多通道大脑或大脑皮层活动监测及方法

专利名称：多通道大脑或大脑皮层活动监测及方法
技术领域：
本发明涉及信号的处理、监测和显示，尤其涉及电生理信号的处理、监测和显示。更具体地讲，本发明涉及对表示大脑皮层/大脑活动的脑电图(EEG)信号的处理、监测和显示。另外，本发明涉及一种用于显示单独的电生理信号和基于这些信号的定量工艺参数并且在相同的屏幕上同时呈现受试者的脑半球中每一个的大脑皮层或大脑活动的方法和设备。甚至更进一步地，本发明还涉及在显示大脑皮层或大脑活动信号的同时，用于测量信号质量、检测受试者的神经病理活动以及检测受试者的状态变化的方法。
背景技术：
定量脑电图(QEEG)监测为一种用于监测大脑活动并且检测多种形式的神经病理活动(例如癫痫和中风)的重要无创性手段。然而，传统的QEEG监测技术着重于受试者的整个大脑来观察大脑皮层/大脑活动。虽然这种监测在以下方面非常有用，甚至是必要的检 测某些神经病理活动或用于某些手术，例如测量受试者关于镇静或麻醉的状态或对伤害性刺激的反应(例如手术刺激)，在监测过程中检测癫痫，或检测脑损伤，但该技术不能始终检测到在一个特定脑半球内或随着两个脑半球之间的通讯而变化的可能出现或存在的其它问题或病症。这些问题可能包括脑半球之间的不同镇静水平；与大脑一侧有关的癫痫或中风；或其它神经病理问题。虽然已提出双侧大脑监测方法，甚至已将这些方法单独和同时用于受试者的两个脑半球的基本监测，但一直以来此类现有方法的重点仅基于通过大脑/大脑皮层活动体现的患者意识状态，并且该活动间接地基于整个大脑而非每个脑半球的活动。这些方法忽略了以下可能性基本上实时检测当前发生的神经病理活动，或者诊断或识别和定位这种已发生的神经病理活动，特别是在脑半球活动之间的差异表征此类问题的情况下。因此，本发明的目的在于提供一种装置、系统、监测器和方法，其满足所有这些需求以及其中此装置和方法适用的其它需求。本发明的另一个目的在于，该装置和方法同时准确地检测和显示关于受试者的大脑活动或大脑皮层状态和受试者大脑的两个脑半球的潜在神经病理活动的信息。本发明的又一个目的在于该装置和方法可由技术人员、临床医师、护理人员、应急技术人员、或接受监测受试者的大脑或大脑皮层活动的适当专门医疗培训的任何其它人员使用，以及可由接受较少专门培训但处于监测受试者可能发生的神经病理活动位置的这些人员使用。最后，本发明的一个目的在于，该装置根据通过对患者进行测试和监测而得到的较佳诊断数据，可更准确地确定患者的诊断和治疗性处置。

发明内容
本发明涉及一种生理监测器和系统，更具体地涉及一种定量脑电图(QEEG)监测器和系统，甚至更具体地涉及一种QEEG监测器和系统，其能够单独和同时或基本上监测和显示来自每个脑半球的信号，以便确定潜在的神经生理问题或与测量装置和系统有关的问题。双侧QEEG信号监测是一种用于单独和大致同时监测、测量且显示受试者大脑的每个脑半球的EEG活动以及用于计算和显示与大脑或大脑皮层活动有关且与那些脑半球中每一个中的活动水平相对应的QEEG指数的方法。通过检查与那些脑半球中每一个相对应的指数的差值，可识别和治疗神经生理病症和/或其它问题。这些方法也可以类似地与其它生理信号的量化一起使用，例如眼电图(E0G)、肌电图(EMG)、心电图(ECG)、电阻抗断层成像(EIT)等。这些方法以及使用这些方法的系统和装置优选地可用于通过用于癫痫检测、镇静监测、麻醉监测等的监测器和方法来识别这些神经生理病症或脑功能障碍。优选地，这些方法、系统和装置可用于手术室、急诊护理期间如重病监护室、或重症护理如急诊室或现场。这些方法、系统和装置可由麻醉师、麻醉护士、神经科医师和神经外科医师、肺科医师、急诊室内科医师和临床医师、重症监护内科医师和临床医师、实习医师、护理人员、急救医务人员、呼吸科技师等使用。优选地，这些方法、系统和使用这些方法的装置可由接受很少或未接受信号分析或处理培训的个人或临床医师使用。这些方法优选地通过麻醉监测器、癫痫 检测器、镇静监测器、睡眠诊断监测器、任何类型的EEG监测器、战场监测器、手术室监测器、I⑶监测器、急诊室监测器、任何其它类型的ECG监测器等来使用。开发了本发明系统的各个实施方案以监测和处理来自受试者的各种生理信号。优选地，该系统用于监测单个患者或多个患者的脑电波或大脑活动。优选地，所述系统为一种多电极EEG系统；然而，根据使用目的和成本，系统可能具有少至3个电极至少2个电极用于测量大脑或大脑皮层活动(其分别用于受试者大脑的每个脑半球)以及至少一个参比电极。优选地，本发明的系统或监测器也包括一种或多种用于检测或量化大脑或大脑皮层活动和/或意识水平、癫痫检测、镇静水平等的方法或算法。优选地，所述系统或监测器也可测量EEG信号中包含的肌肉活动、EMG和E0G，以及EEG信号的其它频谱分量。这些分量可包括但不限于抑制率和爆发计数，其中抑制率为无大量的大脑或大脑皮层活动的时间与EEG信号中显示大脑皮层或大脑活动的时间之比，爆发计数为高频爆发的数量。此外，所述系统和相关方法可使用其它传感器，这些传感器测量直接或间接引起脑功能障碍或由脑功能障碍引起的或者进行大脑活动或由大脑活动引起的生理信号。优选地，所述系统或监测器被构造得很坚固，以便承受在所有上述应用(包括紧急情况，例如在战场上或集体事故的情况中)中的运输、装卸和使用，或者可靠地经受住紧急医疗人员或其它第一急救者的日常使用。所述系统或监测器应优选地防溅(或防水)、防尘、耐刮以及耐机械冲击和振动。在特定实施方案中，所述系统或监测器对于军事战区、事故现场、患者住宅或任何临床环境应优选地为便携式的并且可现场部署。所述系统或监测器应优选地能够由非专家使用。据此，这意味着不应该要求个人拥有特别或特殊的医疗培训以便有效和可靠地使用所述系统。因此，所述系统在多个方面应优选地可自动操作。首先，所述系统应能够自动校准。其次，所述系统应优选地具有输出信号质量的自动检测；例如，所述系统应能够检测电极阻抗失衡、生理和环境伪影以及电干扰和噪声。第三，所述系统应优选地能够进行一个或多个水平的伪影检测和移除，以便对传输与受试者的大脑或大脑皮层活动、意识水平、癫痫发作、镇静水平等有关的有意义信息的信号部分进行隔离分析。第四，所述系统应优选地包括引起视觉和/或听觉反馈的输出，这些反馈能够在所述系统监测患者的一段时间期间的任何时间将与大脑或大脑皮层活动、意识水平、癫痫发作、镇静水平等的量化有关的患者状态告知使用者。优选地，所述系统应实时操作。实时操作的一个实例为所述系统能够在发生癫痫或脑功能障碍事件时对其进行检测，而不限于几分钟或几小时后进行的分析。处理器或计算机以及本发明方法优选地包含软件或嵌入算法或步骤，其自动识别伪影且甚至更优选地将伪影从生理信号中移除，并且根据基本上不含伪影的EEG信号自动量化大脑或大脑皮层活动、意识水平，识别癫痫或其它脑功能障碍、镇静水平。本发明中描述的系统也优选地采用了提高安全性、性能、耐久性和可靠性的多种独特特征。所述系统应耐心脏除颤器，这意味着其电气元件能够承受与将心脏除颤器电击施加至所述系统正在监测的患者相关的电流浪涌，并且意味着所述系统在经受此浪涌后仍可操作。所述系统应具有屏蔽引线，以便尽可能减少外部电磁干扰对从所述系统正在监测的患者收集生物电或生理信号的作用。所述系统应自动校准，更优选地能够补偿输入电极到患者模块的增益的电位差。所述系统应能够对其电极引线进行连续阻抗检查，以确保所 监测信号的适用性。本发明的一个实施方案为一种对用于量化镇静或麻醉期间的大脑或大脑皮层活动的装置中的EEG信号质量进行确定的方法，其包括以下步骤通过将受试者连接至具有至少两个测量电极和至少一个参比电极的大脑或大脑皮层活动量化装置来监测具有包括左半球和右半球的大脑的受试者，所述至少两个测量电极包括具有被设置来监测左脑半球或大脑皮层活动的信号的至少一个EEG电极和具有被设置来监测受试者大脑的右脑半球或大脑皮层活动的信号的至少一个EEG电极，所述参比电极包括至少一个EEG电极，每个电极向处理器提供EEG信号；基本上同时测量受试者的左脑半球和右脑半球的大脑或大脑皮层活动；通过处理器来计算与受试者大脑的左半球和右半球的大脑或大脑皮层活动有关的相应指数；将所述指数从处理器发送至监测器；将两种指数同时显示在监测器上；比较每个脑半球的大脑皮层活动的指数；并且确定所述EEG电极中至少一个的信号是否可能具有过高的阻抗。除了其它因素以外，输出信号质量还可受电极阻抗失衡、生理和环境伪影以及电干扰和噪声影响，并且可使用经计算的QEEG指数来显示这些因素。