用于增强神经康复的计算机系统和方法

文档序号:1909647 发布日期:2021-11-30 浏览:13次 >En<

阅读说明:本技术 用于增强神经康复的计算机系统和方法 (Computer system and method for enhancing neurological rehabilitation ) 是由 K·L·斯金纳 R·W·萨布林 J·A·P·雷尼什 M·S·贝利 K·C·莱迪 A·N·帕 于 2020-02-26 设计创作,主要内容包括:一种处理数据的计算机化方法,包括:从具有控制器的便携式神经刺激设备接收便携式神经刺激设备标识信息;从医疗保健专业人员接收患者的患者标识信息;创建患者的电子记录,所述电子记录将便携式神经刺激设备标识信息与患者标识信息进行配对;经由医疗保健专业人员接收指定患者的第一治疗方案的第一输入;处理指定第一治疗方案的第一输入,从而创建设备就绪的第一治疗方案;将设备就绪的第一治疗方案发送到便携式神经刺激设备;从便携式神经刺激设备接收患者的第一治疗方案数据;以及基于第一治疗方案数据来生成患者的第一治疗方案数据集。(A computerized method of processing data, comprising: receiving portable neurostimulation device identification information from a portable neurostimulation device having a controller; receiving patient identification information for a patient from a healthcare professional; creating an electronic record of the patient, the electronic record pairing portable neurostimulation device identification information with patient identification information; receiving, via a healthcare professional, a first input specifying a first treatment protocol for a patient; processing a first input specifying a first treatment protocol, thereby creating a device-ready first treatment protocol; sending a device-ready first therapy regimen to the portable neurostimulation device; receiving first treatment protocol data for the patient from the portable neurostimulation device; and generating a first therapy plan data set for the patient based on the first therapy plan data.)

用于增强神经康复的计算机系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月28日提交的美国临时专利申请No. 62/812,185的权益和优先权,该申请的全部内容由本申请的受让人所拥有,并且通过引用以其全部内容并入本文中。

技术领域

本申请总体上涉及用于增强神经康复的系统、方法和装置,包括计算机程序。更具体地,本申请涉及用于处理经历神经康复治疗的患者的信息的软件工具。

背景技术

神经康复是医学科学中的新兴领域,其中遭受对其全部或部分中枢神经系统(CNS)的损害或损伤的患者被治疗以使神经通路康复,和/或建立新的神经通路,以至少部分地补偿该损害/损伤。神经康复设备的实例被描述于先前发布的专利中,例如,Guarraia等人的美国专利No. 9,072,889、Fisk等人的美国专利No. 9,227,051、Fisk等人的美国专利No. 9,415,209和Guarraia等人的美国专利No. 9,616,222,特此将所有这些专利以其全部内容通过引用而并入。

神经康复通常通过诸如物理疗法、职业疗法或言语疗法之类的非侵入性方法来实现,该非侵入性方法涉及使用锻炼来尝试增加患者的能力。例如,遭受脊髓损伤的一个人可能锻炼身体的受影响区域,以增加运动的协调性和范围。然而,这些方法遭受着如下缺点:耗时、困难并且使患者精疲力尽。还存在诸如电刺激之类的侵入性方法,其中植入电极以在神经通路处或附近递送电以增强神经功能,和/或对抗错误的神经功能。例如,深部脑刺激(DBS)可以用于治疗帕金森病和抑郁症,左迷走神经刺激(LVNS)可以用于治疗癫痫,或者硬膜下可植入刺激器可以用于辅助中风恢复。这些侵入性方法有风险且昂贵,并且因此一般在所有其他治疗干预都已经失败时作为最后手段(last resort)来使用。

尽管用于神经康复的非侵入性或最小侵入性的方法和设备是可用的,但将有益的是更复杂的工具(例如,软件),该工具用于在神经康复疗法期间跟踪和分析特定患者的进展以更好地帮助神经康复治疗。

发明内容

因此,本发明提供了一种新型框架,包括计算系统和相关联的计算方法和模块,用于存储、处理、传送、分析和显示从经历神经康复治疗的患者收集的信息。交托给患者的便携式神经刺激设备可以在疗法环节期间收集患者数据,并且在疗法访视(therapy visit)期间将数据提供给医疗保健专业人员(HCP)的个人计算机。HCP可以在他或她的个人计算机上安装数据管理应用(DMA),以用于接收、处理、分析所述数据和/或在个人计算机上显示所述数据、和/或将所述数据上传到安装有对应DMA云服务的远程服务器。DMA云服务可以接收一个或多个HCP的患者的数据,并且将一些或全部患者数据存储在远程DMA数据库中。本文中描述的系统和方法还可以例如通过接收由患者的便携式神经刺激设备的加速度计记录的数据并且将算法应用于所述数据以对患者在疗法环节期间的活动进行分类,来帮助在疗法环节期间监测患者的特定活动。

在一个方面,本发明的特征在于一种处理数据的计算机化方法。所述计算机化方法包括:由计算设备从具有控制器的便携式神经刺激设备接收便携式神经刺激设备标识信息。所述计算机化方法还包括:由计算设备从医疗保健专业人员接收患者的患者标识信息。所述计算机化方法还包括:由计算设备创建患者的电子记录,所述电子记录将便携式神经刺激设备标识信息与患者标识信息进行配对。所述计算机化方法还包括:由计算设备经由医疗保健专业人员接收指定患者的第一治疗方案的第一输入。所述计算机化方法还包括:由计算设备处理指定第一治疗方案的第一输入,从而创建设备就绪(device-ready)的第一治疗方案。所述计算机化方法还包括:由计算设备将设备就绪的第一治疗方案发送到便携式神经刺激设备。所述计算机化方法还包括:由计算设备从便携式神经刺激设备接收患者的第一治疗方案数据。所述计算机化方法还包括:由计算设备基于第一治疗方案数据来生成患者的第一治疗方案数据集。

