[go: up one dir, main page]

JP5395954B2 - Eegモニタリング・システムおよびeegをモニタリングする方法 - Google Patents

Eegモニタリング・システムおよびeegをモニタリングする方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5395954B2
JP5395954B2 JP2012515355A JP2012515355A JP5395954B2 JP 5395954 B2 JP5395954 B2 JP 5395954B2 JP 2012515355 A JP2012515355 A JP 2012515355A JP 2012515355 A JP2012515355 A JP 2012515355A JP 5395954 B2 JP5395954 B2 JP 5395954B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
eeg
signal
event
monitoring system
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012515355A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012529940A (ja
Inventor
キドモーセ・プレベン
ヴェスタマン・セレン・エリック
Original Assignee
ヴェーデクス・アクティーセルスカプ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヴェーデクス・アクティーセルスカプ filed Critical ヴェーデクス・アクティーセルスカプ
Publication of JP2012529940A publication Critical patent/JP2012529940A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5395954B2 publication Critical patent/JP5395954B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/279Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
    • A61B5/291Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electroencephalography [EEG]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/369Electroencephalography [EEG]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6814Head
    • A61B5/6815Ear
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/683Means for maintaining contact with the body
    • A61B5/6838Clamps or clips
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/746Alarms related to a physiological condition, e.g. details of setting alarm thresholds or avoiding false alarms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/08Sensors provided with means for identification, e.g. barcodes or memory chips
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A61B5/0031Implanted circuitry
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/40Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
    • A61B5/4076Diagnosing or monitoring particular conditions of the nervous system
    • A61B5/4094Diagnosing or monitoring seizure diseases, e.g. epilepsy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7264Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Description

