用于诊断睡眠的系统和方法技术方案

公开了用于睡眠阶段确定的系统和方法。本文所公开的示例系统包括可操作以测量EEG通道中的规律性的复杂度的复杂度模块，以及可操作以输出至少一个对应的睡眠阶段的阶段划分器。一些示例系统还包括监测受试者，并且确定受试者会具有损伤、阿尔茨海默病或与睡眠阶段划分问题相关联的麻醉问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求于2014年1月8日提交的美国临时专利申请序列号61/925,177的权益，该申请的全部内容通过在本文中引用被结合于此。
本文描述的实施例涉及用于睡眠阶段确定的系统和方法，并且特别地涉及用于可适于在睡眠实验室之外执行的睡眠阶段确定的系统和方法。
技术介绍
睡眠是哺乳动物的基本需求之一。例如，人觉醒时的状态对睡眠状态具有影响，并且睡眠的质量往往对人白天(即，非睡眠)的活动具有显著的影响。干扰睡眠质量的睡眠障碍会具有显著的个人和社会后果，包括引起诸如高血压、心血管疾病、肥胖症和糖尿病的问题。当前，用于诊断目的(即，来诊断睡眠障碍)的睡眠记录是在睡眠实验室中执行的，并且被称为多导睡眠图(PSG)。多导睡眠图通常涉及获取受试者的许多不同的信号。这些组信号中的三个(即，大脑活动、骨骼肌张力和眼电图(electrooculogram))可以用睡眠图(hypnogram)进行概括，其表示在睡眠过程期间发生的睡眠阶段的整体(即，睡眠的水平和类型)。确定受试者在睡眠过程期间正在经历哪个睡眠“阶段”通常由手动识别每个阶段的睡眠技师基于标准的评分标准执行。例如，阶段1是睡眠周期的开始，这是相对浅的睡眠。在这一阶段期间，大脑产生阿尔法(alpha)波。但是，在阶段2睡眠期间，大脑产生被称为睡眠纺锤波的快速、有节奏的脑波活动。在作为浅和深睡眠之间的过渡阶段的阶段3中，大脑开始产生缓慢的三角(delta)波。然后，在阶段4中，大脑处于深睡眠并且产生许多三角波(取决于所使用的特定的睡眠分类系统，在一些情况下，阶段3睡眠和阶段4睡眠可以被分组在一起并且被简单地称为慢波睡眠(SWS))。最后，在阶段5中，大脑进入快速眼动(REM)睡眠，也称为主动睡眠。这是其中大多数的做梦将发生的阶段。附图说明现在将参考以下附图，仅仅作为例子，描述一些实施例，附图中：图1是示出用于多导睡眠图(PSG)记录的受试者头上的电极的常规布置的示意图；图2是示出根据如本文所描述的实施例的用于PSG的受试者头上电极的新布置的示意图；图3A是示出利用具有设定在1-70Hz、60Hz陷波、30秒/页和7uV/mm的滤波器设置的常规电极布置记录的受试者的深睡眠EEG的示例性曲线图；图3B是示出用于图3A的受试者的EEG的相同分段和利用与图3A相同的滤波器设置、但是利用根据本文教导的电极布置记录的示例性曲线图；图4是示出利用根据本文教导的电极布置、利用与图3A中相同的滤波器设置为受试者在REM睡眠期间记录的EEG的示例性曲线图；图5是根据一种实施例的用于确定睡眠阶段的系统的示意性框图；图6是示出根据一种实施例的用于与图5的系统一起使用的低通滤波器的频率特性的曲线图；图7是示出根据一种实施例的用于与图5的系统一起使用的高通滤波器的频率特性的曲线图；图8是示出根据一种实施例的用于与图5的系统一起使用的陷波滤波器的频率特性的曲线图；图9是根据一些实施例的用于图5的系统的REM/SEN密度估计器的示意框图；图10是示出根据一种实施例的在EOG频道上的REM活动(LOC，ROC)的示例性曲线图；图11是根据一种实施例的用于与图5的系统一起使用的阶段划分器(stager)的示意性框图；图12A是如由人类审查员利用标准的评分标准手动制作的受试者的睡眠阶段确定的示例性曲线图。图12B是为如在图12A中的相同受试者做出的自动化睡眠阶段确定的示例性曲线图，并且示出了在睡眠过程期间EEG的复杂度(规格化复杂度vs时间)。顶部水平线表示N1的边界并且底部线表示N2的顶部边界。图13是示出作为睡眠开始之前(在X点处)的最高局部最小值的在W-S1之间的边界的示例性曲线图，其中该曲线图表示规格化复杂度vs时间。图14是受试者中的阿尔法发生器的过渡W-S1-S2的示例性曲线图(被示为主导频率vs时间)；图15是用于睡眠的整个过程的betaDPA的示例性曲线图(被示为百分比betavs时间)。顶栏和底栏表示beta分布的尾部。图16是示例性曲线图，其中该曲线图的顶部示出了规格化复杂度，而该曲线图的底部示出了复杂度的一阶导数(黑色)和复杂度的二阶导数(灰色)，其中点A表示S1-S2边界；图17是根据一种实施例的在确定睡眠开始时的误差的示例性直方图。横坐标上的数字表示历元(30秒)。图18是根据一种实施例的在确定REM延迟时的误差的示例性直方图。横坐标上的数字表示历元(30秒)。图19是根据一种实施例的在确定DS开始时的误差的示例性直方图。横坐标上的数字表示历元(30秒)。图20是根据一种实施例的在确定睡眠效率时的误差的示例性直方图。