用于针对生物时间序列利用经验零假设的方法和系统技术方案

本文公开了一种用于针对生物时间序列利用经验零假设的方法和系统。方法(100)还包括使用大规模检验来估计针对时期的子集的经验零假设，从而计算第二多个时期与第一多个时期相似的量。方法(100)还包括确定第二多个时期是否来自相同的EEG记录。

Methods and systems for using empirical zero hypothesis for biological time series

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于针对生物时间序列利用经验零假设的方法和系统
本专利技术总体上涉及一种用于针对生物时间序列利用经验零假设的方法和系统。
技术介绍
脑电图(“EEG”)是一种诊断工具，其测量并记录人类大脑的电活动以便评估脑功能。多个电极被附接到人的头部，并通过电线连接到机器。该机器放大信号并记录人类大脑的电活动。由跨多个神经元的神经活动的总和来产生电活动。这些神经元生成小的电压场。这些电压场的总计创建在人的头部上的电极能够检测和记录的电读数。EEG是多个较简单信号的叠加。在正常成年人中，EEG信号的幅度通常在1微伏至100微伏的范围内，并且EEG信号在利用硬膜下电极来测量时约为10至20毫伏。电信号的幅度和时间动态的检测提供了有关人的底层(underlying)神经活动和医疗状况的信息。EEG被执行以用于：诊断癫痫；验证痴呆或意识丧失的问题；验证处于昏迷中的人的大脑活动；研究睡眠障碍、在手术期间监测大脑活动、以及其他身体问题。在EEG期间，多个电极(通常为17-21，但是存在至少70个标准位置)被附接到人的头部。电极是通过电极相对于人类大脑的叶(lobe)或区域的位置来参考的。参考如下：F＝额叶；Fp＝额极；T＝颞叶；C＝中叶；P＝顶叶；O＝枕叶；A＝耳廓(耳电极)。数字被用来进一步缩小位置，并且“z”点与在人的头部中线中的电极位置相关。心电图(“EKG”)也可以出现在EEG显示屏上。EEG使用被称为蒙太奇的各种电极的组合来记录来自不同放大器的脑波。通常创建蒙太奇以提供跨大脑皮层的EEG的空间分布的清楚图片。蒙太奇是从记录电极的空间阵列获得的电图，并且优选地是指在特定时间点处被检查的电极的特定组合。在双极蒙太奇中，通过将一个通道的电极输入2连接到后续通道的输入1来链接连续的电极对，以使得邻近的通道具有公共的一个电极。电极的双极链可以从前到后(纵向)或从左到右(横向)连接。在双极蒙太奇中，比较两个活动电极位置之间的信号，导致活动中的差异被记录。蒙太奇的另一类型是参考蒙太奇或单极蒙太奇。在参考蒙太奇中，各种电极连接到每个放大器的输入1，并且参考电极连接到每个放大器的输入2。在参考蒙太奇中，在活动电极位置处收集信号，并将其与公共参考电极进行比较。参考蒙太奇有利于确定波形的真实幅度和形态。对于颞叶电极，CZ通常是良好的头皮参考。能够定位电活动的起源(“定位”)对于能够分析EEG至关重要。正常或异常脑波在双极蒙太奇中的定位通常是通过标识“相位反转”——链中指向相反方向的两个通道的偏转——来完成的。在参考蒙太奇中，所有通道都可能显示在相同方向上的偏转。如果在与参考电极处的活动相比时，在活动电极处的电活动为正，则偏转将向下。其中电活动与参考电极处的活动相同的电极将不显示任何偏转。一般来说，具有最大向上偏转的电极表示参考蒙太奇中的最大负活动。一些模式指示人有癫痫发作的趋势。医师可以将这些波称为“癫痫状异常”或“癫痫波”。这些包括尖峰、尖波、以及尖峰与波状放电。大脑特定区域(诸如左颞叶)中的尖峰和尖波指示部分癫痫发作可能来自于该区域。另一方面，原发性全身性癫痫是由广泛分布在大脑两个半球上的尖峰与波状放电所引发的，尤其是如果它们在两个半球中同时开始。存在若干类型的脑波：α波、β波、δ波、θ波和γ波。α波具有8到12赫兹(“Hz”)的频率。当一个人放松时或者当该人处于闭上眼睛但在精神上警觉的醒着状态时，通常会发现α波。当人的眼睛睁开或者当人集中注意力时，α波停止。β波具有13Hz到30Hz的频率。当一个人警觉、思考、激动或已经服用高剂量的某些药物时，通常会发现β波。δ波具有小于3Hz的频率。通常只有在人睡着(非REM或无梦的睡眠)或该人是年幼的孩子时才发现δ波。θ波具有4Hz至7Hz的频率。通常只有在人睡着(做梦或REM睡眠)或该人是年幼的孩子时才发现θ波。γ波具有30Hz至100Hz的频率。通常在较高的智力活动和运动功能期间会发现γ波。下面阐述相关领域中利用的术语的一般定义。布尔代数是代数的子域，其中变量的值是真值true(真)和false(假)，通常分别被标示为1和0。布尔网络(BN)是基于布尔逻辑的生物系统的数学模型。BN具有由与基因或蛋白质对应的节点组成的网络结构。BN中的每个节点取值为1或0，意指该基因被表达或未被表达。模糊逻辑是多值逻辑的一种形式；它处理的不是固定和精确的推理而是近似推理。与传统的二进制集(其中变量可能采取真值或假值)相比，模糊逻辑变量可以具有范围在0到1之间的程度的真值。模糊逻辑已经被扩展来处理部分真值的概念，其中真值的范围可能在完全真和完全假之间。此外，当使用语言变量时，可以通过特定函数来管理这些程度。非理性可以用所谓的“模糊性(fuzzjective)”来描述。多层感知器(“MLP”)是前馈人工神经网络模型，其将输入数据集映射到适当的输出集上。MLP由有向图中的多层节点组成，每一层完全连接到下一层。除输入节点外，每个节点都是具有非线性激活函数的神经元(或处理元件)。神经网络(“NN”)是自然或人工神经元的互连组，其使用数学或计算模型基于连接主义的计算方法来进行信息处理。用更实际的话来讲，神经网络是非线性统计数据建模或决策工具。它们可以被用来对输入和输出之间的复杂关系进行建模或查找数据中的模式。感知器是人工神经元的简单模型，在过去的事件上进行训练之后，其可以预测布尔事件。感知器由输入的数目N和将输入连接到输出节点的权重来指定。权重是必须手动设置或通过学习算法学习的参数。ROC曲线(接收器操作特性)是图形图，其中测试灵敏度作为y坐标，1减去特异性或假阳性率(FPR)作为X坐标。ROC曲线是评估诊断测试的性能的有效方法。“幅度”是指所测量的从低谷到最大峰值(负或正)的竖直距离。它表达了有关神经元总体(population)的大小及其在组分生成期间的激活同步性的信息。术语“模拟到数字转换”是指模拟信号何时被转换为数字信号，该数字信号然后可以被存储在计算机中以进行进一步处理。模拟信号是“现实世界”信号(例如，诸如脑电图、心电图或眼电图之类的生理信号)。为了使它们能够被计算机存储和操纵，这些信号必须被转换成计算机可以理解的离散数字形式。“伪影”是由EEG沿着头皮检测到的电信号，但它们起源于非脑起源。存在与患者相关的伪影(例如，移动、出汗、ECG、眼球移动)和技术伪影(50/60Hz的伪影、电缆移动、与电极糊有关)。术语“差分放大器”是指电生理装备的关键。它扩大了两个输入之间的差异(每对电极一个放大器)。“持续时间”是从电压变化的开始到其返回到基线之间的时间间隔。它也是对在组分生成中涉及的神经元的同步激活的测量。“电极”是指被用来与电路的非金属部分建立电接触的导体。EEG电极是通常由被覆盖有氯化银涂层的不锈钢、锡、金或银制成的小金属圆盘。它们在头皮上被放置于特殊位置。“电极凝胶”充当电极的可延展(malleable)延伸，使得电极引线的移动不太可能产生伪影。凝胶可以最大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定生物时间序列的第一部分是否与生物时间序列的第二部分是可比较的方法，所述方法包括：/n选择生物时间序列的第一部分；/n将所述第一部分建立为基线部分；/n选择用于测量的第二部分；以及/n使用经验零假设来确定所述第二部分与所述基线部分的相似性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180312 US 62/641,947;20190307 US 16/294,9171.一种用于确定生物时间序列的第一部分是否与生物时间序列的第二部分是可比较的方法，所述方法包括：
选择生物时间序列的第一部分；
将所述第一部分建立为基线部分；
选择用于测量的第二部分；以及
使用经验零假设来确定所述第二部分与所述基线部分的相似性。


2.一种用于确定两组时期是否是可比较的方法，所述方法包括：
选择EEG记录的第一多...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·B·威尔森，M·朔尔，
申请(专利权)人：珀西斯特发展公司，
类型：发明
国别省市：美国;US