專利名稱：用于eeg/meg和ecg/mcg的聯(lián)機的源再現(xiàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
概括來說，本發(fā)明涉及信息源成像領(lǐng)域。更明確一點說，該發(fā)明涉及為連續(xù)需求的電磁信號實現(xiàn)聯(lián)機源再現(xiàn)。
背景技術(shù)：
研究人員和醫(yī)生總是設(shè)法使電磁活動源定位于神經(jīng)中樞或者心臟組織上以便診斷疾病或者確定行為模式。源再現(xiàn)過程通常用于局部化這種電磁活動。這個過程一般包括通過腦電圖(EEG)、腦磁圖(MEG)、心電圖(ECG)、心磁圖(MCG)等各種不同的形式從病人的神經(jīng)中樞或者心臟組織中收集電磁信號。然后這些數(shù)據(jù)被存儲并傳送至一臺用于執(zhí)行信號源再現(xiàn)的獨立的計算機系統(tǒng)中。
這種已知的執(zhí)行源再現(xiàn)的方法的一個缺點是它不能提供被記錄的電磁信號的質(zhì)量的指示。確定電磁行為源包括有許多變量。測試裝置引起的錯誤或者差的信噪比會對源信號再現(xiàn)產(chǎn)生重大影響。所需的電磁信號數(shù)據(jù)的瑕疵會阻止一個令人滿意的源再現(xiàn)，這就需要患者的重新測試。重復(fù)測試會增加手續(xù)費用同時也使病人很煩累。
因此，在本技術(shù)領(lǐng)域需要一種測試所需的電磁信號數(shù)據(jù)的方法并且該方法能夠得到相對可靠的源再現(xiàn)。
發(fā)明概述本發(fā)明是一種執(zhí)行聯(lián)機源再現(xiàn)的方法和裝置，其中一個電磁信號獲取后，馬上就會經(jīng)歷源再現(xiàn)。
在一個實施例中，本發(fā)明包括一套EEG系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含了用于從患者身上收集電磁信號的傳感器，一套信號處理系統(tǒng)，一套計算機系統(tǒng)。配置計算機系統(tǒng)的目的在于支持多線程執(zhí)行。
在一個實施例中，EEG/MMG傳感器需要從患者處得到一個電磁信號并且將該信號傳輸至信號處理系統(tǒng)。采用已知的方法，該信號被過濾、放大和數(shù)字化處理進入數(shù)據(jù)包然后被計算機系統(tǒng)接收。
在一個實施例中，計算機系統(tǒng)激發(fā)第一個線程——測量模塊。在這個模塊中，數(shù)據(jù)被過濾并在某些情況下被平均。一般的，這些數(shù)據(jù)在一個特定的潛伏周期(latency period)中被過濾。一旦這些數(shù)據(jù)被過濾和平均，這些結(jié)果就傳入第二個線程——源再現(xiàn)模塊。在這個模塊中，過程繼續(xù)進行并為該試驗產(chǎn)生源再現(xiàn)。然后，測試模塊從一個新試驗中獲得并處理新的電磁數(shù)據(jù)同時產(chǎn)生新的源再現(xiàn)。
在一個實施例中，一個反饋電路與獲取電磁數(shù)據(jù)的測量裝置相聯(lián)系。當(dāng)一個特定的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)達到后，該反饋電路會控制獲取過程的參數(shù)或者終止測試過程。采用從源再現(xiàn)中獲取的結(jié)果，該測試裝置能夠被調(diào)整使得獲得的電磁信號的質(zhì)量得到提高。


基于推動和了解這一尋求保護的主題的目的，附圖給出了它們的一個實施例的舉例說明。從附圖的校驗可知，當(dāng)它們與以下的描述聯(lián)系時，該受到保護的主題、它的構(gòu)建和操作以及許多有利條件應(yīng)該容易理解和領(lǐng)會。
圖1顯示了帶數(shù)字EEG系統(tǒng)的聯(lián)機源再現(xiàn)的一個例子的流程2偶極子分布的散布圖的一個例子具體實施方式
如圖1所示，在一個實施例中，本發(fā)明集成進一個EEG系統(tǒng)10。運用EEG系統(tǒng)10的根本目的僅僅是為了解釋。熟練的技術(shù)人員容易了解，本發(fā)明能輕易地適應(yīng)于許多不同的應(yīng)用，其中一個電磁信號的組織信號源是被確定的。
EEG系統(tǒng)10包含用來從患者處獲取一個電磁信號的傳感器12。一個用于過濾、放大和數(shù)字化處理電磁信號的信號處理系統(tǒng)14。一個計算機系統(tǒng)16包括內(nèi)存存儲器和一個或多個處理信號的處理器。計算機系統(tǒng)16用于支持多線程執(zhí)行。多個執(zhí)行線程代表指令的一個信號序列與其他序列被平行的執(zhí)行，也可能被時間分割或多重處理。與多重任務(wù)處理相反，多重線程能夠在互相的線程之間直接共享消息、內(nèi)存和其他資源。而多重任務(wù)處理基本上是獨立于處理過程運行的。
在一個實施例中，通過一個測試裝置獲取了一個生理學(xué)電磁信號。該測試裝置包含一個復(fù)雜傳感器和一個信號處理系統(tǒng)。EEG/MEG傳感器12從患者身上獲取一個電磁學(xué)信號并且將該信號傳輸至信號處理系統(tǒng)14。采用已知的方法，該信號被過濾、放大并且被數(shù)字化處理成數(shù)據(jù)包后被計算機系統(tǒng)16所接收。