この発明はモニタリングに関する。より詳細にはこの発明はモニタされるべき人物によって連続して持ち運ばれるのに適するEEGモニタリング・システムに関する。さらにこの発明はEEGをモニタリングする方法に関する。
EEGは脳波(Electro Encephalo-Gram)の略語として頻繁に用いられており,一般には人の脳活動を電気的にモニタリングする方法を言う。EEGをモニタリングするシステムは長年にわたって知られている。一般的な技術開発では,モニタされるべき人によって連続して持ち運ばれるまたは装着されることが可能なEEGモニタリング・システムが開発されている。
国際特許公開2006/066577は糖尿病を煩っている人が連続して装着するシステムを開示しており,そこでは血糖値がモニタされ,低血糖発作に対して警告される。低血糖値は脳活動に重大な影響を及ぼし,低すぎる血糖値は意識喪失や死にさえ至ることもある。国際特許公開2006/066577に記載のシステムは完全埋込み型皮下システム(a fully implanted subcutaneous system)である。電線を介して,埋込み電極(複数)が切迫した低血糖発作についての脳波特性(the brainwaves characteristic)を検出可能なモニタリング装置に接続され,上記皮下モニタリング装置の振動の形で警告が発せられる。国際特許公開第2006/066577にはさらに,埋没物(implant)が,より大きな電力を要求する電子機器部材を含む外部ユニットと無線通信可能であり,したがって上記埋込み皮下部材の長い電池寿命が得られることが述べられている。音警告(an acoustic warning)も可能である。切迫した低血糖発作を検出するために,国際特許公開2006/066577のシステムは,脳波の周波数および振幅において,参照によってここに援用される国際特許公開2006/066577に説明されているような低血糖発作の前に,高振幅および低周波数を有する波形パターンを有するフェーズに入る脳波変化を見る。ベイス分類器(Bayesian classifiers),ニューラル・ネットワーク,またはロジスティック回帰のような分類器(classifiers)を用いることが述べられているが,国際特許公開2006/066577はやり方(how)について詳細を開示していない。最後にするが,国際特許公開2006/066577は信号処理アルゴリズムの動的適応(dynamic adaptation)の内蔵を述べており,これを上記システムを持ち運ぶ個々人に連続的に適応する。この観点についても,上記文書はそのような動的適応の達成のやり方について何ら述べてはいない。
この従来技術に基づき,この発明は先進的なシステムを提供することを目的とする。すなわち,とりわけこの発明は,上述した動的適応を提供するシステムおよび方法を提示することをさらなる目的とする。
この発明の第1の観点によると,これらの目的は冒頭の段落によるEEGモニタリング・システムによって達成され,このシステムは,上記EEGモニタリング・システムを持ち運ぶ人物から少なくとも一のEEG信号を計測(測定)する電極,上記少なくとも一のEEG信号の少なくとも一部を受信しかつ処理するように構成される信号処理手段,上記EEG信号を分析する分析手段,上記少なくとも一のEEG信号に関するデータをログするように構成されるロギング手段,および上記EEG信号に関するデータを記憶するメモリを備えている。
この発明の第2の観点によると,これらの目的は携帯型のモニタリング・システムを用いてEEGをモニタリングする方法によって達成され,この方法は,上記EEGモニタリング・システムを持ち運ぶ人物から少なくとも一のEEG信号を計測し,信号処理手段を用いて上記少なくとも一のEEG信号を受信し,処理し,かつ解析し,データロギング手段を用いて上記少なくとも一のEEG信号に関するデータをロギングし,上記EEG信号に関するデータをメモリに記憶する。
データをログすることによって上記データの拡張評価(extensive evaluation)を実行することが可能になり,同様に,より良い解析,所定事象のより良い検出,個々人の脳波と低血糖発作またはてんかん発作などの切迫した事象との間の関係性のより良い理解,さらに個別調節をなすことが可能になる。
この発明の上記第1の観点の好ましい実施態様によると,上記信号処理手段は上記EEG信号から特徴ベクトルを抽出する特徴抽出器(feature extractor)を備える。特徴抽出器を用いることによって,上記信号の内容を分類すべき評価プロセスにおいて考慮されるべきEEG信号のオリジナルの情報量の実質的な削減が図られる。
この発明の第1の側面のさらに好ましい実施態様によると,上記分析手段は上記少なくとも一の信号に基づいて所定の事象(複数)(events)を検出する事象分類器(event classifier)を備える。事象分類器を用いることは,重要な事象および取るに足らない事象を区別する効果的なやり方である。
この発明の第1の側面のさらなる実施態様によると,上記ロギング手段は複数の事象(a number of events)についての情報,たとえばそれらの発生のとき(時)(their time of occurrence)をログするように構成される。複数の事象をロギングすることは,重要な事象の発生に依拠したアラームのような決定についての基礎を提供するための効果的なやり方である。さらに,たとえばサンプルされるEEG信号全体(the fully sampled EEG signal)と比較して記憶される情報の実質的な低減が図られる。
この発明の第1の観点の他の好ましい実施態様によると,上記データロギング手段は上記EEG信号から抽出される少なくとも一の特徴ベクトルをログするように構成される。特徴ベクトルだけをロギングすることで,耳の後ろに装着されるべき小型デバイスにおいて重要である,記憶容量の大幅な節約が図られる。
この発明の第1の側面のさらに他の好ましい実施態様によると,上記データロギング手段は上記少なくとも一のEEG信号の波形をログするように構成される。上記信号の波形の全体情報を保持することは,容量に関する考慮がさほど重要でないときには好ましい。
この発明の第1の側面の特に好ましい実施態様によると,検出される所定の事象に基づいて異常脳状態(abnormal brain condition)を検出し,かつ上記異常脳状態の検出に基づいてアラームを開始(発生)する手段が設けられる。
この発明の第1の側面のさらに好ましい実施態様によると,上記異常脳状態の検出に応じて(upon detection),上記データロギング手段によってログされるデータが上記メモリ中に記憶される。さらなる解析のために記憶される,上記アラームに至るまでの期間に係る情報(information pertaining to the period leading up to the alarm)を節約することができる。
この発明の第2の側面による方法の実施態様は,一般に第1の側面による実施態様と同一の利点を提供する。
この発明によるEEGモニタリング・システムを備える人物の頭部を示す。 図1のEEGモニタリング・システムのブロック図を示す。 低血糖モニタの一実施態様のブロック図および図2のデータロギング・ブロックを示す。 患者の血中血糖値と対比した経時的な積算事象値を示す。 事象レベルと数日間の時刻とのヒストグラムを示す。 連続特徴ベクトルを記憶するための循環バッファを示す。 簡単な分類を示す散布図である。