本发明的另一个实施方案为一种通过用于量化受试者在镇静或麻醉期间的大脑或大脑皮层活动的装置来检测神经病理活动的方法，其包括以下步骤通过将受试者连接至具有至少两个测量电极和至少一个参比电极的大脑或大脑皮层活动量化装置来监测具有包括左半球和右半球的大脑的受试者，所述至少两个测量电极包括具有被设置来监测左脑半球或大脑皮层活动的信号的至少一个EEG电极和具有被设置来监测受试者大脑的右脑半球或大脑皮层活动的信号的至少一个EEG电极，所述参比电极包括至少一个EEG电极，每个电极向处理器提供EEG信号；基本上同时测量受试者的左脑半球和右脑半球的大脑或大脑皮层活动；通过处理器来计算与受试者大脑的左半球和右半球的大脑或大脑皮层活动有关的相应指数；将所述指数从处理器发送至监测器；将两种指数同时显示在监测器上；比较每个脑半球的大脑皮层活动的指数；并且确定一个脑半球的大脑或大脑皮层活动在与受试者的另一个脑半球的大脑或大脑皮层活动进行比较时是否表现出神经病理病症。本发明的另一个实施方案为一种通过用于量化受试者在镇静或麻醉期间的大脑或大脑皮层活动的装置来检测受试者状态的突然变化的方法，其包括以下步骤通过将受试者连接至具有至少两个测量电极和至少一个参比电极的大脑或大脑皮层活动量化装置来监测具有包括左半球和右半球的大脑的受试者，所述至少两个测量电极包括具有被设置来监测左脑半球或大脑皮层活动的信号的至少一个EEG电极和具有被设置来监测受试者大脑的右脑半球或大脑皮层活动的信号的至少一个EEG电极，所述参比电极包括至少一个EEG电极，每个电极向处理器提供EEG信号；基本上同时测量受试者的左脑半球和右脑半球的大脑或大脑皮层活动；通过处理器来计算与受试者大脑的左半球和右半球的大脑或大脑皮层活动有关的相应指数；将所述指数从处理器发送至监测器；将两种指数同时显示在监测器上；比较每个脑半球的大脑皮层活动的指数；并且确定一个脑半球的大脑或大脑皮层活动在与受试者的另一个脑半球的大脑或大脑皮层活动进行比较时是否表现出受试者状态变化。该受试者状态变化可为清醒或知觉水平的变化，或对伤害性刺激或手术刺激的反应的变化。本发明的另一个实施方案为一种通过用于量化大脑或大脑皮层活动的装置对受 试者进行闭环麻醉或镇静的方法，其包括以下步骤通过将受试者连接至具有至少两个测量电极和至少一个参比电极的大脑或大脑皮层活动量化装置来监测具有包括左半球和右半球的大脑的受试者，所述至少两个测量电极包括具有被设置来监测左脑半球或大脑皮层活动的信号的至少一个EEG电极和具有被设置来监测受试者大脑的右脑半球或大脑皮层活动的信号的至少一个EEG电极，所述参比电极包括至少一个EEG电极，每个电极向处理器提供EEG信号；基本上同时测量受试者的左脑半球和右脑半球的大脑或大脑皮层活动；通过处理器来计算与受试者大脑的左半球和右半球的大脑或大脑皮层活动有关的相应指数；将所述指数从处理器发送至监测器；将两种指数同时显示在监测器上；比较每个脑半球的大脑皮层活动的指数；并且根据通过比较每个脑半球的大脑皮层活动的指数而计算的风险最小的方法来确定受试者对额外麻醉或镇静的需求。本发明的另一个实施方案为一种向用于量化镇静或麻醉期间的大脑或大脑皮层活动的装置的使用者提供消息的方法，其包括以下步骤通过将受试者连接至具有至少两个测量电极和至少一个参比电极的大脑或大脑皮层活动量化装置来监测具有包括左半球和右半球的大脑的受试者，所述至少两个测量电极包括具有被设置来监测左脑半球或大脑皮层活动的信号的至少一个EEG电极和具有被设置来监测受试者大脑的右脑半球或大脑皮层活动的信号的至少一个EEG电极，所述参比电极包括至少一个EEG电极，每个电极向处理器提供EEG信号；基本上同时测量受试者的左脑半球和右脑半球的大脑或大脑皮层活动；通过处理器来计算与受试者大脑的左半球和右半球的大脑或大脑皮层活动有关的相应指数；通过处理器来比较每个脑半球的大脑皮层活动的指数；并且显示听觉或视觉消息或其组合，以将患者和/或大脑或大脑皮层活动量化装置需要的一些注意告知技术人员、内科医师、护理人员或其它使用者。在以下详述中描述了本发明的其它特征和优点，并且部分特征和优点通过所述描述对本领域的技术人员而言是显而易见的，或者通过实施包括以下详述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。应当理解，上述一般描述和以下详述均仅对本发明进行示例性说明，并且旨在提供理解要求保护的本发明性质和特性的概述或框架。应当理解，本发明的许多其它实施方案并未在本申请中直接描述，但仍应被理解为通过本申请并入。所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，附图并入本说明书中且构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的各个实施方案，并且与说明书一起用于说明本发明的多个实施方案的原理和操作。


图I描绘了一种检测信号质量的过程的流程图。图2描绘了一种检测受试者大脑中的已发生或当前的神经病理活动的过程的流程图。图3描绘了一种检测受试者大脑或大脑皮层活动变化的过程的流程图。图4描绘了一种用于使受试者保持镇静或麻醉的闭环药物递送系统的流程图。图5描绘了一种根据受试者需要注意的经计算的大脑或大脑皮层活动指数向护理人员传递消息的过程的流程图。 图6示出了针对受试者的脑半球中的每一个计算的两个大脑或大脑皮层活动指数的图示的图像。图7是说明受试者的脑半球中每一个的大脑或大脑皮层活动指数连同来自每个脑半球的相应EEG波形、收集的其它生理信号(例如EMG)以及电极信号质量的状态的图像。图8是显示与受试者的脑半球中每一个的大脑或大脑皮层活动有关的QEEG指数以及来自每个脑半球的相应EEG波形的图像。图9是利用作为结果的消息而进行电极阻抗和信号质量检查的图像，该消息指示来自其中一个电极的信号由于高电阻抗而不良。图10是描绘与受试者的脑半球中每一个的大脑或大脑皮层活动有关的QEEG指数连同来自每个脑半球的相应EEG波形以及电极信号质量的量化测量的图像。图11是说明受试者的脑半球中每一个的大脑或大脑皮层活动指数以及来自每个脑半球的相应EEG波形和每个脑半球的大脑皮层活动的频谱功率图的图像。图12是描绘与EEG信号内的各种现象相对应的多个计算的QEEG指数的蜘蛛图的图像。
具体实施例方式本发明涉及一种生理监测器和系统，更具体地涉及一种脑电图(EEG)监测器和系统，甚至更具体地涉及一种能够单独和同时监测且显示来自每个脑半球的信号的QEEG (定量脑电图)监测器和系统。对于本发明而言，其EEG信号正被测量的受试者可为任何类型的动物，优选地为哺乳动物，最优选地为人。另外，应当理解，护理人员不仅包括使用EEG设备和方法的技术人员，例如医生、内科医师、麻醉师、EEG技术人员、应急人员、护士等，还包括可能要负责照顾在家中需要此设备的个人且接受过极少的额外培训的家庭护理人员，例如家庭成员，或其它未受过医疗培训的人员。本发明方法的各个实施方案包括以下步骤中的一个或多个及其变型。这些步骤包括通过将受试者连接至具有至少两个测量电极和至少一个参比电极的大脑或大脑皮层活动量化装置，来监测具有包括左半球和右半球的大脑的受试者，所述至少两个测量电极包括具有信号的、定位成监测左脑半球或大脑皮层活动的至少一个EEG电极，以及具有信号的、定位成监测受试者大脑的右脑半球或大脑皮层活动的至少一个EEG电极,所述参比电极包括至少一个EEG电极，每个电极向处理器提供EEG信号。该步骤包括使用至少一个传感器来测量受试者在一段时间内的脑电波信号。脑电波或EEG信号可通过本领域中已知的任何方法来获得，或者随后可由本领域的技术人员进行研究以检测这些类型的信号。传感器包括但不限于电极或磁性传感器。因为脑电波信号通常为产生相关磁场的电流，本发明还预想到感测那些磁场以获得脑电波信号，类似于通过(例如)施加至受试者头皮的电极获得的那些脑电波信号。本发明中提及的受试者可为任何种类的动物。优选地，受试者为哺乳动物，并且最优选地为人。如果将电极用于采集脑电波信号，则这些电极可能设置在受试者头皮上的一个或若干位置处。电极可设置在受试者头皮上的多个位置处，以便检测EEG或脑电波信号。电极的常用位置包括额骨(F)、顶骨(P)、前部(A)、中部(C)和枕骨(O)。为了获得良好的EEG或脑电波信号，希望电极具有低阻抗。典型的EEG电极连接 可具有范围为5至IOKQ的阻抗。通常，希望将此类阻抗级降低至低于2K Q。因此，可将导电膏或凝胶施加至电极，以产生阻抗低于2KQ的连接。或者，受试者皮肤可能出现机械性擦伤，可放大电极或可使用干电极。可使用美国专利6，785，569中描述的该类型的生理记录干电极。美国专利6，785，569据此以引用方式并入。干电极提供了以下优点凝胶不会变干，无皮肤擦伤或清洗，以及电极可施加在毛发区域如头皮。另外，如果将电极用作传感器，优选地使用至少三个电极-一个测量电极用于来自受试者的左脑半球的EEG信号、一个测量电极用于来自受试者的右脑半球的EEG信号、以及一个参比电极；并且如果需要其它EEG或脑电波信号电极，所需的电极数量将取决于是使用多个单独的参比电极，还是使用单个参比电极。EEG信号的每个所需电极需要两个测量电极，其分别用于每个脑半球。对于本发明的不同实施方案而言，优选地使用电极并且其中至少一个电极设置在受试者头皮的枕叶处或其附近。优选地，生理电极或其它传感器设置在受试者头部上，同时至少一个测量电极位于受试者头部的每侧上(即由矢状生理面分隔的左侧和右侧)。还优选地，需要设置至少一个参比电极，以便获得和测量来自每个测量电极的差分EEG信号。为了能够比较来自受试者大脑的左半球和右半球的信号，参比电极优选地尽可能靠近受试者头部的中央设置。该设置应与大脑纵裂的位置一致。当尽可能靠近大脑纵裂设置时，参比电极将接收来自受试者大脑的两个脑半球的EEG信号，并因此产生共用信号，该信号可用于建立从每个单独脑半球测量的EEG信号之间的准确和可比的差分计算。虽然测量电极可设置在受试者头部上其能够区分来自受试者大脑的特定脑半球的EEG信号的任何位置处，但这些电极最优选地以对称模式设置。对称电极阵列可用于提供该对称模式。如果使用对称电极阵列，这会使电极以这种方式设置，使得其大致相同地设置在受试者头部的任何一侧上(如沿着身体的矢状面分隔的右侧或左侧)。这意味着该阵列中的电极与受试者头部的中央或大脑纵裂呈大致等距离设置，大脑纵裂为大脑的左半球和右半球之间的裂缝或分隔。例如，如果测量电极设置在受试者头部的左侧，位于左太阳穴、靠近左眼处，则为了测量EOG活动，测量电极同样地应设置在受试者头部的右侧，位于右太阳穴、靠近右眼处。如同上述非对称电极设置技术一样，至少一个参比电极优选地设置在受试者头部上，沿着矢状面尽可能靠近大脑纵裂或受试者头部的中央。
如果使用电极阵列，则优选地该阵列为3电极阵列，更优选地为5电极阵列，并且最优选地为7电极阵列。也可使用每个阵列中具有4个和6个电极以及2个参比电极的电极阵列。如果使用2个或更多个参比电极，则这些电极大致靠近受试者头部的矢状面设置或设置在该矢状面上。一旦将患者正确地连接至EEG监测系统，则已连接至受试者的每个电极可将EEG信号发送至处理器。所述至少两个测量电极中的每一个发送与相应参比电极信号进行比较的测量EEG信号。然后使用这些信号来计算与受试者大脑的每个脑半球的大脑或大脑皮层活动有关的QEEG指数。本发明的各个实施例的另一个步骤包括对受试者进行麻醉或镇静。根据严格的安全和准确药物施用方针和计算，对受试者进行麻醉或镇静。可结合本发明使用的麻醉和镇静技术主要包括施用气体、静脉药物递送，但还包括可使用的任何其它方法。麻醉是为了对受试者进行外科治疗或其它医学治疗而阻断受试者感觉的方法的统称，主要是疼痛(痛觉缺失)和/或运动以及记忆(记忆缺失)。麻醉可以是使受试者完 全失去知觉且阻断整个身体的感觉的全身麻醉，或阻断身体的仅一小区域的感觉的局部麻醉。本发明方法涉及的是全身麻醉。通常经由吸入麻醉气体(例如异氟烷、地氟醚等)或静脉麻醉药(例如异丙酹(Propofol)、劳拉西泮(Lorazepam)、咪唑安定(Midazolam)、硫喷妥钠(Thiopental)、地西泮(Diazepam)等)来施用全身麻醉,但也考虑可作为麻醉方案的一部分或结合该方案给予的其它形式的药物，包括镇静剂、^ -阻断剂、神经肌肉阻断剂、血管收缩剂、血管扩张剂等。吸入麻醉药通常通过以下方式施加将麻醉面罩放置在受试者的嘴部和鼻子上方并且穿过面罩供给麻醉气体，从而受试者在呼吸时将其吸入，直到该气体产生作用且使受试者失去知觉为止。静脉麻醉药通过以下方式施用将静脉内导管放置于受试者体内，并且经由注射器将麻醉药注入导管的注射口或将软管从麻醉药供给器连接至导管的连接插孔，且使麻醉药点滴注入受试者的血流中。用于施用麻醉药物的其它方法也可用且可与本发明一起使用，并且本领域的技术人员将来采用的方法也可适用于本发明。麻醉在临床和医院环境中提供了明确且公知的有益效果。经历外科手术的患者通常要进行麻醉，以阻断外科手术弓I起的疼痛以及使其停止运动，从而进行外科手术。镇静是一种使受试者平静或减少焦虑的方法。镇静剂通常结合麻醉药使用，以缓解医疗过程带来的疼痛，因为镇静本身不具有镇痛效果。类似于各种形式的麻醉，镇静通常通过经由吸入或静脉内导管施用镇静剂来实现。医疗过程中常用的镇静剂包括氯硝西泮、苯巴比妥等。镇静对如与本发明有关的医院ICU等区域非常有用，当他或她从脑外科手术或其它损伤中恢复时，通常有必要使患者保持缓和，以监测脑功能，或者防止他或她挣脱连接他或她的设备，例如呼吸器。在许多情况下，尤其是在脑外科手术或损伤的情况下，EEG监测对于确保患者恢复和功能运行正常是必要的。镇静防止患者变得激动且防止其通过过度移动或移除监测传感器而干扰EEG监测过程。另外，患者通常需要使用呼吸器来帮助呼吸，而许多患者发现呼吸管极不舒服甚至会引起疼痛，因此尽管他们在无呼吸管的情况下很可能会呼吸困难，但他们也非常倾向于拉出或拔出这些管子。对患者进行镇静有助于缓解其不适(如果结合镇痛剂使用)或仅使其平静，从而他们便不能用力拉动这些管子而对其造成进一步的伤害。另外，佩戴呼吸器的患者通常会本能地“挣脱”呼吸器，他们试图以不同于引起患者焦虑或恐慌的呼吸器设定的方式呼吸。常常使患者保持过度镇静，以便防止该焦虑或恐慌。使患者过度镇静会导致感染率较高以及使患者断开呼吸器所需的时间较长。需要麻醉和/或镇静的另一种情况是在人工诱导昏迷期间。重型脑外伤和神经外科手术即是可能有必要通过使用麻醉来诱导昏迷的情况。人工昏迷通常通过巴比妥类药物(例如戊巴比妥或戊硫代巴比妥)来诱导，因为此类药物会降低脑组织的代谢率以及减少脑血流量，这会缩小大脑中的血管且降低压力和肿胀。支持这种治疗的理论在于其有助于在损伤的情况下防止进一步的脑损伤，并且防止对神经外科医师能够进行必要任务的能力进行限制。在此类治疗或情况期间，大脑或大脑皮层活动监测对确保患者的健康和安全是必要的。本发明的各个实施例的另一个步骤包括基本上同时测量受试者的左脑半球和右脑半球两者的大脑或大脑皮层活动。为了根据原始EEG信号来测量大脑或大脑皮层活动，必须“预处理”该信号，以便使其成为一种可测量且可提供相关信息的形式。一般来讲，预处理步骤包括信号放大、初始硬件滤波法、伪影检测与移除、模-数 转换、进一步软件滤波等。生理信号通常需要放大，因为原始信号通常处于可能难以辨别的极低的强度等级。放大会使信号放大，以使得这些信号对于特定设备而言更易于处理。初始硬件滤波法用于试图将可破坏所需信号且妨碍准确的信号分析的任何环境信号干扰(例如电磁干扰)最小化或消除。其它滤波处理，如伪影检测，识别其它信号扰动，包括但不限于如未滤除的电磁干扰的其它信号，以及在进行EEG监测时的其它生理信号，如EMG、E0G、ECG等。此外，头部或身体的运动可产生也需移除的EMG伪影。因此，可计算EEG信号的这些独立分量中的每一个的QEEG指数，并且将这些指数单独地或结合其它QEEG指数进行显示。检测这些伪影时，有必要试图将其移除，从而仅留下所需的未扰动的原始信号，即EEG信号。也需要进行数字信号转换，以便采用原始生理信号并将其转换成可由给定硬件测量、分析和记录的电信号。数字信号转换也可发生在某些或所有滤波之前。一旦信号经历了滤波和模-数转换，则就准备经过适当且必要的分解和分析技术的处理。需要分析和解析技术来测量EEG信号的关键特征，这些特征可对受试者的大脑或大脑皮层活动、麻醉或镇静深度、清醒和知觉、麻醉状态等进行量化或编QEEG索引。这些分析和解析技术可包括使用频谱分析和高阶谱分析、小波、听觉或体感诱发电位等。分析技术可包括但不限于使用对信号的各种特征进行分析和测量的变换。可使用的不同变换为希尔伯特变换、短时傅立叶变换、维格纳分布、拉东变换、快速傅里叶变换、小波变换等。最常用的技术为使用频谱分析和高阶谱分析，例如快速傅里叶变换。优选的技术为使用小波变换。如上所述，优选地基本上同时测量每个脑半球的大脑皮层活动。“基本上同时”是指优选地所述处理器或多个处理器记录和测量来自左脑半球的EEG信号与记录和测量来自右脑半球的EEG信号大致同时进行。