可现场部署的震荡评估装置制造方法及图纸

描述了一种用于评估外伤性脑部损伤（TBI）的装置和方法。该装置被配置成使用一个或多个神经学电极从患者的前额采集脑电信号。使所采集的脑电活动数据受到伪像拒绝和特征提取，然后在至少一个分类器功能中组合特征的子集。分类器功能在统计学上将患者置于与脑部机能障碍程度相关的四个类别之一中：1）正常脑电活动；2）符合具有功能性脑部损伤的较不严重临床表现的非结构性损伤的异常脑电活动；3）符合具有功能性脑部损伤的更严重临床表现的非结构性损伤的异常脑电活动；以及4）符合结构性脑部损伤的异常脑电活动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可现场部署的震荡评估装置
本公开涉及神经学评估领域，以及具体而言，涉及一种便携式手持设备和方法，其用于在护理点对患者执行神经学拣别。
技术介绍
脑部执行着人体内最复杂和实质性的过程。令人惊讶的是，当代的卫生保健缺乏完善的工具来在护理点客观评估脑部功能。通常通过会见和主观身体检查来评估患者的精神和神经学状态。临床实验室当前没有能力评估脑部功能或病理，只不过能够有助于识别可能从外部影响中枢神经系统（CNS）的毒物、毒素或药物。脑部成像研究，例如计算层析成像（CT）和磁共振成像（MRI），被广泛用于对脑部结构进行可视化。不过，CT扫描和MRI是解剖学测试，并揭示了非常少的脑部功能信息。例如，在CT扫描上，中毒、震荡、活动癫痫、新陈代谢脑病、感染和众多其他状况（例如糖尿病性昏迷）不显现异常。经典的中风或外伤性脑部损伤（TBI）可能不会立即被成像测试可视化，即使存在清晰且显著的异常脑部功能。类似地，与大多数震荡性脑部损伤病例中存在的神经纤维切变相关的弥漫性轴突损伤（DAI）可能在大多数常规结构图像上仍然不可见。如果未在早期检测到，因DAI造成的肿胀或水肿可能接下来导致昏迷和死亡。功能性MRI（fMRI）是对MRI的新近改善，其提供脑部各部分中氧合血红蛋白的浓度的相对图像。尽管氧合血红蛋白的浓度是特定脑部区域的新陈代谢功能的有用指标，但其提供了关于脑部之内的基础电化学过程的非常有限的信息。此外，CT和MRI/fMRI测试装置由于其尺寸、功率需求和成本原因，而不能现场部署。这些评估工具在选定的情况下起着重要作用，但它们并非普遍可用的，需要有经验的人员操作，并且MRI/fMRI在急性神经学状况的早期不提供充分的关键信息。当前的技术不能提供对于及时介入、适当拣别关键的即时信息，以便制定护理急性脑部外伤的适当计划。令人遗憾的是，脑部具有对于修复的非常有限的能力，并且因此在治疗脑部损伤时，时间敏感的拣别和介入是非常重要的。当前，具有改变的精神状态、急性神经病或头部外伤的急诊室患者必须进行昂贵且耗时的测试以确定通向治疗过程的适当的诊断。令人遗憾的是，在很多情况下，患者的临床状况可能会随着他们等候设备变为可用或等候专家到达和/或在现场外解释测试而恶化，这样的测试不足以诊断患者的状况。ER医生面对的问题是他们的资源限于主观身体检查，并且所有医生关于紧急治疗的管理、神经病学家的额外会诊或患者出院的决定都基于这种身体检查的结果。常常将ER患者送往成像研究，但如早前所讨论的，很多功能性脑部异常在CT扫描或MRI上不可见。最终具有解剖学和结构结论的一些异常往往花费时间来在成像测试上变得可见。这对于很多重要状况而言是成立的，例如局部缺血中风、震荡/外伤性脑部损伤（TBI）、颅内压升高等。这表明需要实时功能性脑部状态评估技术，其可以在ER或在非固定环境下执行，并能够在当今可用的标准临床评估工具之前几个小时检测紧急的神经学状况。而且，还需要一种用于检测远在战场的军人中的TBI以及用于检测运动员中的运动相关的脑部损伤的护理点评估工具。可现场部署、可容易访问、非辐射发射、易用的脑部状态评估工具可能对军队医疗卫生系统（MHS）中颅脑损伤的成功临床管理具有重要影响。类似地，快速的现场评估震荡性颅脑损伤可以防止对已经遭受第一次外伤性脑部影响的运动员造成重复性损伤和“二次影响综合症”。基于检测和分析脑电活动的EEG（脑电图法）技术，当今在神经诊断中被接受为一种定量脑部状态评估工具。不过，其在临床环境中的应用是特别有限的。限制其采用的一些障碍包括：EEG设备的成本，需要熟练技术人员来管理测试，进行测试要花费时间，以及需要专家解释原始数据。仪器实质上产生了原始的波形，其必须要由专家进行认真解释。数据被EEG技术人员收集和分析，并然后呈现给神经病学家以用于解释和临床评估。此外，在没有额外的信号处理的情况下，对于这些状况中的很多，例如TBI，波形不能被解释专家看到。这使得当前可用的EEG设备对于急诊室中或其他护理点环境处的神经拣别应用是不可行的。更为重要的是，当前的技术不是现场便携式（手持式）的，这使其对于各种现场应用（例如在战场或在体育场事件处）是不切实际的。于是，迫切需要一种具有基于脑电活动的实时结果的手持式客观工具，其能够为患有急性脑部损伤或疾病的患者提供迅速的护理点神经学拣别和治疗指导。
技术实现思路
本公开通过提供便携式手持装置解决了护理点神经拣别的需求，用于对患者的脑电活动进行客观实时评估。本公开的第一方面包括用于评估患者体内外伤性脑部损伤的设备。该设备包括患者传感器和手持式基本单元，所述患者传感器具有至少一个神经学电极，用于从患者采集脑电信号，该基本单元操作性耦合到患者传感器，用于处理采集的脑电活动数据。基本单元包括数字信号处理器，其被配置成脑电活动数据执行对伪像的自动识别和消除，从数据提取一个或多个特征，以及执行至少三个二元分类功能以将所述患者分类到指示外伤性脑部损伤的存在和严重程度的四个类别之一中。本公开的另一方面包括一种用于评估患者体内的外伤性脑部损伤的方法。该方法包括如下步骤：将至少一个神经学电极连接到患者的前额以采集脑电信号，以及提供操作性连接到至少一个神经学电极的手持式基本单元，以处理采集的脑电信号。所述基本单元包括数字信号处理器，其被配置成从采集的脑电活动数据执行对伪像的自动识别和消除，从数据提取一个或多个特征，以及执行至少三个二元分类功能以将所述患者分类到指示外伤性脑部损伤的存在和严重程度的四个类别之一中。要理解，上述一般描述和以下详细描述两者仅仅是示范性和解释性的，并且不是对所要求保护的专利技术的限制。并入本说明书中并构成其一部分的附图，图示了本专利技术的实施例，并与描述一起用于解释本专利技术各方面的原理。附图说明图1是根据本公开的示范性实施例的神经评估设备的示意图；图2是根据本公开的示范性实施例的使用临床特性来组织训练数据集的过程的流程图；图3是根据本公开的示范性实施例的将三个二元分类器以级联方式进行组合时的分类过程的流程图；图4是根据本公开的示范性实施例的并行执行三个二元分类器时的分类过程的流程图；图5A-5D图示出了根据本公开的示范性实施例的由神经评估设备为涉及TBI程度的每个类别提供的临床指导；图6是示出了根据本公开的示范性实施例的针对与TBI程度相关的每个类别的分类结果的表格。具体实施方式现在将对符合本公开的某些实施例做出详细参考，附图中图示出了其范例。只要可能，将遍及附图使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。在示范性实施例中，使用与脑电活动对应的数据来检测患者体内的神经学损伤或疾病。在护理点处使用便携式神经评估装置来测量并分析脑电信号。在本公开的示范性实施例中，使用位于头皮和前额上的标准化位置的变化数量的电极来记录受检者的脑电活动，并且参考一个或多个数据库来评估受检者的脑电信号。例如，使用指示正常脑电活动的收集的规范数据来建立脑电活动的定量特征，其明确地区分在有和无急性神经系统紊乱的情况下所产生的脑部信号。这种规范的数据集包括群体控制组的脑部活动数据。数据库中的规范群体包括在一个或多个方面，例如年龄、性别等与受检者类似的个人。在一个示范性实施例中，使用作为年龄的函数的回归方程来将受检者与数据库中的个人进行比较。由专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.16 US 12/8575041.一种用于评估患者体内外伤性脑部损伤的设备，包括：患者传感器，包括至少一个神经学电极；以及手持式基本单元，其被操作性耦合到所述患者传感器，所述基本单元包括：数字信号处理器，其被配置成执行从由所述至少一个神经学电极所采集的脑电信号自动识别和消除伪像，从所采集的脑电信号提取一个或多个特征，以及执行三个分类功能以将所述患者分类到指示外伤性脑部损伤的存在和严重程度的四个类别之一中，其中所述一个或多个特征包括线性和/或非线性定量特征，其中所述四个类别包括：符合结构性脑部损伤的异常脑电活动；符合有功能性损伤的严重临床表现的非结构性损伤的异常脑电活动；符合有功能性损伤的较不严重表现的非结构性损伤的异常脑电活动；以及正常脑电活动；以及其中所述三个分类功能包括：第一分类功能，其被设计成从正常或仅有功能性脑部损伤的患者分类出具有结构性脑部损伤的患者；第二分类功能，其被设计成从具有结构性和/或功能性脑部损伤的患者分类出正常患者；以及第三分类功能，其被设计成在不存在结构性损伤时分类出具有功能性损伤的严重和较不严重表现的患者。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述数字信号处理器被配置成以级联方式执行所述三个分类功能。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述数字信号处理器被配置成并行...

【专利技术属性】
技术研发人员：LS普里彻普，NS罗思曼，DC奥伯利，ME辛格尔，
申请(专利权)人：脑仪公司，纽约大学，
类型：
国别省市：