現(xiàn)場可部署的震蕩檢測器的制作方法

專利名稱：現(xiàn)場可部署的震蕩檢測器的制作方法
技術領域：
根據(jù)本發(fā)明的實施方式涉及緊急治療類選法(triage)的領域，并且具體地涉及對 最近已經(jīng)遭受到頭部損傷的對象執(zhí)行緊急神經(jīng)類治療類選法以確定對象是否有震蕩的便 攜式裝置和方法。
背景技術：
需要檢測由于震蕩所引起的細微的腦部功能障礙的客觀的和敏感的方法。根據(jù) 來自美國軍隊的報告，爆炸震蕩腦損傷是伊拉克和阿富汗中的當前傷亡中的最顯著的部 分。然而，辨識和適當?shù)刂委熯@些傷亡人員的不充分的準備和臨床工具增加了這些損傷 和它們的副作用的數(shù)據(jù)圖表。在人體中腦部執(zhí)行最復雜的和基本的過程。令人驚訝地， 當代的醫(yī)療保健缺乏成熟的工具以客觀地評估它們的功能。典型地地通過面談和主觀的 身體檢查來臨床地評估病人的精神和神經(jīng)狀態(tài)。一般的臨床實驗室目前不具有評估腦部 功能或病理的能力，除了可能外在地影響CNS的毒藥、毒素或者藥物的識別之外貢獻很 少。這些實驗室通過身體檢查可以診斷可能的震蕩，但是不能夠精確地確定震蕩的嚴重 性。腦部成像研究，諸如計算斷層掃描成像(CT)、磁共振成像(MRI)，被廣泛使用 并且是有用的。然而，這些結構化的和解剖的測試透露出很少的關于腦部功能的信息。
“功能性的MRI” (fMRI)是優(yōu)于MRI的最近的改進。iMRI測試提供氧化的血紅素的濃 度在腦部的各個部分的相對圖像。雖然示出了氧氣的使用的氧化的血紅素的濃度是具體 的腦部區(qū)域的總的新陳代謝功能的指示，它提供了關于潛在的腦部功能的非常有限的信 息或者沒有提供關于潛在的腦部功能的信息，即由腦部所進行的信息處理，其實質(zhì)上是 電化學的。例如，受傷的腦部部分可能正在使用“標準的”氧氣量。因此iMRI不能診斷 可能是顯著地功能失調(diào)的狀況或損傷。另外，在諸如震蕩的急性外傷性腦損傷(TBI)之 后的即刻，CT和MRI/fMRI成像研究通常是陰性的，即使當存在清楚地和顯著的異常腦 功能時，顯示為沒有結構異常。這對于彌散性軸索損傷(DAI)也是一樣的，涉及存在于 大多數(shù)的腦震蕩損傷案例中的神經(jīng)纖維的剪斷，并且可以在多數(shù)常規(guī)的結構圖像上保持 不可見。由震蕩所引起的DAI造成的浮腫或水腫隨后可能導致昏迷和死亡。另外，CT和MRI/fMRI測試裝置由于它們的尺寸、電源要求和成本沒有完全在 便攜的、現(xiàn)場可部署的(field-deployable)應用中可用。這些評估工具在所選擇的案例中 起到了重要的作用，但是它們是昂貴的、不能廣泛地得到，并且在急性護理情況的早期 階段它們沒有提供關鍵信息。目前技術不能提供對于及時的介入、合適的治療類選法或 者用于諸如震蕩的急性腦外傷的合適的護理計劃關鍵的即時的、能付諸實施的信息。然而，腦部具有用于器官之間的修復的最小容量，因此時間敏感的治療類選法和介入在治 療諸如震蕩的腦損傷非常重要。所有的腦部活動、不管是反射性的、無意識的、無知覺的或者有知覺的，本質(zhì) 是電的。通過一系列的電化學反應(由被稱為神經(jīng)傳遞素的分子所控制)，電位(電壓) 得以產(chǎn)生并傳輸至整個腦部，在無數(shù)的神經(jīng)元之間連續(xù)地行進。這個活動建立了腦電圖 (EEG)的基本電特征并且創(chuàng)建了具有解剖結構和功能的基礎的可標識頻率。理解這些節(jié) 律和它們的意義使得將EEG表征在標準限值以內(nèi)或者之上成為可能。在整個基本級別 (level)處，EEG用于正常和異常腦功能的特征。自超過75年前的第一次記錄起并且尤其自計算機的出現(xiàn)起，已經(jīng)廣泛地研究腦 部的電活動。腦部的“正常的”電活動已經(jīng)在數(shù)百個研究被恰當?shù)乇碚?，具有小范圍?標準偏差。某些腦部部分的電活動的頻率是對諸如為聲音的、視覺的或則疼痛的各種刺 激的正常響應，稱之為“誘發(fā)電位”。