横坐标上的数字表示百分比误差。图21是根据一种实施例的在确定总的深睡眠时的误差的示例性直方图。横坐标上的数字表示百分比误差。图22是根据一种实施例的在确定总的浅休眠(S1+S2)时的误差的示例性直方图。横坐标上的数字表示百分比误差。图23是根据一种实施例的在确定总的非REM时的误差的示例性直方图。横坐标上的数字表示百分比误差。图24是根据一种实施例的在确定总的REM时的误差的示例性直方图。横坐标上的数字表示百分比误差。图25是根据一种实施例的在确定总睡眠时间时的误差的示例性直方图。横坐标上的数字表示百分比误差。图26是根据一种实施例的在确定睡眠开始之后在觉醒阶段中的总时间时的误差的示例性直方图。横坐标上的数字表示百分比误差。图27是根据一种实施例的在CDP模型中的示意性关系图。具体实施方式为了简化和清楚地说明，在认为适当时，标号可以在各个图中重复以指示对应的或类似的元素或步骤。此外，阐述了大量的具体细节以便提供对本文所描述的示例性实施例的透彻理解。但是，本领域普通技术人员将理解，本文所描述的实施例可以在没有这些具体细节的情况下进行实践。在其它情况下，众所周知的方法、过程和部件没有被详细描述，以便不模糊本文所描述的实施例。此外，本描述不应该被视为以任何方式限制本文所描述的实施例的范围，而是视为描述各种实施例的实现。在一些情况下，本文所描述的系统和方法的实施例可以用硬件、用软件、或硬件和软件的组合来实现。例如，一些实施例可以用在包括至少一个处理器、数据存储设备(在一些情况下，包括易失性和非易失性存储器和/或数据存储元件)、至少一个输入设备和至少一个输出设备的一个或多个可编程计算设备上执行的一个或多个计算机程序来实现。在一些实施例中，程序可以用高级过程式或面向对象的编程和/或脚本语言来实现，以与计算机系统通信。但是，如果期望，程序可以用汇编或机器语言来实现。在任何情况下，语言可以是编译或解释语言。在一些实施例中，如本文所描述的系统和方法也可以被实现为配置有计算机程序的非临时性计算机可读存储介质，其中存储介质被配置为使计算机以特定和预定义的方式操作，以执行如本文所描述的至少一些功能。如以上所讨论的，用于诊断目的的睡眠记录当前在睡眠实验室中执行。不幸的是，在睡眠实验室中确定睡眠阶段所涉及的设置过程是耗时的。例如，进行睡眠阶段调查需要在受试者的头上布置大量的电极。这种电极布置需要准备用于最佳电接触的记录点。而且，根据现有技术，在受试者上布置电极必须精确并且遵循标准化的系统(称为10-20系统)，根据该系统，睡眠技师必须测量和识别在其上放置电极的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定睡眠阶段划分的系统，包括：复杂度模块，所述复杂度模块能够操作以测量EEG通道中的规律性的复杂度；以及阶段划分器，所述阶段划分器能够操作以输出至少一个对应的睡眠阶段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.08 US 61/925,1771.一种用于确定睡眠阶段划分的系统，包括：复杂度模块，所述复杂度模块能够操作以测量EEG通道中的规律性的复杂度；以及阶段划分器，所述阶段划分器能够操作以输出至少一个对应的睡眠阶段。2.如前面权利要求中任何一项所述的系统，还包括能够操作以监视非EEG通道以便提高睡眠阶段划分确定的准确性的另一个模块。3.如前面权利要求中任何一项所述的系统，还包括用于对至少一个通道进行滤波的至少一个预处理器。4.如前面权利要求中任何一项所述的系统，还包括能够操作以提供至少一个频带中的波的滚动分布的至少一个DPA模块。5.如前面权利要求中任何一项所述的系统，还包括能够操作以评估骨骼EMG的EMG分析器。6.如前面权利要求中任何一项所述的系统，还包括能够操作以检测EEG通道中的伪影和短期瞬态的频谱分析器。7.如前面权利要求中任何一项所述的系统，还包括REM/SEM检测器。8.如前面权利要求中任何一项所述的系统，其中所述阶段划分器还包括估计端点模块。9.如前面权利要求中任何一项所述的系统，其中所述阶段划分器还包括能够操作以EMG活动并且输出用于觉醒(W)、非REM(NREM)和REM睡眠的骨骼肌张力的代表性水平的解释器模块。10.如前面权利要求中任何一项所述的系统，其中所述阶段划分器还包括能够操作以估计REM睡眠的复杂度的REM复杂度模块。11.如前面权利要求中任何一项所述的系统，其中所述阶段划分器还包括REM边界模块。12.如前面权利要求中任何一项所述的系统，其中所述阶段划分器还包括合成理想的REM模...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉斯洛·奥斯瓦特，科林·夏皮罗，
申请(专利权)人：拉斯洛·奥斯瓦特，科林·夏皮罗，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA