系統(tǒng)中的遙測模塊，諸如程序器14，可通過RF通訊技術(shù)實現(xiàn)通訊。此 外，遙測模塊56可通過IMD 16與程序器14的近端電感相互作用與外部的醫(yī)療器材程序器 14通訊。相應(yīng)地，遙測模塊56可在連續(xù)的基礎(chǔ)上、定期間歇地或根據(jù)來自IMD 16或程序器 14的請求向外部程序器14發(fā)送信息。電源58向IMD 16的各個部件遞送操作動力。電源58可包括小的可再充電的或 不可再充電的電池和的發(fā)電電路以產(chǎn)生操作動力。再充電可通過外部充電器和IMD16內(nèi)電 感充電線圈之間的近端電感相互作用來完成。在一些實施例中，動力的需求可以小至足夠 允許IMD 16利用患者的運動和使動態(tài)的能量清除裝置涓流充電可再充電的電池。在其它 的實施例中，傳統(tǒng)的電池可在有限的時期內(nèi)使用。圖3是說明IMD 16的存儲器52的示例結(jié)構(gòu)的框圖。在圖3的示例中，存儲器52 存儲治療程序表60、睡眠階段信息61、患者信息62和診斷信息63。治療程序表60可將治 療程序作為許多記錄來儲存，這些記錄被儲存在將治療程序與一個或更多個睡眠階段(例 如，階段1、階段2、深睡期或REM)和/或頻率特性(例如閾值或模板)相關(guān)聯(lián)的表或其它 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。盡管本公開的剩余部分主要指表，本公開還適用于其它類型的儲存治療程 序和相關(guān)聯(lián)的生理參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在電刺激治療的情況下，治療程序表60中的每個程序可包括許多治療參數(shù)的各 自的值，諸如電壓或電流振幅、信號持續(xù)時間、頻率和電極配置。IMD 16的處理器50基于 測定的睡眠階段至少部分基于患者12的腦13內(nèi)感應(yīng)到的生物信號可從程序表60選擇一個或更多個程序。儲存在程序表60中的治療程序可使用程序器14生成，例如在最初或接 下來的編程期間，并通過遙測模塊56被來自程序器14的處理器50接收。在其它的實施例 中，程序器14可儲存程序60，IMD 16的處理器50可接收通過遙測電路56從程序器14中 選擇的程序。睡眠階段信息61可儲存將各個睡眠階段指示，例如生物信號和，在某些情況下， 指示患者12除腦活動外的生理參數(shù)的生理信號，與各自的睡眠階段相關(guān)聯(lián)的信息。例如， 睡眠階段信息61可儲存許多閾值或模板，其中每個閾值或模板可對應(yīng)與至少一類睡眠階 段。閾值可以是，例如，選擇的頻帶內(nèi)的功率水平閾值，其指示特定的睡眠階段，或基于兩個 或更多的頻帶之間的功率之比而產(chǎn)生的值。閾值可以是患者特異的。模板可以是，例如， 選擇的頻帶內(nèi)的生物信號的功率水平隨著時間的波形模板或模式。睡眠階段檢測模塊59 可參考睡眠階段信息61，以基于閾值或模板來測定接收的生物信號是否指示特定的睡眠階 段。如下面進一步詳細描述的那樣，閾值可以是特定的患者睡眠階段的閾能值。如果， 例如，特別的頻帶(例如，約IOHz至約30Hz)內(nèi)的生物信號的能量水平低于閾值，睡眠階段 檢測模塊59 (或更概括地，處理器50)可確定生物信號指示患者12處于階段1或階段2睡 眠階段。作為另一個例子，如果特別的頻帶(例如，約IOHz至約30Hz)內(nèi)的電信號的能量 水平大于閾值，睡眠階段檢測模塊59可確定生物信號指示患者12處于階段1或REM睡眠 階段。在一些實施例中，睡眠階段檢測模塊59 (或更概括地，處理器50)可將波形模板 的頻帶構(gòu)成與來自腦13內(nèi)的生物信號的頻帶構(gòu)成進行比較以確定是否該生物信號指示特 定的睡眠階段。如果，例如，特別的頻帶(例如，約IOHz至約40Hz)內(nèi)的波形模板的能量 水平基本上等于相同的頻帶內(nèi)的波形模板的能量水平或在其特定的范圍內(nèi)(例如至約 25%),睡眠階段檢測模塊59可確定生物信號指示患者12處于與波形模板相關(guān)的睡眠階 段，即生物信號指示特定的睡眠階段。存儲器52的患者信息部分62可儲存關(guān)于患者12的數(shù)據(jù)，諸如患者的姓名和年 齡、植入到患者12內(nèi)的IMD 16或?qū)Ь€20的類型、開給患者12的藥物等等。IMD 16的處 理器50還可收集診斷信息63并將診斷信息63儲存在存儲器52內(nèi)以為臨床醫(yī)生將來的提 取。診斷信息63可，例如，包括傳感模塊55的輸出的選擇的記錄或睡眠階段檢測模塊59 產(chǎn)生的睡眠階段指征。在一些實施例中，診斷信息63可包括識別不同的睡眠階段發(fā)生的時 間的信息。臨床醫(yī)生可日后從診斷信息63提取信息，并基于該信息確定一個或更多個患者 的睡眠階段的長度。診斷信息63可包括使用程序器14患者12指示的其它的信息或活動，諸如癥狀的 改變、藥物的攝入或患者12進行的其它的活動。臨床醫(yī)生可以閱覽許多種形式的診斷信息 63，諸如計時圖或來自診斷信息63的統(tǒng)計分析的圖，例如條形圖。臨床醫(yī)生可，例如，通過 程序器14或另一個計算裝置從IMD 16下載診斷信息63。診斷信息63還可包括電極20 (圖 1)的校對常規(guī)和故障算法以鑒別刺激功能障礙。圖4說明可被存儲在存儲器52內(nèi)的實施例治療程序表60。處理器50可檢索表 60，以基于是否患者被確定為醒著的或睡著的來選擇治療程序，如果患者12被確定為睡著 的，睡眠階段檢測模塊59檢測到的患者12當(dāng)前的睡眠階段。特別地，處理器50可使治療程序與測定的患者狀態(tài)和/或睡眠階段相匹配，并控制刺激發(fā)生器54以根據(jù)選擇的治療程 序遞送治療。選擇的治療程序可以被預(yù)設(shè)，當(dāng)患者12處于與選擇的治療程序相關(guān)的測定的 患者狀態(tài)和/或睡眠階段時，向患者12提供治療益處。如圖4所示，表60包括許多記錄。每個記錄含有清醒狀態(tài)和睡眠狀態(tài)各期即睡眠 階段的指征。特別地，表60包括階段1、階段2、深睡期和REM睡眠階段以及相關(guān)治療程序 的許多記錄。清醒狀態(tài)和睡眠階段的指征可作為，例如，儲存的值、標志或其它的指征被儲 存，對特定的睡眠階段指征是唯一的。因此，盡管圖4中顯示的表60將清醒和睡眠階段表 示為“清醒”、“階段1”、“階段2”、“深睡期”和“REM”，但是在存儲器52內(nèi)，治療程序可以另 一個計算機可讀的格式被儲存。在睡眠階段檢測模塊59基于一個或更多個頻帶內(nèi)的能量水平或監(jiān)測的來自腦13 的兩個或更多個頻帶內(nèi)的能量水平之比確定患者12當(dāng)前的睡眠階段的實施例中(圖1)，儲 存在表60內(nèi)的睡眠階段指示符可以是閾能值，而不是“清醒”、“階段1”、“階段2”、“深睡期” 和“REM”指示符。處理器50可分析接收的生物信號的頻率構(gòu)成并定期地將能量水平或兩 個或更多個頻帶中的能量水平之比與表60中的值進行比較。一旦檢測到能量水平的基本 匹配，處理器50可選擇與能量水平相符的治療程序。在一些實施例中，基本上與儲存在表 60中的值匹配的能量水平可以是，例如儲存在表60中的值的約25%或更少(例如，約10% 或更少)以內(nèi)。然而，用于測定腦13內(nèi)感覺的檢測到的生物信號的能量水平和表60中儲 存的值之間的基本匹配的其它的靈敏度范圍被考慮。在睡眠階段檢測模塊59基于一個或更多個頻帶內(nèi)的能量隨著時間的模式確定當(dāng) 前的睡眠階段的實施例中，儲存在表60內(nèi)的睡眠階段指示符可以是儲存的波形模板，而不 是“清醒”、“階段1”、“階段2”、“深睡期”和“REM”指示符。處理器50可分析接收的生物信 號的頻率構(gòu)成并定期地將生物信號的一個或更多個頻帶中的能量水平與儲存在表60中的 模板波形的各自的頻帶構(gòu)成進行比較。一旦檢測到能量模式的基本匹配，處理器50可選擇 與波形模板相符的治療程序。為了檢測與模板相關(guān)的睡眠階段，在一些實施例中生物信號 的能量模式與模板之間的準確匹配可以不是必需的。在一些實施例中，被確定為與儲存在 表60中的模板基本上匹配的生物信號可包含與儲存在表60中的模板的能量模式75%或更 多匹配的能量模式。然而，測定儲存在表60中的模板和檢測到的生物信號之間的基本匹配 的其它的靈敏度范圍北考慮。在圖4中顯示的治療程序表60的實施例中，每個治療程序的治療參數(shù)值顯示在表 60中，并且包括電壓幅度、脈沖寬度、脈沖頻率和電刺激信號的電極配置的值。振幅用伏特 表示，脈沖寬度用微秒(μ S)表示，脈沖頻率用赫茲(Hz)表示，根據(jù)記錄，電極配置決定用 來遞送刺激的電極和極性。程序表60的振幅是電壓振幅，用伏特(V)表示，但是表60的其 它實施例可儲存電流振幅。在圖解的實施例中，每個記錄包括一組治療參數(shù)值，例如治療程 序，作為治療信息。在其它的實施例中，每個記錄可包括一個或更多個單個的參數(shù)值，或表 征對一個或更多個參數(shù)值進行調(diào)節(jié)的的信息。當(dāng)與其它的治療程序比較時，不同的治療程序在特定的睡眠階段過程中可更有益 于向患者12提供有效的治療。例如，取決于睡眠階段，不同組的電極可被激活來對準不同 的組織位點。腦13內(nèi)特定靶組織位點的刺激較另一個靶組織位點在處理患者12的睡眠狀 態(tài)的癥狀是可以是更有效的。因此，不同的電極組合可被選擇來對準不同的治療遞送位點。
18
IMD 16的處理器50或另一個裝置可根據(jù)測定的睡眠階段或清醒狀態(tài)的檢測動態(tài) 地控制遞送給患者12的治療。作為一個實施例，基于第一睡眠階段的檢測，第一治療程序 可被選擇以有助于改進患者12發(fā)動機任務(wù)的執(zhí)行，要不然這會很困難。這些任務(wù)可包括起 始運動或維持運動(例如在床上翻身)的至少一個，這在一些睡眠階段諸如與階段1睡眠 相關(guān)的睡眠階段期間是重要的。如果患者12具有運動障礙，不能動或運動困難可使患者12 醒來或入睡困難。作為另一個實施例，基于第二睡眠階段的檢測，第二治療程序可被選擇以有助于 限制患者12的運動。如先前描述的那樣，在一些具有運動障礙的患者中，患者在REM睡眠 階段期間可變得身體上更活動，這對患者的睡眠或患者12周圍的其他人的睡眠可以是破 壞性的，并且，在某些情況下是危險的。相應(yīng)地，一旦檢測到與REM睡眠階段相關(guān)的第二睡 眠階段，處理器50可選擇有助于使患者的運動減到最少的治療程序。在一些實施例中，IMD 16的處理器50可選擇多于一個的治療程序來解決檢測到的睡眠階段。根據(jù)多個檢測到的 程序，刺激治療可以以重疊或不重疊的方式被同時或在時間交錯的基礎(chǔ)上被遞送。在其它的實施例中，除了儲存每個治療程序的許多參數(shù)值外，表60可儲存對與基 線或另一個儲存的治療程序的不同的治療參數(shù)值的修改。例如，如果IMD 16以約2V的振 幅、約200 μ s的脈沖寬度、約IOHz的頻率向患者12遞送刺激，表60可指出，一旦檢測到階 段1睡眠階段，處理器50應(yīng)控制刺激發(fā)生器54以約130Hz的頻率遞送治療，但是維持其它 的刺激參數(shù)值。這種修改通過儲存的程序之間的轉(zhuǎn)換或通過為現(xiàn)存的、儲存的程序調(diào)整治 療參數(shù)來達到。對參數(shù)值的修改可以對一個或更多個治療參數(shù)或完全的治療程序的絕對的或 百分比調(diào)節(jié)來儲存。例如，在圖4顯示的表60中，除了提供絕對的振幅值，記錄1中 的〃 2.0V"，治療程序表可顯示"+0.5V"以表明如果階段1睡眠階段被檢測到，基線的治 療程序的振幅應(yīng)增加0.5V或者"-0.25V"以表明如果REM睡眠階段被檢測到，振幅應(yīng)減少 0. 25V。修改其它的治療參數(shù)的指令，諸如脈沖寬度、頻率和電極配置還可被儲存在表或另 一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，該表或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被儲存在IMD 16的存儲器52或另一個裝置諸如程序器 14內(nèi)。在一些實施例中，給患者12的治療遞送在一個或更多個睡眠階段，諸如階段2和 深睡期過程中被停止或減少到最小的強度。刺激的強度可以是例如刺激信號的任一或更多 的電壓或電流振幅值、刺激信號的頻率、信號持續(xù)時間(例如在刺激脈沖的情況下的脈沖 寬度)、信號爆發(fā)模式等等的函數(shù)。刺激的強度可，例如影響被電刺激激活的組織的體積。 