在一些实施例中,所述方法包括:由计算设备为医疗保健专业人员显示第一治疗方案数据集。在一些实施例中,所述方法包括:由计算设备经由电子通信网络将第一治疗方案数据集发送到远程服务器。在一些实施例中,所述方法包括:由远程服务器将第一治疗方案数据集存储在与远程服务器进行电子通信的数据库中。在一些实施例中,所述方法包括:由计算设备经由医疗保健专业人员接收指定患者的第二治疗方案的输入。在一些实施例中,所述方法包括:由计算设备处理指定第二治疗方案的输入,从而创建设备就绪的第二治疗方案。在一些实施例中,所述方法包括:由计算设备将设备就绪的第二治疗方案发送到便携式神经刺激设备。在一些实施例中,所述方法包括:由计算设备从便携式神经刺激设备接收患者的第二治疗方案数据。在一些实施例中,所述方法包括:由计算设备基于第二治疗方案数据来生成患者的第二治疗方案数据集。

在一些实施例中,所述方法包括:由计算设备为医疗保健专业人员显示第二治疗方案数据集。在一些实施例中,所述方法包括:由计算设备经由电子通信介质将第二治疗方案数据集发送到远程服务器。在一些实施例中,所述方法包括:由远程服务器将第二治疗方案数据集存储在与远程服务器进行电子通信的数据库中。在一些实施例中,患者标识信息包括患者的全名、出生日期、时区和患者参考代码。在一些实施例中,指定第一治疗方案的输入包括:(i)疗法环节的数量、(ii)每一个疗法环节的周期性活动的类型、以及(iii)用于发信号通知每一个疗法环节的结束的设备反馈的类型。在一些实施例中,指定第一治疗方案的输入包括到期日期(expiration date)。在一些实施例中,到期日期被设置为在随后患者访视医疗保健专业人员之后发生。在一些实施例中,所述方法包括:由计算设备基于第一治疗方案数据集来生成治疗方案的概要页面、活动页面和/或报告中的至少一个。在一些实施例中,第一设备就绪治疗方案包括一个或多个命令。在一些实施例中,每个命令包括表示有效载荷起始、有效载荷、有效载荷结束、校验和、以及消息结束的多个ASCII字符。在一些实施例中,患者的第一治疗方案数据包括一个或多个响应。在一些实施例中,每个响应包括表示有效载荷起始、有效载荷、有效载荷结束、校验和、以及消息结束的多个ASCII字符。

在另一方面,本发明的特征在于一种包括用于处理患者数据的计算设备的计算机化系统。计算设备被配置成:从具有控制器的便携式神经刺激设备接收便携式神经刺激设备标识信息。计算设备还被配置成:从医疗保健专业人员接收患者的患者标识信息。计算设备还被配置成:创建患者的电子记录,所述电子记录将便携式神经刺激设备标识信息与患者标识信息进行配对。计算设备还被配置成:经由医疗保健专业人员接收指定患者的第一治疗方案的第一输入。计算设备还被配置成:处理指定第一治疗方案的第一输入,从而创建设备就绪的第一治疗方案。计算设备还被配置成:将设备就绪的第一治疗方案发送到便携式神经刺激设备。计算设备还被配置成:从便携式神经刺激设备接收患者的第一治疗方案数据。计算设备还被配置成:基于第一治疗方案数据来生成患者的第一治疗方案数据集。

在一些实施例中,所述系统包括便携式神经刺激设备,便携式神经刺激设备具有控制器以及用于与计算设备进行电子通信的接口。在一些实施例中,所述系统包括通过电子通信网络与计算设备进行电子通信的远程服务器。在一些实施例中,所述系统包括与远程服务器进行电子通信的数据库。

在另一方面,本发明的特征在于一种确定时间间隔期间的患者活动的计算机化方法。所述方法包括:由计算系统从具有加速度计的便携式神经刺激设备接收针对所述时间间隔测量的对应于患者在所述时间间隔期间的移动的加速度数据,所述加速度数据反映加速度值的集合。所述方法还包括:由计算系统将所述加速度数据解析成对应于所述时间间隔内的多个离散时段的子集。所述方法还包括由计算系统针对一个或多个阈值幅度中的每一个来确定如下离散时段的数量:针对所述离散时段,离散时段内的任何加速度值超过阈值幅度。所述方法还包括:由计算系统针对所述一个或多个阈值幅度中的每一个、针对所述数量的离散时段来确定所述数量的离散时段的子集,针对所述子集,紧接在前的离散时段也包括超过阈值幅度的加速度值。所述方法还包括:由计算系统针对所述一个或多个阈值幅度中的每一个、通过将离散时段子集的数量除以离散时段的数量来计算活动分数。所述方法还包括:由计算系统基于活动分数中的至少一个对患者在所述时间间隔期间的活动进行分类。

在一些实施例中,所述计算系统包括医疗保健专业人员个人计算设备和具有控制器的便携式神经刺激设备。在一些实施例中,便携式神经刺激设备确定活动分数和/或离散时段的数量,和/或向医疗保健专业人员计算设备提供活动分数和/或离散时段的数量。在一些实施例中,医疗保健计算设备基于活动分数和离散时段的数量来对患者活动进行分类。在一些实施例中,对患者在所述时间间隔期间的活动进行分类包括根据所述时间间隔内的活动分数将活动确定为如下:(i)大于或等于0.9的第一活动分数标示行走;(ii)大于或等于0.85的第二活动分数标示平衡;(iii)大于或等于0.8的第三活动分数标示呼吸;以及(iv)小于0.8的第三活动分数标示无活动。在一些实施例中,使用其他数字阈值来分离出和/或标识这些活动和/或其他活动、或活动组合。