在一個實施例中，測量到并被數(shù)字化處理后的數(shù)據(jù)在兩個集成線程之間進行共享。一個線程包含一個源再現(xiàn)模塊18，其中數(shù)據(jù)被應(yīng)用于確定源組織的位置，同時形成了一個源組織的圖像表示。一個兼容的源再生模塊的例子是Neuroscan的SOURCE軟件包。第二條線程包含一個測量軟件模塊16，它可以用于分析、過濾及測繪、圖示出所獲得的信號。一個兼容的測量軟件模塊是Neuroscan的SCAN軟件包。
在一個實施例中，獲取的電磁數(shù)據(jù)最初進入測量模塊16中過濾以及某些情況下求平均。一般的，這些數(shù)據(jù)在一個特定的潛伏周期中被過濾，而該潛伏周期依賴于所進行的測試的類型。體覺誘發(fā)電勢(SEPs)的一個信號出現(xiàn)時間或者測試長度為1秒量級。該例子的采樣速率為1kHz量級(1ms采樣時間)。一旦數(shù)據(jù)被過濾和平均，其結(jié)果被傳至信息源再現(xiàn)模塊18，然后生成該次實驗的源再現(xiàn)。然后測量模塊16從一個新試驗中獲得并處理新的電磁數(shù)據(jù)，同時對最近的實驗產(chǎn)生源再現(xiàn)。
在本領(lǐng)域，有很多已知的能夠完成源再現(xiàn)的方法。一般的源再現(xiàn)包括確定電磁行為的類型(如信號的單等價電流偶極子(ECD)，移動偶極子，固定偶極子或者地域性偶極子)，和創(chuàng)造一個模型。該模型嘗試通過描述電磁活動性的電磁場分布的數(shù)學(xué)公式來確定活動性信號源。一般地，這些模型依賴于信號源的位置和方向、傳感器的位置和方向，通過這些位置和方向可以獲得電磁信號以及體導(dǎo)體(頭，胸腔)組織的幾何學(xué)和傳導(dǎo)特性。在本領(lǐng)域，有幾種已知的模型，包括三同心球，邊界元方法(BEM)，有限元方法(FEM)體導(dǎo)體模型。
由于本底活動性、環(huán)境的和放大器的噪聲，測量的數(shù)據(jù)表現(xiàn)出有限的信噪比(SNR)。數(shù)據(jù)的噪聲分布導(dǎo)致在最有可能的信號源位置的周圍的信號源空間中的散布的偶極子分布。同樣的，再現(xiàn)的偶極子僅僅代表著最有可能的信號源位置。
由于單個運動偶極子的源再現(xiàn)(采用信號源V2)在現(xiàn)有水平的PC(～2GHz)上需要花3ms左右的時間，因此在某一潛伏期(如用于手指或手模擬的20ms刺激后)內(nèi)運用聯(lián)機源再現(xiàn)，相對于源再現(xiàn)或穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)的質(zhì)量或信噪比能被聯(lián)機實時檢查。在各個測量時間點或試驗后，在數(shù)據(jù)得到平均后，完整的測量或者信號源定位包(SCAN或SOURCE)在一個或數(shù)個預(yù)先挑選的潛伏期內(nèi)能夠再現(xiàn)偶極子。在某些實例中，需要進行數(shù)百甚至數(shù)千次的平均以便提高測量的信噪比。由于增強的計算性能、優(yōu)化的算法以及軟件體系(線程)，對腦電圖/心電圖和/或腦磁圖/心磁圖的聯(lián)機源再現(xiàn)變得可能了。
除了源再現(xiàn)，源再現(xiàn)模塊可能還包括測試信號尖峰探測/事件計數(shù)22，信噪比分析24以及覆蓋解剖學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)果26，如圖2所示。在一個實施例中，源再現(xiàn)模塊首先完成一個事件探測(如探測癲癇性尖峰)或者某一些平均值(如為功能性映射的誘發(fā)電位)和/或者信噪比分析。然后源再現(xiàn)功能被喚起，并顯示結(jié)果(如等價電流的偶極子，或者是對解剖學(xué)圖像數(shù)據(jù)的覆蓋)。還可以增加可選的結(jié)果分析(如癲癇性信號尖峰的簇分析(cluster analysis)28或者功能性映射結(jié)果的置信度分析)。
由于不能進行測量數(shù)據(jù)的平均，癲癇性信號尖峰再現(xiàn)過程是很困難的。普遍的抽樣速率是200Hz(5ms)的量級。對于一個具有如上所述的優(yōu)點的預(yù)先選定的周期/范圍，在自動尖峰探測/正在進行的腦電圖的閾值之后，偶極子就能被聯(lián)機再現(xiàn)(為了避免數(shù)據(jù)損失，源再現(xiàn)在采集/再現(xiàn)包中是作為獨立的、低周期的線程被執(zhí)行的)，并且使得加速和增強癲癇性病灶定位/診斷變成了可能。
在一個實施例中，反饋電路30與獲取電磁數(shù)據(jù)的測量裝備相連通。該反饋電路在一個特定的穩(wěn)定性準(zhǔn)則或者信噪比滿足后可以控制獲取過程的參數(shù)或者中斷測量過程。由于它能對測量裝置和數(shù)據(jù)質(zhì)量以及對象/患者條件提供快速的反饋，聯(lián)機源再現(xiàn)增強了數(shù)字(如神經(jīng)生理學(xué)的)測量的可能性以及為數(shù)字測量增加了數(shù)值。采用偶極子位置的置信橢圓或者散布圖，由于信噪比的增加而引起的信號源位置穩(wěn)定性的增加在測試過程中就能被監(jiān)控從而系統(tǒng)組織/結(jié)構(gòu)錯誤就能被直接找到。