优选地，来自每个脑半球的信号的记录和测量应在每10分钟内进行一次，更优选地在每5分钟内进行一次，甚至更优选地在每I分钟内进行一次，还更优选地在每30秒内进行一次，甚至还更优选地在每10秒内进行一次，甚至还更优选地在每I秒内进行一次，甚至还更优选地在每500毫秒内进行一次，还更优选地在每100毫秒内进行一次，甚至还更优选地在每10毫秒内进行一次，以及最优选地在每I毫秒内进行一次。本发明的各个实施例的另一个步骤包括通过处理器来计算与对应于受试者大脑的左半球和右半球两者的大脑或大脑皮层活动有关的QEEG指数。当处理器从受试者头部的每侧上的每个测量电极以及参比电极接收高质量EEG信号时，其开始计算与每个脑半球的大脑或大脑皮层活动有关的QEEG指数。通过使用上列变换的变型或本领域中已知的类似技术，来计算这些QEEG指数。如上所述，最普遍的技术为使用FFT，而优选的技术为使用小波变换。频谱分析和高阶谱分析为一种用于提供准确和可靠的大脑或大脑皮层活动的QEEG指数的技术。该技术采用量化任何波形(例如EEG信号)所固有的非线性和相位关系的快速傅里叶变换。快速傅里叶变换分析用于采用时域中记录的原始波形(随时间记录的特定生理信号)，并在多个时间间隔内将其转换成该信号或功率谱的频率分量。虽然快速傅里叶变换(FFT)信号可用于确定生理信号记录期间是否出现了某些变化、病理活动或障碍，但快速傅里叶变换信号中不存在时间信息。FFT给出了该信号中存在的频率分量。
在一个实施例中，还描述于美国专利No. 4，907，597 ;5，010，891 ;5，320，107和5，458，117中，上述专利以引用方式并入本文，FFT的变型如下文所使用。将给定的一段时间内记录的滤波的数字化EEG信号分成更小的时间子段。例如，两分钟长的信号可分成四秒长的间隔，从而产生一组30个时间间隔。然后，对每个间隔进行FFT分析，然后将所得Fats用于产生该间隔的双频谱复合三重积阵列和双频谱实数三重积阵列。将所有间隔的复合三重积阵列加在一起，并且也将所有间隔的实数三重积阵列加在一起。然后，将最终复合阵列和最终实数阵列中的每个元素除以间隔数量(在上述实例中为30个间隔)，以产生平均复合三重积阵列和平均实数三重积阵列。将复合三重积阵列中的每个元素的幅度平方除以实数三重积阵列中的相应元素，以形成双相干阵列。将双相干阵列显示在视频终端上或进行图示，并且用作用于评估脑电功能的品质因数。因为双频谱处理包括评估任何信号的基本成分的关系分量(不管这些信号的绝对幅度如何)，所以EEG信号的双频谱分解会对脑电行为提供独特的定量描述。偏离大脑中的正常电活动模式(无论是由于局部缺血还是麻醉)都会改变嵌入在表面EEG信号的结构中的“精细指纹图谱”。因为双频谱分析能够提取任何信号所固有的定量指纹图谱，所以其提供了关于局部缺血或麻醉药物对脑电性质和功能的影响的独特定量指数。另一方面，小波分析为一种同时提取时间和频率信息以解决FFT的某些局限的方法。鉴于此，小波更适用于对表征生物医学应用中存在的大多数信号的不稳定或瞬时特征进行分析。小波分析将小波变换用于信号分解。小波分析可被视为傅立叶分析的泛化概念，因为该分析除了引入信号的频率分解外，还引入了时间定位。不同于丢弃时间信息的傅立叶分析，小波能够捕获信号特征，例如小规模瞬态、断点、不连续性以及总体趋势和自相似性。这些特征不能通过经典频谱技术来测量。此外，小波一波状功能的类型，其具有有限的振荡次数、有限持续时间的有效长度以及无偏差分量一构成了给定信号无损分解的基础。在根据获得的EEG信号执行评估受试者大脑活动或大脑皮层状态的任务时，使用小波变换显著降低了计算复杂性。既不需要大量参考信号，也不需要广泛的临床EEG数据来产生大脑或大脑皮层活动的QEEG指数。除了确定麻醉剂对大脑的作用外，小波分析方法还可用于确定大脑的状态和CNS的健康状态。该方法也可用于区别不同的睡眠阶段，评估进行安全关键活动的受试者的警觉/倦睡水平，评估认知状态(例如术后和ICU相关认知障碍或阿尔茨海默病相关障碍)，检测发作前模式以便预测癫痫发作，预测癫痫持续时间(例如在电惊厥治疗中)，认识CNS的各种病理状态(例如睡眠障碍、抑郁、成瘾、ADHD或其它精神疾病)，监测脑代谢率的变化，建立大脑皮层水平的血流特性，获得麻醉药以及其它神经和精神药物的药效学模型，或者针对此类药物开展滴定和剂量给药分析。小波分析将信号表示为原始波形的移位版本和缩放版本的加权和，而无任何信息丢失。通过计算原始波形的缩放版本和时移版本与信号的分析部分之间的相关性来获得单个小波系数。为了进行有效性分析，缩放值和移位值根据二的次方(即二进分解)采用离散值。小波分析采用分层信号分解，其中给定信号通过一系列低通滤波器和高通滤波器来分解，然后在每个阶段进行下采样。该分析被称为离散小波变换(DWT)。这些滤波器的特定结构通过用于数据分析的特定小波群和针对原始信号的完全重构施加的条件来确定。近似值为低通滤波器的输出，而详细值为高通滤波器的输出。在二进多分辨率分析中，将分解过程迭代，使得近似值依次分解。原始信号可根据其每个阶段的详细值和近似 值重构(例如，对于3级信号分解而言，可将信号S写成S=A3+D3+D2+D1)。所述分解可继续进行，直到各个详细值由单个样本组成为止。该过程的实质为生成包含相应系数的一组矢量(例如在三级信号分解中，a. sub. 3、d. sub. 3、d. sub. 2和d. sub. I)。这些矢量根据二的次方而具有不同长度。这些系数为信号在给定比例的原始波形上的投影。它们包含由滤波器组的频率响应确定的不同频带上的信号信息。DWT导致倍频带信号分解，该分解根据二的次方将频率间隔分成长度不等的频带。平稳小波变换(SWT)以类似的方式实现；然而，未进行下采样步骤。这导致用于进行统计分析的更大可能性的冗余信号分解。频率间隔划分与DWT相同。虽然其对信号分析的效率高，但DWT和SWT分解对于窄频带宽度的数据分析未提供足够的灵活性。作为标准DWT的泛化概念的小波包缓解了该问题。在每个阶段，详细值以及近似值进一步分解成低频信号分量和高频信号分量。因此，可以比DWT或SWT分解提供的方式更灵活的方式写入给定信号(例如，在3级时，具有S=A1+AD2+ADD3+DDD3，其中DDD3为窄高频带的信号分量ddd. sub. 3)。小波包分析导致在每个分解级别具有相等频带宽度的信号分解。这还导致近似值和详细值系数的数量相等，其为用于数据分析和信息提取的理想特征。在一个实施例中，如于美国专利7，373，198中所描述的，该专利据此以引用方式并入，该小波变换方法的变型用于EEG分析，如下所述。根据受试者的EEG信号实时获得观测数据集。大致实时将该数据集与表征不同麻醉状态的一个或多个参考数据集进行比较。通过比较，获得大脑或大脑皮层活动的QEEG指数。然后可将该QEEG指数用于帮助区分全身麻醉的各个阶段，区分全身麻醉深度的增加和降低，并且检测全身麻醉诱导期间的意识丧失，从而提供静脉诱导剂的单独滴定终点。观测数据集和参考数据集为通过将小波变换施加在相应观测信号和参考信号上获得的小波系数的统计表达式。可通过EEG的小波变换，例如标准二进离散小波变换(DWT)、离散平稳小波变换(SWT)或小波包变换，来获得这些系数。在该方面，获得频带中的系数的滤波器可用于该类分析，这些滤波器经选择使得其统计表达式可区分麻醉状态。通过计算变换系数的统计表达式，来获得观测数据集和参考数据集。本发明方法也可用于从其它生理信号(例如表示受试者的所测量心博的心电图(ECG))中提取信息，以便评估受试者的自主神经系统的状态。参考数据集表示取自从意识(即完全清醒)到等电位EEG (即不再有大脑活动)的连续区的不同麻醉状态。这些状态离线得自一组受试者或患者。然后，将其保存，用于大致实时实施。所选择的变换使每个参考数据集之间的差异最大化。观测数据集与参考数据集之间的比较可基于这些功能之间的相关性的计算。然而，一种计算上要求不高的解决方案在于通过计算LI (Manhattan)、L2 (Euclidean)或任何距离度量，来量化这些功能之间的相似性。在使用两个参考数据集的优选实施例中，该比较的结果会产生两个值，每个值均表示患者清醒或麻醉的可能性。这两个值进一步结合成与大脑或大脑皮层活动的单变量QEEG指数相对应的单个值。本发明的各个实施例的另一个步骤包括将大脑或大脑皮层活动指数从处理器发送至监测器。处理器在其从连接至受试者的每个电极接收EEG信号时大致实时计算大脑或大脑皮层活动指数，并且将那些指数发送至监测器以进行显示。