信號(hào)數(shù)據(jù)提取方法及設(shè)備的制造方法
【專利說明】信號(hào)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(shí)專利申請第61/674，052號(hào)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(hào)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(gè)信號(hào)中提取信號(hào)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(hào)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(dòng)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(hào)從顱骨后方獲得，使用PERG，信號(hào)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(hào)。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(shí)，信號(hào)產(chǎn)生。在獲得特定數(shù)量的信號(hào)后，根據(jù)具體情況，軟件程序信號(hào)平均多個(gè)所獲取的信號(hào)，并且生成一個(gè)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(hào)平均信號(hào)的方法的一個(gè)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(hào)可能包括進(jìn)信號(hào)平均波形圖。例如，由患者眨眼或移動(dòng)引起的信號(hào)振蕩可能錯(cuò)誤地包括進(jìn)信號(hào)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(gè)信號(hào)的信號(hào)平均波形圖的精確度的新方法以及設(shè)備。該系統(tǒng)識(shí)別時(shí)幀，在該時(shí)幀內(nèi)關(guān)注區(qū)域被期望在信號(hào)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(gè)信號(hào)以判斷目前關(guān)注區(qū)域是否在多個(gè)信號(hào)的各個(gè)中。一旦在期望時(shí)幀內(nèi)在各個(gè)多個(gè)信號(hào)中檢測到關(guān)注區(qū)域，那么該關(guān)注區(qū)域?yàn)橛行У?。例如，如果關(guān)注區(qū)域是為波峰并且期望時(shí)幀為在90和120毫秒之間，那么當(dāng)在90到120毫秒的時(shí)幀內(nèi)檢測到預(yù)定數(shù)量的波峰(例如5個(gè)波峰)或預(yù)定百分比的波峰時(shí)，則系統(tǒng)會(huì)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(shí)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(hào)和所關(guān)注波形不支持的信號(hào)。所關(guān)注波形不支持的信號(hào)不包括在平均信號(hào)測試結(jié)果中。
【具體實(shí)施方式】
[0013]參考以上描述的附圖，下面將描述本發(fā)明的實(shí)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?，本發(fā)明的各種改變能夠不脫離本發(fā)明的實(shí)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(shí)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(shí)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(hào)，并且放大VEP/PERG信號(hào)。該放大信號(hào)接著被提供給用于將模擬的VEP/PERG信號(hào)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(jì)算機(jī)的中央處理器110。該計(jì)算機(jī)具有和/或連接到用于存儲(chǔ)信號(hào)數(shù)據(jù)和其他所需信息的數(shù)字存儲(chǔ)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(xiàng)目的計(jì)算機(jī)。同時(shí)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(hào)響應(yīng)的采樣率同步。運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的軟件被編程以運(yùn)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(gè)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。可以被本領(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(dòng)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(dòng)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(diǎn)。與N75-P100-N135復(fù)合組無關(guān)的信號(hào)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(hào)，軟件被設(shè)計(jì)為忽略與N75-P100-N135復(fù)合組不相關(guān)的效應(yīng)和信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方式中，軟件被設(shè)計(jì)為同時(shí)分析兩個(gè)或多個(gè)時(shí)幀且信號(hào)平均它們。自動(dòng)光標(biāo)位置程序?yàn)槊總€(gè)信號(hào)平均的成對時(shí)幀定位PlOO波峰。使用柱狀圖評估P100。識(shí)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(gè)測試的足夠的百分比的幀，則PlOO被識(shí)別。所述組集外的幀不包括在信號(hào)平均測試結(jié)果內(nèi)。由于與PlOO無關(guān)的信號(hào)不包括在最終信號(hào)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(jì)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(jì)為生成柱狀圖或類似的標(biāo)圖用以識(shí)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(shí)間被識(shí)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(shí)幀外的峰值都被拒絕且不包括進(jìn)信號(hào)平均波形圖。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，PlOO峰的期望時(shí)幀是80到140毫秒的范圍。可以被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的是，在不同的本發(fā)明的實(shí)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(gè)實(shí)施方式中，位于兩個(gè)或者三個(gè)(或更多)連續(xù)位的信號(hào)組集被用于識(shí)別N75-P100復(fù)合組。任何位于特定三個(gè)(或更多)位之前或之后的波峰都被識(shí)別為離群值，并且因此不被包括于信號(hào)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(shí)施方式中其能多于或少于三個(gè)。
[0021]如果組集中找出數(shù)量不足的時(shí)幀，則PlOO不被識(shí)別出。這很重要，因?yàn)樯窠?jīng)噪音能單獨(dú)地趨向于制造波峰，該波峰會(huì)被誤認(rèn)為PlOO響應(yīng)。由于反復(fù)測試時(shí)不受旨在或多或少的移動(dòng)實(shí)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(shí)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(yàn)單個(gè)幀來檢測P10潛伏期，系統(tǒng)相反地信號(hào)平均兩個(gè)或多個(gè)響應(yīng)幀(各不同刺激的結(jié)果)，并且它包括信號(hào)平均波形的潛伏期，該信號(hào)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