[发明专利]用于计算定量EEG的方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于计算定量EEG的方法和系统。

背景技术

脑电图(“EEG”)是测量和记录人的大脑的电活动以便评价脑功能的诊断工具。多个电极被附着到人的头部并且通过接线连接到机器。机器放大信号并记录人的大脑的电活动。通过对在多个神经元上的神经活动求和来产生电活动。这些神经元生成小的电压场。这些电压场的聚集产生在人的头部上的电极能够检测和记录的电读数。EEG是多个较简单的信号的叠加。在正常成人中，EEG信号的幅度通常在1微伏到100微伏的范围，并且当利用硬脑膜下电极测量时EEG信号为大约10毫伏到20毫伏。对电信号的幅度和时间动态的监测提供与潜在的神经活动和人的医疗状况有关的信息。

EEG被执行以：诊断癫痫；验证关于意识丧失或痴呆的问题；验证昏迷中的人的脑活动；研究睡眠障碍，在外科手术期间监测脑活动，以及额外的身体问题。

多个电极(通常17至21个，然而存在针对至少71个的标准位置)在EEG期间被附着到人的头部。通过与人的大脑的脑叶或区域有关的电极的位置来引用电极。引用如下：F＝额部的；Fp＝额极的；T＝颞叶的；C＝中央的；P＝颅顶的；O＝枕部的；并且A＝近耳的(耳部电极)。数字被用于进一步使位置变窄，并且“z”点涉及在人的头部的中线中的电极位点。心电图(“EKG”)还可以显现在EEG显示器上。

EEG使用被称作导联(montages)的电极的各种组合来记录来自不同放大器的脑电波。导联一般被创建以提供在脑皮层上的EEG的空间分布的清晰图片。导联是从记录电极的空间阵列获得的电图并且优选地指的是在特定时间点被检查的电极的特定组合。

在双极导联中，通过将一个通道的电极输入端2连接到随后通道的输入端1来链接连续的电极对，使得相邻通道具有共同的一个电极。电极的双极链可以从前到后(纵向的)或从左到右(横向的)进行连接。在双极导联中，比较两个有源电极位点之间的信号，得到记录的活动的差异。另一种类型的导联是参考导联或单级导联。在参考导联中，各种电极连接到每个放大器的输入端1并且参考电极连接到每个放大器的输入端2。在参考导联中，在有源电极位点处收集信号并且将该信号与共同参考电极进行比较。

参考导联有益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。

能够对电活动的源点进行定位(“定位”)对于能够分析EEG是关键的。对双极导联中的正常或异常脑电波的定位通常通过识别“相位反转”来完成，“相位反转”是指链内的两个通道的偏转指向相反的方向。在参考导联中，所有通道可以示出在相同方向上的偏转。如果在有源电极处的电活动当与在参考电极处的活动比较时是正的，则偏转将向下。其中电活动与在参考电极处的电活动相同的电极将不示出任何偏转。一般地，具有最大向上偏转的电极表示参考导联中的最大负活动。

一些图案指示朝向人中的癫痫的倾向。医师可以将这些波称为“癫痫样异常”或“癫痫波”。这些包括棘波(spike)、尖波(sharpwave)、以及棘波放电(spike-and-wavedischarge)。在诸如左颞叶的大脑的特定区域中的棘波和尖波指示部分癫痫可能有可能来自于该区域。另一方面，原发性全身性癫痫由广泛分布在大脑的两个半球上的棘波放电揭示，尤其在棘波放电同时在两个半球中开始的情况下。

存在若干类型的脑电波：alpha波、beta波、delta波、theta波以及gamma波。Alpha波具有8赫兹到12赫兹(“Hz”)的频率。Alpha波通常当人放松或在清醒状态中时当人的眼睛闭上但是人在精神上是警觉的时发现。当人的眼睛张开或人集中注意力时，Alpha波结束。Beta波具有13Hz到30Hz的频率。Beta波通常当人警觉、思考、激动或服用高剂量的特定药物时发现。Delta波具有小于3Hz的频率。Delta波通常当人睡着(非REM睡眠或没有做梦的睡眠)或人是幼儿时发现。Theta波具有4Hz到7Hz的频率。Theta波通常当人睡着(做梦或REM睡眠)或人是幼儿时发现。Gamma波具有30Hz到100Hz的频率。Gamma波通常在高级精神活动和运动功能时发现。

本文中使用以下定义。

“幅度”是指从波谷到最大峰(负的或正的)测得的垂直距离。其表示与神经元群的大小和其在分量生成期间的激活同步性有关的信息。