在一些实施例中,所述方法包括:由计算设备显示构成行走、呼吸和意识训练、平衡和/或无活动的患者活动的分数。在一些实施例中,平衡以及呼吸和意识训练被包括在相同的分数中(例如,一起添加、打包和/或显示)。在一些实施例中,加速度的阈值幅度是0.1g、0.01g和0.005g。在一些实施例中,加速度计的采样速率是至少50Hz。在一些实施例中,每个离散时段的长度是1秒。在一些实施例中,所述时间间隔的长度是至少120秒。在一些实施例中,所述方法包括:由计算设备生成概述针对所述时间间隔确定的患者活动的报告。

附图说明

通过参考以下结合附图来考虑的描述,可以更好地理解上面描述的本发明的优点连同进一步的优点。附图不一定是按比例绘制的;取而代之,重点一般被置于说明本发明的原理上。

图1A是根据本发明的说明性实施例的用于帮助患者的神经康复的系统的高级示意图。

图1B是根据本发明的说明性实施例的用于帮助患者的神经康复的系统的示意图。

图2A是根据本发明的说明性实施例的实现用于处理神经康复患者信息的数据管理应用的计算机架构的示意图。

图2B是根据本发明的说明性实施例的用于处理神经康复患者信息的DMA云服务的计算机架构的示意图。

图3是根据本发明的说明性实施例的当控制器连接到HCP计算设备时发生的计算机化步骤的序列图。

图4是根据本发明的说明性实施例的当HCP将患者数据上传到云平台时发生的计算机化步骤的序列图。

图5是根据本发明的说明性实施例的当HCP设置了用于由便携式神经刺激设备实现的方案时发生的计算机化步骤的序列图。

图6A-6N示出了根据本发明的说明性实施例的由HCP使用的DMA的截屏的多个图示。

图7A-7G示出了根据本发明的说明性实施例的被配置成由管理员使用的后端云接口的截屏的多个图示。

图8示出了根据本发明的说明性实施例的用于确定患者在疗法环节期间的活动的活动监测算法的流程图。

图9A和9B示出了根据本发明的说明性实施例的由患者的便携式神经刺激设备的加速度计测量的加速度比对时间的示例性曲线图。

图10示出了根据本发明的说明性实施例的显示了用于确定患者在疗法环节期间的活动的活动监测算法的数学细节的流程图。

图11是根据本发明的说明性实施例的处理数据的方法的方法流程图。

图12是根据本发明的说明性实施例的确定针对时间间隔的患者活动的计算机化方法的方法流程图。

具体实施方式

图1A是根据本发明的说明性实施例的用于帮助患者的神经康复的系统100的高级示意图。系统100包括具有控制器的便携式神经刺激设备102、具有所安装的数据管理应用(DMA)的HCP计算设备104、具有所安装的DMA云服务的远程服务器计算设备106、以及远程DMA数据库108。DMA和DMA云服务可以统称为DMA软件110。便携式神经刺激设备102可以是由Helius Medical公司提供的具有PoNS®控制器的PoNS®设备。HCP计算设备104可以是疗法诊所中的个人计算机或平板电脑。远程服务器计算设备106和远程DMA数据库108可以由第三方云服务(例如,亚马逊Web服务(AWS))来托管。

便携式神经刺激设备102根据由HCP预定义的刺激参数(例如,持续时间)向患者的舌头提供电刺激(例如,在患者的命令下)。便携式神经刺激设备102可以与一个或多个物理疗法锻炼结合地使用,例如,其目标是改进由创伤性脑损伤(TBI)引起的平衡和/或步态障碍、或增强患者的神经康复以达到其他各种目的。便携式神经刺激设备102可以例如通过使用标准USB设备接口以电子方式连接到HCP计算设备104。HCP计算设备可以托管DMA,DMA包括由HCP出于各种目的而使用的软件,该各种目的例如用于(i)记录患者预期执行的预期每日活动环节的数量、(ii)在治疗时段之后查看患者的使用数据、以及(iii)经由其控制器来配置神经刺激设备102(例如,利用一个或多个个性化疗法方案)。

HCP计算设备104例如经由因特网与远程服务器计算设备106进行电子通信。远程服务器计算设备106托管DMA云服务,DMA云服务可以从DMA接收数据、归类和分析患者数据,并且经由电子通信将数据发送到DMA数据库108,例如用于存储和检索。多个HCP计算设备可以连接到DMA云服务,并且多个患者的数据(包括受保护的健康信息或“PHI”)可以存储在DMA数据库108中。在一些实施例中,DMA软件不意图供患者使用;它是供HCP使用的工具,HCP只有在接收了关于其功能性的合适训练之后才能够访问和使用它。HCP用户必须使用独特的账户信息(例如,用户名和密码)进行登录以访问DMA。

图1B是根据本发明的说明性实施例的用于帮助患者的神经康复的系统120的示意图。系统120包括图1A中所示的组件,但是更详细地示意性地示出了便携式神经刺激设备102。特别地,便携式神经刺激设备102包括控制器122以及与控制器122进行电气通信的衔嘴(mouthpiece)124。控制器122包括主用户接口和驱动电子器件。通过主用户接口,可以启动和停止刺激;刺激强度可以调整;并且该系统可以通电和断电。主用户接口包括视觉显示、听觉反馈和振动反馈。衔嘴124包括将其连接到控制器122的线缆。衔嘴124被放置在患者的口中,并且容纳了接触患者舌头以将刺激电流递送至患者的电极。

