[发明专利]用于确定对脑刺激的神经血管反应性的系统和方法

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求由Shubbajit Roy Chowdury、Anirban Dutta和Abhijit Das于2015年8月12日提交的题为“Apparatus for Determining Neurovascular Reactivity Through Brain Stimulation By Recordal of Neural and Haemodynamic Responses”的美国临时专利申请序列号62/204,232的优先日期的权益；其要求由Shubhajit Roy Chowdhury、Anirban Dutta和Abhijit Das于2015年1月14日提交的题为“Apparatus for Determining Neurovascular Reactivity Through Brain Stimulation By Recordal of Neural and Haemodynamic Responses”的印度专利申请号49/KOL/2015的优先日期的权益。前述申请的全文并入于此。

发明领域

本发明总体上涉及医疗诊断系统和方法。更具体地，本发明涉及使用神经血管系统刺激和对该刺激的神经元及血液动力学反应的同期记录来确定神经血管反应性的设备、系统和方法。本发明还涉及使用刺激诱发的神经元及血液动力学反应的同期记录来确定脑神经血管功能的方法。

背景技术

中风是残疾和死亡的重要原因，也是全球医疗保健中日益严重的问题。每年仅美国就有超过700,000人患中风，其中超过150,000人死亡。在中风幸存者中，大约90％的人会遭受运动、感觉、记忆或推理的轻到重度长期损害。据估计，美国医疗保健系统的总成本每年超过500亿美元。

中风可能是由脑动脉破裂所引起(称为“出血性中风”)，或者是由于血栓栓塞导致的脑动脉阻塞或闭塞(称为“缺血性中风”)。大约80％的中风被归类为缺血性。当患者经历缺血性中风时，闭塞阻止血液流向重要的脑组织，从而使组织缺氧，导致神经细胞损伤和潜在的细胞死亡。除了血管闭塞之外，还会形成可鉴别的缺血核心区和半暗带，其为仍然存活的组织区域，但其中细胞由于半暗带中的梯度灌注不足而缺氧。治疗的靶区域主要是闭塞，但还包括缺血核心区和半暗带。

在由于大血管闭塞而经历中风的患者中，在恢复血流之前，每过一分钟就约有190万个神经细胞(或神经元)面临不可逆损伤的风险。因此，提供快速有效的中风诊断和治疗对于保护和恢复患者健康至关重要。但是，尽管中风是残疾和死亡的普遍原因，但可用于中风诊断的方法是有限的。

通常，首先通过利用患者面谈和检查来诊断中风，包括利用检测半身无力或麻痹、言语困难或其他常见的中风症状的方案。在患者评估之后，常规进行诊断成像(诸如CT扫描、MRI、超声，或者其一些组合)以便明确诊断中风。实施成像过程以求确定闭塞位置，并使临床医生准备好对凝块进行治疗。然而，患者评估仍然非常主观且在患者间存在变数，并且对于准确诊断中风的成像还存在限制。此外，与其他常见疾病如心肌梗死(或心脏病发作)的诊断情况不同，不存在相当于心电图(EKG)的等同选项，并且验血对于明确诊断中风并无帮助。因此，仍然需要用于诊断中风的改进的系统和方法。

利用包括可见光谱和近红外范围内的光在内的光辐射(或光)的方法的诊断潜力早已获得公认。已知的方法包括近红外光谱(NIRS)的透光率测量，用于非侵入性地监测血氧合。由于脑功能与血氧合及通过神经血管偶联提供葡萄糖的血液动力学密切相关，因此NIRS可以用于监测脑功能的非侵入性方法。可以对NIRS波长进行选择，以便能够检测脑组织中氧合血红蛋白(HbO2)和脱氧血红蛋白(Hb)的浓度变化。头皮、颅骨、脑脊液和脑周围组织在光谱的近红外范围内呈现出组织透明度的光学窗口，而这允许诊断测量。测量由组织造成的光衰减，并通过公认的数学模型计算氧合血红蛋白的浓度。