以下,非限定の実施態様に基づいてかつ図面を参照して,この発明を詳細に説明する。
図1はこの発明によるEEGモニタリング・システムを持ち運ぶ人物の頭部1を模式的に示している。上記EEGモニタリング・システム2はEEGを測定(計測)するための埋込みユニット(implant unit)3を備えている。上記埋込みユニット3は患者の耳4の後ろに皮下的に配置される。上記埋込みユニット3は,電子部品(electronics part)5および上記患者の脳からの電気的EEG信号をピックアップするための少なくとも2つの電極12(図1において図示略)を有するプローブ手段6を備えている。上記埋込みユニット3の上記電子部品5は,上記電極によって測定されたEEG信号をサンプリングする手段および上記EEGモニタリング・システム2の一部を形成する外部ユニット7に無線でそれらを送信する手段のための必要な電子回路(necessary electronics)を含む。好ましくは,上記埋込みユニット3へのエネルギー供給が上記外部ユニット7から誘導的に受付けられ,したがって上記埋込みユニットは長い寿命を持ち,電池電源(battery power)によって束縛されることがない。電池交換では埋込みユニット3全体を交換するために外科的処置が必要となるから,このことは利点である。
見て取れるように,上記外部ユニット7は耳掛け型補聴器(Behind-The-Ear hearing aid)(BTE補聴器)に似たものとすることができ,通常使用時において上記EEGモニタリング・システム2を持ち運ぶ人物の耳4の後ろに配置されるハウジング部8と,イヤプラグ9とを備える。BTE補聴器のように,上記ハウジング部8は中間接続部材10を介して上記人物の耳道内の上記イヤプラグ9と接続される。中間接続部材は,イヤプラグにつながる従来の音チューブであっても,または耳内レシーバ型イヤプラグ(Receiver In The Ear type earplug)(RITEイヤプラグ)につながる電気コードであってもよい。これによって,上記外部ユニット7は,上記EEGモニタリング・システム2を持ち運ぶ人物の耳4内に向けて,アラームまたは警告(alarms or warnings)のようなメッセージを出すことができる。
図示するように,上記EEGモニタリング・システム2は,後述するような,付加的かつおそらくより多くのエネルギを消費する,データ用電子記憶スペース(electronic storage space for data)を備える周辺装置11を選択的に含むことができる。
図2を参照して,図2は上記EEGモニタリング・システム2の内部詳細を模式的に示している。はじめに上記埋込みユニット3から説明すると,埋込みユニットは電気的脳波を計測する2つの電極12を備えている。明らかではあるが,説明および図示を簡単にするために2つのみが示されているのであって,2つ以上の電極を備えてもよい。上記電極(複数)は,上記電極12からの電気信号を増幅するアナログ・フロント・エンド13に接続されており,その後に電気信号はサンプリングされてディジタル・データを形成する。典型的なサンプリング・レートは256Hzである。256Hzは,上記埋込みユニット3のエネルギー消費を低く保つ要望と,スカル(scull)の外側の皮下に配置される埋込物を用いて実際に計測可能な周波数との間の良好な妥協点(a good compromise)である。サンプリングされたデータはチャンネル・エンコーダ14に与えられ,次にチャネル・エンコーダは無線データ送信機15に入力を供給する。明らかにされているが,上記無線データ送信機15は好ましくは上記外部ユニット7からのエネルギー供給を受けるエネルギー受信機中に組込まれる。好ましくは,上記エネルギー供給は埋込みユニット・コイル16を用いて誘導的に受付けられ,かつデータ送信が上記埋込みユニット・コイル16上の負荷変動によって提供される。この負荷変動は外部ユニット・コイル18に与えられ,対応する結合エネルギー送信機およびデータ受信機(a corresponding combined energy transmitter and data receiver)17における負荷感知によって容易に検知することができる。
上記外部ユニット7において,上記エネルギー送信機およびデータ受信機17から受信したデータはチャンネル・デコーダ19に与えられ,ここで上記埋込みユニット3の上記フロント・エンド13からのデジタル・データ信号を再構成し(reconstructing),上記再構成されたディジタル・データ信号が低血糖(低血糖症)モニタ(hypoglycemia monitor)20に与えられる。上記低血糖モニタ20およびその機能を以下詳細に説明する。上記低血糖モニタ20は出力信号を機器作動コントローラ(device operating controller)21に伝達し,上記機器作動コントローラは,スピーカ23への警告またはアラームといった音信号を生成するオーディオジェネレータ(audio generator)22を制御する。上述したように,上記スピーカ23はRITEイヤプラグの一部であってもよいし,音チューブを通じて受動イヤプラグ(passive earplug)とやりとりするものであってもよい。上記機器作動コントローラはまたデータロギング・ユニット24を制御し,上記データロギング・ユニットはEEPROMのような不揮発性メモリ25中に情報を記憶するために用いることができる。上述したように,情報は,データの受信および読込みが可能なデータロギング・リーダ26を有する周辺装置11に送信することもでき,ここではフラッシュ・データロガーと呼ぶが,上記外部ユニット7において利用可能なものよりも大きな容量の適切なデータ・ストレージ27(たとえばフラッシュ・メモリ)に記憶してもよい。上記周辺装置は専用の記憶装置である必要はなく,他の機能,たとえばリモート・コントロール・ユニットをも組み込んだユニットであってもよい。
図3は,4つの基本部分,すなわち特徴抽出器(feature extractor)28,分類器(classifier)29,事象積算(積分,統合)器(event integrator)30およびアラーム・ユニット31に分解された(broken down)低血糖モニタ20と,データロガー24と,不揮発性メモリ25とを示している。さらに,事象の発生を追跡する(keeping track)ためのリアルタイムクロック32が示されている。上記チャンネル・デコーダ14から上記低血糖モニタ20への入力信号は,実質的にまさしく連続ビット・ストリームである。有用な情報を導出するために,このビット・ストリームは,はじめに,所望の特徴を抽出する特徴抽出器28に与えられる。上記特徴抽出器は,次元(the dimensions)を低減するために,特徴ベクトルFV中に上記入力信号をイメージし(images),高い次元を持つ入力信号は結果的に特徴ベクトルFVとなる(the input signal having a higher dimension that the resulting feature vector FV)。
以下の記載から理解されるように,このような次元(a dimension)は多くのやり方で実行することができ,すなわち,特徴ベクトルを形成する実パラメータ(実引数,actual parameters)を様々なやり方で選択することができる。特徴ベクトルについてのパラメータ(複数)は,平均FFT係数(averaged FFT coefficients),臨床帯域(clinical bands)についての電力測定値(power measurement for clinical bands),または周波数帯域(複数)における振幅分布(amplitude distribution),たとえばパーセンタイル値,平均値,歪み度(percentiles, median, skewness)とすることができる。傾向(trends),すなわち与えられる帯域特徴(a given band feature)が増加しているまたは減少しているかどうかを用いることもできる。
これを行うやり方の一つは,たとえば256Hzのサンプリング・レートに対応して,上記ビット・ストリームを複数のブロック(blocks)に細分することである。これらのブロック(複数)に,たとえば256または128といった適切な数のポイントを持つFFTを適用することができる。これによって,上記FFTのポイント数に依存して,0Hzから256Hzの間の対応する数の周波数帯にわたって(over a corresponding number of frequency bands),すなわちそれぞれが2Hzの幅を持てば128帯域(128 bands)にわたる,それぞれが1Hzの幅を持てば256帯域にわたる,上記EEG信号のエネルギー分布を反映する出力ベクトルが得られる。上記FFTによって処理される各ブロックについて,上記FFTは,対応する次元数の一の出力ベクトル(one output vector of the corresponding number of dimensions),すなわち128または256次元のベクトルを生成する。もちろん,いくつかの連続ブロックにわたって上記FFTの出力を平均することもできる。
これ自体は単に基底変換(a change of basis)を構成している。上記特徴ベクトルFVは実際にはさらに次元を減らすことによって達成される。これを達成するやり方の一つは,特定の広域周波数帯間のエネルギー分布,特に臨床帯域(clinical bands)として知られる周波数帯間のエネルギー分布を見ること(looking)である。上記臨床帯域は,通常,0〜4Hz(デルタ),4〜7Hz(シータ),8〜12Hz(アルファ),12〜30Hz(ベータ)および30〜100+Hz(ガンマ)として定義されている。しかしながら,便宜上,軽度偏差(slight deviations),たとえば,インターバル・リミットが2の倍数に対応する(the interval limits corresponding to multiples of 2)0〜4Hz,4〜8Hz,8〜16Hz,16〜32Hzおよび32〜256Hzを特徴ベクトルに用いることができる。これにより各次元がEEG信号の別々の臨床帯域における瞬間エネルギー分布(momentary energy distribution)を表す,5次元の特徴ベクトルFVが得られる。
図6に示すように,上記データロガー24中の適切な長さの循環メモリまたはバッファ33に,所定時間間隔たとえば10秒ごとに,連続する特徴ベクトル(successive feature vectors)が記憶される。図示する上記循環バッファ33はN個の特徴ベクトル・サンプル(N feature vector samples FV)を含むもので,nは上記サンプルのタイム・インデックス(時間指標)を示す。すなわちFV(n)は現時点の(at the current time)特徴ベクトルFVのサンプルであり,FV(n−1)は前回の(previous)特徴ベクトルのサンプルである。上記タイム・インデックスの各更新のために,上述したように,たとえば10秒ごとに,最も古い特徴ベクトルのサンプルFV(n−N+1)が新しい特徴ベクトルのサンプルFV(n)のデータによって上書きされる。
上記分類器29は,たとえば,上記臨床帯域間のエネルギー分布を見ることによって,低血糖の兆候として同一視可能な所定パターンについて,上記特徴ベクトルFVをモニタする。上記分類器は,顕著な(注目すべき)低血糖または切迫した低血糖を知らせるパターンについて,これらの臨床帯域における上記エネルギーのRMS値(the RMS value)を見ることができる。
2次元分類に相当する分類の一例が図7の分布図(散布図)に示されている。横座標に沿ってプロットされている次元1がシータ帯におけるエネルギーとされ,縦座標に沿ってプロットされている次元2がアルファ帯におけるエネルギーとされている。上記分類器は,上記アルファ帯およびシータ帯の両方におけるエネルギーが低いときにクラス1(class 1)を出力し(暗色四角34に対応),上記アルファ帯およびシータ帯の両方のエネルギーが高いときにクラス2(class 2)を出力する(明色円35に対応)。最適な分類(optimum classifier)が実線36によって規定されている。
すなわち上記分類器は,上記暗色四角34および明色円35によって示される2つのクラスを区別する(弁別する)ように構成されている。線36の上がわ(above)の観測値(observations)はクラス2に属するとして分類され,他方上記線36の下がわ(below)の観測値はクラス1,たとえば低血糖に属するとして分類される。
図示する例から明らかであるが,2次元分類は,2つの存在するクラスを完全に分離するものではない(no two dimensional classifier which fully separates the two classes exist)。図7の右下隅に示すように,正確には5000の観測値がクラス1に属しており,正確には1000の観測値がクラス2に属している。クラス1に属する5000の観測値のうち4812が正しく分類されており,残りの188は不正確に分類されている。逆にクラス2に属する34の観測値がクラス1の観測値として誤って識別されている。
上記特徴ベクトルFVをロギングし,分類される事象に基づいてアラームをトリガするときにそれを記憶することで,その後のデータ分析が可能になり,さらに線36の角度およびレベルの修正すなわち上記分類器のトレーニングを行うことができ,将来的な偽陽性(正しくは陰性であるのに結果は誤って陽性と出ること)または偽陰性(正しくは陽性であるのに結果は誤って陰性と出ること)(false positives or negatives)の数が減る。偽陽性および偽陰性の低減はさらに正しいアラームの増加および間違ったアラームの減少につながる。2次元の分類は簡単であるものの,この発明の内容において実用的な目的のために充分とは言えず一例として提供するだけである。
他方,256Hzのサンプリング周波数は上記EEG信号自体をサンプリングするのには適切かも知れないが,この周波数は,上記信号パターン中の現象(developments)を検出して事象をモニタするのに必要なレートよりもかなり高い。したがって上記分類器は,典型的には,より長い時間で,たとえば1秒に1回,または1分間に5〜10回,その分類を実行するだけである。
このようにパターンが検出されると,上記分類器は事象を識別し,事象信号が上記事象積算器30に向けて出力される。上記事象積算器30は経時的に上記事象信号を積算して(統合して)(integrate),事象レベル信号(event level signal)を生成する。上記積算は好ましくは減衰機能(減衰関数)(a decaying function)を有し,したがって上記事象積算器は,高頻度の事象が発生した期間において(in periods with a high frequency of events),高い事象レベルに上昇するだけである(only gives rise to a high event level)。この点に関して,この開示における積算は広く理解されるべきであり,たとえばARフィルタといった1次および2次の再帰的積算(first and second order recursive integration)を含み,かつ,漏洩積算(leaky integrations)および減衰機能を持つ他の積算を含む。
上記事象レベル信号が上記アラーム・ユニット31によって検出されると,アラーム・ユニット31は上記機器作動コントローラ21を介して上記オーディオジェネレータ22をトリガする,または所定条件のもとで上記スピーカ23において警告またはアラームを放出する。簡単ではあるが好ましい判定基準は事象レベル閾値(event level threshold)であり,これを越えたときにアラームまたは警告がトリガされる。
図4は,被験者(test person)についての経時的な事象レベル信号の一例を,同一期間にわたる上記被験者の血中血糖値(the plasma glucose level in the blood)の実際の計測値との対比において示している。0.6の事象レベル閾値が示されている。上述したように,簡単な2次元分類はこの発明の目的のためには全く充分ではなく,この例は,29次元を用いたより複雑な分類に基づいている。
循環バッファ33に上記特徴ベクトルをロギングすることとは別に,実際にサンプリングされたEEG信号をログすることもでき,好ましくはこれも循環バッファにログされる。上記リアルタイムクロック32を用いることによって事象が発生したとき(the time)もログすることができる。
低血糖発作およびてんかん発作のような発作(複数)は,別人であれば,同一パターンで同様に発症するものではない。情報をロギングすることおよび事象を検出することは,上記EEGモニタリング・システムを持ち運ぶ人物が,いつ(when),どのような状況において(in what situations),低血糖発作やてんかん発作などの発作の危険があるのかについて,経験を積みかつ深く学ぶことに関しての可能性を非常に向上させるにとどまらず,個々人のパターンを検出することに関しての可能性を非常に向上させる。さらに,これによって,アルゴリズムの個別適応たとえば上記分類器のトレーニング,またはアラーム閾値の調節が可能になり,この両方において間違いアラームの導出がより少なくなる。
したがってこの発明によって適切な時点で情報を記憶することができる。このような適切な時点の一つはアラームまたは警告がトリガされるときである。ある事象について,警告に至るまでの(leading up to the warning)たとえば最後の30分間のEEG信号からの生(raw)サンプリング・データを不揮発性メモリ25に記憶することができる。しかしながら,記憶領域が少なくなることがあるので,記憶する前に,上記EEG信号からのサンプリング・データを無損失データ圧縮の対象とすることがよいであろう。これに代えて,より多くの記憶領域を節約するには,図6に示すように,特徴ベクトルのサンプルFV(n−N+1)〜FV(n)を含む循環特徴ベクトル・バッファ33全体のみに記憶すればよい。両ケースにおいて,インシデントに至るまでの事象の描写(picture)をもたらす情報は,その後の精査のために保存される。
図2に示すように,上記データロガーおよび/または不揮発性メモリからの情報は,周辺装置11へ読出すことができる。この周辺装置11は,より深く解明するために(to learn more)情報を処理する装置とすることができ,または容量が大きくしかしながら必要なエネルギーの少ない記憶手段,たとえばフラッシュ・メモリ等とすることができる。この周辺装置11は常時持ち運ばれることは意図していない。むしろ周辺装置は,この発明によるEEGモニタリング・システムを持ち運ぶ人物のベッドの近くに置かれ,その者のベッドでその者が寝ている夜間にそこにデータ転送できるようにすることが想定される。
アラーム・ベースのデータ記憶(alarm based storage of data)に代えて,等時間間隔で,たとえば上記リアルタイムクロック32に基づいて15分おきに,データを記憶させてもよく,これも不揮発性メモリ25において利用可能な記憶容量に依存する。
この場合,特に,事象レベルについての情報を保存するのが好ましい。現在の事象レベルが等時間間隔で記憶される場合,たとえば15分おきに記憶される場合,上記EEGモニタリング装置を持ち運ぶ人物の推移を24時間常時モニタすることが可能になる。すなわち,24時間の間に特に危機的なときがあるかどうか,およびたとえば砂糖の摂取を増やすまたはインシュリンを摂取するなど,上記EEGモニタリング装置を持ち運ぶ人物が自身の健康のために自分自身で何かを行ったかどうかを検出することが可能になる。
これは特に,数ヶ月さらには数年にわたる長期間にわたってこのようなデータが集められるときに興味深いものになる。
図6は,多くの日数の時刻に対する事象レベルについての2次元ヒストグラム(two dimensional histogram over event level versus time of day for a large number of days)を示しており,グレースケールはヒストグラムのコラムの高さ(the height of the columns)を示している。長期間における各日について,96の時間間隔で各事象レベルがヒストグラム中の対応するコラムに追加される。高い明度(high intensity)が,その特定の時(時刻)に(at this specific time)特定の事象レベルが頻繁に発生したことを示している。EEGモニタリング装置を持ち運ぶ人物は16時ごろに非常に高い事象レベルを頻繁に持っていることが容易に理解される。同様に,上記人物は夜間には低〜中程度の事象レベルを通常持っている。このようにログ・データに基づく上記ヒストグラムは,上記EEGモニタリング装置を持ち運ぶ上記人物は午後遅くに低血糖症に充分に注意すべきであり,砂糖およびインシュリンの摂取の毎日のリズムを変更することによって予防措置がとられるべきであろうことが明確に示唆される。
このようなヒストグラムの完全なデータ(full data)は上記外部ユニット7の不揮発性メモリ中に記憶することができる。しかしながら,好ましくは,上記データはより多くの記憶容量を持つ,必要に応じてヒストグラムの算出および表示のためのコンピュータに接続される上記周辺装置中に記憶される。
上述したデータロギング,ログ・データの記憶,特に事象ベースの記憶(the event base storage)を用いることで,上記携帯型EEGモニタリング・システムを持ち運ぶ人物は,個別に適応されるアラーム閾値および事象分類を得ることができるのみならず,栄養,インシュリンの使用,食生活,トラフ値(次回の薬物投与直前の最低血中濃度)の観点における指針情報を得ることができ,自己の身体の反応パターンを学ぶことができる。
いくつかの実施形態を参照してこの発明を主要に記述した。しかしながら,当業者であれば容易に理解するように,この発明の範囲内において上述したもの以外の実施態様も,添付する特許請求の範囲において規定されるように同様に可能である。