在治療遞送停止或在強度上減少的睡眠階段過程中，患者12不會有意識地象在其它的睡 眠階段運動得那么多，并不會經(jīng)歷不隨意運動或至少經(jīng)歷最少的不隨意運動。因此，如果患 者12具有運動障礙，在這些睡眠階段期間的治療遞送可不提供任何額外的好處。在這些一個或更多個睡眠階段過程中滅活治療或減少刺激的強度可有助于保存 IMD 16的電源58，這可有助于延長IMD 16的使用壽命?；谒唠A段動態(tài)地控制給患者 12的治療遞送還可有助于預(yù)防患者12適應(yīng)IMD 16給予的治療遞送?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)患者12可 隨著時間推移適應(yīng)IMD 16提供的DBS。即，提供給腦13的一定水平的電刺激可隨著時間推 移變得不太有效。這種現(xiàn)象可被指作“適應(yīng)”。結(jié)果，來自DBS的對患者12的任何有益的作 用可隨著時間推移而減少。盡管電刺激水平(例如電刺激信號的振幅)可被增加以克服這樣的適應(yīng)，刺激水平的增加可消耗較多的電力，并可最終達到不希望的或有害的水平的刺 激。根據(jù)在不同的睡眠階段的不同的治療程序向患者12遞送治療或甚至在一些睡眠階段 過程中滅活治療遞送可有助于降低患者12適應(yīng)治療的速度。在圖4顯示的治療程序表60中，與階段2睡眠階段相關(guān)的治療參數(shù)值表示相對最 低的刺激強度，而與深睡期睡眠階段相關(guān)的治療參數(shù)值表示治療被滅活。圖4中顯示的治 療參數(shù)值僅僅是例子，并不是意欲代表每個睡眠階段的合適的治療參數(shù)值。不同的睡眠階 段的合適的治療參數(shù)值在患者12之間可不同，并且，因此，可在慢性的基礎(chǔ)上在執(zhí)行DBS系 統(tǒng)10之前試驗不同的治療程序。盡管參考IMD 16的存儲器52來描述治療程序表60，但是在其它的實施例中，程 序器14或另一個裝置可儲存不同的治療程序和相關(guān)的運動、睡眠或患者狀態(tài)的指征。治療 程序和各自的患者狀態(tài)可以表格形式，就象圖4中的治療程序表60或另一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被儲存。圖5是示例外部醫(yī)療器械裝置程序器14的概念性框圖，它包括處理器70、存儲器 72、遙測模塊74、用戶界面76和電源78。處理器70控制用戶界面76和遙測模塊74，并向 存儲器72儲存信息和指令，并接收來自存儲器72的信息和指令。程序器14可被配置用作 臨床醫(yī)生程序器或患者程序器。處理器70可包含一個或更多個處理器的任何組合，該處理 器包括一個或更多個微處理器、DSPs、ASICs、FPGAs或其它的等同的集成的或離散的邏輯電 路。相應(yīng)地，處理器70可包括任何合適的結(jié)果，不論在硬件、軟件、固件或其任何組合中，以 執(zhí)行這里歸因于處理器70的功能。處理器70監(jiān)測來自輸入控制器的活動，并控制用戶界面76的顯示。用戶，諸如臨 床醫(yī)生或患者12，可通過用戶界面76與程序器14相互作用。用戶界面76包括顯示器(未 顯示)，諸如LCD或其它類型的屏幕，以顯示與治療相關(guān)的信息，和輸入控制器(未顯示)以 向程序器14提供輸入。輸入控制器可包括按鈕、鍵盤(例如字母數(shù)字鍵盤)、周圍的點擊 設(shè)備或允許用戶通過程序器14的用戶界面操縱并提供輸入的另一個輸入機械裝置。如果 程序器14包括按鈕和鍵盤，按鈕可被用于執(zhí)行一定的功能，即動力按鈕，或按鈕和鍵盤可 以是依賴用戶當(dāng)前看到的用戶界面的部分在功能上改變的軟鍵?？蛇x地，程序器14的屏幕 (未顯示)可以是允許用戶直接地向在顯示器上顯示的用戶界面提供輸入的觸摸屏。用戶 可使用輸入筆或其手指來向顯示器提供輸入。在其它的實施例中，用戶界面76還包括向患 者12提供聽得見的指令或聲音和/或接收來自患者12的語音命令的聲音電路，如果患者 12具有有限的運動功能，這會是有用的。在一些實施例中，至少一些IMD 16的治療遞送的控制可被程序器14的處理器70 執(zhí)行。例如，在一些實施例中，處理器70可接收來自IMD 16或來自與IMD 16分開的傳感 模塊的生物信號，其中該生物信號被IMD 16或與IMD 16分開的傳感模塊在腦13內(nèi)被感覺 到。分開的傳感模塊可，但不必被植入到患者12內(nèi)。在一些實施例中，處理器70可基于檢 測到的生物信號確定患者12當(dāng)前的睡眠階段，并可通過遙測模塊74向IMD 16傳送信號 以指示測定的睡眠階段。例如，處理器70可包括與IMD16的睡眠階段檢測模塊59(圖2) 相似的睡眠階段檢測模塊。IMD 16的處理器50可通過其各自的遙測模塊56 (圖3)接收 來自程序器14的信號。IMD 16的處理器50可基于當(dāng)前的睡眠階段從存儲器52中選擇儲 存的治療程序?？蛇x地，程序器14的處理器70可選擇治療程序并向IMD 16傳送信號，其中該信號指示在治療遞送過程中IMD 16要執(zhí)行的治療參數(shù)值以有助于改善患者的睡眠質(zhì) 量，或可提供儲存在IMD 16的存儲器52內(nèi)的選擇的治療程序的指征。指征可以是，例如， 與IMD 16的存儲器52中的治療程序相關(guān)的字母數(shù)字標識符或符號?；颊?2、臨床醫(yī)生或另一個用戶還可與程序器14相互作用以通過個別的或全面 的調(diào)整手工選擇治療程序、產(chǎn)生新的治療程序、修改治療程序，并向IMD 16傳送新的程序。 在學(xué)習(xí)模式中，程序器14可允許患者12和/或臨床醫(yī)生確定哪些治療程序是最適于一個 或更多個特定的睡眠階段和清醒患者狀態(tài)的。存儲器72可包括操作用戶界面76、遙測模塊74和管理電源78的指令。存儲器 72還可儲存在治療過程中從IMD 16接收的任何治療數(shù)據(jù)。為了預(yù)測將來的治療，臨床醫(yī)生 可使用這些治療數(shù)據(jù)以確定患者狀況的進展。存儲器72可包括任何易失性或非易失性存 儲器，諸如RAM、ROM、EEPROM或閃速存儲器。存儲器72還可包括可被用于提供存儲器更新 或存儲容量增加的可去除的存儲器部分?？扇コ拇鎯ζ鬟€可在程序器14被不同的患者 使用之前允許敏感的患者數(shù)據(jù)被去除。程序器14中的無線的遙測術(shù)可通過RF通訊或外部程序器14與IMD 16的近端電 感相互作用實現(xiàn)。通過遙測模塊74的使用，這種無線通訊是可能的。相應(yīng)地，遙測模塊74 可與包含在IMD 16內(nèi)的遙測模塊相似。在可選的實施例中，程序器14可通過有線的連接 進行紅外線通訊或直接的通訊。以這種方式，其它的外部裝置可與程序器14通訊，而無需 建立安全的無線連接。電源78向程序器14的部件遞送工作動力。電源78可包括電池和電力產(chǎn)生電路以 產(chǎn)生工作動力。在一些實施例中，電池可以是可再充電的以允許延長的操作。再充電可通過 經(jīng)電將電源78偶聯(lián)到與交流電(AC)電源插座連接的發(fā)源地或插頭來完成。此外，再充電 可通過外部的充電器和程序器14內(nèi)的電感充電線圈之間的近端電感相互作用來完成。在 其它的實施例中，傳統(tǒng)的電池(例如鎳鎘或鋰離子電池)可被使用。此外，程序器14可被 直接地偶聯(lián)到交流電電源插座來工作。電源78可包括電路來監(jiān)測電池內(nèi)剩余的電力。以 這種方式，用戶界面76可提供當(dāng)前的電池水平指示符或當(dāng)電池需要被替換或再充電時提 供低電池水平指示符。在某些情況下，電源78能使用當(dāng)前的電池估計剩余的工作時間。在一些實施例中，程序器14的處理器70或IMD 16的處理器50可監(jiān)測除了生物電 腦信號外患者12的另一個生理參數(shù)以證實患者12處于睡眠階段或處于確定的睡眠階段。 可指示睡眠狀態(tài)或睡眠階段的生理參數(shù)的例子包括，例如活動水平、姿勢、心率、呼吸率、呼 吸量、血壓、血氧飽和度、血中的氧分壓、腦脊液中的氧分壓、肌活動、體核溫度、動脈血流和 皮電反應(yīng)。在一些實施例中，在啟動給患者12的治療遞送以有助于改善患者的睡眠質(zhì)量之 前，基于患者12除了生物電腦信號或生物信號(即生物電腦信號)外的生理參數(shù)，IMD 16 的處理器50或另一個裝置可證實患者12是睡著的。在一個實施例中，如在Heruth等的共 同轉(zhuǎn)讓的2004年4月15日提出的名稱為“檢測睡眠”的美國專利申請系列號10/825,964 中描述的那樣，基于患者的一個或更多個生理參數(shù)的當(dāng)前值，IMD 16的處理器50可確定指 示患者是睡著的可能性的一個或更多個睡眠韻律的值。如在Heruth等的美國專利申請系列號10/825，964中描述的那樣，與IMD 16合成 一體的傳感器或獨立的傳感器可產(chǎn)生作為患者的至少一個生理參數(shù)的函數(shù)的信號，當(dāng)患者睡著時該信號可辨別地改變。指示睡眠階段的生理參數(shù)的例子包括，例如活動水平、姿勢、 心率、呼吸率、呼吸量、血壓、血氧飽和度、血中的氧分壓、腦脊液中的氧分壓、肌活動、體核 溫度、動脈血流和皮電反應(yīng)。在一些實施例中，基于生理參數(shù)，IMD 16的處理器50可確定指 示患者是睡著的可能性的睡眠韻律的值。特別地，處理器50可將函數(shù)或檢查表應(yīng)用于當(dāng)前 的值和/或生理參數(shù)的可變性以確定睡眠韻律值。處理器50可比較睡眠韻律值和閾值以 確定是否患者是睡著的。在一些實施例中，這種可能性可以是超出“睡眠狀態(tài)”或“清醒狀 態(tài)”這樣的指示，但可包括機會的指示，例如患者12處于睡眠狀態(tài)的至約100%之間。圖6是基于患者12的睡眠階段的測定說明IMD 16控制治療遞送的示例技術(shù)的流 程圖。盡管圖6以及其它的圖，諸如圖7-18、20和21是參考IMD 16的處理器50被描述的， 在其它的示例中，其它的裝置的處理器，諸如程序器14的處理器70或與IMD 16分開的睡 眠階段檢測模塊的處理器，可依照這里描述的技術(shù)控制IMD 16的治療遞送。處理器50可使用任何合適的技術(shù)來確定是否患者12處于睡眠階段(80)。例如， 患者12可通過指示患者12正開始一個睡眠狀態(tài)(例如試圖睡覺)的用戶界面76(圖5) 向程序器14提供輸入?；颊?2還可通過經(jīng)運動傳感器提供輸入來提供指示睡眠狀態(tài)開始 的意志的提示，它然后向處理器50傳送信號。例如，患者12可以不同的模式輕拍運動傳感 器以表明患者12處于睡眠狀態(tài)。下面參考圖21描述運動傳感器的例子。作為另一個實施例，處理器50可通過檢測與有意志的患者輸入相關(guān)的腦13內(nèi)的 腦信號確定患者12處于睡眠階段，其中腦信號與患者的癥狀不相關(guān)或是作為患者狀況的 結(jié)果附帶產(chǎn)生的。在共同轉(zhuǎn)讓的2007年10月16日提出的名稱為“患者定向的治療控制” 的美國專利申請系列號11/974,931中描述了有意志的患者輸入的例子。在另一個實施例中，處理器50可基于一個或更多個生理參數(shù)值檢測睡眠狀態(tài)。例 如，處理器50可基于指示患者姿勢的運動傳感器或加速度計檢測到患者12坐著或躺下之 時，并當(dāng)檢測到相對低的活動水平時并確定患者12處于睡眠狀態(tài)。在另一個實施例中，處 理器50可基于一個或更多個指示患者12是睡著的可能性的睡眠韻律值檢測睡眠狀態(tài)，諸 如使用Heruth等的美國專利申請系列號10/825，964或Heruth等的共同轉(zhuǎn)讓的2004年 4月15日提出的名稱為“用醫(yī)療器械收集活動和睡眠質(zhì)量信息”的美國專利申請系列號 10/825，955描述的技術(shù)。睡眠韻律可基于患者12的生理參數(shù)，諸如活動水平、姿勢、心率、 呼吸率、呼吸量、血壓、血氧飽和度、血中的氧分壓、腦脊液中的氧分壓、肌活動、體核溫度、 動脈血流和皮電反應(yīng)。如在美國專利申請系列號10/825，964中描述的那樣，處理器50可將函數(shù)或檢查 表應(yīng)用于當(dāng)前的值和/或生理參數(shù)的可變性以確定睡眠韻律值并比較睡眠韻律值和閾值 以確定是否患者是睡著的。在一些實施例中，如參考圖20描述的，處理器50可比較睡眠韻 律值和許多閾值的每一個以確定患者12當(dāng)前的睡眠階段，這然后被用于基于腦13內(nèi)監(jiān)測 到的生物信號的頻帶特性控制治療遞送，除了睡眠階段確定外。除了基于患者輸入或患者12的生理參數(shù)檢測睡眠狀態(tài)外或替代基于患者輸入或 患者12的生理參數(shù)檢測睡眠狀態(tài)，處理器50可基于時間表檢測睡眠狀態(tài)(80)，這可被儲存 在IMD 16的存儲器52中。