便携式神经刺激设备102还包括衔嘴保持器壳体126、携带壳体128和充电器130。衔嘴保持器壳体126为衔嘴提供了卫生且耐用的保护性壳体。携带壳体126提供保护性壳体,以在控制器122和衔嘴124不使用时存储和运送它们。充电器128包括主电源适配器,该主电源适配器例如经由标准USB连接器而连接到控制器122,并且提供低压电源以对控制器电池进行再充电。当充电器130连接到控制器122时,可以禁用刺激。

上面在图1A-1B中示出和描述的系统100可以将电神经调制波形递送到患者舌头的特定区域。该波形可以与特定物理疗法结合使用,它们可以一起包括治疗方案。该治疗方案可以用于例如患有由创伤性脑损伤(TBI)引起的慢性平衡和/或步态障碍的患者。HCP可以使用DMA、利用特定于患者的治疗方案以及其治疗阶段来配置控制器122。便携式神经刺激设备102然后可以由患者在几天的时段内潜在地每天使用若干次,以满足所开处方的治疗。治疗可以由患者在该时段期间自己管理,或者可以由HCP来监督。在治疗之后,HCP可以使用DMA将结果和警报从控制器122下载到HCP计算设备104并且查看该结果和警报。

图2A是根据本发明的说明性实施例的实现用于处理神经康复患者信息的数据管理应用(DMA)的计算机架构200的示意图。如上所描述,DMA软件可以划分成两个部分:(i)基于桌面的DMA(客户端应用,如所示出)和基于云的DMA云服务(DMA服务器,如所示出)。HCP可以使用客户端应用,以便(i)从所连接的PoNS®控制器中检索和查看患者活动环节数据;(ii)在所连接的PoNS®控制器上设置新的患者处方;和/或(iii)创建患者使用概要PDF报告。客户端应用可以将其患者活动环节数据发送到DMA服务器。该云服务可以负责:(i)存储PoNS®患者活动环节数据;(ii)检索PoNS®患者活动环节数据以供桌面应用来显示;(iii)存储患者处方历史;和/或(iv)将患者与PoNS®控制器相关联。除了这些责任之外,DMA软件还可以包括访问控制、审核和用户账户管理责任(例如,如本文中更详细描述的那样)。

图2B是根据本发明的说明性实施例的用于处理神经康复患者信息的DMA云服务的计算机架构250的示意图。DMA云服务可以与用于存储患者数据的数据库交互。图2B展示了可以如何跨AWS所提供的云基础架构针对冗余来多次部署这些组件、以及可以如何通过辅助内部服务和AWS提供的服务来支持这些组件。云服务组件可以包括:(i)DMA HTTP web服务(示出为“DMA”),该服务使用存储在数据库中的数据对来自DMA客户端的传入请求作出响应;(ii)AWS关系数据库服务(示出为“RDS主控(Master)”和“RDS备用(Standby)”),该服务存储所有患者、设备和从业者数据;(iii)AWS CloudWatch日志服务(示出为AWSCloudWatch),该服务加密并存储web服务应用并且审核日志流;(iv)AWS弹性负载平衡器(示出为“负载平衡器”),该负载平衡器作为云的web域证书的持有者而接收传入的加密客户端请求,并且在多个DMA HTTP web服务当中共享这些请求;以及(v)AWS简单电子邮件服务(示出为“SES密码重置”),该服务用于向用户发送密码重置和账户设置电子邮件。

图3是根据本发明的说明性实施例的当控制器连接到HCP计算设备时发生的计算机化步骤的序列图300。一旦被连接,客户端应用的桌面应用就从该设备请求数据以在向web应用发送通知之前验证它适合与当前的DMA版本一起使用。该过程通过检查云中的设备状态而继续,例如通过询问它是否在系统上注册、以及它是否具有被指派的患者。一旦该过程完成,就向web应用通知该设备的完整状态,并且向用户呈现选项列表以继续。

图4是根据本发明的说明性实施例的当HCP将患者数据上传到云平台时发生的计算机化步骤的序列图400。如果具有活动记录的设备被连接,则会提示HCP将这些记录上传到云平台。一旦用户已经开始上传过程该图就示出数据流。然后,桌面app在批量操作中将所有记录发送到云平台。一旦云平台已经接收到该数据,它就开始验证接收到的数据的过程。一旦完成,它就用正确的记录来更新数据库,并且发送详述了该结果的响应。然后,向用户通知结果,并且从该设备中移除记录。

图5是根据本发明的说明性实施例的当HCP设置用于由便携式神经刺激设备实现的方案时发生的计算机化步骤的序列图500。设置方案开始于医疗保健专业人员在web应用中创建方案。当他们选择继续时,该方案被发送到云,在云中,它被认证并返回。然后,web应用请求服务器时间,这是更新控制器上的内部时钟所必需的。一旦所有这些步骤已经完成,桌面应用然后就经由一系列请求将新的配置写入到控制器。

图6A-6N示出了根据本发明的说明性实施例的由HCP使用的DMA的截屏的多个图示。图6A示出了初始账户创建屏幕604。HCP或用户将接收到“创建账户”电子邮件,包括开始下载DMA软件应用(例如,PoNS®软件)的链接。一旦下载已经完成,HCP就打开下载的文件,并且遵循设置向导内的指令来完成设置。PoNS®软件应当在其已经被安装之后自动启动。(如果PoNS®软件没有自动启动,则HCP可以点击他或她的桌面上的PoNS®软件图标来启动该应用。)一旦PoNS®软件打开,HCP就点击“创建账户”电子邮件中的第二个链接,并且遵循屏幕上的指令来为新账户创建密码。一旦密码被录入,用户就点击“SAVE PASSWORD(保存密码)”来完成他或她的账户设置。

图6B示出了账户登入屏幕608。HCP或用户点击他或她的桌面上的PoNS®软件图标来启动PoNS®软件,从而在尝试登入之前确保她/他具有正在工作的互联网连接。然后,用户录入他或她的电子邮件地址和密码,并且点击“LOG IN(登录)”以继续。图6C示出了用户遇到的下一个屏幕612,屏幕612是使用所提供的USB线缆将新的PoNS®控制器连接到计算机的提示。在用户连接了新的PoNS®控制器之后,PoNS®软件将自动检测新的控制器已经连接到计算机。

图6D示出了用户遇到的下一个屏幕616,屏幕616包括对应于两个不同的可能场景的用于进行的两个选项的选择:(1)“This is a new patient with a new device(这是具有新设备的新患者)”;或(2)“This is a return patient with a replacement device(这是具有替换设备的复诊患者)”。下面的图6E-6L示出了在选择选项1的情况下的屏幕序列;图6M-6N示出了在选择选项2的情况下遇到的屏幕序列。图6E示出了在选择选项(1)的情况下遇到的下一个屏幕620,屏幕620是用于添加新患者信息的屏幕。屏幕620可以包括用于HCP录入患者的名字、姓氏、出生日期、时区和患者参考号的字段。患者参考号可以是指派给每个患者的独特代码。在一些实施例中,使用在HCP患者记录中所使用的相同参考可能是有帮助的(因为这将在PoNS®软件所生成的报告中示出)。在已经录入了该信息时,用户可以点击“ADD(添加)”以继续。

图6F示出了HCP看到的下一个屏幕624,屏幕624提示HCP创建治疗方案。可以通过完成以下步骤来为患者创建每日治疗方案。第一,HCP选择将由患者每天完成的一个或多个每日活动环节。在一些实施例中,患者每天可以执行多达总共10个活动环节,这些活动环节分为以下活动:步态、平衡、以及呼吸和意识训练(BAT)。在一些实施例中,每个环节持续达20分钟。第二,用户选择患者将接收到以发信号通知环节的结束的设备反馈的类型。在一些实施例中,这是听觉哔声(beep)和/或振动。第三,用户选择将在患者设备上显示的适当设备语言。在已经录入了该信息时,用户点击“SET DAILY REGIMEN(设置每日方案)”以继续。

图6G示出了HCP看到的下一个屏幕628,屏幕628提示HCP断开该设备。在断开该设备之前,用户应当检查该设备,以确保其将在下一次患者访视之前不会到期。如果需要,则用户可以通过点击“EXTEND DEVICE EXPIRATION(延长设备到期)”来延长设备到期日期。然后,用户通过从计算机移除USB线缆来断开该设备。PoNS®软件将确认该设备已经断开。一旦该设备已经断开,它就准备好由患者在他或她的治疗环节内使用。控制器记录患者对PoNS®的使用,例如所尝试的环节数量和每个环节的持续时间。

下一次将该设备连接到用户的计算机时,PoNS®软件可以显示屏幕,该屏幕提示用户登入他或她的账户并且连接患者的设备,类似于上面所描述的。在该设备被连接之后,PoNS®软件可以显示屏幕,该屏幕用于确认该设备的患者的出生日期,如图6H中的屏幕632所示。在确认了患者的出生日期之后,PoNS®软件将显示图6I中所示的屏幕636,屏幕636示出了存储在控制器上的活动环节的数量。屏幕636还包括供用户点击的按钮“UPLOAD DATA(上传数据)”,以开始从患者的控制器中检索环节数据。在上传数据时,不应当断开控制器。当该上传已经被确认时,将显示如图6J中所示的屏幕640。屏幕640具有针对用户点击“VIEWSESSION DATA(查看环节数据)”以审阅患者环节数据的提示。

图6K示出了具有患者数据的样本概要页面的屏幕644。概要页面提供了患者环节数据的概览。在一些实施例中,它被分成以下部分:(i)示出(Showing);(ii)每日方案(Daily Regimen);(iii)所尝试的环节(Attempted Sessions);(iv)按持续时间的环节(Sessions by duration);(v)活动(Activities)(步态(Gait)、BAT和平衡(BAT &Balance));和/或(vi)随时间的环节(Sessions over time)。“Showing”显示了该概要适用的时间段。该部分可以示出最新的数据,例如直至最近的治疗方案改变、或至多98天的最大值。在一些实施例中,预期患者每周六天执行其每日方案。“Daily Regimen”显示了构成患者当前每日治疗方案的活动。“Attempted Sessions”显示了所尝试的环节针对预期环节数量的百分比。“Sessions by duration”基于所执行的每个环节的持续时间来显示所记录的环节的明细(breakdown)。在一些实施例中,环节被分级如下:良好(17-20分钟)(Good (17-20 minutes));正常(14-17分钟)(OK (14-17 minutes));较差(1-14分钟)(Poor (1-14minutes))。活动(步态、BAT和平衡)显示了所尝试的环节数量针对预期环节数量的百分比,它们按活动类型来分开。该部分也显示了Good、OK和Poor环节的百分比。“Sessions overtime”显示了在每天发生哪些活动环节,它们按持续时间来分级:Good、OK和Poor。在一些实施例中,每一列表示单个天,其中每个环节由块来表示。在一些实施例中,HCP可以以各种格式(例如,Microsoft Word或Excel或Adobe PDF)来导出详细报告,和/或可以以类似的格式产生历史报告。