这作为来自处理器的电信 号出现，该电信号包含与给定脑半球的大脑或大脑皮层活动有关的当前QEEG指数，其沿着连接至监测器的视频连接线发送，所述监测器显示所述指数的作为结果的可视化描述。或者，可经由WiFi网络或医疗频段或蓝牙RF接线，将所述信号从处理器无线传播至配备成接收此类信号的监测器。可经由用于可视显示的这些或任何其它当前可用的通信方法或者将来可能可用的任何方法，将大脑或大脑皮层活动指数从处理器发送至监测器。优选地，当使用射频方法时，系统将发送频率范围或频段内的数据，使得其不会接收来自其它射频信号的干扰。优选地，系统将以低于2. OGHz的频率发送，以避免高度拥挤的频带，即2. 4GHz频带。这些超过2. OGHz的频带内的操作例如通过限制可用带宽，可使干扰出现问题。另外，如果功率恒定，则较低频率下的操作所允许的操作范围大于较高频率下的操作。反之，在相同的范围内，较低频率下的操作所消耗的功率低于较高频率下的操作。本发明的各个实施例的另一个步骤包括将两种指数同时显示在监测器上。在处理器基本上连续地计算受试者的脑半球中每一个的大脑或大脑皮层活动指数时，其还基本上连续地将上述两种指数发送至监测器。监测器从处理器接收所述信号并且显示与受试者的彼此相邻的脑半球中每一个相对应的指数。QEEG指数的显示可垂直(一种QEEG指数高于另一种)或水平(两种指数并列)取向。优选地，每个QEEG指数使用其表示的相应脑半球(即左或右)标记。可通过对QEEG指数的显示进行取向或通过彩色编码以文本方式提供该标签。甚至更优选地，QEEG指数的显示经彩色编码，以匹配连接至受试者头部的相应侧的电极引线的颜色。例如，如果左半球的QEEG指数显示为黄色，而右半球的QEEG指数显示为橙色，则连接至受试者头部的左侧的电极引线将为黄色，而连接至右侧的那些将为橙色。其它显示选择包括但不限于连同以下内容显示所述两种指数获得这些指数时的原始EEG信号、EEG波形的频谱密度图、电极或其它传感器的信号质量的显示、护理人员给予受试者关注或执行监测任务的消息或指令、显示大脑或大脑皮层活动指数的历史记录的趋势屏幕、获得的其它信号(即EMC、EOG等)的波形、这些或其它可用显示的任何组合等。本发明的各个实施例的另一个步骤包括比较每个脑半球的大脑或大脑皮层活动的指数。当处理器测量受试者的脑半球中每一个的EEG活动且计算相应的大脑或大脑皮层活动指数时，其还大致实时比较那两种指数。系统优选地在左半球和右半球的指数之间的差值大于5%时，更优选地在该差值大于10%时，甚至更优选地在该差值大于12%时，还更优选地在该差值大于15%时，并且最优选地在该差值大于20%时，通知护理人员存在潜在问题(即信号质量已下降，受试者的一个脑半球正出现觉醒迹象，受试者正在经历一些神经病理活动等)。这些指数中小于5%的小差值在功能正常的大脑活动中通常很常见，而告知该范围内的差值会增加误诊问题。本发明的各个实施例的另一个步骤包括确定所述EEG电极中至少一个的信号是否可能具有过高的阻抗。本发明的一个目的在于使用来自受试者的脑半球中每一个的经计算的大脑或大脑皮层活动指数，更具体地为那些指数之间的差值，以确定测量中是否存在问题或病症，或者受试者或患者是否具有问题或病症。如果经计算的指数大不相同，则系统确定可能存在问题，该问题可能为较差的信号质量，或者受试者或患者的生理病症或问题。为了测定较差的信号质量，向传感器或电极提供电脉冲，并且系统测量该传感器或电极的作为结果的电阻抗。这可在指数之间的差值过高时自动完成，或者系统可向护理人员提供手动指示系统完成测试的消息。如果测量的电阻抗较高，则护理人员可通过更换传感器或电极、施加导电凝胶且使传感器或电极复位、再次擦试受试者的皮肤并且再次施加传感器或电极或任何其它处理该问题的可用装置来提高信号质量。在典型的电极连接中，电阻抗可高达5至IOKQ，但为了使信号质量良好，阻抗优选地保持在小于5KQ，更优选地小于 4K Q，甚至更优选地小于3K Q，并且最优选地为2K Q更小。本发明的各个实施例的另一个步骤包括确定一个脑半球的大脑或大脑皮层活动在与受试者的另一个脑半球的大脑或大脑皮层活动进行比较时，是否表现出神经病理病症。本发明的一个目的在于使用来自受试者的脑半球中每一个的经计算的大脑或大脑皮层活动指数，更具体地为那些指数之间的差值，以确定受试者是否正在经历某种形式的神经病理活动(即中风、癫痫等)。如果经计算的指数大不相同，则系统确定可能存在问题，该问题可能为此神经病理活动(例如，包括但不限于中风、局部灌注障碍、局部缺血、代谢异常、局部癫痫、低血压和高血压相关障碍等)。一旦确定正出现或已出现潜在的神经病理活动或障碍，则系统通知内科医师、临床医师或其它护理人员正出现或已出现此问题，从而可对受试者或患者进行适当的治疗。类似于上文，每个脑半球的大脑或大脑皮层活动指数中的非对称阈值可能表现出潜在的神经病理活动，并且这将在左半球和右半球的指数之间的差值大于5%时，更优选地在该差值大于10%时，甚至更优选地在该差值大于12%时，还更优选地在该差值大于15%时，并且最优选地在该差值大于20%时如此表现。这些指数中小于5%的小差值在功能正常的大脑活动中通常很常见，而告知该范围内的差值会增加误诊问题。经计算的指数不用于诊断具体类型的正发生或已发生的神经病理活动。EEG信号(尤其是QEEG)通常仅指示存在问题，而不指示已发生一些异常活动。读取并解译这些信号的护理人员有责任协调受试者或患者周围的所有因素，并且确定神经病理活动的最可能的原因。本发明的各个实施例的另一个步骤包括确定一个脑半球的大脑或大脑皮层活动在与受试者的另一个脑半球的大脑或大脑皮层活动进行比较时，是否表现出受试者状态变化。本发明的一个目的在于使用来自受试者的脑半球中每一个的经计算的大脑或大脑皮层活动指数，更具体地为那些指数之间的差值，以确定受试者是否正出现肌肉活动迹象，以作为对一个脑半球中出现的而另一个脑半球中未出现的某种疼痛或其它刺激的反应。如果经计算的指数大不相同，则系统确定可能存在问题，该问题可能指示受试者大脑正对某种病症、事件或发作作出反应。如果受试者大脑的一个脑半球经历疼痛或伤害性刺激或不适，并对其作出反应，并且产生无意识反应，则护理人员可认为需要其它镇静或麻醉药物。然而，如果在施用其它药物时，另一个脑半球仍然完全麻醉或镇静，则可监测该脑半球是否剂量过度。指数大不相同的另一种可能是在一个脑半球中可能正在发生某种神经病理活动，例如中风、癫痫等。当受试者需要其它镇静或麻醉药物时，需要在施用所述药物之前处理上述剂量给药问题。一种选择是根据具有较高的经计算QEEG指数的脑半球来确定是否需要药物以及所需剂量，所述较高的QEEG指数与较高水平的警觉、清醒或知觉相对应。该方法防止受试者的一个脑半球变得警觉或清醒，而足以感知疼痛或其它周围环境。然而，这很可能使仍充分镇静或麻醉的受试者大脑的脑半球剂量过度。另一种选择是根据具有较低的经计算QEEG指数的脑半球来确定是否需要药物以及所需剂量，所述较低的QEEG指数与更深度的镇静或麻醉相对应。该方法降低了使受试者大脑的任何一个脑半球剂量过度的风险；然而，其增
加了受试者的一个脑半球将变得更加警觉并且可能上升至对疼痛或其它周围环境产生感知水平的风险。该方法也可允许对麻醉药和镇静剂进行较低的总体剂量给药。其它可能的选择为风险最小的复合剂量给药技术。一种风险最小的方法在于证实所述两种指数类似，但如果它们不类似，则闭环系统应警告使用者并停止自动调整药物，使得被告知的使用者对受试者进行监测并在必要时做出调整。在这种情况下，双侧特征作为备份。另一种风险最小的方法在于如果所述两种指数显著不同，则使麻醉师选择用于滴定药物的指数。另一种方法在于根据商定的规则自动进行该测定(例如，取决于麻醉递送目标和需要，使用信号质量较好的指数、或始终使用所述两种指数中的最小值、或始终使用所述两种指数中的最大值、或使用两者的平均值、或使用所述两种指数的其它一些线性或非线性组合)。另一种选择在于选择下限和上限使得两种指数保持在这些两个限值之间。另一种选择在于选择下限，使得所述指数中的至少一种保持在该限值以上。另一种选择在于选择上限使得所述指数中的至少一种保持在该限值以下。根据麻醉递送目标和需要，可设想至IJ下限和上限的其它组合以及与这些限值有关的指数行为，并且它们旨在包括在本发明的范围内。在采用该方法中，优选地上限对应于50%的受试者清醒概率，更优选地对应于60%的受试者清醒概率，甚至更优选地对应于70%的受试者清醒概率，还更优选地对应于80%的受试者清醒概率，更优选地对应于90%的受试者清醒概率，并且甚至更优选地对应于95%的受试者清醒概率。