該時間表可被臨床醫(yī)生選擇或者IMD 16可基于過去的患者輸 入或其它的測定得知時間表。時間表可闡述患者12典型地處于清醒狀態(tài)(例如不在睡眠 狀態(tài))和/或處于睡眠狀態(tài)的每天的時間。例如，時間表可基于對患者12特異的晝夜節(jié)律產(chǎn)生。處理器50可用時鐘追蹤每天的時間，時鐘可作為處理器50的一部分或IMD 16內(nèi)分 開的部件被包括。在一些實施例中，處理器50可基于典型患者的晝夜節(jié)律，即一般的晝夜 節(jié)律，而不是對患者12特異的晝夜節(jié)律，自動地執(zhí)行時鐘。在處理器50基于預(yù)設(shè)的時間表檢測睡眠狀態(tài)(80)的實施例中，處理器50可基于 時間表(或每晚的另一個時間)在每晚的第一時間(例如10:00p.m.)檢測睡眠狀態(tài)。處 理器50可確定睡眠狀態(tài)在第一時間開始，那時處理器50可開始測定患者的睡眠階段，如圖 6所示，并在第二時間(例如8a.m.)結(jié)束，那時處理器50可恢復(fù)到不同的治療控制系統(tǒng)或 控制刺激發(fā)生器54(圖2)以根據(jù)不同的治療程序(例如在清醒狀態(tài)向患者12提供有效的 治療的治療程序)向患者12遞送治療。當(dāng)患者12是清醒時提供治療的治療控制系統(tǒng)可， 例如，向患者12提供基本上連續(xù)的治療或一旦檢測到運動或運動的意圖向患者12提供治 療。檢測睡眠狀態(tài)的其它的技術(shù)被考慮。在檢測到患者12處于睡眠狀態(tài)(80)后，處理器50可接收生物信號(82)，例如來 自傳感模塊55(圖2)或感應(yīng)患者12腦13內(nèi)的生物信號的獨立傳感模塊。睡眠階段檢測 模塊59，或更概括地，處理器50可測定生物信號(84)的頻率特性。在一些實施例中，處理 器50可在確定睡眠狀態(tài)之前接收生物信號，因此圖6顯示的技術(shù)不限于在檢測到睡眠狀態(tài) (80)后接收生物信號。在一些實施例中，處理器50可連續(xù)地或以周期性間隔接收來自傳感 模塊55(圖2)的生物信號(82)，這可由臨床醫(yī)生設(shè)定。例如，處理器50可定期地詢問傳感 模塊55以接收生物信號(82)。作為另一個實施例，處理器50可定期地向處理器50傳送生 物信號，諸如以約0. IHz至約IOOHz的頻率。睡眠階段檢測模塊59可使用任何合適的技術(shù)測定生物信號(84)的頻率特性。頻 率特性可包括，例如，生物信號的一個或更多個頻帶內(nèi)的至少一個功率水平(或能量)、兩 個或更多個頻帶中功率水平之比、兩個或更多個頻帶之間的功率的改變的相關(guān)性或一個或 更多個頻帶隨著時間推移的功率水平的模式。在一個實施例中，睡眠階段檢測模塊59可包 含放大接收的生物信號的放大器和帶通或過濾監(jiān)測的生物信號以提取生物信號的一個或 更多個選擇的頻帶的低通濾波器?；诮沂菊粰z測的一個或更多個睡眠階段的頻帶，提 取的頻帶可被選擇。然后睡眠階段檢測模塊59可基于提取的生物信號的頻帶構(gòu)成確定頻 率特性。不同的頻帶與腦13中不同的活動相關(guān)?，F(xiàn)已認為來自腦13內(nèi)的生物信號的一些 頻帶組分較其它的頻率組分可更多地揭示特定的睡眠階段。表1顯示了頻帶的一個例子 表1 頻帶表1顯示的頻帶的頻率范圍僅僅是例子。頻率范圍在其它的例子中可不同。例如，表2顯示了頻帶的頻率范圍的另一個例子 表2:頻帶處理器50可使用任何合適的技術(shù)選擇頻帶測定患者睡眠階段。在一個實施例中， 臨床醫(yī)生可基于對患者12特異的信息或基于從多于一個患者12收集的數(shù)據(jù)選擇頻帶。有 益于區(qū)分兩個或更多個不同患者的睡眠階段或要不然基于來自腦13的生物信號測定患者 的睡眠階段的頻帶在患者之間可不同。在一些實施例中，臨床醫(yī)生基于，例如睡眠研究可對 特別的患者校準頻率范圍。在睡眠研究過程中，臨床醫(yī)生可監(jiān)測生物信號并確定哪些，如果 有，頻帶或頻帶之比顯示有助于檢測睡眠階段和/或區(qū)分不同的睡眠階段的特性。睡眠階段檢測模塊59可基于生物信號(86)的頻率特性確定睡眠階段。在一些技 術(shù)中，如圖7和12所示，為了確定睡眠階段或包括多于一個睡眠階段并與通常的治療程序 相關(guān)的睡眠階段組，睡眠階段檢測模塊59可比較頻率特性與一個或更多個閾值。在其它的 實施例中，如圖14所示，為了測定睡眠階段，睡眠階段檢測模塊59可比較生物信號的頻帶 內(nèi)功率水平隨時間推移的趨勢與模板。在測定患者12的睡眠階段(86)之后，處理器50可基于測定的睡眠階段(88)控 制治療遞送。例如，處理器50可基于測定的睡眠階段控制刺激發(fā)生器54 (圖2)。在一些實 施例中，處理器50可基于測定的睡眠階段通過選擇治療程序來控制治療遞送，例如，使用 儲存在存儲器52(圖3和4)中的治療程序表60。在其它的實施例中，處理器50可基于測 定的睡眠階段通過修改儲存在IMD 16的存儲器52(圖2)中的治療程序來控制治療遞送。 此外，在某些情況下，響應(yīng)于檢測到特定的睡眠階段，處理器50可失活治療遞送，例如通過 停止刺激發(fā)生器54向患者12遞送刺激信號。如描述的那樣，例如，具有運動障礙的患者12 在睡眠狀態(tài)的一些睡眠階段(例如階段2和深睡期)可能需要最小的至沒有電刺激治療。處理器50還可確定是否睡眠狀態(tài)已結(jié)束(90)，以便，例如恢復(fù)不同的治療程序或 恢復(fù)不同的技術(shù)用于當(dāng)患者12醒著時IMD 16控制治療遞送。在一些實施例中，為了確定 是否睡眠狀態(tài)已結(jié)束，處理器50可使用與上面描述的那些技術(shù)相似的技術(shù)檢測睡眠狀態(tài)。 例如，患者12可向程序器14提供輸入，指示目前的患者狀態(tài)是清醒狀態(tài)，程序器14的處理 器70可向處理器50傳送信號以指示睡眠狀態(tài)已結(jié)束，例如，因為清醒狀態(tài)是當(dāng)前的患者狀 態(tài)。在其它的實施例中，基于監(jiān)測到的生物信號和/或監(jiān)測到的生理參數(shù)值，諸如患者的姿 勢或活動水平和上面描述的其它的生理參數(shù)，處理器50可確定患者12處于清醒狀態(tài)或要不然不處于睡眠狀態(tài)。如果睡眠狀態(tài)已結(jié)束(90)，處理器50可停止檢測患者的睡眠階段直到睡眠狀態(tài) 被再次檢測到(80)。如果睡眠狀態(tài)尚未結(jié)束(90)，為了控制治療(88)，處理器50可繼續(xù)監(jiān) 測來自腦13的生物信號(82)，并基于生物信號(84，86)的頻率特性繼續(xù)測定睡眠狀態(tài)。圖7是基于測定的患者12的睡眠階段說明控制給患者的治療遞送的另一個技術(shù) 的流程圖。根據(jù)圖7顯示的技術(shù)，睡眠階段檢測模塊59可接收生物信號(82)并比較生物 信號的選擇的頻帶內(nèi)的功率水平與閾值(92)。閾值可被儲存在IMD 16的存儲器52或另一 個裝置的存儲器內(nèi)，諸如程序器14。閾值可指示，例如，指示患者12處于特定的睡眠階段的 功率水平。為了測定是否患者12處于特定的睡眠階段，睡眠階段檢測模塊59可測定是否 頻帶內(nèi)的功率水平大于或等于閾值(94)。在其它的實施例中(圖4未顯示)，為了測定是 否患者12處于特定的睡眠階段，睡眠階段檢測模塊59可測定是否頻帶內(nèi)的功率水平小于 或等于閾值。生物信號的選擇的頻帶內(nèi)的功率水平與指示患者12處于特定的睡眠階段的 閾值之間的確切的關(guān)系可依賴特定的患者和被分析的特定的頻帶以及其他因素。在一些實施例中，睡眠階段檢測模塊59可只對檢測一個睡眠階段感興趣，并且， 相應(yīng)地，睡眠階段檢測模塊59可只比較生物信號的頻帶內(nèi)的功率水平與一個閾值。在其它 的實施例中，睡眠階段檢測模塊59可檢測兩個或更多個睡眠階段，其中每個睡眠階段可與 不同的閾值相關(guān)。相應(yīng)地，為了測定患者12處于哪個睡眠階段，睡眠階段檢測模塊59可將 生物信號的頻帶內(nèi)的功率水平與多個閾值比較。例如，睡眠階段檢測模塊59可首先比較生 物信號的頻帶內(nèi)的功率水平與對應(yīng)第一睡眠階段(即階段1)的第一閾值，接下來比較對應(yīng) 與第一睡眠階段不同的第二睡眠階段(即階段2)的第二閾值，以及為每個相關(guān)的睡眠階段 等等。睡眠階段檢測模塊59可以以定期的間隔循環(huán)通過生物信號頻帶內(nèi)的水平比較，諸如 以約0. IHz至約IOOHz的頻率。在其它的實施例中，睡眠階段檢測模塊59可檢測兩個或更多個睡眠階段，其中至 少兩個睡眠階段與共同的閾值相關(guān)。根據(jù)一個實施例，睡眠階段檢測模塊59可比較生物信 號的選擇的頻帶內(nèi)的功率水平與閾值并基于閾值與時鐘的比較確定睡眠階段。時鐘可追蹤 自被檢測到的先前睡眠階段起已過去的時間。如先前討論的那樣，每個睡眠階段都有典型 的持續(xù)時間，這可被用作測定哪個睡眠階段被檢測到的向?qū)АＯ鄳?yīng)地，如果選擇的頻帶內(nèi)的 生物信號的功率水平大于或等于(或在某些情況下小于或等于)閾值，睡眠階段檢測模塊 59可基于自從先前的睡眠階段被檢測到起已過去的近似的時間確定患者12處于哪個睡眠 階段。如果，例如具有約20分鐘的最長持續(xù)時間的第一睡眠階段被檢測到，睡眠階段檢測 模塊59接下來確定選擇的頻帶內(nèi)的生物信號的功率水平大于或等于接下來發(fā)生的第一和 第二睡眠階段所常見的閾值，睡眠階段檢測模塊59可確定是否從第一睡眠階段被檢測到 起20分鐘已經(jīng)過去。如果是這樣，睡眠階段檢測模塊59可確定患者12處于睡眠狀態(tài)的第 二睡眠階段。如果第一睡眠階段的最長持續(xù)時間還沒有過去，睡眠階段檢測模塊59可確定 患者12仍處于第一睡眠階段。在其它的實施例中，睡眠階段檢測模塊59可檢測兩個或更多個睡眠階段，其中至 少兩個睡眠階段與共同的閾值和共同的治療程序相關(guān)。兩個或更多個睡眠階段可定義睡眠 階段組。如果患者12處于兩個或更多個睡眠階段任一個中，處理器50可根據(jù)相同的治療 程序向患者12遞送治療。相應(yīng)地，在某些情況下，睡眠階段檢測模塊59不能確定患者12所處的特定的睡眠階段，但是可僅僅確定是否患者12處于睡眠階段組。在確定患者12處 于睡眠階段組之后，處理器50可根據(jù)與睡眠階段組相關(guān)的治療程序控制治療遞送。如果睡眠階段檢測模塊59確定選擇的頻帶內(nèi)的功率水平大于或等于閾值(94)， 睡眠階段檢測模塊59可確定患者12處于與閾值(96)相關(guān)的睡眠階段。閾值可與檢查表 或儲存在存儲器52內(nèi)的另一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的睡眠階段相關(guān)。在某些情況下，如上面描述的 那樣，睡眠階段檢測模塊59可僅僅確定生物信號指示患者12處于睡眠階段組，不能確定患 者12的具體的睡眠階段。然而，睡眠階段組的確定可通常包括在睡眠階段測定內(nèi)，如這里 使用的那樣。基于測定的睡眠階段(88)，處理器50可控制刺激發(fā)生器54或要不然控制給 患者12的治療遞送。測定的睡眠階段可以是患者12的特別的睡眠階段或可僅僅是與共同 的治療程序相關(guān)的許多睡眠階段的一個。在一些實施例中，不同的睡眠階段可在不同的頻帶中相互區(qū)別。例如，第一頻帶可 更多地揭示第一睡眠階段和第二睡眠階段之間的區(qū)別，但不能揭示第二睡眠階段和第三睡 眠階段之間的區(qū)別。即，在第一頻帶中，第一和第二睡眠階段可與不同的功率水平相關(guān)，而 第二和第三睡眠階段可與相同的功率水平相關(guān)。相應(yīng)地，為了區(qū)分第二和第三睡眠階段，睡 眠階段檢測模塊59還可分析與第一頻帶不同的第二頻帶中的生物信號。在第二頻帶中，第 二和第三睡眠階段可具有不同的功率水平。在這些情況下，為了基于生物信號確定睡眠階段，睡眠階段檢測模塊59可比較兩 個或更多個頻率特性與各自的閾值。兩個或更多個頻率特性可以是，例如，各自的頻帶內(nèi)的 功率水平。第一頻帶和第一閾值可被用于確定是否患者12處于第一睡眠階段。如果患者 12不處于第一睡眠階段，為了確定是否患者12處于第二或第三睡眠階段，睡眠階段檢測模 塊59可比較第二頻帶中的第二頻率特性與第二閾值。睡眠階段檢測模塊59可基本上平行 的或連續(xù)地比較兩個或更多個頻率特性與各自的閾值。圖8說明將不同的患者狀態(tài)和睡眠階段與閾值和治療程序相關(guān)聯(lián)的示例表。如先 前表明的那樣，在某些情況下，存儲器52可儲存將兩個或更多個睡眠階段與共同的閾值和 共同的治療程序相關(guān)的數(shù)據(jù)，由此定義睡眠階段組。