基于眼阻抗的脑健康监测系统技术方案

方法和系统通过使用眼部窗口监测和评估脑生物阻抗，所述眼部窗口评估脑血容量(CBV)的动态变化。所述眼部窗口通过眼生物阻抗装置实施，所述眼生物阻抗装置以非侵入性方式使用通过眼睛周围的区域收集的生物阻抗测量结果测量各种不同的脑健康指标。所述眼生物阻抗装置可以是具有局部测量电极的护目镜，所述电极包含阴极和阳极。

Brain health monitoring system based on eye impedance

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于眼阻抗的脑健康监测系统相关申请的交叉引用本申请要求于2017年5月16日提交的题为“基于眼阻抗的脑健康监测系统(OcularImpedanceBasedSystemforBrainHealthMonitoring)”的美国临时申请第62/506,971号的权益，所述美国临时申请特此通过引用整体并入。
本公开总体上涉及用于监测和评估脑健康的技术，并且更具体地，涉及用于使用眼阻抗测量来监测和评估脑健康的技术。
技术介绍
本文提供的背景描述是出于总体上呈现本公开的内容的目的。在此背景部分描述的范围内，当前署名的专利技术人的工作以及在提交时可能不以其它方式符合现有技术的描述方面，均不明示地或暗示地承认为针对于本公开的现有技术。创伤性脑损伤(TBI)在美国约30％的损伤相关的死亡中起主要作用，并且由于相关联的并发症无法得到确诊且未能察觉，但可能对健康具有持续的影响，因此其通常被称为“沉默流行病”。治疗重度TBI的管理策略通常旨在预防继发性脑损伤，所述继发性脑损伤主要表现为炎症和脑缺血。过去已经提出将监测颅内压(ICP)和脑灌注压(CPP)优化到目标水平作为预防继发性损伤的主要方法，并且所述监测和优化是当前实践的基础。然而，最近的试验未展现出ICP监测或靶向CPP对指导管理具有明显益处。最近的管理方法已尝试使用如压力反应指数(PRx)等方法基于脑血管自动调节(CAR)来利用更具动态性和个性化精度的CPP优化。自动调节是血管响应于CPP的变化调节其张力并且在这样做时保持恒定水平的脑血流量(CBF)以匹配脑代谢需求的能力。CAR可以被认为是抵抗继发性脑损伤的最重要的中枢神经系统自动保护机制中的一个自动保护机制。其在重度TBI之后经常会受损并且已经显示是患有重度TBI以及各种急性神经疾病和缺血性损伤(如中风、蛛网膜下腔出血、脑肿瘤，心脏骤停、高血压危象等)的患者预后的预测指标。然而，当前的CAR评估方法缺乏直接监测和跟踪脑血容量的相对变化的能力。另外，其不能用于医院外的环境。例如，使用PRx的当前技术需要侵入式监测。需要一种可以用于监测脑血容量(CBV)的动态变化作为CAR的反映的技术。需要一种用于测量伴有创伤性头部损伤和其它脑血管紧急情况的伤亡人员中的CBV变化、适用于各种环境(例如，民用医院前环境和军用医院前环境、急诊科创伤中心、重症监护室等)的便携式非侵入性传感器。这将允许尽早进行精确的监测和治疗，以防止继发性脑损害。
技术实现思路
本技术包含通过眼部窗口监测和评估脑生物阻抗的方法和系统，所述眼部窗口作为评估脑血容量(CBV)的动态变化的方法。可以以非侵入性的且持续的方式实现所述技术。所述技术监测脑阻抗以跟踪CBF、ICP和CPP的与脑血容量的变化相关联的变化。以此方式，所述技术还可以另外用于评估CAR障碍。本技术提供了一种用于使用通过受试者的一个或两个眼睛收集的阻抗测量结果测量许多不同的脑健康指标的非侵入性方式。眼生物阻抗装置用于特别地定位测量电极，所述测量电极可以包含阴极和阳极的组合。在一个实例中，一种用于评估受试者的脑健康的设备包括：一个或多个电极；一个或多个处理器；计算机可读存储器，所述计算机可读存储器存储非暂时性指令，所述非暂时性指令当由所述一个或多个处理器执行时使所述设备：使用所述一个或多个电极向所述受试者的眼部区域提供电流；使用所述一个或多个电极感测从所述受试者的所述眼部区域获得的电信号，并且根据所述电信号确定所述受试者的生物阻抗值，其中所述生物阻抗值表示包含所述受试者的所述眼部区域和脑部区域的至少一部分的传导路径的生物阻抗；以及根据所述生物阻抗信息确定脑健康指标。在另一个实例中，一种评估受试者的脑健康的方法，所述方法包括：响应于向受试者的眼部区域提供电信号并且检测包含所述眼部区域和脑部区域的至少一部分的传导路径上的所述电信号，确定所述受试者的眼脑区域生物阻抗值；根据所述眼脑区域生物阻抗值确定在采样时间段内颅内压的变化，这些变化对应于脑血容量(CBV)的变化；确定在所述采样时间段内所述受试者的动脉压对CBV的影响；确定在所述采样时间段内平均颅内压和在所述采样时间段内平均动脉压对CBV的影响；以及根据所述平均颅内压与所述平均动脉压的相关性确定压力反应指数值，CBV的所述压力反应指数指示所述受试者的所述脑健康。在另一个实例中，一种评估受试者的脑健康的方法，所述方法包括：接收在采样时间段内所述受试者的平均颅内压数据；接收在所述采样时间段内所述受试者的平均动脉压数据；接收根据所述平均颅内压与所述平均动脉压的相关性确定的压力反应指数值，所述压力反应指数指示所述受试者的脑健康；响应于向所述受试者的眼部区域提供电信号并且检测包含所述眼部区域和脑部区域的至少一部分的传导路径上的所述电信号，确定在所述采样时间段内所述受试者的眼脑区域生物阻抗；以及将所述生物阻抗与所述压力反应指数相结合并产生脑健康指标，所述指标具有指示所述受试者的健康脑状态的正值和指示所述受试者的不健康脑状态的负值。在另一个实例中，一种治疗受试者的脑部病症的方法，所述方法包括：向所述受试者的眼部区域施加对所述受试者的脑部病症影响性治疗，所述脑部病症影响性治疗是经颅直流电刺激(tDCS)、经颅交流电刺激(tACS)、生物光子刺激和/或声刺激。在另一个实例中，一种用于治疗受试者的脑部病症的设备，所述设备包括：壳体，所述壳体被配置成接合所述受试者的眼部区域，所述壳体具有一个或多个电极，所述一个或多个电极被配置成向所述受试者的所述眼部区域递送电信号；一个或多个处理器；计算机可读存储器，所述计算机可读存储器存储非暂时性指令，所述非暂时性指令当由所述一个或多个处理器执行时使所述设备：使用所述一个或多个电极以经颅直流电刺激(tDCS)和/或经颅交流电刺激(tACS)的形式向所述受试者的所述眼部区域供应电信号，以治疗所述脑部病症。附图说明下文描述的附图描绘了本文公开的系统和方法的各个方面。应当理解，每个附图描绘了本系统和方法的各方面的实例。图1展示了在受测试受试者上放置Foley导管球囊(1)、ICP探针(2)、LDF探针(3)和眼阻抗电极(所述眼阻抗电极可以包括阴极和阳极的组合)(4)。图2是示出了在一个实例中如使用眼阻抗电极所测量的呼吸周期变化以及心动周期变化的阻抗波形的绘图。图3展示了以下的散点图和相关系数-A：在过度换气期间，绘图A1)dz与MAP，绘图A2)dz与ICP，绘图A3)dz与CPP，绘图A4)dz与CBF变化以及绘图A5)dz与PetCO2。B：在血管加压剂输注期间，绘图B1)dz与MAP，绘图B2)dz与ICP，绘图B3)dz与CPP以及绘图B4)dz与CBF变化。C：在硬膜外血肿期间，绘图C1)dz与ICP，绘图C2)dz与CPP，绘图C3)dz与CBF变化；以及D：在全身性出血期间，绘图D1)dz与MAP，绘图D2)dz与ICP，绘图D3)dz与CPP以及绘图D4)dz与CBF变化，其中dz是经过测量的脑生物阻抗，MAP是平均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于评估受试者的脑健康的设备，所述设备包括：/n一个或多个电极；/n一个或多个处理器；/n计算机可读存储器，所述计算机可读存储器存储非暂时性指令，所述非暂时性指令当由所述一个或多个处理器执行时使所述设备：/n使用所述一个或多个电极向所述受试者的眼部区域提供电流；/n使用所述一个或多个电极感测从所述受试者的所述眼部区域获得的电信号，并且根据所述电信号确定所述受试者的生物阻抗值，其中所述生物阻抗值表示包含所述受试者的所述眼部区域和脑部区域的至少一部分的传导路径的生物阻抗；并且/n根据所述生物阻抗信息确定脑健康指标。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170516 US 62/506,9711.一种用于评估受试者的脑健康的设备，所述设备包括：
一个或多个电极；
一个或多个处理器；
计算机可读存储器，所述计算机可读存储器存储非暂时性指令，所述非暂时性指令当由所述一个或多个处理器执行时使所述设备：
使用所述一个或多个电极向所述受试者的眼部区域提供电流；
使用所述一个或多个电极感测从所述受试者的所述眼部区域获得的电信号，并且根据所述电信号确定所述受试者的生物阻抗值，其中所述生物阻抗值表示包含所述受试者的所述眼部区域和脑部区域的至少一部分的传导路径的生物阻抗；并且
根据所述生物阻抗信息确定脑健康指标。


2.根据权利要求1所述的设备，其中所述脑健康指标指示(i)脑血容量(CBV)、(ii)脑自动调节(CAR)、(iii)颅内压(ICP)、(iv)脑灌注压(CPP)、(v)灌注反应指数(PRx)、(vi)脑血流量(CBF)、(vii)血压和(viii)通气的变化中的至少一种变化。


3.根据权利要求1所述的设备，其中所述计算机可读存储器存储非暂时性指令，所述非暂时性指令当由所述一个或多个处理器执行时使所述设备确定所述受试者的呼吸速率、呼吸质量和/或心率。


4.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括护目镜，所述护目镜具有第一透镜和第二透镜，其中所述一个或多个电极分别定位于所述第一透镜和所述第二透镜的内表面上，以提供从所述受试者的所述眼部区域到脑部的导电路径。


5.根据权利要求4所述的设备，其中所述第一透镜包括电流注入电极并且所述第二透镜包括电流感测电极。


6.根据权利要求4所述的设备，其中所述第一透镜包括电流注入电极和电流感测电极，并且其中所述第二透镜包括电流注入电极和电流感测电极。


7.一种评估受试者的脑健康的方法，所述方法包括：
响应于向受试者的眼部区域提供电信号并且检测包含所述眼部区域和脑部区域的至少一部分的传导路径上的所述电信号，确定所述受试者的眼脑区域生物阻抗值；
根据所述眼脑区域生物阻抗值确定在采样时间段内颅内压的变化，这些变化对应于脑血容量(CBV)的变化；
确定在所述采样时间段内所述受试者的动脉压对CBV的影响；
确定在所述采样时间段内平均颅内压和在所述采样时间段内平均动脉压对CBV的影响；以及
根据所述平均颅内压与所述平均动脉压的相关性确定压力反应指数值，CBV的所述压力反应指数指示所述受试者的脑健康。


8.一种评估受试者的脑健康的方法，所述方法包括：
接收在采样时间段内所述受试者的平均颅内压数据；
接收在所述采样时间段内所述受试者的平均动脉压数据；
接收根据所述平均颅内压与所述平均动脉压的相关性确定的压力反应指数值，所述压力反应指数指示所述受试者的脑健康；
响应于向所述受试者的眼部区域提供电信号并且检测包含所述眼部区域和脑部区域的至少一部分的传导路径上的所述电信号，确定在所述采样时间段内所述受试者的眼脑区域生物阻抗；以及
将所述生物阻抗与所述压力反应指数相结合并产生脑健康指标，所述指标具有指示所述受试者的健康脑状态的正值和指示所述受试者的不健康脑状态的负值。


9.根据权利要求8所述的方法，其中将所述生物阻抗与所述压力反应指数相结合包括执行压力反应指数与所述生物阻抗之间的移动皮尔森相关性和/或平均动脉压与生物阻抗之间的移动皮尔森...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·沃德，穆罕默德·哈卡姆·蒂鲍，阿斯温·贝莱，萨达尔·安萨里，保劳格·G·帕蒂尔，
申请(专利权)人：密歇根大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US