Claims (12)

  1. 携帯型EEGモニタリング・システム(2)であって,
    上記EEGモニタリング・システム(2)を持ち運ぶ人物から少なくとも一のEEG信号を計測する電極(12)
    上記少なくとも一のEEG信号の少なくとも一部を受信し,処理しかつ解析するように構成される信号処理手段であって,上記EEG信号から特徴ベクトルを抽出する特徴抽出器(28)を備える信号処理手段,および
    事象を識別するために上記特徴ベクトルをモニタリングし,かつ事象信号を,経時的に上記事象信号を積算して事象レベル信号を生成するように構成される事象積算器(30)へ出力するように構成される分類器(29)を備え,
    上記少なくとも一のEEG信号に関するデータをログし,かつ上記EEG信号から抽出された少なくとも一の特徴ベクトルをログするように構成される,循環バッファ(33)を含むデータロギング手段(24),および
    上記循環バッファ(33)にログされたログ・データを,上記事象レベル信号が事象レベル閾値を超えたときに記憶する不揮発性メモリ(25)さらに備えることを特徴とする
    携帯型EEGモニタリング・システム(2)
  2. 上記解析手段は上記少なくとも一の信号に基づいて重要な事象を検出する事象分類器(29)を備えている,請求項1に記載のEEGモニタリング・システム(2)
  3. 上記データロギング手段(24)は複数の事象についての情報をログするように構成されている,請求項1または2に記載のEEGモニタリング・システム(2)
  4. 上記データロギング手段(24)は上記少なくとも一のEEG信号の波形をログするように構成されている,請求項1から3のいずれか一項に記載のEEGモニタリング・システム(2)
  5. 上記検出された重要事象に基づいて異常脳状態を検出し,上記異常脳状態の検出に基づいてアラームを開始する手段が設けられている,請求項2から4のいずれか一項に記載のEEGモニタリング・システム(2)
  6. 上記異常脳状態の検出に応じて,上記データロギング手段(24)によってログされたデータが上記不揮発性メモリ(25)中に記憶される,請求項に記載のEEGモニタリング・システム(2)
  7. 携帯型EEGモニタリング・システム(2)を用いてEEGをモニタリングする方法であって,
    上記EEGモニタリング・システム(2)を持ち運ぶ人物から少なくとも一のEEG信号を計測し,
    信号処理手段を用いて上記少なくとも一のEEG信号の少なくとも一部を受信し,処理しかつ解析し,上記信号処理は特徴抽出器を用いた上記EEG信号からの特徴ベクトルの抽出を含むものであり,
    分類器(29)を用いて事象を識別する上記特徴ベクトルをモニタリングし,事象信号を事象積算器(30)へ出力し,かつ上記事象積算器を用いた経時的積算によって事象レベル信号を生成し,
    さらに,循環バッファ(33)を含むデータロギング手段(24)を用いて上記少なくとも一のEEG信号に関するデータを上記循環バッファ(33)にロギングし,上記EEG信号から抽出された少なくとも一の特徴ベクトルがデータロギング手段(24)において上記循環バッファ(33)にログされ,
    上記循環バッファ(33)にログされたログ・データを,上記事象レベル信号が事象レベル閾値を超えたときに不揮発性メモリ(25)中に記憶する,
    方法。
  8. 事象分類器(29)を用いて,上記少なくとも一の信号に基づいて重要事象が検出される,請求項7に記載の方法。
  9. データロギング手段(24)を用いて複数の事象についての情報がログされる,請求項7から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 上記少なくとも一のEEG信号の波形がデータロギング手段(24)においてログされる,請求項7から9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 重要事象に基づいて異常脳状態が検出され,上記異常脳状態の上記検出に基づいてアラームが開始される,請求項8から10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 上記異常脳状態の検出に応じて,上記データロギング手段(24)によってログされたデータが上記不揮発性メモリ(25)中に記憶される,請求項11に記載の方法。
JP2012515355A 2009-06-26 2009-06-26 Eegモニタリング・システムおよびeegをモニタリングする方法 Active JP5395954B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/DK2009/050148 WO2010149158A1 (en) 2009-06-26 2009-06-26 Eeg monitoring system and method of monitoring an eeg