睡眠階段組可代表睡眠階段的組，根據(jù) 相同的治療程序治療遞送為組中與睡眠階段相關(guān)的睡眠障礙癥狀為其提供有效的治療。在 圖8中，患者清醒狀態(tài)和兩個睡眠階段(階段1和REM)集合并與第一治療程序(程序A) 相關(guān)，兩個睡眠階段(階段2和深睡期)集合并與第二治療程序(程序B)相關(guān)。一旦檢測 到具有選擇的頻帶內(nèi)的功率水平——其大于閾值(閾值A(chǔ))——的生物信號，處理器50根據(jù) 程序A定義的參數(shù)值可控制刺激發(fā)生器54以向患者12遞送治療。通過基于選擇的頻帶內(nèi) 的生物信號的功率水平的比較選擇程序A，處理器50可確定患者12處于清醒狀態(tài)或階段1 或REM睡眠階段中的至少一個中。另一方面，一旦檢測到具有選擇的頻帶內(nèi)的功率水平——其小于閾值(閾值 A)——的生物信號，處理器50根據(jù)程序B定義的參數(shù)值可控制刺激發(fā)生器54以向患者12 遞送治療。通過基于選擇的頻帶內(nèi)的生物信號的功率水平的比較，選擇程序B，處理器50可 確定患者12處于階段2或深睡期階段中的至少一個中。在圖8顯示的示例中，處理器50可根據(jù)相同的治療程序向患者遞送治療，不論是 否患者12是清醒狀態(tài)(即不在睡眠狀態(tài))或在階段1或REM睡眠階段。相應(yīng)地，在一些 實施例中，在圖7顯示的技術(shù)中，在接收生物信號并測定生物信號的頻率特性以測定患者12的睡眠階段從而控制治療遞送之前，處理器50不能測定患者12是否在睡眠階段(80，圖 7)。此外，在圖7顯示的技術(shù)中，在一些實施例中，理器50不能檢測睡眠階段(90，圖7)的 結(jié)束，但是可基于生物信號的頻率特性，連續(xù)地監(jiān)測生物信號以確定是否患者12處于什么 睡眠階段或是否患者12處于清醒狀態(tài)?；颊?2腦組織內(nèi)產(chǎn)生的生物信號的β帶內(nèi)的活動可揭示患者12的不同的睡眠 階段。特別地，生物信號的β帶內(nèi)的功率水平對測定患者12的睡眠階段是有益的。如圖 8所示，當(dāng)患者處于清醒狀態(tài)，處于階段1或REM睡眠階段，生物信號的β帶內(nèi)的功率水平 可超過閾值(圖8中的閾值Α)。因此，生物信號的β帶活動對區(qū)分患者12的清醒狀態(tài)和 睡眠狀態(tài)的階段2和深睡期階段，以及階段1和REM睡眠階段和階段2和深睡期階段是有 用的。在一些實施例中，β頻帶可包括約IOHz至約30Hz范圍的頻率，盡管其它的頻率范 圍也被考慮。此外，在一些實施例中，與閾值進行比較的功率水平可以在β頻帶亞組內(nèi)，諸 如約20Hz至約30Hz范圍的頻率。“亞組”可以是，例如，特定的頻帶內(nèi)較小范圍的頻率。如圖9所示，IMD 16的存儲器52或另一個裝置的存儲器可存儲將不同的睡眠階 段與α帶頻率范圍中，例如治療程序表60內(nèi)(圖4)的功率水平閾值相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。α帶 可包括，例如，約8Hz至約14Hz范圍的頻率，盡管其它的頻率范圍也被考慮。例如，在其它 的實施例中，α帶可包括約8Hz至約12Hz或約13Hz范圍的頻率。另外，在一些實施例中， 與閾值進行比較的功率水平可以在α頻帶亞組內(nèi)，諸如約8Hz至約IOHz范圍的頻率。圖9說明，在某些情況下，有用于區(qū)分患者患者12的清醒狀態(tài)和睡眠階段(例如 階段1、階段2、深睡期和REM睡眠階段)的生物信號的α帶組成。一旦檢測到具有大于閾 值，閾值B的α帶內(nèi)的功率水平的生物信號，處理器50可確定患者12處于睡眠狀態(tài)。生 物信號的α帶組成可不如β帶組成那樣可用于區(qū)分不同的睡眠階段。為了測定患者12 所處的睡眠階段，基于生物信號的α帶頻率組成，它可用于為兩個或更多個睡眠階段測定 不同的功率閾值。圖10Α-10Ε是說明在清醒狀態(tài)和各種睡眠階段期間人類受試者的生物信號的功 率分布(以微伏(μ V)平方測量的)概念性光譜功率圖。在圖10Α-10Ε顯示的實施例中， 生物信號是在診斷有帕金森氏病的人類受試者的底丘腦核中的測量的局部場電位。圖IOA是受試者清醒狀態(tài)過程中，即當(dāng)受試者沒睡著或試圖睡覺時的生物信號的 光譜功率圖。圖IOB是睡眠狀態(tài)的階段1期間的光譜功率圖。圖IOC是睡眠狀態(tài)的階段2 期間的光譜功率圖。圖IOD是睡眠狀態(tài)的深睡期期間的光譜功率圖。圖IOE是睡眠狀態(tài)的 REM階段期間的光譜功率圖。如圖IOA中的圓圈100、圖IOB中的圓圈102和圖IOE中的圓圈104顯示的那樣， 帕金森氏受試者的生物信號的光譜分析顯示，與階段2和深睡期階段相比，在清醒狀態(tài)、階 段1和REM睡眠階段過程中，約16Hz至約30Hz的頻率范圍的振動是相對高的。即，在圖 10A-10E顯示的實施例中，與階段2 (圖10C)和深睡期(圖10D)睡眠階段相比，約16Hz至 約30Hz的頻帶范圍的生物信號的功率水平在清醒狀態(tài)(圖10A)和階段1 (圖10B)和REM 睡眠階段(圖10E)過程中較高(以微伏(μ V)平方測量的)。相應(yīng)地，現(xiàn)已認為監(jiān)測患者 的生物信號的β帶活動可有益于在患者清醒狀態(tài)、階段1和REM睡眠階段過程中控制治療 遞送。在某些情況下，約16Hz至約30Hz的頻率范圍可以是β頻帶的一部分，盡管依賴用于用不同的名字分類頻帶的標準，頻帶命名可不同。如上面關(guān)于圖7描述的那樣，IMD 16的處理器50可比較監(jiān)測到的生物信號的β 帶內(nèi)的功率水平與閾值，如果功率水平超過閾值，處理器50可控制刺激發(fā)生器54 (圖2)以 產(chǎn)生并向患者12遞送電刺激。因此，當(dāng)患者12是清醒或處于包含階段1或REM睡眠階段的 睡眠階段組時，處理器50可通過監(jiān)測監(jiān)測到的生物信號的β帶內(nèi)的功率水平控制IMD 16 以向患者12遞送治療。指示生物信號的約16Hz至約30Hz的頻率范圍內(nèi)的活動的、來自患 者12腦13內(nèi)的生物信號的頻率特性可根據(jù)第一治療程序用于在清醒狀態(tài)或階段1和REM 睡眠階段期間遞送治療，并滅活或最小化在睡眠狀態(tài)的階段2或深睡期階段期間遞送的治 療強度。圖11是說明約16Hz至約30Hz范圍的β頻帶內(nèi)生物信號的功率水平隨著時間推 移變化的曲線圖。用于產(chǎn)生圖11的曲線圖顯示的數(shù)據(jù)的生物信號可以是在診斷有帕金森 氏病的人類受試者的底丘腦核中測量到的局部場電位。如圖11所示，當(dāng)患者是清醒時，β 帶內(nèi)的生物信號的能量(或功率水平)是相對高的，如曲線圖的106部分顯示的那樣，在睡 眠狀態(tài)的階段1過程中，能量開始降低，如曲線圖的108部分顯示的那樣。在受試者的睡眠 狀態(tài)的階段2和深睡期過程中，β帶內(nèi)的生物信號的能量是相對低的，如曲線圖的110部 分顯示的那樣，當(dāng)患者12進入REM睡眠階段時，能量相對快速地增加，如曲線圖的112部分 顯示的那樣。與清醒狀態(tài)和階段1和REM睡眠階段相比，在階段2和深睡期過程中處理器50根 據(jù)的不同的治療程序控制遞送給患者12的治療的實施例中，基于包含約16Hz至約30Hz的 頻率范圍的頻帶中的生物信號的一半功率點，處理器50可控制刺激發(fā)生器54以轉(zhuǎn)換治療 程序。一半功率點可指選擇的頻帶內(nèi)的功率水平降到最大功率水平一半的時間。在圖11 中，最大功率水平似乎出現(xiàn)在清醒狀態(tài)(106)或REM睡眠階段(112)過程中。圖11的曲線 圖中的生物信號在階段2和深睡期過程中降低到一半功率點或更低。因此，一半功率點可 以是當(dāng)患者12從階段1睡眠階段轉(zhuǎn)換到階段2睡眠階段，以及從深睡期轉(zhuǎn)換到REM睡眠階 段時良好的指示符。圖12A-12D是說明在清醒狀態(tài)和各種睡眠階段過程中人類受試者腦內(nèi)感覺到的 生物信號隨時間推移的波形的概念圖。在圖12A-12D中生物信號的振幅以微伏(μ V)測量 的。在圖12A-12D顯示的實施例中，生物信號是在診斷有帕金森氏病的人類受試者的底丘 腦核中測量到的局部場電位。圖12Α說明在受試者清醒狀態(tài)過程中受試者腦內(nèi)感覺到的生物信號的波形。圖 12Β說明受試者階段1睡眠階段過程中的生物信號的波形。圖12C說明受試者的階段2和 深睡期過程中生物信號的波形。圖12D說明受試者的REM睡眠階段過程中的生物信號的波 形。圖12A-12D提示，與受試者的階段2和深睡階段相比，清醒狀態(tài)、階段1睡眠階段 和REM睡眠階段過程中生物信號在β頻帶的約20Hz至約25Hz的頻率范圍內(nèi)具有更多的 活動。再一次，這提示為了在清醒狀態(tài)、階段1睡眠階段和REM睡眠階段過程中向患者12 遞送治療，或與階段2和深睡階段相比，最小地檢測清醒狀態(tài)、階段1睡眠階段和REM睡眠 階段，生物信號的β帶可用于確定患者何時處于清醒狀態(tài)、階段1睡眠階段和REM睡眠階 段。
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圖13是說明實施例電路的邏輯圖，該電路可用于由基于患者12的腦13內(nèi)的局部 場電位(LFP)產(chǎn)生的生物信號測定患者12的睡眠階段。模塊114可被整合到IMD 16的睡 眠階段檢測模塊59 (圖2)中或另一個裝置的處理器中，諸如程序器14的處理器70 (圖5)。 導(dǎo)線20的電極22或另一組電極檢測到的局部場電位(LFP)可被傳送給模塊114并提供給 光譜分析子模塊115，子模塊115提取局部場電位信號的頻率組成，諸如通過執(zhí)行快速傅里 葉變換算法。盡管圖13未顯示，但是在一些實施例中，局部場電位信號可在被發(fā)送給光譜 分析子模塊115之前被提供給放大器。在其它的實施例中，帶通濾波器可被用于給予選擇 的頻帶的頻率。通過光譜分析子模塊115后，局部場電位生物信號可通過能量測定模塊116，這 可測定選擇的頻帶中的局部場電位信號的功率，這可以是，例如β帶(例如約IOHz至約 30Hz)。功率測定子模塊116輸出的局部場電位信號的提取的功率水平隨同閾值可被發(fā)送 給比較器117，閾值可由處理器50提供。如上面顯示的那樣，閾值對特定的睡眠階段或睡眠 階段的組可以是特異的。比較器117可比較閾值與功率測定子模塊116測定的功率，例如 測定是否測定的功率大于或等于，在某些情況下，小于或等于閾值。來自比較器117的信號可以指示患者12的睡眠階段或睡眠階段的組。睡眠階段 邏輯學(xué)118可基于來自比較器117的信號確定患者的睡眠階段并產(chǎn)生指示患者12可處于 測定的睡眠階段內(nèi)的睡眠階段指征。處理器50然后采取與睡眠階段指征相關(guān)的行動，諸如 通過參考檢查表(例如圖4中的表60)。檢查表可詳細說明行動，諸如選擇治療程序、激活 或滅活給患者12的治療遞送或修改治療程序。根據(jù)選擇的或修改的治療程序，處理器50 可控制刺激發(fā)生器54(圖2)向患者12遞送治療。在一些實施例中，睡眠階段邏輯學(xué)118可包括持續(xù)時間邏輯學(xué)，持續(xù)時間邏輯學(xué) 測定是否選擇的頻帶內(nèi)的生物信號的功率水平或兩個或更多個選擇的頻帶內(nèi)的功率水平 之比大于(或小于和，在某些情況下等于)為預(yù)設(shè)的時間量而儲存的閾值。如果睡眠階段 邏輯學(xué)118測定功率水平或功率水平之比大于或等于為預(yù)設(shè)的時間量而儲存的閾值，睡眠 階段邏輯學(xué)118可確定患者12處于與閾值相關(guān)的睡眠階段。在其它的實施例中，睡眠階段 邏輯學(xué)118可包括持續(xù)時間邏輯學(xué)，持續(xù)時間邏輯學(xué)測定是否選擇的頻帶內(nèi)的生物信號的 功率水平或兩個或更多個選擇的頻帶內(nèi)的功率水平之比小于或等于為預(yù)設(shè)的時間量而儲 存的閾值。在一些實施例中，不同的通道可用于監(jiān)測不同的頻帶內(nèi)的功率并比較不同的頻帶 中的功率與各自的閾值。在帶通濾波器被用于提取相關(guān)的頻帶組分的實施例中，每個通道 可具有各自的帶通濾波器，并且，在某些情況下，全波整流器。每個通道的帶通濾波器可容 許不同范圍的頻率。每個通道可包括各自的放大器和帶通濾波器或者共同的放大器可在光 譜分析子模塊115之前放大LFP信號。局部場電位信號(或其它的生物信號)的帶通濾過 之后，濾過的信號在被遞送給睡眠階段邏輯學(xué)模塊118之前可被類似地平行處理。當(dāng)一些 睡眠階段在不同的頻帶較易與另一個睡眠階段區(qū)分時，多個通道是有用的。