前面所闡述的內(nèi)容及其插圖僅僅是為了舉例說明，并非是一個限制。當(dāng)一個特殊的實施例如前面所述地進行時，很明顯，本領(lǐng)域地技術(shù)人員可以從該申請的貢獻的更寬泛的方面來對其進行改變和修正。當(dāng)基于現(xiàn)有技術(shù)對它們的適當(dāng)方面進行考察時，尋求保護的真正范圍由下面的權(quán)利要求所定義。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括獲取第一個電磁生理學(xué)信號；對一個潛伏范圍過濾該信號；對該信號進行源再現(xiàn)；以及當(dāng)對第一電磁信號進行源再現(xiàn)時，獲取第二電磁生理學(xué)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中進行源再現(xiàn)的步驟包括計算一個單等價電流偶極子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中進行源再現(xiàn)的步驟包括計算一個移動的偶極子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中進行源再現(xiàn)的步驟包括計算一個旋轉(zhuǎn)的偶極子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中進行源再現(xiàn)的步驟包括計算一個地域性偶極子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中進行源再現(xiàn)的步驟包括計算一個固定偶極子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中進行源再現(xiàn)的步驟包括使用一個同心球體導(dǎo)體模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中進行源再現(xiàn)的步驟包括使用一種邊界元方法(BEM)體導(dǎo)體模型。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中進行源再現(xiàn)的步驟包括使用一種有限元方法(FEM)模型。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包含平均已過濾的數(shù)據(jù)的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包含將一個偶極子應(yīng)用于解剖學(xué)圖像的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，以及進一步包含產(chǎn)生一個偶極子定位的散布圖。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，以及進一步包含一個對需要的神經(jīng)生理學(xué)數(shù)據(jù)進行信噪分析的過程。
14.一種裝置，包括獲取電磁生理學(xué)信號的傳感器；與傳感器相連的信號處理電路；以及一個與該信號處理電路相連的處理器，該處理器配置為支持多線程執(zhí)行，其中一個線程作為測量模塊，而第二線程作為源再現(xiàn)模塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，以及進一步包括一個顯示覆蓋解剖學(xué)數(shù)據(jù)上的源再現(xiàn)結(jié)果的顯示器。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其中的傳感器獲取MEG數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其中的傳感器獲取EEG數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其中的傳感器獲取ECG數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其中的傳感器獲取MCG數(shù)據(jù)。
20.一種測試方法，包括通過測試裝置獲取一個電磁生理學(xué)信號；確定該信號的潛伏期；在一個預(yù)定的潛伏期范圍內(nèi)進行數(shù)據(jù)的源再現(xiàn)；以及運用該源再現(xiàn)來修改該測試裝置。
全文摘要
在一個實施例中，本發(fā)明包括一套EEG系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含了用于從患者身上收集電磁信號的傳感器，一套信號處理系統(tǒng)，一套計算機系統(tǒng)。配置計算機系統(tǒng)以支持多線程執(zhí)行。計算機系統(tǒng)激發(fā)第一個線程——測量模塊。在這個模塊中，數(shù)據(jù)被過濾并在某些情況下被平均。一般的，這些數(shù)據(jù)在一個特定的潛伏周期中被過濾。一旦這些數(shù)據(jù)被過濾和平均，這些結(jié)果就傳入第二個線程——源再現(xiàn)模塊。在這個模塊中，過程繼續(xù)進行并為該試驗產(chǎn)生源再現(xiàn)。然后，測試模塊從一個新試驗中獲得并處理新的電磁數(shù)據(jù)同時從最近的試驗進行源再現(xiàn)。
文檔編號A61B6/03GK1744927SQ200480002973
公開日2006年3月8日 申請日期2004年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月27日
發(fā)明者曼弗雷德·弗齊斯, 斯蒂芬·F.·桑德斯 申請人:電腦醫(yī)師美國公司