誘發(fā)電位(EP)是特定波，該特定波具有特有的形狀、在這些波形內(nèi)的峰值的幅 度和持續(xù)時間，和許多其它特征，所有的這些特征已經(jīng)恰當?shù)亟⒘私?jīng)數(shù)十年的研究所 產(chǎn)生的標準數(shù)據(jù)。用于所有的EEG和誘發(fā)響應波的標準數(shù)據(jù)是跨不同性別、年齡和種族 的顯著地不變的。另外，恰當?shù)孛枋龊徒忉屃舜_實存在的任何變異性。神經(jīng)科學家也表征了各種不同腦病理學的EEG特征。正因為異常的心電圖 (ECG)圖案是特定心臟病理的明顯指示，不規(guī)則的腦波圖案是諸如震蕩的特定腦病理的 明顯指示。一大群數(shù)據(jù)，以及持續(xù)的改良和貢獻，組成了臨床神經(jīng)生理學的領域。盡管今天接受了基于EEG的神經(jīng)度量標準(neurometric)技術并且大量的數(shù)據(jù)存 在，臨床環(huán)境申的應用顯著地受限制。限制它的應用的一些障礙包括EEG設備的成 本、它的便攜性的缺乏、技術人員管理測試的需要、它需要執(zhí)行測試的時間、原始數(shù)據(jù) 的專業(yè)解釋的需要。更加重要地，該技術在急性護理場景中既不可用也不實際，尤其在 護理的意義上。完整的診斷EEG儀器一般價值80,000美元，如果完全裝配地話。盡管 高昂的成本，儀器產(chǎn)生了必須由專家仔細解釋的基本原始波形。另外，標準EEG裝置的 使用仍然極其麻煩的?？梢孕枰?0分鐘或者更長時間來施加所要求的19個電極。一旦 對象準備好測試，EEG記錄可能花費1到4個小時。數(shù)據(jù)由EEG技術人員來收集和分 析，并且然后被呈現(xiàn)給神經(jīng)專家用于解釋和臨床評估。有一些嚴格專注于電的腦部數(shù)據(jù) 的詳細分析的自獨立專業(yè)神經(jīng)診斷實驗室。專業(yè)中心或者一般地大型醫(yī)院EEG機器對于 ER、手術室(OR)、加護病房(ICU)或者病人在最需要的任何其它急性護理藥物場景都 不實用。全球由醫(yī)學專家所執(zhí)行的研究已經(jīng)突出了用于發(fā)展提供用于已經(jīng)遭受到外傷性 腦損傷，尤其是震蕩，的病人的早期診斷和有效治療的方法的需求。諸如震蕩的頭部損 傷可能具有嚴重的長期影響。例如，由震蕩所造成的最大威脅之一是由纖維剪斷所引起 的延遲的腦腫脹，如果其沒有被治療可以造成昏迷和死亡。當正確地被診斷時，使用不 同的治療選項可以治療震蕩，但是每個治療都包括它自己的風險，并且應當基于損傷的 嚴重性被執(zhí)行。需要即時的、功能性的震蕩檢測以治療具有可能的震蕩的病人用于防止 進一步的損傷和傷殘。許多次，盡管早期檢測的需要，震蕩通常沒有被檢測出，特別當對象沒有展示任何可視傷口。CT掃描和MRI圖像具有低于60%的用于震蕩檢測的準確性，并且追蹤 震蕩和引導治療的過程中受到限制。然而，由腦部所發(fā)出的電信號可以是震蕩及其后效 的準確的檢測器，通常具有90-95%的準確性。另外，監(jiān)視腦電信號也可以被用于監(jiān)視震 蕩的過程隨著時間的推移允許良好的治療管理。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了用于檢測對象中的震蕩的存在和/或嚴重性的便攜式裝 置，使用Bx 技術的腦震蕩檢測器，包括包括多個腦電信號檢測電極的耳機，以及可 操作地耦合到所述耳機的手持基本單元，所述基本單元包括處理器，存儲器，所述存 儲器包含用于使處理器對所檢測到的信號執(zhí)行信號處理算法的指令，以及用于提供震蕩 的存在和/或嚴重性的指示的指示器。根據(jù)本發(fā)明，還提供用于提供對象的當場(on-site)診斷以確定震蕩的存在和/ 或嚴重性的方法，包括將耦合到手持基本單元的電極組放置在所述對象的頭上，通過 所述電極組從所述對象獲得腦電信號，使用存儲在所述基本單元的存儲器中的信號處理 算法處理所獲得的腦電信號，根據(jù)經(jīng)過處理的信號確定震蕩的存在和/或嚴重性，在所 述手持基本單元上指示震蕩的存在和/或嚴重性，以及基于指示確定用于所述對象的治 療過程。