图6L示出了患者活动页面的屏幕648。为了导航到活动页面,用户可以点击导航栏中的“GAIT(步态)”或“BAT & BALANCE(BAT和平衡)”。这些页面提供了特定活动类型的患者活动的概览。活动页面可以被分成以下部分:(i)所尝试的环节(Attempted Sessions);(ii)按持续时间的环节(Sessions by duration);(iii)随时间的环节(Sessions overtime);(iv)按天的环节(Sessions by day);(v)按小时的环节(Sessions by hour);和/或(vi)创建报告(Create report)。“Attempted Sessions”部分示出了所尝试的环节针对预期环节数量的百分比。“Sessions by duration”基于所执行的每个环节的持续时间来显示所记录的环节的明细。在一些实施例中,环节被分级如下:良好(17-20分钟)(Good (17-20minutes));正常(14-17分钟)(OK (14-17 minutes));较差(1-14分钟)(Poor (1-14minutes))。“Sessions over time”显示了在每天发生哪些活动环节,它们按持续时间来分级:Good、OK和Poor。每一列表示单个天,其中每个环节由块来表示。“Sessions by day”基于环节被记录的那一天来显示所记录的环节。“Sessions by hour”基于其中环节被记录的2小时的块来显示所记录的环节。这些被调整至患者的时区设置。“Create report”使得HCP能够创建报告、改变患者的每日方案、或延长设备到期。HCP可以点击“REPORTS(报告)”,并且遵循屏幕上的指令来保存患者概要的副本,例如保存为PDF文档。

图6K中的屏幕644也对应于使得用户能够设置接下来的步骤的序列中的下一屏幕。在屏幕644中,用户可以设置新的每日治疗方案,例如通过点击“CHANGE REGIMEN(改变方案)”来改变患者的每日治疗方案。这将打开“Create regimen(创建方案)”页面,可以在其中修改患者的每日方案。用户也可以在该页面上延长设备到期。当用户已经完成时,她/他可以通过从计算机移除USB线缆来断开控制器。

图6M示出了对应于在上面的图6D中示出的屏幕处选择选项(2)的屏幕652。在这种情况下,用户选择“This is a return patient with a replacement device(这是具有替换设备的复诊患者)”以继续,并且被带到图6N的屏幕656,屏幕656是准许用户将现有患者链接到新控制器的屏幕。用户可以通过录入患者的名字、姓氏和出生日期、并且然后点击“SEARCH(搜索)”来搜索现有患者。将显示搜索结果,并且用户可以点击列表中的正确患者旁边的“LINK(链接)”按钮。这将打开创建方案页面,例如如上所示的那样。

图7A-7G示出了根据本发明的说明性实施例的被配置成由管理员使用的后端云接口的截屏的多个图示。后端云接口的管理员(或“超级用户”)可以访问(例如,使用web接口经由因特网)多个管理员功能,该多个管理员功能支持由临床最终用户使用的PoNS®软件应用。这种功能可以包括:(1)通过在用户完成训练或不再针对其患者使用PoNS®治疗时添加和/或移除用户来管理用户列表;(2)添加针对“诊所名称”的字段,该字段允许逐诊所地监测设备使用和/或患者遵从性(例如,以通知最佳实践);和/或(3)如果怀疑误用,则允许禁用控制器。

图7A示出了针对后端管理员的登入屏幕704,屏幕704包括电子邮件(即,用户名)和密码字段、连同忘记密码找回链接和“Log in”按钮。图7B示出了超级用户主屏幕708,主屏幕708包括去往如下各项的链接:“View Users(查看用户)”(例如,以通过添加、编辑、禁用或删除用户来管理用户数据库);“View Controllers(查看控制器)”(例如,以搜索和/或管理控制器);“View Organizations(查看组织)”(例如,以管理组织数据库);以及“ViewAccount(查看账户)”(例如,以搜索和管理患者数据库)。图7C示出了当先前主屏幕708上的“View Users”标签与用户列表一起被点击时管理员看到的用户搜索屏幕712。(在该视图中,不存在用户,并且因此取而代之示出了“Get started by adding your first user(通过添加您的第一个用户来开始)”的选项)。对于每个用户而言,针对用户的姓名、电子邮件、组织和账户状态的字段是可获得的。此外,屏幕712示出了用户搜索功能性和“Add newuser(添加新用户)”按钮。图7D示出了针对管理员显示的成功屏幕716,以确认已经添加了新用户并且已经向[email protected]发送了激活电子邮件。可以通过选择“Add another user(添加另一个用户)”或简单地选择“Close(关闭)”来退出屏幕716。图7E示出了具有多个占位符用户记录的填充用户数据库屏幕720。在该视图中,针对从该列表顶部往下第三个突出显示的用户示出了若干个功能性(View account(查看账户)、Quickedit(快速编辑)、Reset password(重置密码)和Disable account(禁用账户))。图7F示出了账户设置屏幕724,屏幕724向管理员提供了禁用特定账户的能力,例如通过点击所示的“Enabled(启用)”或“Disabled(禁用)”单选按钮。图7G示出了个人信息屏幕728,屏幕728显示了用户的个人信息(例如,名字、姓氏、电子邮件和组织),并且提供了编辑用户的个人信息的能力。

图8示出了根据本发明的说明性实施例的用于确定患者在疗法环节期间的活动的活动监测算法的流程图800。该算法可以通过如下方式来起作用:检查以查看来自患者的便携式神经刺激设备的加速度计读数在指定长度的时段(例如,一秒时段)期间是否超过阈值集合、并且然后检查以查看具有超过给定阈值的加速度测量结果的时段是否相邻。然后,可以通过考虑高于或低于与每个加速度阈值相关联的第二阈值集合的时段的分数来对数据进行分类。以这种方式,活动的幅度和规律性两者可以用来将活动划分成不同的分类(例如,行走、平衡、呼吸和意识、或无活动)。在一些实施例中,该算法可以使用至少120秒长的数据集对数据进行最佳分类。因此,20分钟的完整疗法环节可能被分类为单个数据集,或者被划分成均为120秒的多个(例如,10个)子部分,这些子部分可以被单独地分类。后一种方法可以用于例如确定患者是否正在步行环节的一部分内休息。在一些实施例中,加速度计数据在被分析之前通过低频滤波器。高通滤波可以用于移除主要由于该设备的重力和/或取向所引起的长期趋势。在一些实施例中,加速度计提供了高通滤波器,该高通滤波器可以由该设备的固件配置成具有0.5 HZ的截止频率,这被认为是合理的,这是因为脚步的频率在0.5-1.0Hz左右,并且其他活动很可能具有更长的特性时间标度。

图9A和9B示出了根据本发明的说明性实施例的由患者的便携式神经刺激设备的加速度计测量的加速度比对时间的示例性曲线图(分别为900、950)。曲线图900、950中测量的示例性数据帮助说明根据本发明的原理的活动监测算法的应用的一个实施例,该算法如被应用于在24秒的时段内取得的数据。在这些曲线图中,不同的Ti(T1、T2和T3)表示加速度幅度的阈值(针对每个阈值的一个正值和一个负值)。在该示例中,T1、T2和T3的具体幅度分别对应于0.1g、0.01g和0.005g。“Ti总计”表示高于这三个阈值中的每一个的时段的总数(例如,如被应用于示例数据,T1总计是2,T2总计是22,并且T3总计是24)。Ai表示既高于阈值、又紧接在也高于阈值的时段之前的时段的总数(例如,如被应用于示例数据,A1总计是0,A2总计是20,并且A3总计是24)。令NT是时段的总数(这里是24),并且令Fi是针对每个阈值和NT的活动分数,被定义为Fi/NT。在这种情况下,针对每个阈值的“活动分数”被计算如下:

F1 = A1 / NT = 0 / 24 = 0.000

F2 = A2 / NT = 20 / 24 = 0.833

F3 = A3 / NT = 24 / 24 = 1.000

接下来,将每个Fi与其对应的“活动分数阈值”Pi进行比较,直到得到分类为止。图10示出了根据本发明的说明性实施例的显示了活动监测算法的该部分的数学细节的流程图1000。在该示例中,P1被设置为0.900,P2被设置为0.850,并且P3被设置为0.800。因此,在其上执行算法的计算设备首先确定F1(0.000)是否大于或等于P1(0.9)。在这里它不大于或等于P3,因此该算法进行到下一个步骤。(要注意的是,如果它大于或等于P3,则将确定“行走”的分类,其中无需进一步比较)。做出F2(0.833)是否大于或等于P2(0.850)的下一个确定。在这里它再次不大于或等于P2,因此该算法进行到下一个步骤。(要注意的是,如果它大于或等于P2,将确定“平衡”的分类,其中无需进一步比较)。做出F3(1.000)是否大于或等于P3(0.800)的下一个确定。由于它大于或等于P3,因此该活动可以被分类为“呼吸和意识”,其中无需进一步比较。(要注意的是,如果它不大于或等于P3,将确定“无活动”的分类,其中无需进一步比较)。在一些实施例中,可以利用随后应用的阈值直接在固件上进行“计数”。在一些实施例中,PoNS®软件从PONS®设备接收四个数字:三个活动分数A1、A2、A3以及NT——1秒时段的总数。在一些实施例中,PoNS®软件已经存储了T1、T2和T3。在一些实施例中,针对每个活动,T1、T2和T3是相同的。

加速度计可以与100 Hz采样速率的设置一起使用,尽管对测试数据的分析示出了加速度计可以在不显著影响准确度的情况下在较低采样速率(例如50 Hz)下运行,同时降低了功率消耗。在63个数据集的一个示例性非限制性测试组中,使用上述算法将每个无活动数据集正确地标识为无活动的(总共48个数据集),并且使用上述算法还将15个数据集中的14个正确地分类(该例外涉及与“明显摇摆(pronounced sway)”活动相关的集合,该活动被假定为尝试模拟患有TBI平衡的患者)。因此,63个数据集中总计62个被正确地标识,或者大约98%。此外,“明显摇摆”活动不太可能是对患有较差平衡的患者的良好近似,并且因此它在测试期间被不正确地标识是不足为奇的。

图11是根据本发明的说明性实施例的处理数据的方法的方法流程图1100。在第一步骤1102中,计算设备从具有控制器的便携式神经刺激设备接收便携式神经刺激设备标识信息。在第二步骤1104中,计算设备从医疗保健专业人员接收患者的患者标识信息。在第三步骤1106中,计算设备创建患者的电子记录,该电子记录将便携式神经刺激设备标识信息与患者标识信息进行配对。在第四步骤1108中,计算设备经由医疗保健专业人员接收指定患者的第一治疗方案的第一输入。在第五步骤1110中,计算设备处理指定第一治疗方案的第一输入,从而创建设备就绪的第一治疗方案。在第六步骤1112中,计算设备将设备就绪的第一治疗方案发送到便携式神经刺激设备。在第七步骤1114中,计算设备从便携式神经刺激设备接收患者的第一治疗方案数据。在第八步骤1116中,计算设备基于第一治疗方案数据来生成患者的第一治疗方案数据集。

