相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2014年9月26日公開的美國臨時(shí)申請?zhí)枮?2/055798、名稱為“優(yōu)化的刺激脊髓的系統(tǒng)和方法”的優(yōu)先權(quán)，并在此將其全部內(nèi)容以引用的方式合并。

本公開的主題涉及脊髓刺激，更具體地涉及基于使用電的時(shí)間信號(hào)促進(jìn)脊髓刺激（scs）的功效，效率和副作用。

背景技術(shù)：

脊髓刺激（scs）已經(jīng)成為治療慢性疼痛的潛在可行治療手段，而其他治療手段，例如動(dòng)力學(xué)（身體康復(fù)），藥物和外科手術(shù)治療均未有明顯療效。然而，研究表明scs應(yīng)用于臨床的的功效是高度不穩(wěn)定的，并且近年來其功效幾乎沒有改善。常規(guī)的臨床scs通常伴隨有副作用，包括在疼痛區(qū)域上與背側(cè)柱的神經(jīng)活化相關(guān)的感覺異常或麻刺感覺。這些感覺異常可能不利地影響患者對治療和依從性的滿意度。改善scs的臨床功效和減少與scs相關(guān)的感覺異常的努力沒有集中在scs對背角疼痛處理回路中神經(jīng)元活性的影響。最近，已經(jīng)聲稱包括脈沖scs和高頻scs的scs的新穎方法提供與臨床scs相當(dāng)?shù)奶弁淳徑猓哂酗@著降低的感覺異常。然而，這些方法可能不是最佳的，因?yàn)樗鼈兗炔凰阉饕膊粚?shí)現(xiàn)已經(jīng)通過算法確定為對于功效（減少與疼痛減輕相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng)），效率（功耗）和感覺異常減少的最佳參數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本概要提供了一個(gè)簡化的形式，在下面的詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的概念。本摘要不旨在確定所聲稱的標(biāo)的物的主要特征或基本特征，也不被解釋為限制所要求的標(biāo)的物的范圍。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，一種優(yōu)化用于向受試對象進(jìn)行刺激傳遞的時(shí)間脈沖信號(hào)的方法,該方法包括：產(chǎn)生第一代時(shí)間脈沖信號(hào)；根據(jù)所述第一代時(shí)間脈沖信號(hào)向受試對象傳遞刺激;測量受到傳遞的刺激影響的功效參數(shù)、效率參數(shù)以及副作用參數(shù);使用測量得到的所述功效參數(shù)、所述效率參數(shù)以及所述副作用參數(shù)確定所述第一代時(shí)間脈沖信號(hào)的適合度;根據(jù)所確定的所述第一生成時(shí)間脈沖信號(hào)的適合度，使用所述第一時(shí)間脈沖信號(hào)來產(chǎn)生第二時(shí)間脈沖信號(hào);根據(jù)所述第二代時(shí)間脈沖信號(hào)向所述受試對象傳遞刺激。

在至少一個(gè)示例中，該方法進(jìn)一步包括根據(jù)任何特定代時(shí)間脈沖信號(hào)向受試對象傳遞刺激；測量受到根據(jù)所述特定代時(shí)間脈沖信號(hào)向所述受試對象傳遞刺激所影響的功效參數(shù)、效率參數(shù)以及副作用參數(shù);使用所測量的所述特定代時(shí)間脈沖信號(hào)的所述功效參數(shù)，所述效率參數(shù)以及所述副作用參數(shù)來確定所述特定代時(shí)間脈沖信號(hào)的適和度；根據(jù)所確定的所述特定代時(shí)間脈沖信號(hào)的適合度，使用所述特定代時(shí)間脈沖信號(hào)來產(chǎn)生下一代時(shí)間脈沖信號(hào)。

在至少一個(gè)示例中，生成所述下一代時(shí)間脈沖信號(hào)包括使所述特定生成時(shí)間脈沖信號(hào)與至少一個(gè)其他時(shí)間脈沖信號(hào)交叉的。

在至少一個(gè)示例中，根據(jù)所述特定代時(shí)間脈沖信號(hào)或至少一個(gè)所述其他時(shí)間脈沖信號(hào)所產(chǎn)生的所述下一代時(shí)間脈沖信號(hào)中的任何脈沖的概率均獨(dú)立于任何所述其他脈沖的概率。

在至少一個(gè)示例中，將所述特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)與至少一個(gè)所述其他時(shí)間脈沖信號(hào)交叉產(chǎn)生子代時(shí)間脈沖信號(hào)，生成所述下一代時(shí)間脈沖信號(hào)的方式包括將至少一個(gè)點(diǎn)突變添加到所述子代時(shí)間脈沖信號(hào)。

在至少一個(gè)示例中，還包括使用隨機(jī)信號(hào)生成所述下一代時(shí)間脈沖信號(hào)。

在至少一個(gè)示例中，所述受試對象包括物理受試對象;向所述受試對象傳遞刺激的形式包括將電脈沖向所述物理受試對象沖傳遞。

在至少一個(gè)示例中，所述受試對象包括計(jì)算模型;向所述受試對象傳遞刺激的方式包括模擬向計(jì)算模型傳遞脈沖。

在至少一個(gè)示例中，所方法還進(jìn)一步包括對每個(gè)模擬向所述計(jì)算機(jī)傳遞的脈沖進(jìn)行功效參數(shù)，效率參數(shù)和副作用參數(shù)的測量。

在至少一個(gè)示例中，所述受試對象包括計(jì)算模型;向所述受試對象傳遞刺激的方式包括模擬向計(jì)算模型傳遞脈沖。

在至少一個(gè)示例中，所述計(jì)算模型包括一個(gè)與人體背膠疼痛處理神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)連接方式一致的模擬生物物理神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。

在至少一個(gè)示例中，所述計(jì)算模型將基于神經(jīng)元纖維的傳導(dǎo)速度的延遲并入模擬神經(jīng)末梢區(qū)域或背柱神經(jīng)纖維的信號(hào)傳播。

在至少一個(gè)示例中，所述計(jì)算機(jī)模型包括背柱核（dcn）內(nèi)的神經(jīng)元的表示。

在至少一個(gè)示例中，通過向計(jì)算模型進(jìn)行模擬脈沖傳遞來生成所述第一代時(shí)間脈沖信號(hào);根據(jù)所述第一代時(shí)間脈沖信號(hào)向所述受檢者傳遞刺激的方式包括將電脈沖傳遞至物理受試對象。

在至少一個(gè)示例中，測量受到傳遞的刺激影響的所述功效參數(shù)、所述效率參數(shù)以及所述副作用參數(shù)的方式包括通過確定與疼痛緩解相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng)的減少量來測量所述功效參數(shù)。

在至少一個(gè)示例中，測量受到傳遞的刺激影響的所述功效參數(shù)、所述效率參數(shù)以及所述副作用參數(shù)的方式包括通過確定在所述第一代時(shí)間脈沖信號(hào)傳遞刺激時(shí)神經(jīng)元的平均激發(fā)速率與所述第一代時(shí)間脈沖信號(hào)的頻率相同的恒定頻率刺激期間神經(jīng)元的激發(fā)速率之間的差異來測量所述功效參數(shù)。

在至少一個(gè)示例中，測量受到傳遞的刺激影響的所述功效參數(shù)、所述效率參數(shù)以及所述副作用參數(shù)的方式包括通過確定所述第一代時(shí)間脈沖信號(hào)的平均頻率來測量所述效率參數(shù)。

在至少一個(gè)示例中，測量受到傳遞的刺激影響的所述功效參數(shù)、所述效率參數(shù)以及所述副作用參數(shù)的方式包括通過確定神經(jīng)元的平均副作用放電率來測量所述副作用參數(shù)。

在至少一個(gè)示例中，通過測量得到的所述功效參數(shù)、所述效率參數(shù)以及所述副作用參數(shù)來確定所述第一代時(shí)間脈沖信號(hào)的適合度的方式包括最小化成本函數(shù)，其中：a、b和c是數(shù)字系數(shù);f是所述功效參數(shù)參數(shù);s是所述效率參數(shù);p是所述副作用參數(shù)。

在至少一個(gè)示例中，所述受試對象為人類患者，至少部分所述副作用參數(shù)通過所述人類患者的反饋來確定。

在至少一個(gè)示例中，生成所述第一代時(shí)間脈沖信號(hào)的方式包括使用計(jì)算模型迭代生成多個(gè)前代時(shí)間脈沖信號(hào)。

在至少一個(gè)示例中，每個(gè)所述前代時(shí)間脈沖信號(hào)均用于將模擬刺激傳遞至所述計(jì)算機(jī)模型中，并且通過計(jì)算來測量所述功效參數(shù)、所述效率參數(shù)以及所述副作用參數(shù)以確定生成后代時(shí)間脈沖信號(hào)的過程中使用的所述前代時(shí)間脈沖信號(hào)的適合度。

在至少一個(gè)示例中，每個(gè)時(shí)間脈沖信號(hào)包括各個(gè)均可調(diào)節(jié)脈寬和幅度的脈沖。

在至少一個(gè)示例中，所述幅度對應(yīng)于電壓或電流。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，一種優(yōu)化用于向患者進(jìn)行刺激傳遞的時(shí)間脈沖信號(hào)的方法，所述方法包括：使用計(jì)算模型通過模擬向所述計(jì)算模型傳遞脈沖信號(hào)來生成時(shí)間脈沖信號(hào)集合，以及通過確定每個(gè)特定脈沖信號(hào)以及被確定為擬合的交叉脈沖信號(hào)的適合度來迭代產(chǎn)生連續(xù)世代脈沖信號(hào);保存所生成的時(shí)間脈沖信號(hào)集合以供用戶選擇;根據(jù)使用戶選擇一個(gè)或多個(gè)保存的所述時(shí)間脈沖信號(hào)集合向患者傳遞電脈沖刺激。

在至少一個(gè)示例中，該方法進(jìn)一步包括通過以下方式迭代產(chǎn)生連續(xù)的所述時(shí)間脈沖信號(hào)集合：根據(jù)所述時(shí)間脈沖信號(hào)集合的任何特定世代向患者傳遞電脈沖刺激;根據(jù)所述特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)集合測量受到對患者的電脈沖刺激的傳遞影響的功效參數(shù)，效率參數(shù)以及副作用參數(shù);使用所測量的功效，效率和其副作用參數(shù)確定所述特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)集合的適合度;和使用根據(jù)所確定的特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)集合的所述特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)集合生成下一世代時(shí)間脈沖信號(hào)集合。

在至少一個(gè)示例中，該方法進(jìn)一步包括通過以下方式迭代產(chǎn)生連續(xù)的所述時(shí)間脈沖信號(hào)集合：根據(jù)所述時(shí)間脈沖信號(hào)集合的任何特定世代向患者傳遞電脈沖刺激;根據(jù)所述特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)集合測量受到對患者的電脈沖刺激的傳遞影響的功效參數(shù)，效率參數(shù)以及副作用參數(shù);使用所測量的功效，效率和其副作用參數(shù)確定所述特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)集合的適合度;和使用根據(jù)所確定的特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)集合的所述特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)集合生成下一世代時(shí)間脈沖信號(hào)集合。

在至少一個(gè)示例中，每個(gè)所述時(shí)間脈沖信號(hào)集合中的脈沖均可調(diào)節(jié)脈寬以及幅度。

在至少一個(gè)示例中，所述幅度對應(yīng)于電壓或電流。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，一種用于向受試對象傳遞電脈沖刺激的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：所述系統(tǒng)包括：遙控裝置，所述遙控裝置被配置為至少間歇地發(fā)送時(shí)間脈沖信號(hào)程序;刺激裝置，所述刺激裝置包括控制模塊，至少一個(gè)電極與所述控制模塊通信，以及與所述遙控裝置至少間歇通信以接收所述時(shí)間脈沖信號(hào)編程的輸入裝置，所述刺激裝置被配置為根據(jù)所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序通過所述至少一個(gè)電極向所述受試對象傳遞電脈沖刺激。

在至少一個(gè)示例中，所述至少一個(gè)電極包括多個(gè)電極，每個(gè)所述電極放置在所述受試對象的相應(yīng)部分附近。

在至少一個(gè)示例中，所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序包括用于由多個(gè)所述電極中的每一個(gè)傳遞電脈沖刺激的相應(yīng)指令。

在至少一個(gè)示例中，所述遙控裝置被配置為至少間歇地?zé)o線地傳送時(shí)間脈沖信號(hào)程序，并且所述刺激裝置的所述輸入裝置至少間歇地與所述遙控裝置無線通信以接收所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序。

在至少一個(gè)示例中，所述遙控裝置和所述刺激裝置通過以下方式中的至少一個(gè)進(jìn)行通信：射頻（rf）傳輸;藍(lán)牙傳輸;和無線局域網(wǎng)（wlan）。

在至少一個(gè)示例中，還包括處理器，其被配置為通過優(yōu)化時(shí)間脈沖信號(hào)來生成所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序：使用計(jì)算模型通過模擬向所述計(jì)算模型傳遞脈沖信號(hào)來生成所述時(shí)間脈沖信號(hào)，以及通過確定每個(gè)特定脈沖信號(hào)以及被確定為擬合的交叉脈沖信號(hào)的適合度來迭代產(chǎn)生連續(xù)世代脈沖信號(hào)。

在至少一個(gè)示例中，所述處理器被配置為通過進(jìn)一步迭代產(chǎn)生時(shí)間脈沖信號(hào)集合的連續(xù)世代來優(yōu)化所述時(shí)間脈沖信號(hào)：根據(jù)時(shí)間脈沖信號(hào)的任意特定世代去促進(jìn)電脈沖刺激對所述受試對象的傳遞；測量受到根據(jù)所述特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)向所述受試對象傳遞電脈沖刺激影響的功效參數(shù)，效率參數(shù)以及副作用參數(shù);使用所測量的功效參數(shù)，效率參數(shù)以及副作用參數(shù)確定所述特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)的適合度;根據(jù)所確定的特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)的適合度，使用所述特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)來產(chǎn)生下一代時(shí)間脈沖信號(hào)。