根據(jù)本發(fā)明，還提供使用便攜式手持裝置確定對象是否已經(jīng)遭受到新近的震蕩 的方法，包括使用可操作地耦合到手持裝置的電極組從所述對象獲得腦電信號，使用 信號處理算法處理所獲得的信號，使用經(jīng)處理的信號確定所述對象是否具有震蕩，以及 在所述便攜式手持裝置上指示所述確定。根據(jù)本發(fā)明，還提供用于檢測在對象中的震蕩的存在和/或嚴重性的便攜式手 持裝置，使用Bx 技術的腦震蕩檢測器，包括包括多個腦電信號檢測電極和用于誘發(fā) 神經(jīng)性電位的裝置的耳機，以及可操作地耦合到所述耳機的手持基本單元，所述基本單 元包括處理器，存儲器，所述存儲器包含用于使處理器對所檢測到的信號執(zhí)行信號處 理算法的指令，以及顯示器，所述顯示器提供震蕩的存在和/或嚴重性的視覺顯示，視 頻或音頻記錄裝置中的至少一個，用于記錄所述對象的音頻或視頻中的至少一個，所述 存儲器包含用于使得所述處理器分析所記錄的音頻或視頻中的至少一個和從音頻或視頻 記錄中的至少一個提取特征的指令，所提取出的特征由所述處理器在所述信號處理算法 中使用，以及無線通信裝置，用于傳送所檢測到的并經(jīng)過處理的信號至遠程數(shù)據(jù)庫。進一步根據(jù)本發(fā)明，還提供用于檢測在對象中的震蕩的存在和/或嚴重性的便 攜式手持裝置，使用Bx 技術的腦震蕩檢測器，包括包括多個神經(jīng)性信號檢測電極和 用于誘發(fā)神經(jīng)性的電位的裝置的耳機，以及可操作地耦合到所述耳機的手持基本單元， 所述基本單元包括處理器，存儲器，所述存儲器包含用于使處理器對所檢測到的信號 執(zhí)行信號處理算法的指令，以及顯示器，所述顯示器提供震蕩的存在和/或嚴重性的視 覺顯示，其中所述顯示器提供震蕩的存在和/或嚴重性的顏色編碼指示，所述顏色編碼 指示包括紅色指示，如果震蕩存在并且嚴重，則其被顯示，橙色指示，如果震蕩可能 存在，并且需要對所述對象執(zhí)行更多的測試，則其被顯示，以及綠色指示，如果沒有震 蕩，則其被顯示。
要理解的是上述一般的描述和下面詳細的說明僅是示例性的和解釋性的并且不 限制如所要求保護的本發(fā)明。被包含在這個說明書中并且構成這個說明書的部分的附圖示出根據(jù)本發(fā)明的實 施方式以及描述，用于解釋本發(fā)明的原理。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的震蕩檢測裝置的便攜式手持基本單元。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的便攜式手持基本單元的示意圖。圖3示出了圖示根據(jù)本發(fā)明提供相信具有震蕩的病人的當場診斷的步驟的流程 圖。
具體實施例方式詳細參考根據(jù)本發(fā)明的實施方式，實施方式的例子在附圖中描繪。在任何可能 的地方，全部圖中相同的附圖標記將被用于指代相同或者類似的部件。收集到的標準化的數(shù)據(jù)已經(jīng)被用于建立腦電活動的定量特征，該些特征清楚地 區(qū)別出正常的腦功能和異常的機能失調(diào)狀況。這個標準化的數(shù)據(jù)已經(jīng)被示出為獨立于種 族背景并且具有極其高的測試-再測試可靠性、特異性(低的假陽性率)和敏感性(低的 假陰性率)。已進行的15,000個正常的和病理性的評估的研究已經(jīng)證明腦電信號對于正 常腦功能中的變化高度敏感，并且在諸如震蕩(爆炸)或者外傷性的(碰撞)腦損傷、局 部缺血或撞擊的災變性事件之后瞬時地改變它們的特征，并且還反映出不涉及物理腦部 結構中的任何可檢測的變化的各種各樣的慢性發(fā)展的、神經(jīng)病學上的和精神的失調(diào)。