图12是根据本发明的说明性实施例的确定针对时间间隔的患者活动的计算机化方法的方法流程图1200。在第一步骤1202中,计算系统从具有加速度计的便携式神经刺激设备接收针对该时间间隔测量的对应于患者在该时间间隔期间的移动的加速度数据,该加速度数据反映加速度值的集合。在第二步骤1204中,计算系统将该加速度数据解析成对应于该时间间隔内的多个离散时段的子集。在第三步骤1206中,计算系统针对一个或多个阈值幅度中的每一个来确定如下离散时段的数量:针对该离散时段,离散时段内的任何加速度值超过阈值幅度。在第四步骤1208中,计算系统针对一个或多个阈值幅度中的每一个、针对该数量的离散时段来确定该数量的离散时段的子集,针对该子集,紧接在前的离散时段也包括超过阈值幅度的加速度值。在第五步骤1210中,计算系统针对一个或多个阈值幅度中的每一个、通过将离散时段子集的数量除以离散时段的数量来计算活动分数。在第六步骤1212中,计算系统基于活动分数中的至少一个对患者在该时间间隔期间的活动进行分类。

上面描述的技术可以在数字和/或模拟电子电路中实现,或者在计算机硬件、固件、软件或它们的组合中实现。该实现方式可以作为计算机程序产品,即有形地体现在机器可读存储设备中的计算机程序,以用于由数据处理装置(例如,可编程处理器、计算机和/或多个计算机)执行或用于控制其操作。计算机程序可以部署在云计算环境(例如,Amazon®AWS、Microsoft® Azure等)中。方法步骤可以由执行计算机程序的一个或多个处理器来执行,以通过对输入数据进行操作和/或生成输出数据来执行本发明的功能。

为了提供与用户的交互,上面描述的技术可以在计算设备上实现,该计算设备与用于向用户显示信息的显示设备(例如,等离子体或LCD(液晶显示器)监测器、或移动计算设备显示器或屏幕)以及键盘和定点设备(例如,鼠标、触摸板或运动传感器)进行通信,用户可以通过该键盘和定点设备向计算机提供输入(例如,与用户接口元件交互)。也可以使用其他种类的设备来提供与用户的交互;例如,提供给用户的反馈可以是任何形式的感觉反馈,例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈;并且可以以任何形式来接收来自用户的输入,包括听觉、语音和/或触觉输入。

上面描述的技术可以在包括后端组件的分布式计算系统中实现。后端组件可以例如是数据服务器、中间件组件和/或应用服务器。上面描述的技术可以在包括前端组件的分布式计算系统中实现。前端组件可以例如是具有图形用户接口的客户端计算机、用户可以通过其与示例实现方式进行交互的Web浏览器、和/或用于传输设备的其他图形用户接口。上面描述的技术可以在包括这种后端、中间件或前端组件的任何组合的分布式计算系统中实现。

计算系统的组件可以通过传输介质而互连,传输介质可以包括任何形式或介质的数字或模拟数据通信(例如,通信网络)。传输介质可以包括任何配置中的一个或多个基于分组的网络和/或一个或多个基于电路的网络。基于分组的网络可以包括例如:因特网、载波互联网协议(IP)网络(例如,局域网(LAN)、广域网(WAN)、校园网(CAN)、城域网(MAN)、家庭局域网(HAN))、专用IP网络、IP专用小交换机(IPBX)、无线网络(例如,无线电接入网(RAN)、蓝牙、近场通信(NFC)网络、Wi-Fi、WiMAX、通用分组无线电服务(GPRS)网络、HiperLAN)和/或其他基于分组的网络。基于电路的网络可以包括例如:公共交换电话网络(PSTN)、传统的专用小交换机(PBX)、无线网络(例如,RAN、码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、全球移动通信系统(GSM)网络)和/或其他基于电路的网络。

通过传输介质的信息传送可以基于一个或多个通信协议。通信协议可以包括例如以太网协议、因特网协议(IP)、通过IP的语音(VOIP)、对等(P2P)协议、超文本传输协议(HTTP)、会话发起协议(SIP)、H.323、媒体网关控制协议(MGCP)、信令系统#7(SS7)、全球移动通信系统(GSM)协议、一键通(PTT)协议、通过蜂窝的PTT(POC)协议、通用移动电信系统(UMTS)、3GPP长期演进(LTE)和/或其他通信协议。

计算系统的设备可以包括例如计算机、具有浏览器设备的计算机、电话、IP电话、移动计算设备(例如,蜂窝电话、个人数字助理(PDA)设备、智能电话、平板电脑、膝上型计算机、电子邮件设备)和/或其他通信设备。浏览器设备包括例如具有万维网浏览器(例如,来自谷歌公司的Chrome™、可从微软公司获得的Microsoft® Internet Explorer®、和/或可从Mozilla公司获得的Mozilla® Firefox)的计算机(例如,台式计算机和/或膝上型计算机)。移动计算设备包括例如来自Research in Motion的Blackberry®、来自苹果公司的iPhone®、和/或基于Android™的设备。IP电话例如包括可从思科系统公司获得的Cisco®Unified IP Phone 7985G和/或Cisco® Unified Wireless Phone 7920。

还应当理解,本技术的各个方面和实施例可以以各种方式组合。基于本说明书的教导,本领域普通技术人员可以容易地确定如何组合这些各种实施例。此外,本领域技术人员在阅读本说明书后可以想到修改。

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