基于EEG信号中的心脏活动信息和大脑活动信息确定睡眠阶段的系统和方法技术方案

本公开涉及一种被配置为基于EEG信号中的心脏伪影信息和大脑活动信息来确定对象中的睡眠阶段的系统。存在于EEG信号中的心脏伪影能够导致错误的睡眠阶段确定，这可能导致在睡眠期间的不合时宜的感官刺激、根本无刺激、舍弃长时间的EEG信号信息、和/或其他事件。本系统与现有技术系统相比增强了实时睡眠阶段确定和/或提供了其他优点，因为本系统基于包含于EEG信号中的心脏活动信息和大脑活动信息两者来确定对象的当前睡眠阶段。

System and method for determining sleep stage based on cardiac activity information and brain activity information in EEG signal

The disclosure relates to a system configured to determine sleep stages in an object based on heart artifact information and brain activity information in EEG signals. Cardiac artifacts present in EEG signals can lead to erroneous sleep phase determination, which may result in inappropriate sensory stimuli during sleep, no stimuli at all, abandonment of long-term EEG signal information, and/or other events. Compared with the existing technical systems, this system enhances the real-time sleep phase determination and/or provides other advantages, because it determines the object's current sleep phase based on both heart activity information and brain activity information contained in EEG signals.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于EEG信号中的心脏活动信息和大脑活动信息确定睡眠阶段的系统和方法
本公开涉及用于基于脑电图(EEG)信号中的心脏伪影信息和大脑活动信息来确定睡眠阶段的系统和方法。
技术介绍
用于监视睡眠的系统是已知的。确定睡眠期间的睡眠阶段是已知的。通常，基于来自EEG的信息来确定睡眠阶段。睡眠EEG中的心脏伪影的存在干扰睡眠阶段确定，并且常常导致错误的深睡眠和/或唤醒确定。
技术实现思路
因此，本公开的一个或多个方面涉及一种被配置为确定睡眠段(session)期间的对象的睡眠阶段的系统。所述系统包括：一个或多个传感器、一个或多个硬件处理器和/或其他部件。所述一个或多个传感器被配置为生成传达与所述对象的大脑活动有关的信息的输出信号。所述输出信号包括与所述对象的心脏活动有关的心脏伪影信息和与大脑活动有关的信息。所述一个或多个硬件处理器与所述一个或多个传感器能操作地通信。所述一个或多个硬件处理器由机器可读指令配置，以：对所述输出信号进行解调以分离与大脑活动有关的信息和所述心脏伪影信息；基于分离出的与大脑活动有关的信息来确定一个或多个大脑活动参数；基于分离出的心脏伪影信息来确定一个或多个心脏活动参数；并且基于所述一个或多个大脑活动参数以及所述一个或多个心脏活动参数来确定睡眠段期间的所述对象的睡眠阶段。本公开的又一方面涉及一种用于利用确定系统确定睡眠段期间的对象的睡眠阶段的方法。所述系统包括一个或多个传感器、一个或多个硬件处理器和/或其他部件。所述方法包括：利用所述一个或多个传感器生成传达与所述对象的大脑活动有关的信息的输出信号，所述输出信号包括与所述对象的心脏活动有关的心脏伪影信息和与大脑活动有关的信息；利用所述一个或多个硬件处理器对所述输出信号进行解调以分离与大脑活动有关的信息和心脏伪影信息；利用所述一个或多个硬件处理器基于分离出的与大脑活动有关的信息来确定一个或多个大脑活动参数；利用所述一个或多个硬件处理器基于分离出的心脏伪影信息来确定一个或多个心脏活动参数；并且利用所述一个或多个硬件处理器基于所述一个或多个大脑活动参数以及所述一个或多个心脏活动参数来确定睡眠段期间的所述对象的睡眠阶段。