圖14是說明基于來自患者12的腦13的生物信號的頻帶特性控制治療遞送的另 一個實施例技術(shù)的流程圖。IMD 16的處理器50可接收生物信號(82)，例如，來自傳感模塊 55 (圖2)，它可處于與IMD 16相同或不同的外殼中。睡眠階段檢測模塊59可測定至少第 一和第二頻帶(120)內(nèi)的功率水平之比。這個比可以是，例如通過用第二頻帶內(nèi)的生物信號的第二功率水平除以第一頻帶內(nèi)的生物信號的第一功率水平而測定的值。選擇用于測定 比率的頻帶可以是，例如已被例如被臨床醫(yī)生或其它的人測定的頻帶，以揭示患者12的不 同的睡眠階段或至少揭示睡眠階段的組之間的差異。在一些實施例中，睡眠階段的組可包 括第一組，其中在第一組的睡眠階段過程中治療遞送是預(yù)期的，和第二組，其中在第二組的 睡眠階段過程中治療遞送不是預(yù)期的或最小的。一般而言，由于比率的更穩(wěn)健的性質(zhì)，基于生物信號的兩個頻帶內(nèi)的功率水平之 比測定患者12的睡眠階段是有用的，比率考慮兩個頻帶中的活動。在某些情況下，單一頻 帶內(nèi)的功率水平可以是相對小的(例如在微伏的等級)，它很難以相對的準確度和精確度 來測量。包括功率水平之比的頻率特性的測定可有助于產(chǎn)生更多指示頻帶內(nèi)的活動的值， 而不論相對小的功率值。例如，包括功率水平之比的頻率特性的測定可有助于使一個頻帶 中的功率變化與另一個頻帶中的功率變化相關(guān)聯(lián)，這會更多地揭示患者12的睡眠階段。此 外，依賴選擇的頻帶，不同的的功率之比可用于區(qū)分睡眠階段的不同亞組。在圖14顯示的實施例中，睡眠階段檢測模塊59比較選擇的頻帶內(nèi)的功率之比與 閾值(122)。如果比率小于閾值，處理器50可繼續(xù)監(jiān)測生物信號(82)而無需控制治療遞 送。例如，如果第一和第二選擇的頻帶內(nèi)的功率水平之比小于閾值，刺激發(fā)生器54(圖2) 可不向患者遞送任何治療。如果睡眠階段檢測模塊59測定到第一和第二選擇的頻帶內(nèi)的功率水平之比大于 或等于閾值(122)，睡眠階段檢測模塊59可確定患者12可能處于與閾值(124)相關(guān)的睡眠 階段。再一次，睡眠階段或睡眠階段組可與檢查表中的閾值或儲存在IMD 16的存儲器52 或另一個裝置的存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)。在一些實施例中，基于比較，特別地如果閾值與 多于一個睡眠階段相關(guān)，睡眠階段檢測模塊59可測定一組睡眠階段?；跍y定的睡眠階段 (88)，處理器50可控制IMD 16的刺激發(fā)生器54 (圖2)，諸如通過選擇與睡眠階段相關(guān)的治 療程序。在其它的實施例中，處理器50可不直接地測定睡眠階段，但是可通過基于功率水 平之比和閾值的比較選擇治療程序，并基于選擇的治療程序(88)控制治療遞送而間接地 測定睡眠階段。如先前表明的那樣，在一些實施例中，處理器50可不測定與閾值相關(guān)的特 定的睡眠階段，但是可基于閾值僅僅測定治療程序或治療程序的修改。以這種方式，處理器 50可有效地測定睡眠階段，無需測定已被檢測的睡眠階段的具體名稱。在圖14顯示的技術(shù)的其它的實施例中，為了確定是否患者12處于特定的睡眠階 段，睡眠階段檢測模塊59可測定是否第一和第二頻帶內(nèi)的功率水平之比小于或等于閾值。 因此，在某些情況下，如果第一和第二選擇的頻帶內(nèi)的功率水平之比大于閾值，刺激發(fā)生器 54(圖2)可不向患者12遞送任何治療。圖15A-15C是將清醒狀態(tài)和睡眠狀態(tài)的不同睡眠階段與閾值和治療程序相關(guān)聯(lián) 的示例表。圖15A-15C中顯示的表內(nèi)的表或數(shù)據(jù)可被儲存在IMD 16的存儲器52 (例如在 治療程序表60內(nèi))或另一個裝置的存儲器內(nèi)，諸如程序器14。如圖15A-15C所示，在某些 情況下，共同的治療程序可與患者12的一個或更多個睡眠階段和/或清醒狀態(tài)相關(guān)。為了 測定是否患者12總體上處于睡眠階段組，而不是測定患者12的特定的睡眠階段，處理器50 可接收患者12的腦13內(nèi)產(chǎn)生的生物信號并測定生物信號的頻率特性。一旦測定到患者12 處于睡眠階段組，基于患者總體上處于集合的許多睡眠階段中的一個中的測定，處理器50可控制IMD 16以向患者12遞送治療。例如，處理器50可選擇與組相關(guān)的治療程序并依據(jù) 選擇的治療程序控制IMD 16向患者12遞送治療。圖15A說明為了選擇用于IMD 16控制給患者12的治療遞送的治療程序，可被用 于比較患者12的生物信號的σ?guī)Ш挺聨еg的功率之比與共同閾值(圖15Α中的閾值 C)的表。如先前表明的那樣，患者12的腦組織內(nèi)產(chǎn)生的生物信號的β帶內(nèi)的活動可揭示 患者12的不同睡眠階段。β帶的不同亞組內(nèi)的功率水平之比也有益于測定患者12的睡眠 階段。例如，σ?guī)?nèi)的能力之比，σ?guī)Э芍赶鄬Φ偷摩聨?，和高β帶可用于區(qū)分不同的睡 眠階段或睡眠階段的組。在一些實施例中，σ?guī)Э梢允羌s12Hz至約16Hz的范圍，盡管其 它的頻率范圍也為σ?guī)Э紤]。在一些實施例中，高β帶可以是在約16Hz至約30Hz的范 圍，盡管其它的頻率范圍也為高β帶考慮?；趫D15Α的表中顯示的數(shù)據(jù)，患者清醒狀態(tài)和兩個睡眠階段(階段1和REM)被 集合在一起并與第一治療程序(程序C)相關(guān)聯(lián)，兩個睡眠階段(階段2和深睡期)被集合 在一起并與第二治療程序(程序C)相關(guān)聯(lián)。一旦檢測到σ?guī)Ш透擀聨?nèi)的功率水平之 比大于閾值——閾值C的生物信號，處理器50可根據(jù)程序C定義的參數(shù)值控制刺激發(fā)生器 54產(chǎn)生并向患者12遞送治療。通過基于選擇的頻帶內(nèi)的功率水平之比的比較選擇程序C， 處理器50可確定患者12處于清醒狀態(tài)或階段1或REM睡眠階段的至少一個中。另一方面，一旦檢測到σ?guī)Ш挺聨?nèi)的功率水平之比小于閾值——閾值C的生 物信號，處理器50可根據(jù)程序D定義的參數(shù)值控制刺激發(fā)生器54產(chǎn)生并向患者12遞送治 療。通過基于選擇的頻帶內(nèi)的功率水平之比的比較選擇程序D，處理器50可確定患者12處 于包括階段2和深睡期階段的睡眠階段組中。正如圖8顯示的實施例表中，當(dāng)處理器50參考圖15Α顯示的表來確定患者的睡眠 階段時，處理器50可根據(jù)相同的治療程序控制刺激發(fā)生器54產(chǎn)生并向患者12遞送治療， 而不管是否患者12是清醒狀態(tài)(即不在睡眠狀態(tài))或處于階段1或REM睡眠階段。如圖 15A所示，如小于閾值C的值表明的那樣，σ?guī)Чβ屎透擀聨Чβ氏鄬Φ偷谋嚷实拇嬖诳?以是從階段2睡眠向REM睡眠轉(zhuǎn)換的標志。圖15B說明為了選擇用于IMD 16控制給患者12的治療遞送的治療程序，可用于 比較患者12的生物信號的β帶和α帶的功率之比與兩個閾值(圖15 β中的閾值D和閾 值Ε)的表。在一些實施例中，α帶可處于約5Hz至約IOHz的范圍內(nèi)，盡管其它的頻率范 圍也為α帶考慮。在一些實施例中，β帶可處于約IOHz至約30Hz的范圍內(nèi)，盡管其它的 頻率范圍也為β帶考慮。此外，生物信號的β帶和α帶之間的功率之比可包括β帶的 子集和α帶的子集之間的功率之比。如15Β說明的，β帶和α帶之間的功率之比可用于區(qū)分患者12的清醒狀態(tài)和患 者12的階段2、深睡期和REM睡眠階段。此外，β帶功率和α帶功率之比可用于區(qū)分患者 12的階段1睡眠階段和患者12的階段2、深睡期和REM睡眠階段。此外，β帶功率和α帶 功率之比可用于區(qū)分患者12的REM睡眠階段和患者12的清醒狀態(tài)、階段1和深睡期階段?；趫D15B的表顯示的數(shù)據(jù)，患者清醒狀態(tài)和階段1睡眠階段被集合在一起并與 第一治療程序(程序E)相關(guān)聯(lián)，兩個睡眠階段(階段2和深睡期)被集合在一起并與第二 治療程序(程序F)相關(guān)聯(lián)，另一個睡眠階段(REM)與第三治療程序(程序G)相關(guān)聯(lián)。一 旦檢測到β和α帶內(nèi)的功率水平之比大于第一閾值——閾值D，但小于第二閾值——閾值E的生物信號，處理器50可根據(jù)程序E定義的參數(shù)值控制刺激發(fā)生器54以向患者12遞送 治療。通過基于第一和第二閾值的功率水平之比的比較選擇程序E，處理器50可確定患者 12處于包括清醒狀態(tài)或階段1睡眠階段的至少一個的睡眠階段組中。如果睡眠階段檢測模塊59測定到生物信號在β和α帶內(nèi)的功率水平之比小于 第一閾值——閾值D的，這樣該比率小于與清醒狀態(tài)和階段1睡眠階段相關(guān)的閾值，處理器 50可根據(jù)程序F定義的參數(shù)值控制刺激發(fā)生器54以產(chǎn)生并向患者12遞送治療。通過基于 生物信號的選擇的頻帶內(nèi)的功率水平之比與第一閾值——閾值D的比較選擇程序F，處理 器50可確定患者12處于睡眠狀態(tài)的階段2或深睡期階段的至少一個中。如果睡眠階段檢測模塊59測定到生物信號在β和α帶內(nèi)的功率水平之比大于 第二閾值一閾值Ε，這樣該比率大于與清醒狀態(tài)和階段1睡眠階段相關(guān)的閾值，處理器50 可根據(jù)程序G定義的參數(shù)值控制刺激發(fā)生器54以向患者12遞送治療。通過基于生物信號 的選擇的頻帶內(nèi)的功率水平之比與第二閾值——閾值E的比較選擇程序G，處理器50可確 定患者12處于睡眠狀態(tài)的REM睡眠階段內(nèi)。當(dāng)睡眠階段檢測模塊59參考圖15B顯示的表來確定患者的睡眠階段時，處理器50 可根據(jù)相同的治療程序控制刺激發(fā)生器54并向患者12遞送治療，而不管是否患者12是清 醒狀態(tài)或處于階段1。如圖15B所示，如大于閾值E的值表明的那樣，相對高的β帶功率和 α帶功率之比的存在可以是從階段2睡眠向REM睡眠轉(zhuǎn)換的標志。此外，睡眠階段檢測模 塊59可使用兩個閾值——閾值D和閾值E來區(qū)分清醒狀態(tài)和階段1睡眠階段和REM階段。 如果不同的治療參數(shù)值在階段1階段對REM階段期間或清醒狀態(tài)對REM階段期間提供有效 的治療來改善患者的睡眠質(zhì)量，這是有益的。圖15C說明另一個實施例表，為了比較患者12的生物信號的θ帶和α帶之間的 功率之比與共同的閾值(圖15C中的閾值F)，睡眠階段檢測模塊59可參考該表，以便選擇 用于IMD 16控制給患者12的治療遞送的治療程序。在一些實施例中，α帶可處于約8Hz 至約14Hz的范圍內(nèi)，盡管其它的頻率范圍也為α帶考慮。在一些實施例中，θ帶可處于約 4Hz至約8Hz的范圍內(nèi)，而在其它的實施例中，θ帶可在約5Hz至約IOHz的范圍內(nèi)。其它 的頻率范圍也為θ帶考慮。此外，生物信號的θ帶和α帶之間的功率之比可包括θ帶 的子集和α帶的子集之間的功率之比。如圖15C說明的，θ帶和α帶之間的功率之比可用于區(qū)分包括患者12的清醒狀 態(tài)和階段1和REM睡眠階段的第一睡眠階段組(A組)，與包括患者12的階段2和深睡期階 段的第二睡眠階段組(B組)?；趫D15C的表中顯示的數(shù)據(jù)，患者清醒狀態(tài)、階段1睡眠階 段和REM睡眠階段被分在一起并與第一治療程序(程序H)相關(guān)聯(lián)，兩個睡眠階段(階段2 和深睡期)被分在一起并與第二治療程序(程序I)相關(guān)聯(lián)。一旦檢測到θ和α帶內(nèi)的 功率水平之比小于第一閾值——閾值F的生物信號，處理器50可根據(jù)程序H定義的參數(shù)值 控制刺激發(fā)生器54以產(chǎn)生并向患者12遞送電刺激。通過基于選擇的頻帶內(nèi)的生物信號的 功率水平之比與閾值——閾值F的比較選擇程序H，處理器50可確定患者12處于清醒狀態(tài) 或階段1或REM睡眠階段的至少一個中。如果處理器50測定到生物信號在θ和α帶內(nèi)的功率水平之比大于閾值——閾 值F的，處理器50可根據(jù)程序I定義的參數(shù)值控制刺激發(fā)生器54以產(chǎn)生并向患者12遞送 電刺激。通過基于選擇的頻帶內(nèi)的生物信號的功率水平之比與第一閾值——閾值F的比較選擇程序I，處理器50可確定患者12處于睡眠狀態(tài)的階段2或深睡期階段的至少一個中。當(dāng)處理器50參考圖15C顯示的表確定患者的睡眠階段時，處理器50可根據(jù)相同 的治療程序向患者12遞送治療，而不管是否患者12是清醒狀態(tài)或處于階段1或REM睡眠 階段。如圖15C所示，如小于閾值F的值表明的那樣，相對低的θ帶功率和α帶功率的比 率的存在可以是從階段2睡眠向REM睡眠階段轉(zhuǎn)換的標志。圖16是說明人類受試者的腦內(nèi)測量的生物信號的相對低的頻帶(例如θ或α 帶)和較高的頻帶(例如β帶)的功率水平之比隨著時間推移的變化的曲線圖。在圖16 顯示的實施例中，比率是在約2Hz至約8Hz范圍的頻帶的功率水平與約16Hz至約30Hz范 圍的頻帶的功率水平之間。用來產(chǎn)生圖16的曲線圖所示的數(shù)據(jù)的生物信號可以是在診斷 有帕金森氏病的人類受試者的底丘腦核中測量到的局部場電位。如圖16所說明的，相對低的頻帶和較高的頻帶內(nèi)的能量之比在患者12的清醒狀 態(tài)和階段1和REM睡眠階段過程中都是相對低的。該比率在睡眠狀態(tài)的階段2和深睡階段 過程中增加。圖16顯示的曲線圖提示約2Hz至約8Hz范圍的頻帶的功率水平與約16Hz至 約30Hz范圍的頻帶的功率水平之比可用于區(qū)分患者的清醒狀態(tài)和階段2和深睡期階段，以 及區(qū)分睡眠狀態(tài)的階段1和REM睡眠階段及階段2和深睡期階段。基于與圖16顯示的數(shù) 據(jù)相似的數(shù)據(jù)，用于確定是否患者12總體上處于包括清醒狀態(tài)和階段1和REM睡眠階段的 第一組狀態(tài)中的閾值可被選擇。例如，基于圖16顯示的曲線圖，用于比較對抗的功率水平 之比的閾值可以是約30。在這樣的實施例中——其中與清醒狀態(tài)和階段1和REM睡眠階段相比，在階段2 和深睡期階段過程中，處理器50根據(jù)不同的治療程序控制給患者12的治療遞送，閾值可基 于生物信號的相對低的頻帶(例如θ或α帶)和較高的頻帶(例如β帶)的比值一半 功率點被選擇。在圖16中，最大功率水平似乎出現(xiàn)在階段2或深睡期階段過程中。圖16 的曲線圖中的生物信號在清醒狀態(tài)和階段1和REM睡眠階段過程中降低到一半功率點或更 低。因此，一半功率點可以是當(dāng)患者12從階段1睡眠階段轉(zhuǎn)換到階段2睡眠階段，以及從 深睡期階段轉(zhuǎn)換到REM睡眠階段時的相對好的指示符。圖17是說明實施例電路模塊的邏輯圖，該電路模塊可由基于患者12的腦13內(nèi)的 局部場電位(LFP)產(chǎn)生的生物信號確定患者12的睡眠階段。模塊125可被集成到IMD 16 的睡眠階段檢測模塊59 (圖2)中或另一個裝置中，諸如程序器14。導(dǎo)線20的電極22或另 一組電極感測到的局部場電位(LFP)可被傳送給模塊125并提供給光譜分析子模塊115， 子模塊115提取局部場電位信號的頻率組分，諸如通過執(zhí)行快速傅里葉變換算法。盡管圖 17未顯示，但是在一些實施例中，局部場電位信號可在被發(fā)送給光譜分析子模塊115之前 被提供給放大器。通過光譜分析子模塊115后，局部場電位生物信號可通過可測定第一頻帶中的局 部場電位信號的功率的第一功率測定子模塊126，和可測定第二頻帶中的局部場電位信號 的功率的第二功率測定子模塊127。在其它的實施例中，帶通濾波器可被用于提取想要的局 部場電位信號的頻帶組分。在一些實施例中，第一頻帶可以是β帶(例如約IOHz至約30Hz)或β帶的子集， 第二頻帶可以是α帶(例如約8Hz至約12Hz)或α帶的子集。在另一個實施例中，第一 頻帶可以是σ?guī)?例如約12Hz至約16Hz)或ο帶的子集，第二頻帶可以是高β帶(例如約16Hz至約30Hz)或高β帶的子集。在另一個實施例中，第一頻帶可以是θ帶(例如 約4Hz至約8Hz)或θ帶的子集，第二頻帶可以是α帶(例如約8Hz至約12Hz)或α帶 的子集?？紤]用于測定比率的其它的頻帶組合。提取的功率測定子模塊126、127輸出的局部場電位信號的功率水平可被發(fā)送給 比率計算器128，它可測定第一功率測定子模塊126測定的第一功率水平與第二功率測定 子模塊127測定的第二功率水平之間的比率的值。比率計算器128測定的值連同處理器50 提供的閾值一起被發(fā)送給比較器129。如上面表明的那樣，閾值可以是對特定的睡眠階段或 睡眠階段的組特異的。比較器129可比較閾值與比率計算器128測定的比值，例如測定是 否閾值大于或等于，在某些情況下，小于或等于閾值。來自比較器129的信號可指示患者12的睡眠階段或睡眠階段的組。睡眠階段邏 輯學(xué)130可基于來自比較器129的信號確定患者的睡眠階段并產(chǎn)生指示患者12可處于測 定的睡眠階段內(nèi)的睡眠階段指征。處理器50然后采取與睡眠階段指征相關(guān)的行動，諸如通 過參考檢查表(例如圖4中的表60)。檢查表可詳細說明行動，諸如選擇治療程序、激活或 滅活給患者12的治療遞送或修改治療程序。在一些實施例中，睡眠階段邏輯學(xué)130可包括持續(xù)時間邏輯學(xué)，持續(xù)時間邏輯學(xué) 測定是否選擇的頻帶內(nèi)的生物信號的功率水平或兩個或更多個選擇的頻帶內(nèi)的功率水平 之比大于(或，在某些情況下小于，并且，在某些情況下等于)為預(yù)設(shè)的時間量而儲存的閾 值。如果睡眠階段邏輯學(xué)130測定到功率水平或功率水平之比大于或等于為預(yù)設(shè)的時間量 而儲存的閾值，睡眠階段邏輯學(xué)130可確定患者12處于與閾值相關(guān)的睡眠階段。在其它的 實施例中，睡眠階段邏輯學(xué)130可包括持續(xù)時間邏輯學(xué)，持續(xù)時間邏輯學(xué)測定是否選擇的 頻帶內(nèi)的生物信號的功率水平或兩個或更多個選擇的頻帶內(nèi)的功率水平之比小于或等于 為預(yù)設(shè)的時間量而儲存的閾值。圖18是說明基于測定的患者睡眠階段控制給患者12的治療遞送的另一個實施例 技術(shù)的流程圖。處理器50可接收患者12的腦13內(nèi)檢測的生物信號(82)，睡眠階段檢測 模塊59可測定生物信號的選擇的頻帶內(nèi)的功率水平(131)。睡眠階段檢測模塊59可測定 選擇的頻帶內(nèi)的功率水平隨著時間推移的模式并將該模式與模板進行比較。模板可被儲存 在IMD 16的存儲器52內(nèi)。睡眠階段檢測模塊59可測定是否選擇的頻帶內(nèi)的生物信號的 功率水平的模式隨著時間推移模板相匹配(132)。在一些實施例中，睡眠階段檢測模塊59可用滑動窗取樣波形，其中該波形可用滑 動窗通過繪制選擇的頻率內(nèi)的生物信號的功率水平隨著時間被限定，并比較波形與儲存的 模板波形。例如，睡眠階段檢測模塊59可通過沿著生物信號的波形的數(shù)字化的圖有規(guī)律間 期地，諸如約一毫秒至約十毫秒之間的間期，移動窗口進行相關(guān)分析，來限定生物信號的樣 本。樣本窗可沿著繪圖滑動直至模板和選擇的頻帶內(nèi)功率水平隨著時間推移限定的波形之 間的相關(guān)性被檢測到。通過有規(guī)律間期地移動窗口，許多樣本周期可被限定。相關(guān)性可被檢測，例如，通過匹配許多模板波形與生物信號的選擇的頻帶內(nèi)的功 率水平隨著時間推移的繪圖的波形之間的多個點或通過應(yīng)用取樣窗中的樣本和存儲在模 板波形中的相應(yīng)的一組樣本之間的任何合適的數(shù)學(xué)的相關(guān)算法。在一些實施例中，用于測 定是否該模式匹配模板(132)的模板匹配算法可不需要一百個百分比(100%)的相關(guān)匹 配，但是寧可只匹配模式的一些百分比。例如，如果選擇的頻帶內(nèi)的生物信號的功率水平隨著時間的模式展現(xiàn)出與模板匹配約75%或更多的模式，睡眠階段檢測模塊59利用的算法 可確定模式和模板之間是基本匹配的。如果選擇的頻帶內(nèi)的生物信號的功率水平的繪圖隨著時間的模式基本上與模板 匹配(132)，睡眠階段檢測模塊59可確定患者12的睡眠階段(134)并基于確定的睡眠階段 控制給患者12的治療遞送(88)。睡眠階段檢測模塊59可通過參考儲存在存儲器52內(nèi)的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)確定睡眠階段(134)。例如，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可將模板與一個或更多個睡覺階段相關(guān) 聯(lián)，一旦檢查到功率水平隨著時間的模式與模板之間的匹配，處理器50可確定患者12處于 一個或更多個睡覺階段。如果選擇的頻帶內(nèi)的生物信號的功率水平的繪圖隨著時間的模式不是基本上與 模式模板匹配(132)，處理器50可繼續(xù)監(jiān)測生物信號(82)來檢測與該生物信號相關(guān)的一個 或更多個睡覺階段。在某些情況下，處理器50可連續(xù)地或基本上同時地比較選擇的頻帶內(nèi) 的生物信號的功率水平的繪圖隨著時間的模式與另一個模板，該模板可與另一個睡眠階段 或另一組睡眠階段相關(guān)。圖19是說明將生物信號的一個或更多個頻率特性與睡眠階段相關(guān)聯(lián)的實施例技 術(shù)的流程圖。為了基于在患者12的腦13內(nèi)檢查到的生物信號，測定一個或更多個睡眠階 段，圖19顯示的技術(shù)可被用于測定閾值或上面描述的模板。因此，在一些實施例中，基于檢 測到的睡眠階段，圖19顯示的技術(shù)在IMD 16控制技術(shù)執(zhí)行之前出現(xiàn)的程序設(shè)計期間或試 驗階段過程中可被執(zhí)行(例如圖6、7、14和18中顯示的技術(shù))。在一些實施例中，與睡眠階 段相關(guān)的并后來被用于測定患者12的睡眠階段的生物信號的一個或更多個頻率特性可能 對患者12是特異的。例如，可進行睡眠研究，在該過程中臨床醫(yī)生可監(jiān)測患者的睡眠狀態(tài) 過程中患者12的腦13內(nèi)產(chǎn)生的生物信號并測定當(dāng)患者12是睡著時的一個或更多個頻率 特性。在其它的實施例中，與睡眠階段相關(guān)的并后來被用于測定患者12的睡眠階段的生物 信號的一個或更多個頻率特性可起源于來自兩個或更多的患者的數(shù)據(jù)，這可包括，例如，具 有相似的神經(jīng)性障礙或至少相似的睡眠障礙癥狀的患者。圖19主要參考程序器的處理器 70(圖5)被描述的，在其它的實施例中，另一個裝置(例如IMD 16或另一個計算裝置)，單 獨或與程序器14組合可執(zhí)行圖19顯示的技術(shù)。處理器70可接收來自IMD 16或不同的傳感模塊(135)的生物信號，其中該生物 信號指示患者12的腦13內(nèi)的活動。處理器70可測定患者12的睡眠階段(136)。在一個 實施例中，處理器70可接收來自臨床醫(yī)生指示患者12的睡眠階段的輸入，或處理器70可 基于患者12的生理參數(shù)而不是腦信號測定睡眠階段，這在下面參考圖20和21被描述。為了測定睡眠階段的頻率特性(138)，處理器70可選擇生物信號(137)的一個或 更多個頻帶。如果處理器70測定到包括兩個頻帶的比的頻率特性，處理器70可選擇生物 信號的兩個頻帶(137)。依賴患者或睡眠階段，可用于區(qū)分兩個或更多個不同的患者睡眠階 段或要不然基于來自腦13的生物信號測定患者的睡眠階段的頻帶可不同。在一些實施例中，處理器70可基于來自臨床醫(yī)生的輸入選擇一個或更多個頻帶。 在其它的實施例中，處理器70可參考儲存在程序器14的存儲器72內(nèi)的信息來測定一個或 更多個頻帶來選擇。該信息可提示，例如，一個或更多個頻帶有益于為確定測定的睡眠階段 而測定頻帶特性。該信息可基于先前的對患者12或具有與患者12相似的睡眠障礙或運動 障礙癥狀的一組兩個或更多個患者的研究。臨床醫(yī)生或處理器70可選擇這樣的頻帶，其被認為區(qū)分患者當(dāng)前的睡眠階段(在框136中測定的)與一個或更多個其它的睡眠階段。處理器70可使用任何合適的技術(shù)測定生物信號(138)的頻率特性。在一個實施 例中，臨床醫(yī)生可通過程序器14的用戶界面76提供輸入，該界面指示處理器70應(yīng)從生物 信號提取的頻率特性的類型。臨床醫(yī)生或處理器70在睡眠階段或睡眠階段的部分過程中 可自動地選擇生物信號的峰值、中間的、平均的或最低的功率水平?；谂R床醫(yī)生的輸入或 可指示何時患者12轉(zhuǎn)換到當(dāng)前檢測到的睡眠階段之后的下一個睡眠階段的其它的生理參 數(shù)，睡眠階段的持續(xù)時間可被測定。峰值、中間的或平均的功率水平然后作為用于檢測睡眠 階段的閾值被儲存。作為另一個實施例，臨床醫(yī)生或處理器70在睡眠階段或睡眠階段的至少部分過 程中可自動地選擇選擇的頻帶中生物信號的功率水平之比的峰值、中間的、平均的或最低 值作為頻率特性。峰值、中間的、平均的或最低值然后可作為檢測睡眠階段的閾值被儲存。 作為另一個實施例，臨床醫(yī)生或處理器70在睡眠階段或睡眠階段的至少部分過程中可自 動地選擇選擇的頻帶中的生物信號的功率水平的模式作為頻率特性。