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012529940A JP2012529940A (ja) 2012-11-29
JP5395954B2 true JP5395954B2 (ja) 2014-01-22

Family

ID=41017079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012515355A Active JP5395954B2 (ja) 2009-06-26 2009-06-26 Eegモニタリング・システムおよびeegをモニタリングする方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10413208B2 (ja)
EP (2) EP3298961A3 (ja)
JP (1) JP5395954B2 (ja)
KR (1) KR101369678B1 (ja)
CN (1) CN102625668B (ja)
AU (1) AU2009348760B2 (ja)
CA (1) CA2766588C (ja)
SG (1) SG176604A1 (ja)
WO (1) WO2010149158A1 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10130277B2 (en) 2014-01-28 2018-11-20 Medibotics Llc Willpower glasses (TM)—a wearable food consumption monitor
US9814426B2 (en) 2012-06-14 2017-11-14 Medibotics Llc Mobile wearable electromagnetic brain activity monitor
JP6452612B2 (ja) * 2012-11-13 2019-01-16 エルミンダ リミテッド 神経生理学的データを分析するシステム、神経生理学的データからデータベースを構築する方法、コンピュータ可読媒体
EP2744224A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-18 Oticon A/s Configurable hearing instrument
US10076279B2 (en) 2013-10-22 2018-09-18 Neba Health, Llc System and method for a compact EEG headset
JP2018507016A (ja) 2015-01-19 2018-03-15 ティ・オ・ドォッブルビィ・エンジニアリング・アー/エス 人の血糖値を調整するためのシステムおよび方法
US20200275856A1 (en) 2017-09-15 2020-09-03 Ecole De Technologie Superieure An intra- and circum-aural eeg brain computer interface
EP3684463A4 (en) 2017-09-19 2021-06-23 Neuroenhancement Lab, LLC NEURO-ACTIVATION PROCESS AND APPARATUS
US11717686B2 (en) 2017-12-04 2023-08-08 Neuroenhancement Lab, LLC Method and apparatus for neuroenhancement to facilitate learning and performance
WO2019133997A1 (en) 2017-12-31 2019-07-04 Neuroenhancement Lab, LLC System and method for neuroenhancement to enhance emotional response
US11364361B2 (en) 2018-04-20 2022-06-21 Neuroenhancement Lab, LLC System and method for inducing sleep by transplanting mental states
CA3112564A1 (en) 2018-09-14 2020-03-19 Neuroenhancement Lab, LLC System and method of improving sleep
US11786694B2 (en) 2019-05-24 2023-10-17 NeuroLight, Inc. Device, method, and app for facilitating sleep
CN110269610A (zh) * 2019-07-16 2019-09-24 河北医科大学第二医院 一种脑电异常信号的预警装置
US11931175B2 (en) 2019-12-13 2024-03-19 Ecole De Technologie Superieure In-ear and around-the-ear electroencephalography system with floating electrodes and method thereof

