信號數(shù)據(jù)提取方法及設(shè)備的制造方法
【專利說明】信號數(shù)據(jù)提取方法及設(shè)備
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求了提交于2012年7月20日的美國臨時專利申請第61/674，052號的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引入被包含到這里。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及信號數(shù)據(jù)提取領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于從通過視覺路徑測試獲得的多個信號中提取信號信息的改良設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]早期疾病監(jiān)測在改進(jìn)治療的成功率方面有極大的重要性。然而，一旦患者顯現(xiàn)出疾病癥狀，通常，該疾病某種程度上已惡化或成立。為了在更早的階段真正地發(fā)現(xiàn)潛在問題，無癥狀患者應(yīng)針對疾病的早期信號作檢查。
[0005]青光眼以及其他眼部和神經(jīng)相關(guān)的疾病均為在較早階段可能被檢測出的疾病。在本技術(shù)領(lǐng)域，存在多種能夠檢測青光眼和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的早期發(fā)作的測試。
[0006]圖形VEP在青光眼和其他神經(jīng)相關(guān)疾病的檢測中是有名的診斷輔助。在該測試中，患者觀察到顯示于屏幕上的翻轉(zhuǎn)的圖案以及由視覺誘發(fā)電位(VEPs)引起的視野內(nèi)感官刺激。在被測者的頭皮上放置電極以檢測VEPs。
[0007]在使用VEP技術(shù)對患者的診斷和/或檢查中，臨床醫(yī)生在合成波形圖中觀察N75PlOO N135復(fù)合組。N75 PlOO N135復(fù)合組傳遞關(guān)于傳導(dǎo)神經(jīng)沖動的神經(jīng)細(xì)胞的狀態(tài)的重要信息。
[0008]圖形視網(wǎng)膜電圖(PERG)是相似于VEP的眼部疾病的診斷工具。然而，和使用VEP不同，VEP的出自視覺皮層的信號從顱骨后方獲得，使用PERG，信號直接通過放置傳感器于患者眼下的方法從視網(wǎng)膜收集信號。使用PERG測試，診斷的重要波形圖具有N35-P50-N95
復(fù)合組。
[0009]通常地，每當(dāng)顯示在屏幕上的圖案翻轉(zhuǎn)時，信號產(chǎn)生。在獲得特定數(shù)量的信號后，根據(jù)具體情況，軟件程序信號平均多個所獲取的信號，并且生成一個表示N75 PlOO N135復(fù)合組或N35-P50-N95復(fù)合組的波形圖。
[0010]該生成信號平均信號的方法的一個問題是，與N75 PlOO N135復(fù)合組或N35-P50-N95復(fù)合組不相關(guān)的信號可能包括進(jìn)信號平均波形圖。例如，由患者眨眼或移動引起的信號振蕩可能錯誤地包括進(jìn)信號平均波形圖。結(jié)果是，VEP或PERG測試的靈敏度和專一性可能降低或削弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明旨在提供一種用于提高源于多個信號的信號平均波形圖的精確度的新方法以及設(shè)備。該系統(tǒng)識別時幀，在該時幀內(nèi)關(guān)注區(qū)域被期望在信號中出現(xiàn)(“關(guān)注區(qū)域”為波峰或波谷)。然后，系統(tǒng)檢查多個信號以判斷目前關(guān)注區(qū)域是否在多個信號的各個中。一旦在期望時幀內(nèi)在各個多個信號中檢測到關(guān)注區(qū)域，那么該關(guān)注區(qū)域為有效的。例如，如果關(guān)注區(qū)域是為波峰并且期望時幀為在90和120毫秒之間，那么當(dāng)在90到120毫秒的時幀內(nèi)檢測到預(yù)定數(shù)量的波峰(例如5個波峰)或預(yù)定百分比的波峰時，則系統(tǒng)會判斷出關(guān)注區(qū)域被定位且關(guān)注區(qū)域有效。一旦做出該判斷，將忽略出現(xiàn)于給出時幀外的波峰(即早于90毫秒或晚于120毫秒)。
[0012]于是，系統(tǒng)鑒別出所關(guān)注波形支持的信號和所關(guān)注波形不支持的信號。所關(guān)注波形不支持的信號不包括在平均信號測試結(jié)果中。
【具體實施方式】
[0013]參考以上描述的附圖，下面將描述本發(fā)明的實施方式。然而，本發(fā)明的附圖和其描述不旨在限制本發(fā)明的范圍?？梢岳斫獾氖牵景l(fā)明的各種改變能夠不脫離本發(fā)明的實質(zhì)。而且，在此描述的特征可忽略，附加特征可被包括，并且/或者在都不脫離本發(fā)明的實質(zhì)的條件下，在此描述的特征可用不同于在此陳述的具體組合的方式來組合。
[0014]參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的由硬件組件構(gòu)成的系統(tǒng)。如所示，顯示設(shè)備102，或刺激顯示器設(shè)置以向觀看者104顯示圖案。傳感器10、12和14，例如一次性電極，非侵入性地附接于患者的頭皮或患者的眼下，檢測分別由視神經(jīng)或視網(wǎng)膜產(chǎn)生的對刺激的響應(yīng)。通過數(shù)據(jù)獲取組件107放大、數(shù)字化、記錄和分析該響應(yīng)。導(dǎo)體116、118和120分別收集來自傳感器10、14和12的信息，傳感器10、14和12分別位于患者104視覺皮層、額葉皮層和頂葉皮層周圍的頭皮上。導(dǎo)體116、118和120連接到VEP記錄測量設(shè)備。導(dǎo)體121位于患者眼下且連接到PERG測量設(shè)備。