生物信號的功率水平 隨時間的模式或選擇的時間段過程中生物信號的振幅波形可作為檢測睡眠階段的模板被 儲存。如果生物信號的振幅波形被儲存，IMD 16的處理器50隨后分析生物信號波形的頻 帶組成以確定指示患者12處于睡眠階段的功率水平的模式。測定了生物信號的頻率特性之后，處理器70可將特性與程序器14的存儲器72中 的睡眠階段相關(guān)聯(lián)。在一些實施例中，處理器70可通過各自的遙測模塊74、56向IMD 16 傳送頻率特性和相關(guān)的睡眠階段信息。在一些實施例中，臨床醫(yī)生在用頻率特性信息為IMD 16編程之前可檢查并修改信息。圖20是說明基于不同變量的睡眠階段的至少兩個測定證實患者12處于特定的睡 眠階段的實施例技術(shù)的流程圖。在一些實施例中，如圖20所示，在測定到睡眠階段檢測模 塊59基于來自患者12的腦13內(nèi)的生物信號的頻率特性的睡眠階段的測定基本上與基于 患者的另一個生理參數(shù)的睡眠階段的測定相匹配之后，處理器50可確定睡眠階段。基于兩 個不同的信號的獨立地確認患者的睡眠階段有助于檢測睡眠階段檢測模塊59或傳感模塊 55的潛在的失效模式。處理器50可接收生物信號(82)并基于生物信號的頻率特性確定睡眠階段，例如 使用關(guān)于圖6、7、14和18描述的技術(shù)。如先前描述的那樣，在其它的實施例中，睡眠階段檢 測模塊59可測定生物信號的頻率特性和/或睡眠階段測定。處理器50還可接收生理信號(140)。生理信號可作為患者12的生理參數(shù)的函數(shù) 而變化，生理參數(shù)指示睡眠階段，諸如活動水平、姿勢、心率、呼吸率、呼吸量、血壓、血氧飽 和度、血中的氧分壓、腦脊液中的氧分壓、肌活動、體核溫度、動脈血流和皮電反應(yīng)。處理器 50可基于生理信號測定睡眠階段(142)。處理器50可使用任何合適的技術(shù)，基于生理信號 檢測患者12的睡眠階段。作為各種實施例，處理器50可將生理信號的電壓或電流振幅與 閾值進行比較，使時域或頻域中的生理信號的振幅波形與模板信號或其組合相關(guān)聯(lián)?；?對患者12或一個或更多個患者進行的睡眠研究，閾值或模板可被確定，這種情況下閾值和 模板對患者12不是特異的。在一個實施例中，一段時期的生理信號的瞬間的或平均的振幅可與振幅閾值相比 較，這可與一個或更多個睡眠階段相關(guān)。作為另一個實施例，生理信號隨著時間或在生理信號隨著時間推移的振幅的模式中的拐點或其它臨界點之間定時的振幅斜率可與趨勢信息 相比較。不同的趨勢可與一個或更多個睡眠階段相關(guān)。生理信號的振幅波形中的拐點或其 它臨界點與模板之間的相互關(guān)系可指示與模板相關(guān)的睡眠階段的出現(xiàn)。作為另一個實施例，處理器50可通過用滑動窗取樣生理信號產(chǎn)生的波形并比較 該波形與儲存的指示一個或更多個不同睡眠階段的模板波形完成與模板的時間相關(guān)作用。 如果一個以上的睡眠階段可被不同的模板檢測到，處理器50可為許多睡眠階段以任何期 望的順序或基本上同時地比較生理信號的波形與模板波形。例如，處理器50可比較生理信 號與指示第一睡眠階段的模板波形，接下來是指示第二睡眠階段的模板波形，等等。在一個實施例中，處理器50可通過沿著生理信號的振幅波形的數(shù)字化的繪圖具 有規(guī)律間期地，諸如約一毫秒至約十毫秒之間的間期，移動窗口進行相關(guān)性分析以限定生 理信號的樣本。樣本窗可沿著繪圖滑動直至儲存在存儲器52內(nèi)的模板波形和被窗口限定 的生理信號的樣本的波形之間的相互關(guān)系被檢測到。通過有規(guī)律間期地移動窗口，許多樣 本周期可被限定。相互關(guān)系可被檢測到，例如，通過匹配模板波形與生理信號隨時間的繪圖 的波形之間的多個點，或通過應(yīng)用取樣窗中的樣本和存儲在模板波形中的相應(yīng)的一組樣本 之間的任何合適的數(shù)學(xué)相關(guān)算法?；谏硇盘?142)和生物信號的頻率特性(86)，進行睡眠階段的分開的和獨立 的測定之后，處理器50可確定是否睡眠階段的測定是一致的(144)。如果兩個睡眠階段測 定指示患者12處于相同的睡眠階段或相同的睡眠階段組，睡眠階段的測定可能是一致的。 例如，如果處理器50測定到生物信號的頻率特性指示患者12處于第一睡眠階段，生理信號 指示患者12處于第二睡眠階段，但是第一和第二睡眠階段都與共同的睡眠階段組相關(guān)(例 如，共同的睡眠階段組與相同的治療程序相關(guān))，處理器50可確定睡眠階段的測定是一致 的。如果睡眠階段的測定是一致的(144)，處理器50可基于測定的睡眠階段控制治療 遞送(146)。如果睡眠階段的測定不是一致的(146)，處理器50可確定睡眠階段模塊59或 提供生理信號的傳感模塊失效，并且睡眠階段測定的一個是錯誤的。響應(yīng)檢測到該睡眠階 段，處理器50可不控制給患者12的治療遞送。相應(yīng)地，如果IMD 16根據(jù)治療程序正在向 患者12遞送治療，IMD 16可繼續(xù)根據(jù)該治療程序向患者12遞送治療。作為另一個實施例， 如果IMD 16沒有向患者12遞送治療，IMD 16可保持不激活的狀態(tài)。處理器50然后可繼 續(xù)監(jiān)測生物信號(82)和生理信號(140)直到基于各自的一個生理信號與生物信號的睡眠 階段的測定相匹配。如先前表明的那樣，在一些實施例中，IMD 16的處理器50或另一個裝置的處理器 可在測定患者處于的睡眠狀態(tài)的特定睡眠階段之前測定是否患者12處于睡眠狀態(tài)。睡眠 狀態(tài)，并且，在一些實施例中，患者12的睡眠階段可基于患者12的生理參數(shù)而不是腦13內(nèi) 的生物信號被測定。圖21是可被用于產(chǎn)生指示患者12的一個或更多個生理參數(shù)的生理信 號的不同傳感模塊的實施例的概念上性圖解。代替與IMD 16偶聯(lián)的或植入到患者12內(nèi)與 IMD 16分開的傳感器或除與IMD 16偶聯(lián)的或植入到患者12內(nèi)與IMD 16分開的傳感器外， 圖21顯示的傳感模塊可被使用。傳感模塊的一個例子是運動傳感器150，它包括產(chǎn)生指示 患者運動的信號的傳感器，諸如2軸或3軸加速度計或壓電晶體。運動傳感器150通過腰 帶151與患者12的軀干連結(jié)，并可向IMD 16、程序器14或另一個裝置傳送信號。
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用運動傳感器150產(chǎn)生的信號的進行的患者運動的檢測可被用于確定是否患者 12處于睡眠狀態(tài)，例如通過檢測指示患者處于清醒狀態(tài)的相對高水平的運動，或檢測指示 患者12處于睡眠狀態(tài)的相對低水平的運動。作為例子，基于來自運動傳感器110的信號， 閾值比較、峰值水平檢測或閾值交叉可被用于確定是否患者12處于清醒狀態(tài)或睡眠階段。IMD 16的處理器50可監(jiān)測來自運動傳感器150的輸出。運動傳感器150產(chǎn)生的 信號可通過無線的信號被發(fā)送給IMD 16的處理器50。處理器50或另一個處理器可使用任 何合適的技術(shù)，諸如用來自運動傳感器150或另一個傳感器的輸出，測定患者的姿勢或活 動水平，該另一個傳感器產(chǎn)生指示心率、呼吸率、呼吸量、體核溫度、血壓、血氧飽和度、血中 的氧分壓、腦脊液中的氧分壓、肌活動、動脈血流、EMG、EEG、ECG或皮電反應(yīng)的信號。處理器 50可將3軸加速度計或多個單軸加速度計(或三軸和單軸加速度計的組合)產(chǎn)生的信號與 患者的姿勢，諸如坐、躺著、直立著等相關(guān)聯(lián)，并可將生理參數(shù)值與患者的活動水平相關(guān)聯(lián)。 例如，為了測定患者的姿勢，處理器50可處理來自與位于患者的軀干或頭部的垂直定向傳 感器(例如加速度計)偶聯(lián)的位于髖關(guān)節(jié)、股或膝關(guān)節(jié)彎曲部分的加速度計的輸出。測定 的姿勢水平還可指示是否患者12處于睡眠狀態(tài)或清醒狀態(tài)。例如，當(dāng)患者12被測定為處 于躺著的姿勢，處理器50可確定患者12正在睡覺。作為另一個實施例，如果處理器50測 定患者12正在站立或坐著，處理器50可確定患者12處于清醒狀態(tài)。共同轉(zhuǎn)讓的名稱為“收集活動信息以評價治療”的美國專利申請公開 2005/0209644和名稱為“治療調(diào)節(jié)”的美國專利申請系列號11/799,035描述了測定患者的 活動水平或姿勢的合適的技術(shù)。如美國專利申請公開2005/0209644中描述的那樣，處理器 可基于來自傳感器的信號，諸如加速度計、粘合的壓電晶體、水銀開關(guān)或陀螺，通過在樣本 期間取樣信號并測定許多活動計數(shù)來測定活動水平。例如，處理器50可比較加速度及或壓 電晶體產(chǎn)生的信號的樣本與儲存在存儲器52內(nèi)的一個或更多個振幅閾值。處理器50可鑒 別每個閾值交叉作為活動計數(shù)。如果處理器50比較樣本與帶有變化的振幅的多個閾值，處 理器50可鑒別較高振幅閾值的交叉作為多個活動計數(shù)。運動傳感器可在任何合適的部位并通過任何合適的技術(shù)被連結(jié)到患者12，超過兩 個的運動傳感器可被用于測定患者的清醒狀態(tài)或睡眠狀態(tài)，并且，在某些情況下，患者睡眠 狀態(tài)內(nèi)的睡眠階段。例如，如圖21所示，加速度計152可通過帶子154被連結(jié)到患者12的 腿。任選地，運動傳感器可通過任何合適的技術(shù)與患者12相連，諸如通過腕帶。在其它的 實施例中，運動傳感器可被整合到IMD 16內(nèi)。在一些實施例中，感覺患者12除腦13內(nèi)的生物信號外的生理參數(shù)的傳感模塊可 包括被ECG腰帶156攜帶的ECG電極。ECG腰帶156結(jié)合許多感應(yīng)患者12的心臟的電活動 的電極。在圖21顯示的實施例中，ECG腰帶156被患者12戴上。處理器50可基于ECG腰 帶156提供的信號檢測患者的心率和，在一些實施例中，ECG形態(tài)學(xué)。感覺患者12的心率的 合適的ECG腰帶是〃 M"和〃 F"心率監(jiān)測儀型號，其在商業(yè)上可從芬蘭的Polar Electro OY of Kempele買到。在一些實施例中，代替ECG腰帶156，患者12例如通過有粘性膠布， 在患者12胸上的各種部位戴上許多ECG電極(圖21未顯示)，這是本領(lǐng)域已知的。從這種 電極陣列感覺的信號得來的ECG信號可使心率和ECG形態(tài)學(xué)監(jiān)測，這是本領(lǐng)域已知的。除 了 ECG腰帶156或代替ECG腰帶156，IMD 16可感覺患者的心率，例如使用IMD 16外殼上 的電極、導(dǎo)線20的電極22、偶聯(lián)到其它導(dǎo)線的電極或其任何組合。
在其它的實施例中，治療系統(tǒng)(例如圖1的DBS系統(tǒng)10)可包括輸出信號——其 作為患者呼吸的函數(shù)而變化——的呼吸帶158，其也可被患者12戴上以監(jiān)測活動來確定 是否患者12處于睡眠狀態(tài)，并且，在某些情況下，確定患者12的睡眠階段。例如，在REM 睡眠階段，患者的呼吸率相對于與患者12的階段2或深睡期階段相關(guān)的基線呼吸率可增 加。呼吸帶158可以是體積描記術(shù)帶，當(dāng)變化的功能是伴隨呼吸的患者12的胸圍或腹圍 時，呼吸帶158的信號輸出可變化。合適的呼吸帶的例子是TSD201 Respiratory Effort Transducer (呼吸努力轉(zhuǎn)換器)，其在商業(yè)上可從加利福尼亞的Biopac Systems, Inc. of Goleta買到?？蛇x地，呼吸帶158可整合或被許多電極替代，這些電極通過患者12的胸部 指揮電信號，并基于該信號指導(dǎo)電路去感覺胸部的阻抗，阻抗作為患者12呼吸的函數(shù)而變 化。呼吸帶可，例如，被用于產(chǎn)生阻抗心動圖(ICG)，它檢測胸腔中的血流的性質(zhì)。在一些實 施例中，ECG和呼吸帶156、158，分別地，可以是患者12戴的共同的帶。在一些實施例中，治療系統(tǒng)還可包括一個或更多個電極(圖21未顯示)，電極可以 是表面電極或肌內(nèi)電極，它們被放置以監(jiān)測患者12的肌肉活動(例如EMG)。處理器50可 測定患者12的四肢內(nèi)的肌肉活動，諸如手臂或腿?；颊叩乃闹珒?nèi)的肌肉運動可指示是否患 者處于運動狀態(tài)(相對高的肌肉活動)或睡眠狀態(tài)(相對少的肌肉活動持續(xù)長時期)。上 面描述的傳感模塊150、152、156、158或EMG電極的類型的每一個可單獨或互相組合使用， 以及除了其它的傳感裝置。