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0282948A (ja) * 1988-09-20 1990-03-23 Michinobu Ninomiya 特殊脳波検出装置
US6354299B1 (en) * 1997-10-27 2002-03-12 Neuropace, Inc. Implantable device for patient communication
US6678548B1 (en) * 2000-10-20 2004-01-13 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Unified probabilistic framework for predicting and detecting seizure onsets in the brain and multitherapeutic device
US6594524B2 (en) * 2000-12-12 2003-07-15 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Adaptive method and apparatus for forecasting and controlling neurological disturbances under a multi-level control
WO2002100267A1 (en) 2001-06-13 2002-12-19 Compumedics Limited Methods and apparatus for monitoring consciousness
US7136695B2 (en) * 2001-10-12 2006-11-14 Pless Benjamin D Patient-specific template development for neurological event detection
US7269455B2 (en) * 2003-02-26 2007-09-11 Pineda Jaime A Method and system for predicting and preventing seizures
US7706871B2 (en) * 2003-05-06 2010-04-27 Nellcor Puritan Bennett Llc System and method of prediction of response to neurological treatment using the electroencephalogram
JP2004350870A (ja) * 2003-05-28 2004-12-16 Fuji Xerox Co Ltd 発作通報装置
DE602004028143D1 (de) * 2003-10-13 2010-08-26 Novo Nordisk As Gerät und verfahren zur bestimmung eines physiologischen zustands
US8024029B2 (en) * 2004-11-02 2011-09-20 Medtronic, Inc. Techniques for user-activated data retention in an implantable medical device
US8224431B2 (en) * 2004-11-02 2012-07-17 Medtronic, Inc. Techniques for selective channel processing and data retention in an implantable medical device
EP3150121B1 (en) 2004-12-20 2018-10-03 UNEEG medical A/S Device for prediction and warning of hypoglycaemic attack
US20070149952A1 (en) * 2005-12-28 2007-06-28 Mike Bland Systems and methods for characterizing a patient's propensity for a neurological event and for communicating with a pharmacological agent dispenser
GB0611872D0 (en) * 2006-06-15 2006-07-26 Hypo Safe As Analysis of EEG signals to detect hypoglycaemia
US20080021341A1 (en) * 2006-06-23 2008-01-24 Neurovista Corporation A Delware Corporation Methods and Systems for Facilitating Clinical Trials
US9898656B2 (en) * 2007-01-25 2018-02-20 Cyberonics, Inc. Systems and methods for identifying a contra-ictal condition in a subject
US20090171168A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-02 Leyde Kent W Systems and Method for Recording Clinical Manifestations of a Seizure

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010149158A1 (en) 2010-12-29
US10413208B2 (en) 2019-09-17
CA2766588A1 (en) 2010-12-29
KR101369678B1 (ko) 2014-03-04
US20120123290A1 (en) 2012-05-17
CA2766588C (en) 2020-01-28
EP2445400A1 (en) 2012-05-02
SG176604A1 (en) 2012-01-30
EP3298961A3 (en) 2018-04-04
AU2009348760B2 (en) 2013-10-10
JP2012529940A (ja) 2012-11-29
AU2009348760A1 (en) 2012-01-19
KR20130074725A (ko) 2013-07-04
CN102625668B (zh) 2014-11-19
CN102625668A (zh) 2012-08-01
EP3298961A2 (en) 2018-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5395954B2 (ja) Eegモニタリング・システムおよびeegをモニタリングする方法
CN102481121B (zh) 意识监测
JP5860894B2 (ja) 低血糖症を検出するための脳波信号解析
US11406317B2 (en) Method for detecting neurological and clinical manifestations of a seizure
US8109891B2 (en) Device and method for detecting an epileptic event
EP2120712B1 (en) Arrangement and method to wake up a sleeping subject at an advantageous time instant associated with natural arousal
KR101377779B1 (ko) Eeg 모니터링 장치 및 그것에 메세지를 제시하는 방법
EP2734104B1 (en) System for detecting the onset of seizures
CN109222950B (zh) 数据处理方法及装置
CN117545428A (zh) 用于可穿戴设备的患者癫痫发作的检测
CN117653130A (zh) 一种生命体征监测方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130524

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130604

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130903

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131001

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131018

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5395954

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250