因 為不同類型的腦損傷和疾病以不同方式影響腦電活動，所以不僅可能區(qū)分正常功能和異 常功能，還可能獨立地確定哪種病理正在影響腦部并且到什么程度，提供怎樣朝著更加 正常的手術來恢復腦功能。根據(jù)本發(fā)明的實施方式使用這個作為提供診斷的基礎。根據(jù)本發(fā)明，便攜式裝置，如使用Bx 技術的腦震蕩檢測器能夠從腦電信號檢 測出震蕩，包括便攜式手持基本單元、包括連接到手持基本單元的多個電極的耳機、和 安裝在手持基本單元尤其用于處理檢測到的腦信號和確定對象是否有震蕩的軟件。圖1 示出了根據(jù)本發(fā)明的震蕩檢測裝置的便攜式手持基本單元。根據(jù)本發(fā)明的便攜式手持基 本單元100包括導航板102、和呈現(xiàn)在屏幕104上的選項，其中導航板102可以包括多 個導航按鈕和選擇按鈕，允許用戶導航通過在屏幕104上描繪的菜單。根據(jù)本發(fā)明，屏 幕104可以包括LCD、LED、OLED、或者等離子屏幕。屏幕104也可以包括簡單的 LED(或者其它照明方式)指示器，該指示器提供了例如為裝置是否接通、測試是否正在 執(zhí)行、或者震蕩的存在和/或嚴重性的指示。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，震蕩的存在和/或嚴重性可以使用顏色編碼的光 源來指示。如果震蕩存在并且嚴重時，紅色光源點亮，如果震蕩可能存在但是要求要對 對象執(zhí)行更多的測試則橙色光源點亮，并且如果沒有震蕩則綠色光源可以點亮。顏色編 碼指示提供了簡單的、易于使用和易于讀取的方式用于快速確定和診斷對象中的震蕩的 存在。根據(jù)本發(fā)明，導航板102可以被用于選擇和實施由手持基本單元100所執(zhí)行的功能。例如，屏幕104可以顯示選項菜單，高亮用于對對象執(zhí)行測試的可能選項。這些選 項可以包括開始測試、選擇要執(zhí)行的測試的類型、和/或用于處理或傳輸所獲得的數(shù)據(jù) 的選項。導航板102也可以被用于輸入關于已經(jīng)遭受到頭部損傷的對象的附加信息。這 個附加信息包括關于已經(jīng)遭受到頭部損傷的對象的觀察到的標準信息，包括該對象是否 眩暈或者搖晃、該對象是否惡心或者嘔吐、該對象是否是反應遲鈍的、和響應于面談問 題從對象獲得的信息，其可以將這些信息透露為記憶喪失、目盲、耳鳴、疑惑或者頭 疼。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，存儲在手持基本單元100的存儲器中的軟件可以在屏幕104 上顯示允許用戶選擇對象可觀察的特征的選擇屏、和通面談獲得的信息。這樣的選擇屏 可以采取列表的形式，示出了震蕩的常見的值得注意的特征，允許用于經(jīng)檢驗盒選擇所 觀察到的特征。手持基本單元100可以經(jīng)連接裝置106耦合到包括多個電極的耳機(未示出)。 連接裝置106可以包括永久地附接或者可拆卸的電纜或者電線，或者可以包括無線收發(fā) 器，能夠無線地從耳機發(fā)送和接收信號。手持基本單元100也可以包括收發(fā)天線108。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，收發(fā)天線 108可以用于無線地發(fā)送存儲在手持基本單元100中的數(shù)據(jù)至遠程位置用于存儲或者進一 步處理。這個數(shù)據(jù)可以包括診斷數(shù)據(jù)、治療數(shù)據(jù)或者原始電信號。遠程位置可以是個人 計算機或者大型數(shù)據(jù)庫。個人計算機可以用于存儲和進一步處理所獲得的數(shù)據(jù)，例如允 許醫(yī)學專家監(jiān)視對象的經(jīng)過震蕩治療的進展。遠程數(shù)據(jù)庫可以用于存儲所獲得的數(shù)據(jù)， 以允許所獲得的數(shù)據(jù)增加到具有類似的腦電信號的對象的較大型數(shù)據(jù)池。這個較大型數(shù) 據(jù)池可以用于神經(jīng)度量標準研究以基于比較提供更準確的診斷。