另外，在采用该方法中，优选地下限对应于5%的受试者大脑或大脑皮层活动抑制率，更优选地对应于10%的受试者大脑或大脑皮层活动抑制率，甚至更优选地对应于20%的受试者大脑或大脑皮层活动抑制率,还更优选地对应于30%的受试者大脑或大脑皮层活动抑制率，并且甚至更优选地对应于35%的受试者大脑或大脑皮层活动抑制率。另外，在采用该方法中，可选择下限和上限以对应于各个临床终点的不同概率，例如患者运动的概率、患者记忆恢复的概率、患者反应或响应的概率、患者低血压或高血压的概率等。根据麻醉递送目标和需要可设想到下限和上限的许多不同组合以及临床终点，并且它们旨在包括在本发明的范围内。本发明的各个实施例的另一个步骤包括显示听觉或视觉或其组合消息，告知护理人员患者和/或大脑或大脑皮层活动量化装置需要得到一些注意。当设备或受试者存在潜在问题时，仅通过观察监测器或针对受试者的脑半球中每一个的大脑或大脑皮层活动显示的指数，这并不总是显而易见的。此外，还存在某些情况(例如长期EEG监测和护理、睡眠研究等)，即可能无护理人员积极照顾受试者并进行全日监测，从而可能未看到指数何时指示潜在问题。鉴于这些原因，本发明优选地包括能够以某种方式显示消息或告知护理人员以注意受试者。下文讨论了若干类型的消息或信号，并且它们可单独使用或彼此以任何类型的组合使用。但该列表绝非穷尽。一种告知护理人员的选择在于，将消息显示在显示有大脑或大脑皮层活动指数的监测器上。该消息可以是在整个屏幕上滚动、在屏幕上闪现、出现和闪烁等的文本消息。此夕卜，护理人员可通过颜色(例如红色)来产生警觉，以区分该消息与屏幕上的其余监测信息。文本本身可通过颜色显示或可以彩色框架或框显示。另一种告知护理人员的选择在于，将消息以符号而非实际文本的形式显示在监测器上。基本形状可用于指示可能出现的不同潜在问题。这些符号可以在整个屏幕上滚动，在屏幕上闪现，在屏幕上出现和闪烁等。这些符号也可通过颜色显示，以将其与屏幕上的其余监测信息区分。符号也可结合文本使用。 另一种告知护理人员的选择在于，发出听觉信号或消息以引起护理人员的注意。听觉信号可为声音声响，例如单个蜂鸣声、多个蜂鸣声或更长的音调。所述消息可为合成语音或预录消息。此外，蜂鸣声的不同组合可用于指示可能的不同问题。也可使用听觉和视觉信号和/或消息的任何组合。另一种告知护理人员的选择在于如果所述护理人员未在受试者的附近，则将消息发送至寻呼机、计算机、PDA (个人数字助理)、手机或电话。现参照图1-11，图I为描述了一种使用本文所述的双侧监测技术来监测和测量电极信号质量过程的流程图。受试者连接至具有电极阵列的双侧监测系统，该电极阵列测量来自受试者大脑的两个脑半球的信号(未示出)。优选地，所述电极阵列涉及以这样一种方式将电极设置在受试者头部上，即使得测量电极与受试者头部的中央大致等距离，受试者头部的中央对应于沿着受试者身体的矢状面将两个脑半球分隔的大脑纵裂。还优选地，至少两个测量电极如上大致对称设置，至少一个测量电极设置在受试者头部的每侧以测量每个脑半球的大脑或大脑皮层活动。参比电极设置在受试者头部的中央，大致靠近大脑纵裂的位置(未示出)。一旦所述电极阵列到位，则大致同时监测受试者的每个脑半球中的大脑或大脑皮层活动I。在监测受试者的每个脑半球的大脑或大脑皮层活动后,对受试者进行麻醉或镇静3，并且当受试者完全麻醉或镇静时，再单独但大致同时测量受试者的脑半球中每一个的大脑或大脑皮层活动5，并且优选地以连续的方式进行。经由给定脑半球上的测量电极和沿着大脑纵裂的共用参比电极对每个脑半球进行测量(未示出)。在监测和测量来自每个脑半球的EEG信号时，系统计算受试者的脑半球中每一个的各大脑或大脑皮层活动指数7，这些指数量化受试者的大脑或大脑皮层活动，对应于受试者的脑半球中每一个正在经历的清醒或知觉水平，或相反地镇静水平。这些大脑或大脑皮层活动指数的范围在0 (指示脑死亡)和100 (指示完全的清醒和知觉)的值之间一然而，也可使用其它类型的指数。当针对每个脑半球计算这些指数时，将其大致实时和大致同时显示在监测器上9，以供护理人员查看以及用于评估受试者的需要。任选地，所述方法可包括向护理人员发送指示所述两种指数之间的显著差值的警告或消息(未示出)。该警告或消息可为闪光、监测器上的消息、铃声等。
如果信号质量下降或损耗，则经适当培训的护理人员应注意屏幕上的所述指数的差值并检查电极以确定是否存在问题U。虽然所述指数的显著差值可指示信号质量，但这也可反映受试者的其它生理病症。存在导致信号质量下降的若干常见问题，包括但不限于电极与受试者的皮肤之间的导电凝胶变干13，电极本身已损坏或失效17，或电极已从其原始位置移动21。如果护理人员发现所述指数的差值指示一个或多个电极中存在高阻抗，则护理人员应检查这些电极以确定导致信号质量差的可能问题，并且做出必要的调整以修复该连接且恢复良好的信号质量。如果护理人员注意到导电凝胶已变干13(只有需要此凝胶的电极存在这一问题，而干电极则不存在)，则护理人员只需将导电凝胶再次施加至电极表面或受试者的皮肤上并将电极再次施加至受试者15。如果确定电极本身已损坏17并且完全不能准确地传输信号，则护理人员应丢弃损坏的电极并以与施加第一个电极的相同方式和位置将其更换为新电极19。如果电极已从其初始设置的位置移动21，则护理人员可将该电极复位，或者在使该电极复位之前，可能需要再次擦拭该电极下的受试者的皮肤23以便重新得到足够的信号。一旦该问题得到适当的处理，并且所有电极可准确且充分地将来自受试者的EEG信号传输至系统和监测器，则护理人员可重新初始化25或启动对受试者的脑半球中每一个的大脑或大脑皮层活动进行的信号采集以及后续监测和测量。
图2为示出了使用双侧监测系统来检测受试者的一个脑半球中是否存在已发生或当前的神经病理活动过程的流程图。受试者连接至具有电极阵列的双侧监测系统，该电极阵列测量来自受试者大脑的两个脑半球的信号(未示出)。优选地，所述电极阵列涉及以这样一种方式将电极设置在受试者头部上，即使得测量电极与受试者头部的中央大致等距离，受试者头部的中央对应于沿着受试者身体的矢状面将两个脑半球分隔的大脑纵裂。还优选地，至少两个测量电极如上大致对称设置，至少一个测量电极设置在受试者头部的每侧以测量每个脑半球的大脑或大脑皮层活动。参比电极设置在受试者头部的中央，大致靠近大脑纵裂的位置(未示出)。一旦所述电极阵列到位，则大致同时监测受试者的每个脑半球中的大脑或大脑皮层活动31。在监测受试者的每个脑半球的大脑或大脑皮层活动后,对受试者进行麻醉或镇静33，并且当受试者完全麻醉或镇静时，再单独但大致同时测量受试者的脑半球中每一个的大脑或大脑皮层活动35，并且优选地以连续的方式进行。经由给定脑半球上的测量电极和沿着大脑纵裂的共用参比电极对每个脑半球进行测量(未示出)。在监测和测量来自每个脑半球的EEG信号时，系统计算受试者的脑半球中每一个的各大脑或大脑皮层活动指数37，这些指数量化受试者的大脑或大脑皮层活动，对应于受试者的脑半球中每一个正在经历的清醒或知觉水平，或相反地镇静水平。这些大脑或大脑皮层活动指数的范围在0(指示脑死亡)和100 (指示完全的清醒和知觉)的值之间一然而，也可使用其它类型的指数。当针对每个脑半球计算这些指数时，将其大致实时和大致同时显示在监测器上38，以供护理人员查看以及用于评估受试者的需要。任选地，所述方法可包括向护理人员发送指示所述两种指数之间的显著差值的警告或消息(未示出)。该警告或消息可为闪光、监测器上的消息、铃声等。如果护理人员注意到监测器上显示的大脑或大脑皮层活动指数显著不同和/或指示某种神经病理活动39 (例如癫痫、中风)或其它一些神经问题，则护理人员首先确定当前或目前是否正在发生该神经病理活动41。如果当时正在发生该神经病理活动，则护理人员立即通知合适的临床医师或给予必要的治疗或药物43，以处理该活动并使对受试者的损伤最小化。如果受试者目前未经历所指示的神经病理活动，而是以前经历过，则临床医师标注出受试者的来自脑半球的EEG信号中显示已发生的活动的部分45，以供将来参考和/或治疗。图3为示出了使用双侧监测系统及方法来监测受试者状态的过程的流程图，该状态是关于大脑皮层或大脑活动的状态以作为清醒或知觉或对伤害性刺激或手术刺激的反应的度量。受试者连接至具有电极阵列的双侧监测系统，该电极阵列测量来自受试者大脑的两个脑半球的信号(未示出)。优选地，所述电极阵列涉及以这样一种方式将电极设置在受试者头部上，即使得测量电极与受试者头部的中央大致等距离，受试者头部的中央对应于沿着受试者身体的矢状面将两个脑半球分隔的大脑纵裂。还优选地，至少两个测量电极如上大致对称设置，至少一个测量电极设置在受试者头部的每侧以测量每个脑半球的大脑或大脑皮层活动。参比电极设置在受试者头部的中央，大致靠近大脑纵裂的位置(未示出)。一旦所述电极阵列就位，则大致同时监测受试者的每个脑半球中的大脑或大脑皮层活动 47。在监测受试者的每个脑半球的大脑或大脑皮层活动后,对受试者进行麻醉或镇静49，并且当受试者完全麻醉或镇静时，再单独但大致同时测量受试者的脑半球中每一个的大脑或大脑皮层活动51，并且优选地以连续的方式进行。经由给定脑半球上的测量电极和沿着大脑纵裂的共用参比电极对每个脑半球进行测量(未示出)。在监测和测量来自每个脑半球的EEG信号时，系统计算受试者的脑半球中每一个的各大脑或大脑皮层活动指数53，这些指数量化受试者的大脑或大脑皮层活动，对应于受试者的脑半球中每一个正在经历的清醒或知觉水平，或相反地镇静水平。这些大脑或大脑皮层活动指数的范围在0(指示脑死亡)和100 (指示完全的清醒和知觉)的值之间一然而，也可使用其它类型的指数。当针对每个脑半球计算这些指数时，将其大致实时和大致同时显示在监测器上54，以供护理人员查看且用于评估受试者的需要。任选地，所述方法可包括向护理人员发送指示所述两种指数之间的显著差值的警告或消息(未示出)。该警告或消息可为闪光、监测器上的消息、铃声等。如果所显示的指数对于受试者的脑半球中每一个而言显著不同或这些指数开始发生变化，或以其它某种方式指示受试者大脑或大脑皮层状态或大脑活动发生变化，则护理人员在所显示的指数中注意该变化55。发生这种情况时，护理人员必须确定受试者在治疗过程中的情况57。如果受试者经历了对其进行镇静或麻醉的给定治疗、处理或手术，则护理人员可使受试者从镇静或麻醉状态中自然苏醒或可施用药物以使受试者更迅速地恢复到警觉状态59。如果所述指数表明受试者正变得警觉或一个脑半球比另一个更加警觉(虽然总体效果为受试者表现出完全镇静或麻醉)并且此时并不适于使受试者从镇静或麻醉中苏醒，则护理人员可调整药物水平或在必要时施用其它药物，以增加镇静水平并使脑半球恢复到无警觉、清醒或知觉的状态。图4为示出了一种闭环药物递送方法的流程图，该方法采用风险最小的方法使对受试者进行镇静或麻醉所需的药物水平最小化，同时保持足够的镇静或麻醉水平，以确保患者在手术、治疗或处理期间不警觉或清醒。受试者连接至具有电极阵列的双侧监测系统，该电极阵列测量来自受试者大脑的两个脑半球的信号(未示出)。优选地，所述电极阵列涉及以这样一种方式将电极设置在受试者头部上，即使得测量电极与受试者头部的中央大致等距离，受试者头部的中央对应于沿着受试者身体的矢状面将两个脑半球分隔的大脑纵裂。还优选地，至少两个测量电极如上大致对称设置，至少一个测量电极设置在受试者头部的每侧以测量每个脑半球的大脑或大脑皮层活动。参比电极设置在受试者头部的中央，大致靠近大脑纵裂的位置(未示出)。一旦所述电极阵列到位，则大致同时监测受试者的每个脑半球中的大脑或大脑皮层活动63。在监测受试者的每个脑半球的大脑或大脑皮层活动后,对受试者进行麻醉或镇静65，并且当受试者完全麻醉或镇静时，再单独但大致同时测量受试者的脑半球中每一个的大脑或大脑皮层活动67，并且优选地以连续的方式进行。经由给定脑半球上的测量电极和沿着大脑纵裂的共用参比电极对每个脑半球进行测量(未示出)。在监测和测量来自每个脑半球的EEG信号时，系统计算受试者的脑半球中每一个的各大脑或大脑皮层活动指数69，这些指数量化受试者的大脑或大脑皮层活动，对应于受试者的脑半球中每一个正在经历的清醒或知觉水平，或相反地镇静水平。这些大脑或大脑皮层活动指数的范围在0(指示脑死 亡)和100 (指示完全的清醒和知觉)的值之间一然而，也可使用其它类型的指数。当针对每个脑半球计算这些指数时，将其大致实时和大致同时显示在监测器上71，以供护理人员查看以及用于评估受试者的需要。任选地，所述方法可包括向护理人员发送指示所述两种指数之间的显著差值的警告或消息(未示出)。该警告或消息可为闪光、监测器上的消息、铃声等。并非使护理人员连续监测大脑或大脑皮层活动指数以确定受试者状态、大脑或大脑皮层活动或神经病理活动的变化，而是将预定阈值用于闭环药物递送中以向系统指示何时受试者表现出此类变化或病症的迹象。系统首先使用针对受试者的脑半球中每一个计算的大脑或大脑皮层活动指数来确定一个或两个脑半球是否表现出清醒或警觉迹象73，清醒或警觉指示受试者大脑的相应脑半球正从镇静或麻醉中苏醒。如果QEEG指数均未表示受试者的任何一个脑半球中出现清醒或知觉迹象，则系统继续监测和测量各脑半球的EEG信号并且计算相应指数74。然而，如果大脑或大脑皮层活动指数中的至少一个指示相应脑半球正变得警觉或清醒，则系统再尝试确定已施用的麻醉或镇静药物的水平，以确定受试者对所述药物是否接近剂量过度75。根据受试者的脑半球中每一个的大脑或大脑皮层活动指数之间的差值来确定药物剂量过度或接近剂量过度。如果一个脑半球的QEEG指数指示其正变得警觉，并且另一个的QEEG指数显示类似的迹象，则麻醉师或合适的护理人员施用其它镇静或麻醉药物来使受试者恢复到足够的镇静或麻醉水平77可能是安全的。然而，如果与一个脑半球的大脑或大脑皮层活动有关的QEEG指数显示变得警觉的迹象，而另一个则显示继续深度镇静或麻醉的迹象，则施用其它药物是不安全的或受试者将冒着剂量过度的风险。在这种情况下，护理人员必须停止治疗，并在必要时注意受试者79，以便防止由于缺乏镇静或其剂量过度而对受试者造成伤害。图5为示出了一种采用双侧监测系统及方法向护理人员传递消息的过程的流程图，通过所述系统及方法告知护理人员受试者的状态、大脑或大脑皮层活动、或情况的任何类型的显著变化或事件。受试者连接至具有电极阵列的双侧监测系统，该电极阵列测量来自受试者大脑的两个脑半球的信号(未示出)。优选地，所述电极阵列涉及以这样一种方式将电极设置在受试者头部上，即使得测量电极与受试者头部的中央大致等距离，受试者头部的中央对应于沿着受试者身体的矢状面将两个脑半球分隔的大脑纵裂。还优选地，至少两个测量电极如上大致对称设置，至少一个测量电极设置在受试者头部的每侧以测量每个脑半球的大脑或大脑皮层活动。参比电极设置在受试者头部的中央，大致靠近大脑纵裂的位置(未示出)。一旦所述电极阵列就位，则大致同时监测受试者的每个脑半球中的大脑或大脑皮层活动81。在监测受试者的每个脑半球的大脑或大脑皮层活动后,对受试者进行麻醉或镇静83，并且当受试者完全麻醉或镇静时，再单独但大致同时测量受试者的脑半球中每一个的大脑或大脑皮层活动85，并且优选地以连续的方式进行。经由给定脑半球上的测量电极和沿着大脑纵裂的共用参比电极对每个脑半球进行测量(未示出)。在监测和测量来自每个脑半球的EEG信号时，系统计算受试者的脑半球中每一个的各大脑或大脑皮层活动指数87，这些指数量化受试者的大脑或大脑皮层活动，对应于受试者的脑半球中每一个正在经历的清醒或知觉水平，或相反地镇静水平。这些大脑或大脑皮层活动指数的范围在0(指示脑死 亡)和100 (指示完全的清醒和知觉)的值之间一然而，也可使用其它类型的指数。当针对每个脑半球计算这些指数时，将其大致实时和大致同时显示在监测器上89，以供护理人员查看以及用于评估受试者的需要。任选地，所述方法可包括向护理人员发送指示所述两种指数之间的显著差值的警告或消息(未示出)。该警告或消息可为闪光、监测器上的消息、铃声等。当受试者的一个或两个脑半球的大脑或大脑皮层活动QEEG指数对应于受试者的状态、病症或某种神经病理活动的发生而升高时，系统监测该升高。如果QEEG指数中的至少一个达到预定阈值，则系统确定相应脑半球正在经历变化，例如变得警觉或清醒或正在经历神经病理活动91。当系统进行该确定时，其随后将消息传递给可相应地解决受试者变化的护理人员93。该消息可以多种方式传递监测器上的可视显示、听觉通知(例如指示需要注意的蜂鸣声)或通过电信网络(例如向适当护理人员的寻呼机或电话发送页面或文本消息。当接收到来自系统的已发生变化的消息并且受试者需要某种形式的注意时，护理人员可转向受试者并给予适当的护理或照料95。图6为两种指数的显示器的一个实施例的示意图，经计算的该指数对应于受试者的脑半球的大脑或大脑皮层活动。此实施例中的显示器96用于显示右脑半球97和左脑半球99的大脑或大脑皮层活动或意识水平。大脑或大脑皮层活动QEEG指数通过上文所列步骤中的一个或多个进行计算。