[0015]VEP或PERG記錄和測量設(shè)備(或數(shù)據(jù)獲取組件)107，獲取大腦或視網(wǎng)膜對刺激的響應(yīng)。數(shù)據(jù)獲取組件包含放大器106，其接收來自傳感器116、118、120和/或121的信號，并且放大VEP/PERG信號。該放大信號接著被提供給用于將模擬的VEP/PERG信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的模數(shù)轉(zhuǎn)換器108。數(shù)據(jù)獲取組件被連接到用于控制VEP/PERG記錄和測量設(shè)備的操作和功能的計算機(jī)的中央處理器110。該計算機(jī)具有和/或連接到用于存儲信號數(shù)據(jù)和其他所需信息的數(shù)字存儲介質(zhì)。CPU連接到圖形用戶界面(GUI)或顯示器112，其顯示通過VEP/PERG記錄和測量設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)，并且顯示關(guān)于由操作員執(zhí)行測試的操作的信息。連接到CPUllO的鍵盤114容許操作員輸入信息給涉及要測試項目的計算機(jī)。同時連接到CPU的打印機(jī)124容許打印出測試結(jié)果。諸如顯卡的視覺刺激生成設(shè)備122也連接到CPU且被其控制。刺激生成設(shè)備122在顯示器102上生成被患者感知的圖案。刺激生成設(shè)備102經(jīng)由同步卡(Sync card) 126連接到數(shù)據(jù)獲取組件107。同步卡126，使周期性的視覺刺激與記錄VEP/PERG信號響應(yīng)的采樣率同步。運行在計算機(jī)上的軟件被編程以運行在此所述的處理步驟。
[0016]圖2和圖3示出了為刺激視網(wǎng)膜和視覺路徑而顯示給患者的圖案的兩個例子。圖2示出了低對比度的棋盤格圖案，而圖3示出了高對比度的圖案。在其中任一例子中，“圖案翻轉(zhuǎn)”通過顛倒棋盤格上的亮暗塊進(jìn)行?？梢员槐绢I(lǐng)域的技術(shù)人員理解的是，其他圖案是可行的且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0017]在使用VEP技術(shù)對患者的診斷和或檢查中，N75-P100-N135復(fù)合組傳遞關(guān)于視網(wǎng)膜的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞和傳導(dǎo)神經(jīng)沖動的視神經(jīng)的狀態(tài)的重要信息。在VEP技術(shù)領(lǐng)域有名的N75-P100-N135復(fù)合組大致對應(yīng)動作電位的去極化和復(fù)極化階段。N75-P100-N135響應(yīng)的潛伏期或振幅減小可表示，例如，由髓鞘不足引起的，諸如失去傳導(dǎo)性的神經(jīng)損壞。從而，N75-P100-N135復(fù)合組為VEP測試的焦點。與N75-P100-N135復(fù)合組無關(guān)的信號部分，大多在診斷上不關(guān)注。
[0018]如所述，為了僅包括與N75-P100-N135復(fù)合組有關(guān)的信號，軟件被設(shè)計為忽略與N75-P100-N135復(fù)合組不相關(guān)的效應(yīng)和信號。在一個實施方式中，軟件被設(shè)計為同時分析兩個或多個時幀且信號平均它們。自動光標(biāo)位置程序為每個信號平均的成對時幀定位PlOO波峰。使用柱狀圖評估P100。識別在所期望的PlOO的范圍內(nèi)找出的組集。如果組集包含有來自整個測試的足夠的百分比的幀，則PlOO被識別。所述組集外的幀不包括在信號平均測試結(jié)果內(nèi)。由于與PlOO無關(guān)的信號不包括在最終信號平均波形圖中，致使VEP響應(yīng)更清晰且更準(zhǔn)確。
[0019]例如，給出特定對比度的圖案，PlOO峰預(yù)計大約在93到118毫秒間出現(xiàn)。在該測試環(huán)境中，軟件被設(shè)計為生成柱狀圖或類似的標(biāo)圖用以識別在93到118毫秒內(nèi)出現(xiàn)的波峰的組集。如果預(yù)定數(shù)量的波峰在預(yù)期時間被識別出，則軟件得出PlOO波峰被定位且有效的結(jié)論。任何預(yù)期時幀外的峰值都被拒絕且不包括進(jìn)信號平均波形圖。在本發(fā)明的一個實施方式中，PlOO峰的期望時幀是80到140毫秒的范圍?？梢员槐绢I(lǐng)域的技術(shù)人員理解的是，在不同的本發(fā)明的實施方式中任何不同的范圍都是可能的，其都在本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)。
[0020]在本發(fā)明的一個實施方式中，位于兩個或者三個(或更多)連續(xù)位的信號組集被用于識別N75-P100復(fù)合組。任何位于特定三個(或更多)位之前或之后的波峰都被識別為離群值，并且因此不被包括于信號平均波形圖內(nèi)?？梢岳斫獾氖牵B續(xù)位的數(shù)量可不同，在本發(fā)明的不同的實施方式中其能多于或少于三個。
[0021]如果組集中找出數(shù)量不足的時幀，則PlOO不被識別出。這很重要，因為神經(jīng)噪音能單獨地趨向于制造波峰，該波峰會被誤認(rèn)為PlOO響應(yīng)。由于反復(fù)測試時不受旨在或多或少的移動實際PlOO的隨機(jī)幀的影響，其結(jié)果為更穩(wěn)定的PlOO響應(yīng)。
[0022]可以理解的是，在本發(fā)明的不同實施方式中，可用任何不同的方法來獲得響應(yīng)的潛伏期。例如，不同于檢驗單個幀來檢測P10潛伏期，系統(tǒng)相反地信號平均兩個或多個響應(yīng)幀(各不同刺激的結(jié)果)，并且它包括信號平均波形的潛伏期，該信號平均波形的潛伏期作為在具有相對應(yīng)的潛伏期范圍的位