手持基本單元100可以進一步包括音頻/視頻數(shù)據(jù)接收裝置110。音頻/視頻 接收裝置110可以包括攝像機(靜止圖像/視頻、或者兩者)和/或麥克風。根據(jù)本發(fā) 明，除了通過耳機獲得腦電信號之外，使用音頻/視頻接收裝置110來獲得關于對象的附 加數(shù)據(jù)。這個數(shù)據(jù)可以包括視頻數(shù)據(jù)和/或音頻數(shù)據(jù)，該視頻數(shù)據(jù)示出了對象的面部表 情、眼球運動和平衡，該音頻數(shù)據(jù)包括在透露出對象的急促不清的言語或者記憶喪失的 損傷后的面談查問過程中所給出的問題的響應。從這個附加的音頻/視頻數(shù)據(jù)提取出的 具體的、可辨識的特征可以與所獲得的腦電信號一起使用以提供對象的診斷，并確定對 象是否遭受到震蕩。進一步根據(jù)本發(fā)明，存儲在手持基本單元100的存儲器中的軟件可以被配置為 在屏幕104上顯示測試的結果。結果可以包括根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生地顯示腦損傷、腦 損傷的位置或者腦損傷的嚴重性的指示的腦譜圖。結果也可以包括震蕩的簡單指示。這 個簡單指示可以包括如上所述的紅色/橙色/綠色光源，或者可以是指示震蕩的存在和/ 或嚴重性的簡單的文本顯示。存儲在手持基本單元100的存儲器中的軟件可以進一步被配置為在屏幕104上 顯示與對象的測試或者裝置的操作相關的附加信息。例如，存儲器可以包含用于使用和 操作裝置的要被顯示在屏幕104上的交互式指令。交互式指令可以包括包含提供用于操 作裝置的視頻和音頻指令的多媒體視頻/音頻記錄的富含特征的呈現(xiàn)，或者可以簡單地 是文本文件，顯示在屏幕104上，顯示了用于操作和使用裝置的逐步指令。利用裝置交互式指令的包括消除了要求徹底的訓練以使用的裝置需要，允許非醫(yī)學專家的部署和使用。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的便攜式手持基本單元100的示意圖。如圖2中所示， 手持基本單元100被連接到耳機200。耳機200可以包括用于檢測腦電信號要被放置在 對象的頭部204上的電極組202。電極組202可以包括減少的電極組、具有少于19個電 極，并且優(yōu)選地少于10個電極。耳機200也可以包括可以被用于誘發(fā)電位測試的刺激發(fā) 射器206。刺激發(fā)射器206可以包括音頻或者視頻刺激發(fā)射器。手持基本單元100還包括電子線路塊208，該電子線路塊208包括處理器210、 存儲器212和用于提供電力到電子線路塊的電源214。在根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式中， 電源214包括可充電的電池，當其被耦合到正在由AC或者DC電源218供電的充電器216 時可以被充電。電子線路塊208進一步耦合到耳機200、用于控制例如導航板102的用戶接口電 子線路220、用于控制例如屏幕104的顯示電子線路222和根據(jù)本發(fā)明的實施方式的無線 電子線路224，該無線電子224用于控制例如無線收發(fā)器108和/或到耳機200的無線連 接106。電子線路塊208也耦合到用于控制例如A/V接收裝置110的附加的A/V電子線 路226。通常，存儲器212包括使得處理器210執(zhí)行如下功能的指令用于操作便攜式 手持裝置100，包括圖2中示出的所有電子線路的，和用于對對象執(zhí)行測試和基于所執(zhí)行 的測試提供診斷，如將更詳細地所描述地那樣。圖3示出了圖示根據(jù)本發(fā)明提供相信具有震蕩的病人的當場診斷的步驟的流程 圖，并且將接合圖2被描述以示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的提供診斷的方法。電極202 首先被放置在剛受到頭部損傷和可能具有震蕩的對象204的頭上(步驟302)。使用由電 池214供應的電力來接通手持基本單元100，并且處理器210執(zhí)行存儲在存儲器中用于控 制顯示電子線路222來顯示信息的指令，其中該信息包括電力狀態(tài)、準備狀態(tài)、測試模 式、和/或用于用戶輸入命令的消息。用戶然后使用導航板102輸入命令來開始測試。 如果用戶確定誘發(fā)電位也可能必須要被記錄(步驟301)，他可能發(fā)動刺激發(fā)射器206并且 施加刺激到腦部以引出誘發(fā)電位(步驟303)。用戶接口電子線路將用戶命令傳送到電子 線路塊208，并且處理器210解釋該命令并且提供信號至耳機電子線路以開始獲得信號。 腦電信號可能包括自發(fā)電位或誘發(fā)電位(spontaneous or evoked potentials)中的至少一個， 從耳機電極202獲得(步驟304或步驟305)并且從耳機電子線路傳送到電子線路塊208 用于處理。處理器210然后執(zhí)行包括在存儲器212中用于處理所獲得的信號的指令(步 驟 306)。在根據(jù)本發(fā)明的實施方式中，信號被處理以去除噪聲、被處理以提取特征和被 處理以分類所提取出的特征。更具體而言，存儲器212可以包含指令，該指令可以由處 理器210執(zhí)行，用于使用雙樹復數(shù)小波變換作為可逆的變換以適應性地對所獲得的信號 進行濾波來處理信號。指令可以進一步包括由處理器210執(zhí)行的算法的執(zhí)行過程，其中 針對每個子平均(sub-average)來計算復數(shù)小波變換，然后計算每個標準化小波系數(shù)W1, j 的相位方差(phase variance)。根據(jù)跨子平均的在這個位置處的系數(shù)的相位方差來選擇性 地縮放每個小波系數(shù)的幅度。縮放具有形式Wl, j = Cii, JW1, jeXp(j θ。ρ,
其中W1, ^和θ q分別是在第j個標度(scale)處的未經(jīng)處理的復數(shù)的第i個小波 系數(shù)的幅度和相位，并且其中Q1, ^expHJS(FljZTmax)4,其中Fu是跨子平均的系數(shù)W1, j的相位方差。經(jīng)濾波的信號被平均并且由處理 器210執(zhí)行自動峰檢測算法以確定下面的峰位置和等待時間(latency)峰1、峰2和峰間 1-5等待時間(Interpeak 1-5 latency)。然后處理器210比較這些值與包含在處理器212中 的標準化數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，處理信號可以包括執(zhí)行用于從所獲得的信號去除噪 聲的算法、或者“去噪聲”。在一個實施方式中，去噪聲算法利用使用小波變換的基 于小波的信號處理。在其它實施方式中，算法可以包括擴散幾何處理算法(a diffusion geometry processingalgorithm)或者分形處理算法(a fractal processing algorithm)。 小波 變換，是傅里葉變換族的成員，是將給定信號分解為被稱為小波的正交基本函數(shù)組的過 程。在傳統(tǒng)的離散傅里葉變換(DFT)中，使用復數(shù)正弦曲線作為基本函數(shù)來分解信號， 產(chǎn)生信號的頻域表示。相反，離散小波變換(DWT)使用特別指代的小波族，或者小的波 作為基本函數(shù)。通過擴大(dilate)稱為“母小波”的原始小波函數(shù)來創(chuàng)建小波族。小波 變換使用不同的母小波擴大在時間和頻率上分解信號。利用DWT的應用，一維有限信號 x[n]被表示為二維“小波坐標”。創(chuàng)建信號分解的各個級別，稱為標度。在每個標度處 通過計算原始信號x[n]和母小波的縮放版本的內(nèi)乘積來創(chuàng)建系數(shù)組。母小波函數(shù)由Ψ表 示，并且它的擴大由Ψ (j)表示。在標度j處的小波的位置指數(shù)被稱為平移(translate)。 小波的值完全由二維序列Ψ (j，k)來描述，其中j是小波的標度指數(shù)，k是平移指數(shù)。 DWT被定義為
權利要求
1.用于檢測對象中的震蕩的存在和/或嚴重性的便攜式裝置，包括 包括多個腦電信號檢測電極的耳機；以及可操作地耦合到所述耳機的便攜式基本單元，所述基本單元包括 處理器；存儲器，所述存儲器包含用于使處理器對所檢測到的信號執(zhí)行信號處理算法的指 令；以及指示器，用于提供震蕩的存在和/或嚴重性的指示。
2.根據(jù)權利要求1的便攜式裝置，其中所檢測到的信號包括自發(fā)信號或者誘發(fā)信號中 的至少一個。
3.根據(jù)權利要求1的便攜式裝置，其中所述信號處理算法去噪聲所檢測到的信號，從 經(jīng)去噪聲的信號中提取特征；構建用于分類所提取出的特征的判別函數(shù)，以及基于所分 類的特征檢測震蕩的存在和/或嚴重性。
4.根據(jù)權利要求3的便攜式裝置，其中所述信號處理算法包括小波分組處理算法、擴 散幾何處理算法或者分形處理算法中的至少一個。
5.根據(jù)權利要求1的便攜式裝置，其中所述存儲器進一步包括用于使用和操作所述裝 置的交互式指令。
6.根據(jù)權利要求1的便攜式裝置，所述指示器包括視覺顯示。
7.根據(jù)權利要求6的便攜式裝置，其中所述視覺顯示包括顏色編碼指示。
8.根據(jù)權利要求7的便攜式裝置，其中所述顏色編碼指示包括 紅色指示，如果震蕩存在并且嚴重，則其被顯示；橙色指示，如果震蕩可能存在，并且需要對所述對象執(zhí)行更多的測試，則其被顯 示；以及綠色指示，如果沒有震蕩，則其被顯示。
9.根據(jù)權利要求6的便攜式裝置，其中所述視覺顯示包括液晶顯示(LCD)屏幕，所 述LCD屏幕能夠顯示震蕩存在、震蕩的嚴重性、示出具有震蕩的腦部區(qū)域的對象的腦部 的畫面的指示。
10.根據(jù)權利要求9的便攜式裝置，其中所述視覺顯示進一步顯示交互式指令，所述 指令被存儲在所述存儲器中，用于使用和操作所述裝置。
11.根據(jù)權利要求1的便攜式裝置，進一步包括視頻攝像機或者麥克風中的至少一個，可操作地耦合到所述手持基本單元用于記錄 所述對象，所述記錄被存儲在所述存儲器中，其中所述存儲器包含使得所述處理器從所存儲的記錄中檢測預 先確定的特征的指令，所檢測到特征由所述信號處理算法處理。
12.用于提供對象的當場診斷以確定震蕩的存在和/或嚴重性的方法，包括 將耦合到手持基本單元的電極組放置在所述對象的頭上；通過所述電極組從所述對象獲得腦電信號；使用存儲在所述基本單元的存儲器中的信號處理算法處理所獲得的腦電信號； 根據(jù)經(jīng)過處理的信號確定震蕩的存在和/或嚴重性； 在所述手持基本單元上指示震蕩的存在和/或嚴重性；以及基于指示確定用于所述對象的治療過程。
13.根據(jù)權利要求12的方法，進一步包括 存儲所獲得的腦電信號；以及無線地傳送所存儲的信號至遠程數(shù)據(jù)庫。
14.根據(jù)權利要求12的方法，其中確定震蕩的存在和/或嚴重性進一步包括對所述對 象執(zhí)行附加測試。
15.根據(jù)權利要求14的方法，其中執(zhí)行所述附加測試包括執(zhí)行兩者中的至少一個 記錄所述對象的音頻或者視頻中的至少一個和檢測預先確定的特征、執(zhí)行神經(jīng)認知交互 式測試、執(zhí)行平衡測試、或者監(jiān)視所述對象的意識。
16.根據(jù)權利要求12的方法，其中確定震蕩的存在和/或嚴重性進一步包括產(chǎn)生震蕩 指數(shù)。
17.根據(jù)權利要求16的方法，所述處理器基于所遭受到的每個震蕩的震蕩頻率和癥狀 的嚴重性來產(chǎn)生所述震蕩指數(shù)。
18.根據(jù)權利要求17的方法，進一步包括 存儲所產(chǎn)生的震蕩指數(shù)；以及無線地傳送所存儲的震蕩指數(shù)至遠程數(shù)據(jù)庫。
19.根據(jù)權利要求12的方法，其中獲得腦信號包括獲得自發(fā)信號或者誘發(fā)信號中的至 少一個。
20.根據(jù)權利要求12的方法，其中處理所獲得的信號包括 去噪聲所獲得的信號；從經(jīng)去噪聲的信號中提取理想的特征； 構建用于分類所提取出的特征的判別函數(shù)； 分類所提取出的特征；以及 基于所分類的特征指示震蕩的存在和/或嚴重性。
21.根據(jù)權利要求12的方法，其中處理所獲得的信號包括對所獲得的信號執(zhí)行小波分 組處理算法、擴散幾何處理算法或者分形處理算法中的至少一個。
22.根據(jù)權利要求12的方法，其中在所述手持基本單元上指示震蕩的存在和/或嚴重 性包括如果頭部損傷存在并且嚴重，則顯示紅色指示；如果頭部損傷可能存在，但是需要對所述對象執(zhí)行更多的測試，則顯示橙色指示；以及如果沒有震蕩，則顯示綠色指示。
23.根據(jù)權利要求12的方法，在所述手持基本單元上指示震蕩的存在和/或嚴重性包括顯示震蕩的指示； 顯示所述震蕩的嚴重性； 顯示所述震蕩的位置。
24.根據(jù)權利要求12的方法，進一步包括顯示用于將所述電極組放置在所述對象的頭上、從所述對象獲得腦電信號，以及確定震蕩的存在和/或嚴重性的交互式指令。
25.根據(jù)權利要求12的方法，進一步包括確定隨著時間的推移震蕩的存在和/或嚴重 性，隨著時間的推移在所述手持基本單元上指示震蕩的存在和/或嚴重性，然后基于隨 著時間的推移在指示中的變化來確定用于所述對象的治療過程。
26.使用便攜式手持裝置確定對象是否已經(jīng)遭受到震蕩的方法，包括 使用可操作地耦合到手持裝置的電極組從所述對象獲得腦電信號；使用信號處理算法處理所獲得的信號；使用經(jīng)處理的信號確定所述對象是否具有震蕩；以及在所述便攜式手持裝置上指示所述確定。
27.用于檢測在對象中的震蕩的存在和/或嚴重性的便攜式手持裝置，包括 耳機，包括多個腦電信號檢測電極和用于誘發(fā)神經(jīng)性電位的裝置；以及手持基本單元，可操作地耦合到所述耳機，所述基本單元包括 處理器；存儲器，所述存儲器包含用于使處理器對所檢測到的信號執(zhí)行信號處理算法的指 令；以及顯示器，所述顯示器提供震蕩的存在和/或嚴重性的視覺顯示； 視頻或音頻記錄裝置中的至少一個，用于記錄所述對象的音頻或視頻中的至少一 個，所述存儲器包含用于使得所述處理器分析所記錄的音頻或視頻中的至少一個和從音 頻或視頻記錄中的至少一個提取特征的指令，所提取出的特征由所述處理器在所述信號 處理算法中使用；以及無線通信裝置，用于傳送所檢測到的并經(jīng)過處理的信號至遠程數(shù)據(jù)庫。
28.用于檢測在對象中的震蕩的存在和/或嚴重性的便攜式手持裝置，包括 耳機，包括多個神經(jīng)性信號檢測電極和用于誘發(fā)神經(jīng)性電位的裝置；以及 手持基本單元，可操作地耦合到所述耳機，所述基本單元包括處理器；存儲器，所述存儲器包含用于使處理器對所檢測到的信號執(zhí)行信號處理算法的指 令；以及顯示器，所述顯示器提供震蕩的存在和/或嚴重性的視覺顯示，其中所述顯示器提 供震蕩的存在和/或嚴重性的顏色編碼指示，所述顏色編碼指示包括 紅色指示，如果震蕩存在并且嚴重，則其被顯示；橙色指示，如果震蕩可能存在，并且需要對所述對象執(zhí)行更多的測試，則其被顯 示；以及綠色指示，如果沒有震蕩，則其被顯示。
全文摘要
提供用于提供對象的當場診斷以確定震蕩的存在和/或嚴重性的方法和裝置。所述方法包括將耦合到手持基本單元的電極組放置在所述對象的頭上；通過所述電極組從所述對象獲得腦電信號；使用存儲在所述基本單元的存儲器中的信號處理算法處理所獲得的腦電信號；根據(jù)經(jīng)過處理的信號確定震蕩的存在和/或嚴重性；在所述手持基本單元上指示震蕩的存在和/或嚴重性；以及基于指示確定用于所述對象的治療過程。
文檔編號A61B5/0476GK102014742SQ200980116594
公開日2011年4月13日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權日2008年3月3日
發(fā)明者E·科瑟維克 申請人:腦儀公司