本公开的又另一方面涉及一种被配置为确定睡眠段期间的对象的睡眠阶段的系统。所述系统包括：用于生成传达与所述对象的大脑活动有关的信息的输出信号的模块，所述输出信号包括与所述对象的心脏活动有关的心脏伪影信息和与大脑活动有关的信息；用于对所述输出信号进行解调以分离与大脑活动有关的信息和心脏伪影信息的模块；用于基于分离出的与大脑活动有关的信息来确定一个或多个大脑活动参数的模块；用于基于分离出的心脏伪影信息来确定一个或多个心脏活动参数的模块；以及用于基于所述一个或多个大脑活动参数以及所述一个或多个心脏活动参数来确定睡眠段期间的所述对象的睡眠阶段的模块。本公开的这些和其他目的、特征和特性以及结构的有关元件的操作方法和功能以及部件和制造经济的组合将在考虑附图的以下描述和所附权利要求(所有这些构成本说明书的一部分)中变得清楚，其中，相同的附图标记表示各个附图中的对应部分。然而，应当明确理解，附图仅用于说明和描述的目的，而并非意图作为本公开的限制的定义。附图说明图1是被配置为基于EEG输出信号中的心脏伪影信息和大脑活动信息来确定对象中的睡眠阶段的系统的示意性图示。图2总结了由所述系统执行的基本操作。图3图示了EEG输出信号中的心脏伪影的检测。图4图示了解调分解处理算法的范例。图5图示了将解调分解处理算法应用于所述输出信号而得到的分离的个体振荡分量。图6图示了表现为脉冲信号的心脏干扰。图7图示了NREM睡眠阶段、觉醒和REM的(谱心率变化性的)低频到高频比率。图8图示了用于基于EEG信号中的心脏伪影信息来确定睡眠阶段的方法。具体实施方式如在本文中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一”、“一个”和“所述”包括复数指代。如在本文中所使用的，两个或更多个零件或部件被“耦合”的陈述应当意指部件直接或间接地(即，通过一个或多个中间零件或部件)结合在一起或一起操作，只要发生链接即可。如在本文中所使用的，“直接耦合”是指两个元件彼此直接接触。如在本文中所使用的，“固定地耦合”或“固定”意指两个部件被耦合以一体移动，同时保持相对于彼此的恒定取向。如在本文中所使用的，词语“单一的”意指部件被创建为单个部件或单元。亦即，包括单独地创建并且然后作为单元被耦合在一起的工件的部件不是“单一”部件或主体。如在本文中所采用的，两个或更多个零件或部件彼此“接合”的表述应当意指部件直接地或通过一个或多个中间零件或部件彼此施加力。如在本文中所采用的，术语“数字”应当意指一或大于一的整数(即，多个)。在本文中所使用的方向性短语，例如，但不限于：顶部、底部、左、右、上、下、前、后以及其派生词与图中所示的元件的取向有关，并且是不限制权利要求，除非在其中明确记载。图1是被配置为基于脑电图(EEG)信号中的心脏伪影信息和大脑活动信息来确定对象12中的睡眠阶段的系统10的示意性图示。存在于EEG信号中的心脏伪影能够导致错误的睡眠阶段确定，这可能导致睡眠期间不合时宜的感官刺激(例如，未与深睡眠时间同步的刺激)、根本无刺激、舍弃长时段的EEG信号信息和/或其他事件。与现有技术系统相比，系统10增强了实时睡眠阶段确定和/或提供了其他优点。系统10基于包含于EEG信号中的心脏伪影信息和大脑活动信息两者来确定对象12的当前睡眠阶段。通过使用解调算法将EEG信号中的大脑活动信息与心脏伪影信息分离，并且独立地处理大脑活动信息和心脏伪影信息，系统10利用干扰EEG信号的心脏活动。处理心脏伪影信息使得能够经由对心率变化性(HRV)和/或其他心脏参数的估计来增强对快速眼动(REM)睡眠的检测等。因为心脏电场影响对象12的头皮上的表面电势，所以心脏活动伪影在EEG中表现出来。在睡眠期间记录的EEG信号中的心脏伪影可能在对睡眠记录的自动解读(例如，睡眠阶段确定)期间引起错误。在EEG信号中尖峰形式的心脏伪影的存在可能导致EEG的一个或多个功率带中的功率的人为增加(下文讨论)。例如，β频带(约15-30Hz)中可能出现尖峰。由于β频带中的活动通常指示微觉醒，所以包含这样的尖峰的EEG段可能被错误地(例如，通过自动算法)评分为清醒时段，即使对象12正在深度地睡眠。当心脏伪影在EEG中表现为规则脉冲的形式时，规则脉冲可能被错误地检测为慢波(下文讨论)。例如，当参考EEG电极被放置在主动脉附近时，可能出现脉冲伪影。这可能导致浅睡眠时段被混淆为深睡眠时段，并且因此，在浅睡眠期间造成不希望的感官刺激。由于在对由心脏伪影污染的EEG信号的自动分析期间出现的这些和/或其他问题，处理EEG的具有心脏伪影的部分的通常策略包括舍弃这些部分。这能够导致舍弃相当长部分的EEG。系统10被配置为利用存在于EEG中的心脏伪影信息来改善自动睡眠阶段确定，而不是拒绝和/或舍弃EEG中包含心脏伪影的部分。基于心脏伪影信息确定睡眠阶段提高了睡眠阶段确定的准确性，因为对象12的心脏参数(例如，心率变化性(HRV))的变化揭示了REM睡眠(下文讨论)和/或其他睡眠阶段的存在。系统10的一个或多个特征在单电极EEG系统中是尤其有利的，因为单独本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被配置为确定睡眠段期间的对象(12)的睡眠阶段的系统(10)，所述系统包括：一个或多个传感器(18)，其被配置为生成传达与所述对象的大脑活动有关的信息的输出信号，所述输出信号包括与所述对象的心脏活动有关的心脏伪影信息以及与大脑活动有关的所述信息；以及一个或多个硬件处理器(20)，其与所述一个或多个传感器能操作地通信，所述一个或多个硬件处理器由机器可读指令配置以：对所述输出信号进行解调以分离与大脑活动有关的所述信息和所述心脏伪影信息；基于分离出的与大脑活动有关的所述信息来确定一个或多个大脑活动参数；基于分离出的所述心脏伪影信息来确定一个或多个心脏活动参数；并且基于所述一个或多个大脑活动参数以及所述一个或多个心脏活动参数来确定所述睡眠段期间的所述对象的所述睡眠阶段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.22 US 62/2708901.一种被配置为确定睡眠段期间的对象(12)的睡眠阶段的系统(10)，所述系统包括：一个或多个传感器(18)，其被配置为生成传达与所述对象的大脑活动有关的信息的输出信号，所述输出信号包括与所述对象的心脏活动有关的心脏伪影信息以及与大脑活动有关的所述信息；以及一个或多个硬件处理器(20)，其与所述一个或多个传感器能操作地通信，所述一个或多个硬件处理器由机器可读指令配置以：对所述输出信号进行解调以分离与大脑活动有关的所述信息和所述心脏伪影信息；基于分离出的与大脑活动有关的所述信息来确定一个或多个大脑活动参数；基于分离出的所述心脏伪影信息来确定一个或多个心脏活动参数；并且基于所述一个或多个大脑活动参数以及所述一个或多个心脏活动参数来确定所述睡眠段期间的所述对象的所述睡眠阶段。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个硬件处理器被配置为使得确定所述睡眠段期间的所述对象的所述睡眠阶段包括：基于所述一个或多个大脑活动参数来确定NREM睡眠阶段，并且基于所述一个或多个大脑活动参数以及所述一个或多个心脏活动参数来确定REM睡眠阶段。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个传感器是脑电图(EEG)传感器，并且其中，所述一个或多个硬件处理器被配置为使得所述一个或多个大脑活动参数包括一个或多个EEG参数，并且所述一个或多个心脏活动参数包括心率变化性和/或谱心率变化性。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个硬件处理器被配置为使得解调包括使用经验模式分解框架将所述输出信号分离成与大脑活动有关的一个或多个个体振荡分量以及与心脏活动有关的一个或多个个体振荡分量。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述一个或多个硬件处理器被配置为使得确定所述一个或多个大脑活动参数包括：相加地组合与大脑活动有关的个体振荡分量；并且确定所述一个或多个心脏参数包括：相加地组合与心脏活动有关的个体振荡分量。6.一种用于利用确定系统(10)确定睡眠段期间的对象(12)的睡眠阶段的方法，所述系统包括一个或多个传感器(18)以及一个或多个硬件处理器(20)，所述方法包括：利用所述一个或多个传感器来生成传达与所述对象的大脑活动有关的信息的输出信号，所述输出信号包括与所述对象的心脏活动有关的心脏伪影信息以及与大脑活动有关的所述信息；利用所述一个或多个硬件处理器对所述输出信号进行解调以分离与大脑活动有关的所述信息和所述心脏伪影信息；利用所述一个或多个硬件处理器基于分离出的与大脑活动有关的所述信息来确定一个或多个大脑活动参数；利用所述一个或多个硬件处理器基于分离出的所述心脏伪影信息来确定一个或多个心脏活动参数；并且利用所述一个或多个硬件处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·N·加西亚莫利纳，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL