[发明专利]从EEG分析预测物质水平的方法和装置

说明书

技术领域

本文所描述的实施方式一般地涉及用于测量激素、神经递质、生物标志物等的水平的方法和装置的领域。

背景技术

目前用于测量激素水平的技术是从血液或唾液样品中提取。由唾液样品可以测量游离皮质醇水平，其与血液皮质醇水平成正比。以往的研究显示EEG特征与皮质醇之间的关联指示具有高皮质醇水平和低皮质醇水平的受试者。

皮质醇与各个身体系统（如压力、运动、饥饿、睡眠）相关联并且响应于恐惧而释放；其是一种具有许多连锁效应的激素。典型地，由血液或唾液样品（发现其与血液皮质醇水平显著相关）测量皮质醇水平。当前的测量激素的方法的原则性挑战是从血液、唾液或尿液样品获得结果的延迟。获得皮质醇测量的当前方法回顾采集的时间，意味着在采集或存储中的任何误差都会影响由该样品测量的皮质醇水平的提取，另外此种误差仅能回顾性检测，从而造成具有额外费用的重复测量和测试。其他问题是这些生物样品的存储和运入实验室以及从实验室运出。这些实际问题限制了只有在绝对需要的情况下应用激素测量，而其本来可以在用于提高诊断或研究领域的决策树（decision tree）中。

定量EEG（qEEG）技术包括对于给定频带的功率（power）及相关的头皮地形图（scalp topographic map）的计算。在过去三十年中，这样的技术已被用来说明、诊断和研究神经心理学状态如抑郁症、酒精中毒、精神分裂症或认知功能如注意障碍、记忆，并且广阔地用于诊断癫痫。

以往的研究已经探索了亦或皮质醇与压力的神经心理测量之间的关系亦或者压力测量（如行为抑制规模）与EEG活动之间的关系。许多这些研究的结果徘徊在这些关系的类似说明上，其重复地论证δ频带（1-3Hz，也归类为慢波）和β频带（15-25Hz，认为是快波活动）的振幅之间的相关性。当β频率和δ频率两者一起增加或降低时使用术语“耦合”，显示了相干性。β-δ耦合反映了脑中增加的跨区域的串扰（inter-regional cross-talk），其表示了行为抑制和焦虑量表（anxiety scale）的高或低压力相关指数，其反过来使皮质醇水平与δ频率和β频率的耦合活动相关，原因在于皮质醇还涉及到通过行为抑制和焦虑量表测量的压力。这进一步得到了Schutter和Van Honk神经内分泌学研究的支持（Schutter,D.J.L.G.,Van Honk,J.,2004.Decoupling of midfrontal delta–beta oscillations after testosterone administration.Int.J.Psychophysiol.53,71–73），其证明在给予睾酮（皮质醇的拮抗剂）后的β-δ去耦合，皮质醇的拮抗剂，即低皮质醇水平与缺乏β-δ耦合相关联；称为‘去耦合’。在低皮质醇组的受试者组中发现β-δ去耦合而在高皮质醇的受试者组中发现β-δ耦合。Van Peer等的最近的研究（Van Peer,J.M.,Roelofs.K.,Spinhoven.P.,2008.Cortisol administration enhances the coupling of midfrontal delta and beta oscillations.Int.J.Psychophysiol.67,144-150）通过将不同剂量的口服形式的皮质醇给予至参与者显示了皮质醇对δ频带（1–4Hz）和β频带（14-33Hz）的直接影响，并且比较了皮质醇给予之前和之后的他们的EEG中的改变。结果显示增加剂量的皮质醇在中间前部区域（FZ）产生β-δ耦合，这进一步支持EEG图谱的β-δ活动与皮质醇之间的关系。这些研究表明EEG活动与激素的密切关系，表面使用EEG数据来预测激素水平的测量的潜力。

本发明的实施方式试图至少部分地解决这样的问题：提供一种用于测量体内激素水平的非侵入性测量技术。

发明内容

第一方面，本发明提供一种从EEG数据预测物质水平的方法，其包括下列步骤：

分析EEG数据以获得用于多个预定频带中的每一个的平均功率；

从为每个频带推导出的平均功率计算一个数值，该数值是根据预定的顺序通过相除和/或相乘来组合用于每个频带的平均功率来计算的；和

从以下方程获得激素水平的估计值：

Y=bX+C

其中Y为待预测的物质水平，X为所述数值且b和C为常数，其中所述物质选自激素、神经递质和生物标志物。