在至少一個(gè)示例中，每個(gè)所述時(shí)間脈沖信號(hào)包括傳遞具有可調(diào)節(jié)脈寬和幅度的脈沖的指令。

在至少一個(gè)示例中，所述幅度對應(yīng)于電壓或電流。

在至少一個(gè)示例中，所述處理器是所述遙控裝置的機(jī)載組件。

在至少一個(gè)示例中，所述處理器是所述刺激裝置的機(jī)載組件。

在至少一個(gè)示例中，所述處理器將所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序下載到所述遙控裝置。

在至少一個(gè)示例中，所述遙控裝置被配置為生成所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序。

在至少一個(gè)示例中，所述遙控裝置被配置為接收和存儲(chǔ)時(shí)間脈沖信號(hào)程序。

在至少一個(gè)示例中，所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序包括多個(gè)時(shí)間脈沖信號(hào)集合，并且其中所述遙控裝置包括用戶輸入設(shè)備，用戶通過所述用戶輸入設(shè)備選擇所述多個(gè)時(shí)間脈沖信號(hào)集合中的特定時(shí)間脈沖信號(hào)集合以發(fā)送到所述刺激裝置。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，一種用于向受試對象傳遞電脈沖刺激的系統(tǒng)的遙控裝置，所述系統(tǒng)包括一刺激裝置，所述刺激裝置包括控制模塊、與所述控制模塊電通信的至少一個(gè)電極，以及一個(gè)用于接收時(shí)間脈沖信號(hào)程序的輸入設(shè)備，所述刺激設(shè)備被配置為根據(jù)所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序經(jīng)由所述至少一個(gè)電極向受試對象傳遞電脈沖刺激，所述遙控裝置被配置為至少間歇地發(fā)送所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序。

在至少一個(gè)示例中，所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序包括用于由多個(gè)電極中的每一個(gè)傳遞電脈沖刺激的相應(yīng)指令。

在至少一個(gè)示例中，所述遙控裝置被配置為無線發(fā)送所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序。

在至少一個(gè)示例中，所述遙控裝置和所述刺激裝置通過以下方式中的至少一個(gè)進(jìn)行通信：射頻（rf）傳輸;藍(lán)牙傳輸;和無線局域網(wǎng)（wlan）。

在至少一個(gè)示例中，該系統(tǒng)還包括處理器，其被配置為通過優(yōu)化時(shí)間脈沖信號(hào)來生成所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序：使用計(jì)算模型通過模擬向所述計(jì)算模型傳遞脈沖信號(hào)來生成所述時(shí)間脈沖信號(hào)，以及通過確定每個(gè)特定脈沖信號(hào)以及被確定為擬合的交叉脈沖信號(hào)的適合度來迭代產(chǎn)生連續(xù)世代脈沖信號(hào)。

在至少一個(gè)示例中，所述處理器被配置為通過進(jìn)一步迭代產(chǎn)生時(shí)間脈沖信號(hào)集合的連續(xù)世代來優(yōu)化所述時(shí)間脈沖信號(hào)：根據(jù)時(shí)間脈沖信號(hào)的任意特定世代去促進(jìn)電脈沖刺激對所述受試對象的傳遞；測量受到根據(jù)所述特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)向所述受試對象傳遞電脈沖刺激影響的功效參數(shù)，效率參數(shù)以及副作用參數(shù);使用所測量的功效參數(shù)，效率參數(shù)以及副作用參數(shù)確定所述特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)的適合度;根據(jù)所確定的特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)的適合度，使用所述特定世代時(shí)間脈沖信號(hào)來產(chǎn)生下一代時(shí)間脈沖信號(hào)。

在至少一個(gè)示例中，每個(gè)所述時(shí)間脈沖信號(hào)包括傳遞具有可調(diào)節(jié)脈寬和幅度的脈沖的指令。

在至少一個(gè)示例中，所述幅度對應(yīng)于電壓或電流。

在至少一個(gè)示例中，所述處理器是所述遙控裝置的機(jī)載組件。

在至少一個(gè)示例中，所述處理器是所述刺激裝置的機(jī)載組件。

在至少一個(gè)示例中，所述處理器將所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序下載到所述遙控裝置。

在至少一個(gè)示例中，所述遙控裝置被配置為生成所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序。

在至少一個(gè)示例中，所述遙控裝置被配置為接收和存儲(chǔ)時(shí)間脈沖信號(hào)程序。

在至少一個(gè)示例中，所述時(shí)間脈沖信號(hào)程序包括多個(gè)時(shí)間脈沖信號(hào)集合，并且其中所述遙控裝置包括用戶輸入設(shè)備，用戶通過所述用戶輸入設(shè)備選擇所述多個(gè)時(shí)間脈沖信號(hào)集合中的特定時(shí)間脈沖信號(hào)集合以發(fā)送到所述刺激裝置。

附圖說明

前述發(fā)明內(nèi)容和以下詳細(xì)描述將參照附圖來閱讀，附圖示出了下面簡要描述的特定示例性實(shí)施例和特征。然而，概述和詳細(xì)描述不僅限于明確示出的那些實(shí)施例和特征。

圖1示出了一種基于最佳脈沖刺激的時(shí)間信號(hào)設(shè)計(jì)模型的方法的流程圖；

圖2示出了根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的用于優(yōu)化時(shí)間刺激信號(hào)的計(jì)算模型的圖示；

圖3a示出了是圖2中模型中a型構(gòu)造的均勻1hz輸入信號(hào)；

圖3b示出了對應(yīng)圖3a的c纖維；

圖3c示出了神經(jīng)瘤（a纖維）的隨機(jī)輸入的區(qū)域；

圖3d示出了對應(yīng)圖3c的c纖維；

圖4示出了根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算優(yōu)化的圖示；

圖5a示出了是由25個(gè)隨機(jī)產(chǎn)生的生物信號(hào)脈沖序列組成的初始群的樣本；

圖5b示出了是一組25個(gè)有生物信號(hào)的后代，包括殘存信號(hào)，遷移信號(hào)和后代信號(hào)；

圖5c示出了跨越四百個(gè)連續(xù)世代的適合度分?jǐn)?shù)圖；

圖6a示出了一種用于根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例編程脊髓刺激（scs）設(shè)備的遙控裝置的說明；

圖6b示出了圖6a中刺激設(shè)備的框圖；

圖7示出了包括與規(guī)則的恒定頻率信號(hào)相比的非均勻時(shí)間信號(hào)和多頻率scs信號(hào)的非規(guī)則刺激信號(hào)的一組示例；

圖8示出了圖6a中遙控裝置的框圖；

圖9示出了用戶界面圖形，其中用戶移動(dòng)光標(biāo)以確定scs信號(hào)優(yōu)化中的功效，效率和副作用的相對權(quán)重；

圖10示出了根據(jù)遙控裝置和圖6a中刺激設(shè)備傳遞以及優(yōu)化scs信號(hào)的至少一個(gè)實(shí)施例的流暢圖。

具體實(shí)施方式

任何尺寸均出于示例性目的提供在附圖和這些描述中表示或暗示。因此，并不是根據(jù)這種示例性尺寸在附圖和這些描述的范圍內(nèi)做出所有實(shí)施例。附圖不一定按比例繪制。

這些描述涉及使用與脊髓中的痛覺回路的生物物理模型耦合的搜索啟發(fā)式（遺傳算法）來優(yōu)化scs的時(shí)間信號(hào)，以這種方式抑制來自脊髓的傷害性感受信息，降低功耗（效率），并減少與感覺異常副作用相關(guān)的神經(jīng)信號(hào)。計(jì)算建模工作表明，傳播傷害性信息（疼痛信號(hào)）到大腦的脊髓中的寬動(dòng)態(tài)范圍（wdr）神經(jīng)元的活性取決于應(yīng)用scs的頻率，提供scs的新型時(shí)間信號(hào)可以用于最小化wdr神經(jīng)元的活動(dòng)（減輕疼痛）和應(yīng)用的頻率。

刺激（功耗降低和可能的副作用）。利用最優(yōu)化的時(shí)間信號(hào)優(yōu)化疼痛抑制，并采用時(shí)間信號(hào)來抑制除了所提到的疼痛緩解之外的感覺異常。

遺傳算法使用由背角寬動(dòng)態(tài)范圍（wdr）投射神經(jīng)元組成的計(jì)算模型的輸出，所述投射神經(jīng)元負(fù)責(zé)將與傷害感受信息傳遞到與副作用感覺異常相關(guān)的腦和背側(cè)核核（dcn）神經(jīng)元以優(yōu)化時(shí)間信號(hào)的刺激在scs中傳遞。這種優(yōu)化的刺激將盡可能多地以盡可能最低的頻率抑制wdr和dcn神經(jīng)元的活性。此外，減少wdr活性（功效）的相對重要性，降低刺激頻率（效率），和減少dcn神經(jīng)元活動(dòng)（感覺異常）可以通過修改權(quán)重來控制方程式（1）中的f、s以及p，以產(chǎn)生一個(gè)針對用戶或患者特定應(yīng)用定制的族。該算法可以連續(xù)地執(zhí)行并同時(shí)作為scs脈沖發(fā)生器的軟件的一部分。患者對疼痛和感覺異常的評(píng)級(jí)可分別用作wdr和dcn活性代表。

使用啟發(fā)式搜索啟遺傳算法（ga）進(jìn)行優(yōu)化，其中在多個(gè)迭代或“世代”中開發(fā)和評(píng)估最佳刺激信號(hào)。在該算法中，在測試下的每個(gè)刺激信號(hào)被表示為包括一系列位的“基因”，表示在每個(gè)脈沖表示的時(shí)間間隔上刺激是開還是關(guān)。

根據(jù)由先前建立的周期的可能信號(hào)的集合內(nèi)的每個(gè)信號(hào)表示的脈沖流來進(jìn)行刺激，之后評(píng)估信號(hào)的“適合度”。最佳信號(hào)由保持由有利于低wdr/dcn神經(jīng)元輸出和低刺激頻率的組合的成本函數(shù)確定。并且不同殘存信號(hào)信號(hào)的基因雜交以產(chǎn)生用于進(jìn)一步試驗(yàn)的“后代”信號(hào)。此外，為了促進(jìn)收斂到最優(yōu)解，將可變性引入到刺激信號(hào)中，點(diǎn)突變可間歇地應(yīng)用于限定脈沖序列的“后代”中的要素，由隨機(jī)產(chǎn)生的脈沖序列（信號(hào)）組成的“遷移信號(hào)信號(hào)”散布在代表下一代的群體中。該過程迭代地繼續(xù)，直到達(dá)到指定數(shù)量的代或用于最佳（最優(yōu)）解的成本函數(shù)（適應(yīng)度）的閾值。優(yōu)化完成后，根據(jù)根據(jù)方程式1的a，b和c的各種組合的最終生物信號(hào)族被提供給用戶或患者，并且選擇最佳地對應(yīng)于用戶或患者特定的期望結(jié)果（低痛，低功耗，低感覺異常）的信號(hào)并將其遞送給患者。優(yōu)化算法還可以被打開和關(guān)閉（例如，醫(yī)生在檢查期間的更新）或者被設(shè)置為具有用于連續(xù)患者選擇的不確定端點(diǎn)的持續(xù)進(jìn)行狀態(tài)。

圖1為脈沖刺激的最佳時(shí)間信號(hào)的模型化設(shè)計(jì)的方法100的流程圖，如用于scs中，根據(jù)本公開的實(shí)施例。刺激信號(hào)可以表示為一包括表示在由每個(gè)脈沖表示的時(shí)間間隔上刺激是開還是關(guān)的一系列脈沖的“基因”。

參考圖1，方法100包括在步驟102中使用脈沖,（0和1）生成一組隨機(jī)時(shí)間信號(hào)。在步驟104中，方法100包括通過向受試對象傳遞刺激或使用信號(hào)集合對受試對象模擬刺激來將脈沖函數(shù)應(yīng)用于對象。在方法100的第一次迭代中，可以使用在步驟102中生成的隨機(jī)時(shí)間信號(hào)。可以組合多種信號(hào)，特別是在上下文中參考下面描述的步驟104-114描述的迭代信號(hào)演進(jìn)。

如圖6a所示，關(guān)于使用信號(hào)集合向受試對象遞送刺激，方法100可以實(shí)現(xiàn)例如通過使用示例性遙控裝置600來編程脊髓刺激（scs）裝置650以將電脈沖刺激遞送到人類受試對象。下面參照圖6a-6b以及圖8進(jìn)一步描述遙控裝置600和刺激設(shè)備650。用于實(shí)現(xiàn)方法100的其他控制器和計(jì)算設(shè)備在這些描述的范圍內(nèi)。關(guān)于使用信號(hào)集合來模擬對受試對象的刺激，計(jì)算模型可以當(dāng)作受試對象，如下面參考圖2所描述的，對其應(yīng)用模擬刺激。因此，應(yīng)用脈沖函數(shù)可以包括將電脈沖傳遞到物理對象和模擬到計(jì)算模型的脈沖傳遞中的任一個(gè)或兩者。

在圖1的方法100中，是否應(yīng)用實(shí)際刺激或模擬刺激，步驟106包括根據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)的測量或模擬的代理使用功效，效率和副作用參數(shù)，以確定在步驟104中傳遞或模擬的信號(hào)的適合度。

步驟108包括排序和選擇用于保存的最佳信號(hào)，如步驟116中所表示的通過保存用于稍后使用的選擇，或者用于下一代信號(hào)繼續(xù)優(yōu)化，以用于由方法100至步驟112的分支表示的進(jìn)一步迭代。被稱為“殘存信號(hào)”的所選信號(hào)作為最適合使用（步驟116）或者用于產(chǎn)生（步驟112）下一代信號(hào)（稱為“后代”）。

步驟110包括確定在步驟106和108中確定的信號(hào)或當(dāng)前信號(hào)是否已經(jīng)達(dá)到優(yōu)化端點(diǎn)或標(biāo)準(zhǔn)。假設(shè)尚未達(dá)到優(yōu)化端點(diǎn)或標(biāo)準(zhǔn)，如由“否”表示，則方法100分支到步驟112，其包括通過交叉殘存信號(hào)信號(hào)構(gòu)建下一代刺激信號(hào)以生成后代信號(hào)。

方法100從步驟112繼續(xù)進(jìn)行在步驟114中通過添加隨機(jī)脈沖序列信號(hào)來生成下一代信號(hào)的進(jìn)一步構(gòu)造，稱為遷移信號(hào)信號(hào)，并且任選地向步驟112中產(chǎn)生的后代信號(hào)添加點(diǎn)突變。因此，步驟114為了便于收斂到最優(yōu)解，將可變性引入到信號(hào)生成中。

假設(shè)已經(jīng)達(dá)到優(yōu)化端點(diǎn)或標(biāo)準(zhǔn)，參考步驟110如表示“yes”，方法100分支到步驟116，其中保存最優(yōu)信號(hào)以供稍后選擇以用于對受試對象的使用。

方法100可以在步驟104-114的循環(huán)中迭代地繼續(xù)，直到指定數(shù)量的代或直到未達(dá)到優(yōu)化端點(diǎn)或標(biāo)準(zhǔn)。例如，可以達(dá)到成本函數(shù)的閾值。優(yōu)化完成后，被算法認(rèn)為是最優(yōu)的刺激信號(hào)可用于遞送給受試對象。由方法100表示的優(yōu)化算法可以被打開和關(guān)閉（例如，醫(yī)生在檢查期間的更新）或者被設(shè)置為利用不確定的端點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行。

圖2為根據(jù)至少一個(gè)用于優(yōu)化時(shí)間刺激信號(hào)的計(jì)算模型200的實(shí)施例的圖示。如圖2所示，模型200包括模擬生物物理神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)，其以與背角疼痛處理網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有方案一致的方式連接。模型的輸入將包括從外圍傳送信息的30個(gè)aβ光纖，15個(gè)aδ光纖202和30個(gè)c原生傳入光纖204。30個(gè)aβ纖維被分成各自具有十五個(gè)纖維的兩個(gè)亞群，其中一個(gè)aβ纖維群206源自疼痛的“局部”來源，而另一個(gè)aβ纖維210源自“周圍”接受區(qū)域。scs212將通過aβ纖維的側(cè)支被遞送到網(wǎng)絡(luò)，以模擬背柱纖維激活。

多個(gè)ajc纖維和興奮性中間神經(jīng)元用于解釋時(shí)間總和對神經(jīng)元活動(dòng)的影響以及增加輸入的可變性。為了模擬來自外周或背列神經(jīng)纖維的現(xiàn)實(shí)信號(hào)傳播，基于a和c光纖的傳導(dǎo)速度的傳播延遲被并入用于所有仿真的所有輸入中。scs電極和背柱網(wǎng)絡(luò)之間的假定距離將基于scs電極相對于對應(yīng)于疼痛源的目標(biāo)皮區(qū)的臨床布置。在圖2中：in=抑制性干擾素;ex=excitatoryinterneuron;wdr=寬動(dòng)態(tài)范圍投影神經(jīng)元;和dcn=背柱核神經(jīng)元。圓突觸表示興奮性連接。平坦突觸表示抑制性連接。使用優(yōu)化算法的scs經(jīng)由局部和周圍的aβ光纖輸入傳送。scs傳播距離214和dcn傳播距離216根據(jù)已知的臨床和/或患者特異性值來設(shè)置。模型200包括背列核中的神經(jīng)元的表示，其活性被認(rèn)為與scs誘導(dǎo)的感覺異常相關(guān)。每個(gè)背側(cè)柱核神經(jīng)元接收來自受scs影響的相同αβ/背側(cè)柱纖維的多個(gè)輸入。基于假定scs位點(diǎn)和背柱核之間的臨床距離的傳播延遲被應(yīng)用于所有模擬的scs輸入。每個(gè)背側(cè)柱核神經(jīng)元接收來自受scs影響的相同αβ/背側(cè)柱纖維的多個(gè)輸入。基于假定scs位點(diǎn)和背柱核之間的臨床距離的傳播延遲被應(yīng)用于所有模擬的scs輸入。感覺異常相關(guān)輸出220和功效相關(guān)輸出222在圖2中表示。

如圖3a-3d代表外周原始傳入纖維中的不間斷的信號(hào)。示出了代表性的均勻1hz輸入（圖3a和代表神經(jīng)瘤的隨機(jī)輸入（圖3c）。對于所有光纖輸入（y軸;由a和c光纖分離）示出了每個(gè)的五秒間隔（x軸）。圖上的每個(gè)黑點(diǎn)表示通過模型的相應(yīng)輸入記錄尖峰的時(shí)間點(diǎn)。在圖3c中，30％的a纖維輸入顯示爆裂行為并且由線段302表示。

如圖1所示進(jìn)行計(jì)算優(yōu)化。圖4是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例。簡而言之，允許模擬時(shí)間402的一秒鐘去允許模型初始化，并且外圍傳感輸入由在所有光纖上同步的恒定1hz脈沖串或基于泊松過程的隨機(jī)尖峰串組成，其特性匹配那些取自外周神經(jīng)瘤（參見圖3a-3d）的擊發(fā)行為的持續(xù)時(shí)間為第二十二間隔404。scs212使用每個(gè)時(shí)間刺激模式的一秒重復(fù)（生物信號(hào)）在給定世代內(nèi)被傳送用于下一個(gè)二十秒間隔406，同時(shí)記錄wdr神經(jīng)元和背柱核神經(jīng)元的輸出。一組固定頻率控制，其中響應(yīng)于wdr和背柱核神經(jīng)元的輸出以及從1hz至200hz的恒定頻率scs的成本函數(shù)進(jìn)行比較，因?yàn)楫?dāng)前scs協(xié)議使用固定頻率刺激。圖2的模型200的部分在圖4中示出。該算法例如根據(jù)圖1的方法100進(jìn)行。

根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的啟發(fā)式搜索（遺傳算法）將25個(gè)隨機(jī)生成的刺激信號(hào)初始化，或“生物信號(hào)”，每個(gè)包含代表一個(gè)毫秒倉的一千個(gè)“脈沖”，其中scs脈沖在給定的一秒間隔上遞送；在第22個(gè)刺激周期期間的整個(gè)scs脈沖序列由20個(gè)連續(xù)重復(fù)的給定信號(hào)構(gòu)成（見圖4以及圖5）。在每個(gè)模擬運(yùn)行之后，使用在等值恒定頻率scs（f）期間wdr神經(jīng)元在信號(hào)化scs期間的平均發(fā)射速率與wdr神經(jīng)元的發(fā)射速率之間的差的加權(quán)和來確定對應(yīng)于每個(gè)刺激信號(hào)的成本函數(shù)j，使用生物信號(hào)（s）的scs的平均頻率，以及背柱核神經(jīng)元的平均放電率（p）。示例性成本函數(shù)如下面的方程式1所示：

分別對應(yīng)于f，s和p的加權(quán)項(xiàng)a，b和c根據(jù)應(yīng)用或患者特異性結(jié)果來分配，特別：患者特異性平衡的更好的功效（增加a）;更好的效率（增加b）;和/或顯著的感覺異常減少（增加c）。理想的刺激序列相應(yīng)地具有最小的wdr響應(yīng)，低的等效頻率，和/或最小背柱核神經(jīng)元反應(yīng);因此產(chǎn)生較低成本（即最小化j）的刺激信號(hào)被認(rèn)為更合適。在初始適應(yīng)度評(píng)估之后，根據(jù)其相應(yīng)的成本函數(shù)值對生物信號(hào)進(jìn)行排序，并構(gòu)建每個(gè)后續(xù)世代，在至少一個(gè)實(shí)施例中，來自：來自當(dāng)前世代的預(yù)定數(shù)量的適合生物信號(hào)（“殘存信號(hào)”）；預(yù)定數(shù)量的隨機(jī)生成的“遷移信號(hào)信號(hào)”;和“后代”，由前一代任何兩種生物（信號(hào)）的基因交叉產(chǎn)生（如圖5b所示）。為了改善生物信號(hào)之間的多樣性，后代信號(hào)受制于“點(diǎn)突變”，或?qū)υ谡麄€(gè)群體上以固定頻率產(chǎn)生的信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)脈沖的改變（如圖5b所示）。雖然上一代中的所有信號(hào)都可以在后代群體中表示，更適合的信號(hào)比不適合的信號(hào)具有跟高的在交叉中表示的概率。可以運(yùn)行遺傳算法的迭代，并且重新評(píng)估群體，直到達(dá)到用戶定義的端點(diǎn)或收斂點(diǎn)（如圖5c所示）。

在兩個(gè)刺激信號(hào)的交叉中，兩個(gè)現(xiàn)有信號(hào)中的每一個(gè)是父信號(hào)，并且它們交叉，每個(gè)都提供其中的一些要素，以創(chuàng)建后續(xù)的后代信號(hào)。使用均勻交叉進(jìn)行不同親代生物信號(hào)之間的雜交，其中源自任一親代的后代中的任何脈沖的概率獨(dú)立于任何其他脈沖的概率，使用多個(gè)交叉點(diǎn)來重組兩個(gè)親代信號(hào)。雖然上一代中的所有信號(hào)都可以在這些后代中表示，使用隨機(jī)衰減的指數(shù)分布來確定在這些交叉中表示的信號(hào)的概率，使得更適合的信號(hào)（即，產(chǎn)生成本函數(shù)的較低值）具有相對較少擬合信號(hào)被選擇用于均勻交叉更高的概率。

圖5a-5c顯示樣本信號(hào)群以及優(yōu)化進(jìn)展，圖5a是由25個(gè)隨機(jī)產(chǎn)生的脈沖流（“生物信號(hào)”）組成的初始群體的樣本，其中每個(gè)短劃線對應(yīng)于二進(jìn)制“1”，表示在一秒鐘長的重復(fù)信號(hào)內(nèi)發(fā)生有效刺激的一毫秒時(shí)間間隔。

圖5b是在隨后一代中的二十五種有機(jī)體信號(hào)的集合，包括：預(yù)定數(shù)量的殘存信號(hào)502，定義為來自上一代的最適合的生物信號(hào);預(yù)定數(shù)量的隨機(jī)生成的遷移信號(hào)信號(hào)504;以及可能或可能不經(jīng)歷點(diǎn)突變的前一代生物的后代信號(hào)506。

圖5c是跨越四百個(gè)連續(xù)世代的適合度分?jǐn)?shù)圖。示出了最佳適合度生物信號(hào)512，最差適合度生物信號(hào)514和中等適合度生物信號(hào)516的圖示以及恒定頻率等效圖518。所描繪的優(yōu)化進(jìn)行指定數(shù)目的代和/或直到最佳生物信號(hào)的適應(yīng)度不再改善。

scs優(yōu)化和傳遞可以作為在單獨(dú)平臺(tái)上的算法來執(zhí)行，例如cpu，臺(tái)式或膝上型計(jì)算機(jī)，平板電腦，智能電話或類似設(shè)備，或者其可以執(zhí)行脊髓刺激脈沖發(fā)生器裝置內(nèi)的軟件。

如圖1所示，這些描述還涉及使用遙控裝置來對具有使用運(yùn)算啟發(fā)式搜索（例如上文參考圖1所述的遺傳算法）產(chǎn)生的非規(guī)則時(shí)間刺激信號(hào)的脊髓刺激（scs）裝置進(jìn)行編程。使用背角中的疼痛處理回路的生物物理模型的模擬實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，使用包括諸如間隙，突發(fā)和不規(guī)則脈沖間間隔（圖7a和7c）的特征的非規(guī)則時(shí)間信號(hào)的scs使用遺傳算法可以比使用恒定ipi的等效頻率下的scs更有效或更有效地抑制負(fù)責(zé)疼痛傳遞到大腦的wdr神經(jīng)元的活性。

根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的scs系統(tǒng)和方法各自作為或由遠(yuǎn)程控制設(shè)備提供以對刺激設(shè)備進(jìn)行編程。圖6a是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的用于對刺激設(shè)備650進(jìn)行編程的遠(yuǎn)程控制設(shè)備600的圖示。

圖8是遙控裝置600的框圖。遙控裝置600在圖8作為獨(dú)立的遠(yuǎn)程電子設(shè)備，包括內(nèi)部處理器602，用戶接口604以及能夠與刺激設(shè)備650（圖6a-6b）通信的有線或無線輸入/輸出端口606。內(nèi)部處理器602（圖8）能夠下載，上傳，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備610中，并且運(yùn)行使用搜索啟發(fā)法生成刺激信號(hào)所需的計(jì)算機(jī)代碼和其他數(shù)據(jù)內(nèi)容，以及這種信號(hào)到刺激設(shè)備650的傳輸。例如，內(nèi)部處理器602向外部計(jì)算機(jī)/數(shù)據(jù)庫發(fā)送和從外部計(jì)算機(jī)/數(shù)據(jù)庫接收時(shí)間模式信息和數(shù)據(jù)。例如，內(nèi)部處理器602向外部計(jì)算機(jī)/數(shù)據(jù)庫發(fā)送和從外部計(jì)算機(jī)/數(shù)據(jù)庫接收時(shí)間信號(hào)信息和數(shù)據(jù)。刺激信號(hào)可以由刺激設(shè)備用于傳遞非規(guī)則刺激，其中非規(guī)則刺激包括非均勻時(shí)間信號(hào)和/或同時(shí)傳遞的恒定刺激的多個(gè)不同頻率的組合（參見例如圖7）。內(nèi)部處理器602可以為此目的定制設(shè)計(jì)，并且作為如圖6a所示的獨(dú)立設(shè)備的一部分。其他實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)，膝上型計(jì)算機(jī)，智能電話，個(gè)人桌面助理（pda），平板電腦或能夠在植入前或植入后與刺激設(shè)備遠(yuǎn)程通信并控制刺激設(shè)備的其他電子設(shè)備中的程序。

用戶接口604（圖8）接收用戶輸入并向用戶顯示數(shù)據(jù)，例如當(dāng)前信號(hào)和組合被遞送和/或測量的疼痛的生物指標(biāo)，例如但不限于wdr神經(jīng)元的放電率，并且允許用戶通過諸如觸摸屏，按鈕/鍵盤，語音命令或其他這樣的方法的內(nèi)置硬件接口來對要由設(shè)備輸出的搜索啟發(fā)式或時(shí)間信號(hào)進(jìn)行編程。另外，用戶接口604將允許用戶在設(shè)備上打開和關(guān)閉搜索啟發(fā)式算法和/或改變搜索啟發(fā)式的參數(shù)的權(quán)重（例如刺激的功效，功耗效率，副作用）確定要傳送的時(shí)間信號(hào)或頻率的組合。例如，如圖1所示，如圖9所示，用戶接口604（圖8）可以用于調(diào)整上述等式1中的系數(shù)a，b和c，通過該系數(shù)a，b和c改變成本函數(shù)j對每個(gè)參數(shù)f，s和p的靈敏度。

方便的，用戶接口604允許用戶配置哪個(gè)或哪些活動(dòng)電極接觸將傳送哪個(gè)（哪些）時(shí)間信號(hào)和/或頻率。與刺激設(shè)備650或外部系統(tǒng)的通信可以通過直接有線回路或通過使用射頻（rf）傳輸，藍(lán)牙，無線局域網(wǎng)（wlan）或類似協(xié)議無線地進(jìn)行。遙控裝置600可以向刺激設(shè)備650發(fā)送信息或編程指令，并且從刺激設(shè)備650接收關(guān)于當(dāng)前刺激參數(shù)的信息，例如通過一個(gè)或多個(gè)特定電極接觸傳送的信號(hào)和關(guān)于狀態(tài)的信息，例如對應(yīng)于患者的疼痛水平的神經(jīng)信號(hào)。

圖6a還示出了根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的植入以刺激人類對象的目標(biāo)神經(jīng)組織的刺激裝置650的解剖視圖。受試對象可能患有神經(jīng)障礙，例如慢性疼痛或其他病癥。圖6b是圖6a的刺激設(shè)備的框圖。刺激裝置650包括導(dǎo)線652和多個(gè)電極656的電極陣列654。明確示出的有五個(gè)電極656，但是可以包括任何數(shù)量的電極。電極陣列654在圖1中被示出為可操作地定位。在受試對象的脊柱622的硬膜外腔620中。電極陣列654位于作為刺激目標(biāo)的神經(jīng)部位，例如沿著脊髓624.或者，電極陣列654可以適當(dāng)?shù)匚挥谌魏纹渌恢茫糜谀繕?biāo)神經(jīng)組織的期望的電刺激。導(dǎo)線652可以包括多個(gè)線或引線，使得可以向電極656提供不同或相同的電信號(hào)。

刺激裝置650包括控制模塊660，導(dǎo)線652從控制模塊660延伸到任何期望的治療位置。如圖6a所示，scs裝置650的控制模塊660可以由受試對象攜帶，例如在口袋或特別適配的袋中，或者可以適當(dāng)?shù)刂踩胧茉噷ο篌w內(nèi)，例如但不限于植入腹部或其他主體部分。導(dǎo)線652可操作地連接到控制模塊660的輸出，以經(jīng)由電極陣列654將刺激信號(hào)輸送到期望的對象。

如圖所示，如圖6b所示，刺激設(shè)備650的控制模塊660包括本地控制器662，脈沖發(fā)生器664，電源666，輸入/輸出設(shè)備670和存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備672。本地控制器662可以包括運(yùn)行例如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備672上的軟件，固件或其組合的處理器，用于實(shí)現(xiàn)本文描述的功能。本地控制器662可操作地連接到脈沖發(fā)生器664，用于控制脈沖發(fā)生器以產(chǎn)生用于向目標(biāo)神經(jīng)組織施加電刺激信號(hào)的電信號(hào)。脈沖發(fā)生器的輸出信號(hào)由導(dǎo)線652傳送到電極陣列654，用于在目標(biāo)神經(jīng)組織處的電刺激。電源666（例如電池）根據(jù)需要向本地控制器662和脈沖發(fā)生器664以及任何其它本地設(shè)備供電。控制模塊660可以通過任何合適的通訊鏈路（例如，有線，無線或光通信鏈路）經(jīng)由輸入/輸出設(shè)備670與遠(yuǎn)程控制設(shè)備600通信。通信鏈路還可以設(shè)置充電電池。

臨床醫(yī)生可以與遙控裝置600的用戶接口交互，以對植入的脈沖發(fā)生器664的輸出進(jìn)行編程，包括激活電極，刺激脈沖幅度，刺激脈沖持續(xù)時(shí)間，刺激信號(hào)（包括脈沖重復(fù)頻率）等，經(jīng)由每個(gè)電極656施加。患者還可以與遙控裝置600（圖8）的用戶接口604交互以提供例如關(guān)于患者體驗(yàn)的信息反饋，包括例如是否經(jīng)歷副作用以及疼痛癥狀是否改善或惡化。患者可以與用戶界面交互，用于在一組預(yù)編程的刺激參數(shù)集之中進(jìn)行選擇。這些刺激參數(shù)集可以已經(jīng)由臨床醫(yī)生編程或以其它方式設(shè)置并且存儲(chǔ)在遙控裝置600的存儲(chǔ)裝置610或刺激裝置650的控制模塊660的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置672中。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，遙控裝置600確定或接收時(shí)間scs信號(hào)，并將用于管理時(shí)間信號(hào)的信息傳送到刺激裝置650，其將電刺激的規(guī)定時(shí)間信號(hào)應(yīng)用于對象的目標(biāo)神經(jīng)組織。

在至少一個(gè)實(shí)施例中，醫(yī)生，臨床醫(yī)生或其他合格的用戶將使用遙控裝置600來編程刺激裝置650以向患者遞送非規(guī)則刺激（圖6a）。非規(guī)則刺激需要多個(gè)不同頻率的組合的非均勻時(shí)間信號(hào)，這些頻率或者最初被編程到設(shè)備中或者使用啟發(fā)示搜索例如遺傳算法或者刺激效應(yīng)（效率，效率，副作用）的映射來導(dǎo)出組合（圖7）。在設(shè)備植入和激活之后，用戶然后可以選擇使用如所描述的預(yù)加載的刺激范例或者切換內(nèi)置的啟發(fā)式搜索以優(yōu)化時(shí)間信號(hào)或頻率組合。該優(yōu)化可以基于諸如上述方程式1的成本函數(shù)。作為對于改善的功效（a），刺激效率（b）或側(cè)面（b）的偏好而加權(quán)的功效（f），效率（s）或副作用（p）的測量的治療的總“成本”效果（c）。在至少一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部數(shù)據(jù)庫將多個(gè)頻率的可能組合映射到將使用那些組合或另一操作來刺激的功效參數(shù)，效率參數(shù)或副作用參數(shù)。

參考方程式1，用戶可以在滑動(dòng)標(biāo)尺，數(shù)字鍵盤或用戶界面上顯示的其他顯示器上調(diào)整a，b和c的絕對值或它們的相對加權(quán)（即，a和b之間的比率），如圖9所示。a，b和c的比率的設(shè)置可以使得遙控裝置600使用針對a，b和c的特定值/比率優(yōu)化的預(yù)定非規(guī)則刺激范例或一組時(shí)間模式和頻率組合，其中可以允許患者切換。在閉環(huán)設(shè)備中，設(shè)置比率可以用于在刺激設(shè)備中配置板上搜索啟發(fā)式算法（優(yōu)化算法，數(shù)據(jù)庫），以根據(jù)期望的成本函數(shù)生成和優(yōu)化非規(guī)則模式或頻率組合。

用戶還可以使用用戶界面來確定哪些電極接觸將傳送哪個(gè)（哪些）時(shí)間模式和頻率。一旦用戶指示編程（預(yù)定時(shí)間信號(hào)或優(yōu)化）完成，則遙控裝置600通過其通信接口向刺激裝置650發(fā)送信號(hào)，其使用非規(guī)則模式的刺激和可能的優(yōu)化來切換刺激。在隨后的任何時(shí)間，合格的用戶可以通過用戶界面覆蓋系統(tǒng)并且打開和關(guān)閉優(yōu)化算法，在合理的限度內(nèi)改變優(yōu)化成本函數(shù)的參數(shù)，和/或改變正被傳送的時(shí)間信號(hào)，刺激設(shè)備650使用遙控設(shè)備600和相關(guān)聯(lián)的圖形接口。此外，如果系統(tǒng)檢測到指示由刺激引起的不安全狀況的生物信號(hào)，則系統(tǒng)可以通過默認(rèn)到預(yù)配置的一組“安全”自豪來執(zhí)行安全覆蓋，切換優(yōu)化算法開/關(guān)，或改變啟發(fā)式搜索（例如，跳過某些信號(hào)或組合，恢復(fù)到先前的信號(hào)或組合）。

圖7是一組包括非均勻時(shí)間信號(hào)704和多頻率scs模式706的非規(guī)則刺激信號(hào)相較于正常信號(hào)的示例，在非均勻時(shí)間信號(hào)704中，雖然每單位時(shí)間的脈沖數(shù)可以與恒定頻率信號(hào)702中所示的相同，非均勻時(shí)間信號(hào)可以具有附加特征，例如間隙，突發(fā)和/或不規(guī)則的脈沖間間隔，并且可以通過使用優(yōu)化啟發(fā)式搜索來生成或改變。在多頻率scs信號(hào)706中，可以通過相同的電極同時(shí)向患者傳遞兩個(gè)（或更多個(gè)）不同頻率，并且所選擇的頻率表示其效果滿足由用戶指定的功效，效率和副作用參數(shù)的預(yù)定組合。為信號(hào)706選擇的頻率可以是或可以不是彼此的倍數(shù)/因子，并且信號(hào)702中的恒定頻率脈沖序列可以或可以不表示信號(hào)706中所示的組合的平均頻率。

在用戶直接輸入成本函數(shù)參數(shù)加權(quán)系數(shù)（a，b，c）的一個(gè)示例中，用戶輸入對應(yīng)于針對該組值優(yōu)化的自那后或頻率組合的效力，效率和副作用的加權(quán)的原始值。所分配的點(diǎn)可以由硬限制（例如，總點(diǎn)數(shù)可以被總和限制，例如9的數(shù)值或另一個(gè)量）約束或者由設(shè)備重新計(jì)算為比率。

圖9是用戶界面，其中用戶在滑動(dòng)標(biāo)尺上移動(dòng)光標(biāo)902以確定對應(yīng)于針對該組值優(yōu)化的刺激的效力，效率和副作用的相對權(quán)重。滑動(dòng)刻度尺可以設(shè)計(jì)為固定的（如圖所示或以其他方式）或可由用戶配置。根據(jù)值/比率選擇，遙控裝置600將根據(jù)啟發(fā)式搜索（成本函數(shù)，內(nèi)部數(shù)據(jù)庫）輸出被優(yōu)化到期望設(shè)置的刺激（非均勻信號(hào)或頻率組合）。用戶輸入的這些示例不是完全包括所有可能的gui特征或gui設(shè)計(jì)。

圖10是詳細(xì)描述方法1000的流程圖，根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例，諸如遙控裝置600的控制器將預(yù)先配置的非規(guī)則時(shí)間信號(hào)/頻率組合遞送到刺激裝置，例如刺激裝置650和/或配置用于生成非規(guī)則時(shí)間模式和/或找到合適的頻率組合的優(yōu)化啟發(fā)式搜索。可以傳送預(yù)配置的非規(guī)則信號(hào)和/或頻率組合，或者可以使用車載搜索算法來搜索優(yōu)化的信號(hào)和組合。

在方法1000中，步驟1002包括上傳初始時(shí)間模式，頻率組合，成本函數(shù)和映射。步驟1004包括設(shè)置功效，效率和副作用平衡。步驟1006包括切換搜索，例如通過啟動(dòng)上面至少參考圖1、圖5a-5c描述的遺傳算法。

如果在步驟1006中切換開啟搜索，則在步驟1010中繼續(xù)方法1000，步驟1010包括在控制器或刺激裝置處運(yùn)行或啟動(dòng)搜索算法。在步驟1012中，控制器用于優(yōu)化和組合向刺激裝置發(fā)送信號(hào)。在步驟1014中，刺激裝置輸送刺激并提供和/或使用患者數(shù)據(jù)用于反饋。隨著搜索繼續(xù)，方法1000迭代地從步驟1014循環(huán)回到步驟1010。

如果在步驟1006中切換搜索，則方法1000繼續(xù)，在步驟1016中，控制器將預(yù)配置的信號(hào)/組合發(fā)送到刺激裝置。在步驟1020中，刺激裝置輸送刺激并提供和/或使用患者數(shù)據(jù)用于反饋，只要治療是規(guī)定的或期望的就發(fā)生。

圖10中的用戶或系統(tǒng)提示的超控分支1022表示可以中斷迭代搜索循環(huán)（步驟1010,1012和1014）和步驟1020中的治療，并且控制可以通過用戶或從業(yè)者提示超控的動(dòng)作返回到任何先前階段。

已經(jīng)參考附圖描述了特定實(shí)施例和特征。應(yīng)當(dāng)理解，這些描述不限于任何單個(gè)實(shí)施例或任何特定的特征集合，并且可以出現(xiàn)類似的實(shí)施例和特征，或者可以在不脫離這些描述的范圍和精神的情況下進(jìn)行修改和添加。