此外，在一些實施例中，傳感模塊可向IMD 16、程序器14或另 一個裝置傳送信號，接收裝置內(nèi)的處理器可測定是否患者是或睡著的，并且，在一些實施例 中，可測定患者12的睡眠狀態(tài)的睡眠階段。雖然向患者12的腦13遞送電刺激的DBS系統(tǒng)10在本公開中被主要地提到，但是 在其它的實施例中，IMD 16可向患者12的其它組織位點遞送電刺激，諸如提供特殊的肌肉 或肌群的功能電刺激。此外，在其它的實施例中，向患者12遞送治療劑的治療系統(tǒng)還可基 于是否患者12處于清醒狀態(tài)或睡眠狀態(tài)的檢測或基于睡眠狀態(tài)的睡眠階段的檢測來控制 治療遞送。醫(yī)療器械可向患者12的腦13內(nèi)的組織位點或患者的其它組織位點內(nèi)遞送一種 或更多種治療劑。圖22是說明帶有藥物泵162的示例醫(yī)療器械160的部件的原理框圖。醫(yī)療器械 160可在治療系統(tǒng)中被使用，在該系統(tǒng)中基于測定的患者12的睡眠階段，治療遞送可被控 制。醫(yī)療器械160可被植入到患者12或被其外部攜帶。如圖22所示，醫(yī)療器械160可包 括藥物泵162、傳感模塊163、處理器164、存儲器166、遙測模塊168、電源170和睡眠階段檢 測模塊172。處理器164、存儲器166、遙測模塊168、電源170、傳感模塊163和睡眠階段檢 測模塊172可基本上分別與IMD 16的處理器50、存儲器52、遙測模塊56、電源58、傳感模 塊55和睡眠階段檢測模塊59相似(圖2)。處理器164控制藥物泵162來將特定量的藥劑用導(dǎo)管174遞送到患者12的預(yù)期 的組織位點，導(dǎo)管至少部分被植入到患者12內(nèi)。在一些實施例中，醫(yī)療器械160可包括除 了遞送藥物治療還產(chǎn)生電刺激的刺激發(fā)生器。處理器164可在儲存在存儲器166中的指令 的幫助下控制醫(yī)療器械160的操作。醫(yī)療器械160被配置以向患者12的組織位點遞送藥物(即藥劑)或另一種流體。 正如與IMD 16的睡眠階段檢測模塊59 —樣，睡眠階段檢測模塊172 (單獨的或與處理器 164 一起)可被配置以基于腦13內(nèi)產(chǎn)生的生物信號的頻率特性測定患者12的睡眠階段。傳感模塊163可通過導(dǎo)線176的電極監(jiān)測來自患者12的腦13內(nèi)的生物信號。睡眠階段檢 測模塊172可基于來自傳感模塊163的生物信號確定測定的睡眠階段，處理器164可控制 藥物泵162以遞送與測定的患者階段相關(guān)的治療。例如，處理器164可基于測定的睡眠階 段從存儲器52中選擇治療程序，諸如通過選擇儲存的程序或修改儲存的程度，其中該程序 包括不同的液體遞送參數(shù)值，并根據(jù)選擇的治療程序控制藥物泵162以向患者12遞送藥劑 或另一種流體。流體遞送參數(shù)值可包括，例如，劑量(例如推注或一組推注)大小、推注遞 送的頻率、推注中的治療劑的濃度、遞送給患者的治療劑的類型(如果醫(yī)療器械被配置為 遞送一種以上類型的藥劑)、封鎖間期等等。在圖22顯示的實施例中，睡眠階段檢測模塊172是處理器164的一部分。在其它 的實施例中，睡眠階段檢測模塊172和處理器164可以是分開的部件，并且，在某些情況下， 睡眠階段檢測模塊172可包括分開的處理器。此外，傳感模塊163可處于與IMD 160分開 的外殼中。在IMD 16(圖2)和醫(yī)療器械160(圖22)的實施例中，各自的睡眠階段檢測模塊 59、172可被分別布置在與IMD 16、醫(yī)療器械160分開的外殼中。在這樣的實施例中，睡眠 階段檢測模塊可與IMD 16或醫(yī)療器械160無線地通訊，因此消除了將睡眠階段檢測模塊與 IMD 16或醫(yī)療器械160連結(jié)的導(dǎo)線或其它的長部件的需要。這里描述的頻帶，諸如θ、α、β和σ?guī)У念l率范圍僅僅是例子。在其它的實施 例中，頻帶可被其它的頻率范圍限定。一般而言，不同的治療系統(tǒng)可需要用于基于測定的睡眠階段控制給患者12的治 療遞送的不同的算法。例如，如果患者具有特發(fā)性震顫，處理器50或另一個控制器可在睡 眠階段過程中自動地切斷給患者的治療遞送。在其它的實施例中，諸如具有帕金森氏病的 患者，當(dāng)患者是清醒或處于階段1或REM睡眠階段中的一個時，處理器50或另一個控制器 可自動地激活治療，當(dāng)患者處于階段2或深睡期階段中，處理器50或另一個控制器可自動 地滅活治療或減少強度。其它的控制算法被考慮并對患者或患者的狀態(tài)可能是特異的。此 外，其它的睡眠階段或睡眠階段組被考慮并可基于患者、患者的狀態(tài)或其它的因素被選擇。可被用于基于EEG信號(生物信號的一個例子)檢測患者睡眠階段的邏輯圖的一 個實施例在Miesel等的共同轉(zhuǎn)讓的2006年10月31日提出的名稱為“神經(jīng)障礙的睡眠質(zhì) 量的測定”的美國專利申請系列號2007/0123758的圖4中被描述。在一些實施例中，用于測定是否患者12處于清醒狀態(tài)或睡眠狀態(tài)及測定患者 的睡眠階段的裝置、系統(tǒng)和方法在Wei等的共同轉(zhuǎn)讓的與本公開相同的日期提交的名稱
為“治療程序選擇”的美國專利申請系列號_(律師案卷編號1023-727US01/
P0029791.01)和Stone等的2008年1月25日提交的名稱為“治療程序選擇”的美國臨時 專利申請61/023，522中描述的治療系統(tǒng)中是有用的。在Wei等的美國專利申請系列號_(律師案卷編號1023-727US01/
P0029791.01)和Stone等的美國臨時專利申請61/023，522中描述的一些實施例中，患者的 治療程序可基于是否患者處于運動、睡眠或說話狀態(tài)中被選擇。許多患者的狀況，諸如帕金 森氏病或其它的神經(jīng)障礙，包括受損的運動、睡眠或說話狀態(tài)或運動、睡眠或說話狀態(tài)至少 兩個的損傷的組合。不同的治療參數(shù)值可為患者的運動、睡眠或說話狀態(tài)提供有效的治療。 運動狀態(tài)可包括患者正要運動、試圖開始運動或已開始運動的狀態(tài)。說話狀態(tài)可包括患者正要說話、試圖說話或已開始說話的狀態(tài)。睡眠狀態(tài)可包括患者正要睡覺、試圖睡覺或已開 始睡覺的狀態(tài)。這里描述的技術(shù)例如基于睡眠狀態(tài)過程中患者的睡眠階段，可用于控制睡 眠狀態(tài)過程中的治療遞送。描述的發(fā)明的各種實施方式可使用一個或更多個處理器被實現(xiàn)，該處理器可被一 個或更多個微處理器、ASIC、FPGA或其它等同的集成的或分散的邏輯電路，單獨或以任何 組合方式實現(xiàn)。在某些情況下，歸因于這里描述的一個或更多個處理器的功能可體現(xiàn)為軟 件、固件、硬件或其任何組合。處理器還可利用幾個不同類型的儲存方法來保存用于設(shè)備 操作和數(shù)據(jù)儲存的計算機可讀的指令。這些存儲器和儲存介質(zhì)類型可包括硬盤、RAM、ROM、 EEPROM 或閃速存儲器，例如 CompactFlash、SmartMedia 或 Secure Digital (SD)。每個存儲 選項可依賴實施例被選擇。本公開還考慮計算機可讀的包含指令的介質(zhì)以使處理器執(zhí)行這里描述的任何功 能。計算機可讀的介質(zhì)可采取任何易失性的、非易失性的、磁性的、光學(xué)的、電的介質(zhì)的形 式，諸如RAM、ROM、NVRAM、EEPR0M、閃速存儲器或任何其它的數(shù)字化介質(zhì)。程序器，諸如臨床 醫(yī)生程序器22或患者程序器24，還可含有更便攜的可移動的存儲器類型以使數(shù)據(jù)傳送或 脫機數(shù)據(jù)分析能夠容易進行。
權(quán)利要求
系統(tǒng)，其包含接收指示患者腦內(nèi)活動的生物信號的裝置；測定所述生物信號的頻率特性的裝置；比較所述生物信號的頻率特性與至少一個閾值或模板的裝置；和基于所述生物信號的頻率特性與所述至少一個閾值或模板之間的所述比較測定患者的睡眠階段的裝置，其中所述的睡眠階段發(fā)生在所述患者的睡眠狀態(tài)過程中，該睡眠狀態(tài)包含許多睡眠階段。
2.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述生物信號包含所述患者腦內(nèi)的局部場電位。
3.權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述局部場電位包含至少一個腦電圖(EEG)或腦皮層 電圖(ECoG)。
4.權(quán)利要求1至3中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述頻率特性包含一個或更多個頻帶內(nèi) 的生物信號的功率水平。
5.
6.權(quán)利要求1至3中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述頻率特性包含生物信號的兩個或更 多個頻帶內(nèi)的功率水平之比。
7.權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述頻率特性包含生物信號的β頻帶和α頻帶、生物 信號的ο頻帶和高β頻帶或生物信號的θ頻帶和α β頻帶至少之一的功率水平之比。
8.權(quán)利要求1至3中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述頻率特性包含一個或更多個頻帶內(nèi) 的所述生物信號的功率水平隨著時間的趨勢。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述基于所述頻率特性測定睡眠階 段的裝置包含測定是否患者處于與所述頻率特性相關(guān)的許多睡眠階段的其中一個中的裝 置。
10.權(quán)利要求1至9中任一項所述的系統(tǒng)，進一步包含基于所述測定的睡眠階段在所述 睡眠階段過程中控制遞送給患者的治療的裝置。
11.權(quán)利要求1至10中任一項所述的系統(tǒng)，進一步包含測定是否所述患者處于所述睡 眠狀態(tài)的裝置。
12.權(quán)利要求1至10中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述睡眠階段包含第一睡眠階段，所述 頻率特性包含第一頻率特性，該系統(tǒng)進一步包含測定所述生物信號的第二頻率特性的裝置；基于所述生物信號的所述第二頻率特性測定所述患者的第二睡眠階段的裝置；和基于所述測定的第二睡眠階段控制在所述第二睡眠階段過程中遞送給所述患者的治 療的裝置。
13.權(quán)利要求1至10中任一項所述的系統(tǒng)，進一步包含基于所述生物信號的所述頻率特性確定第一睡眠階段測定的裝置；接收指示所述患者的生理參數(shù)的生理信號，其中所述生理信號與所述生物信號不同；和基于所述生理信號確定第二睡眠階段測定的裝置，其中所述測定所述患者的所述睡眠階段的裝置進一步包含基于第一和第二睡眠階段 的測定確定所述睡眠階段的裝置。
14.權(quán)利要求1至13中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述測定所述患者的所述睡眠階段的裝置進一步包含基于所述生物信號的所述頻率特性測定是否所述患者處于清醒狀態(tài)、第一 睡眠階段或第二睡眠階段的至少一個中，所述系統(tǒng)進一步包含如果患者處于所述清醒狀態(tài) 或所述第一睡眠階段就激活遞送給所述患者的治療的裝置，和如果所述患者處于所述第二 睡眠階段就滅活或降低遞送給所述患者的治療強度的裝置。
15.權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述第一睡眠階段包含階段1或快速眼動睡眠階段 至少之一，所述第二睡眠階段包含深睡期或階段2睡眠階段至少之一。
全文摘要
基于患者測定的睡眠階段，給予患者的治療可被控制。在實施例中，基于指示患者腦活動的生物信號的頻率特性，睡眠階段可被測定。頻率特性可包括，例如，在生物信號的一個或更多個頻帶之內(nèi)的功率水平、兩個或更多的頻帶中的功率水平之比或一個或更多個頻帶的功率水平隨著時間的模式。基于睡眠階段的測定，治療程序可被選擇或修改。根據(jù)選擇的或修改的治療程序，在睡眠階段過程中治療可被遞送。在一些實施例中，在基于生物信號和另一個生理參數(shù)分開測定睡眠階段和確認睡眠階段的測定是一致的之后，治療遞送可被控制。
文檔編號A61M21/00GK101925377SQ200880125611
公開日2010年12月22日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者G·C·米亞扎瓦, G·F·莫爾納, J·吳, T·J·丹尼森 申請人:麥德托尼克公司