在此实例中，右脑半球的QEEG指数由彩色框98(以阴影示出)环绕，所述颜色与连接至受试者头部右侧(未示出)的橙色电极引线(未示出)一致。相似的，计算并显示左脑半球99的大脑或大脑皮层活动QEEG指数。在此实例中，左脑半球的QEEG指数由黄色框100以不同的阴影程度示出)环绕，所述颜色与连接至受试者头部左侧(未示出)的黄色电极引线(未示出)一致。附加信息，诸如表示无实质大脑或大脑皮层活动的时间量的每个脑半球的抑制率(左半球)101和抑制率(右半球)103也可整合到显示器96内。可选地，QEEG指数可能仅显示指数数字97和98，其中实际数字而非环绕框由颜色编码。图7为显示器的另一个实施例的示意图，显示与所监测受试者有关的两种经计算的指数和附加信息。在该显示器104中，每个脑半球的各大脑或大脑皮层活动指数106和107以颜色(未示出)显示在显示器104的右上部分105中，所述颜色如上所述优选地与所用电极引线(未示出)相对应。每个脑半球的各原始EEG波形109和110显示在显示器104的左上部分108中。波形优选地以颜色(未示出)显示，所述颜色与相应QEEG指数106和107以及获取给定信号的相应电极(未示出)引线的颜色相匹配。在该实施例中，右脑半球EEG波形109和QEEG指数106以橙色显示，而左半球EEG波形110和QEEG指数107以黄色显示。如果在所显示的脑半球EEG波形之一中记录到指示某种大脑或大脑皮层活动已发生的峰值，则相应大脑或大脑皮层活动QEEG指数也会上升，以指示高于预期的意识，清醒或知觉水平。该示意图还示出屏幕的左侧中央部分111，所述屏幕称之为趋势屏幕112，其通过图解方式标绘出经计算的每个脑半球QEEG指数随时间115的变化。同样，每个脑半球的大脑或大脑皮层活动QEEG指数的趋势线以颜色(未示出)显示,所述颜色与所显示的QEEG指数数字、EEG波形和电极引线的颜色相对应。此图用于标绘出大脑或大脑皮层活动指数的变化，并且帮助护理人员将大脑或大脑皮层活动与相应EEG波形相关联。与上述类似，原始波形中示出的EEG活动的升高将反映在与大脑或大脑皮层活动有关的QEEG指数上。然而， 如果其为例如指示受试者开始觉醒的大脑或大脑皮层活动的瞬时或短暂增加，则护理人员可能在实时QEEG指数显示中观察不到。该指数图可使护理人员查看QEEG指数值的历史记录。还显示在该示意图左下部分113中的是来自每个脑半球的EEG信号的经测量的EMG分量114的图示。同样，EMG信号以颜色(未示出)显示，所述颜色与针对其记录EMG的脑半球的QEEG指数显示颜色相对应。对信号的EMG部分进行记录并从EEG信号中滤除，从而使其不会破坏或干扰EEG信号。还对其进行记录，使得护理人员可将EMG信号中所反映的任何肌肉活动与EEG波形的增加相关联，并从而与大脑或大脑皮层活动指数相关联。其提供了更加全面的事件的影像，该事件导致可记录的大脑或大脑皮层活动指数的任何变化。另外，电极信息与上述监测分量同时显示在示意图的右侧中央部分116。对各电极的符号进行标记(在该实例中为电极1117、参比电极118、接地电极119和电极2120)并且每个符号以颜色(未示出)显示，所述颜色与从其记录EEG信号的受试者大脑的脑半球相对应。针对每个电极所测量的阻抗(在该实例中为电极1121、参比电极122、接地电极123和电极2124)也显示在显示器的该部分116中。还显示出两个水平条指示EEG信号中采集的噪声量的水平条125和表示经伪影破坏的信号的百分比的水平条126。合在一起，这些分量为护理人员提供了关于正在记录的EEG信号的准确和清晰程度的参考。系统利用所有测量的和计算的电极信息来确定电极或传感器连接和所得信号质量，并将这种确定127显示在屏幕上。图8为本发明另一个实施例的示意图，其示出受试者的每个脑半球的大脑或大脑皮层活动指数以及放大视图的相应EEG波形。在该显示器128中，每个脑半球的各大脑或大脑皮层活动指数130和131显示在显示器128的右上部分129，并优选地以颜色(未示出)显示，所述颜色如上所述优选地与所用电极引线(未示出)相对应。在该实施方案中的显示器128的左侧部分132，显示出两个单独的EEG波形133和134，而无其它波形或附加信息。右脑半球的波形133显示在顶部并以颜色(未示出)显示，所述颜色如上所述优选地与所用电极引线(未示出)相对应。左脑半球的波形134显示在顶部并以颜色(未示出)显示，所述颜色如上所述优选地与所用电极引线(未示出)相对应。
显示器128的右下部分提供选择菜单135，其为护理人员提供采用不同视图或实施方案的选项。护理人员可通过选择趋势页面按钮136来选择显示趋势页面(未示出)。护理人员可通过选择EEG页面按钮137来选择显示EEG波形页面132。护理人员可通过选择频谱页面按钮138来选择显示频谱页面(未示出)。护理人员可通过选择状态页按钮139来选择显示状态页(未示出)。通过选择这些按钮之一，显示器128将交替包括选定页面。图9为本发明另一个实施例的示意图,其示出使用使用双侧监测系统和方法电极阻抗信号质量检查过程。在该显示器140中，尽管显示器的右上部分141仍针对每个脑半球的各大脑或大脑皮层活动指数142和143进行显示,但各大脑或大脑皮层活动指数142和143未进行计算或显示，因为在电极阻抗和信号质量检查期间不存在正在传输和测量的EEG信号。显示器140的左侧部分144显示受试者正面145的大的代表性图像，其中图像146-149与所用电极(电极1146、参比电极147、接地电极148、电极2149)的设置相对应。同样，在显示器140的左侧部分144上显示标签150-153，其显示的测量阻抗值与受试者头部 145上的每个电极146-149相对应。在此特定的实施例中，参比电极147已经过测量并显示具有高阻抗，其显示在屏幕151上。其它电极146、148、149的测量结果正常，并且未给定实际测量结果150、152、153。或者，屏幕的右侧中央部分154展示电极信号质量的另一视图。该信号质量显示器154还给出电极(电极1155、参比电极156、接地电极157、电极2158)的各个图示155-158。另外，因为测量的参比电极156的阻抗经计算(未示出)过高，所以视觉指示器消息159显示在屏幕上，指明电极阻抗高。类似指示器将根据需要针对其它电极中的任一个进行显示。还显示出两个水平条指示EEG信号中采集的噪声量的水平条160，以及表示被破坏的伪影的信号百分比的水平条161。合在一起，这些分量为护理人员提供了关于正在记录的EEG信号的准确和清晰程度的参考。系统利用所有测量的和计算的电极信息来确定电极或传感器连接和所得信号质量，并指示护理人员何时需要注意162。图10为显示器的另一个实施例的示意图，显示与所监测受试者有关的两种计算的指数和附加信息。在该显示器163中，每个脑半球的各大脑或大脑皮层活动指数165和166以颜色(未示出)显示在显示器163的右上部分164，所述颜色如上所述优选地与所用电极引线(未示出)相对应。每个脑半球的各原始EEG波形168和169显示在显示器163的左上部分167。波形优选地以颜色(未示出)显示，所述颜色与相应QEEG指数165和166以及获取给定信号的相应电极(未示出)引线的颜色相匹配。在该实施例中，右脑半球EEG波形168和QEEG指数165以橙色显示，而左半球EEG波形169和QEEG指数166以黄色显示。如果在所显示的脑半球EEG波形之一中记录到指示某种大脑或大脑皮层活动已发生的峰值，则相应大脑或大脑皮层活动QEEG指数也会上升，以指示高于预期的意识、清醒或知觉水平。总体状态页显示在显示器163的左下部分170，其中各指示器视图170、175、180、183和测量结果同时显示。此可选的视图将关于EEG信号采集方法的各个方面的多个信息源全部同时地对护理人员予以描述，而非在给定的时间选择一个或两个显示器。这些子屏幕的每一个提供了对EEG信号或测量过程的某些部分的文字概述，所述EEG信号或测量过程可在若干其它附图所述的一些可选显示器中更详细地显示或以图表形式显示。
一个此类指示器视图为状态页170的信号质量部分171。该部分显示了对所收集的EEG电极171、172两者的测量结果，其中每个电极对应于受试者的一个脑半球。可在此处显示关于信号质量的各种测量结果，包括但不限于每个电极中伪影的存在和每个电极在各种频率下的频谱功率。另一个指示器视图为状态页170的电极接触部分173。该测量与信号质量紧密相关，但集中于电极或其它传感器与受试者身体之间的连接的保真性。系统根据每个电极或传感器的电阻抗进行该测量。然后，系统显示每个电极或传感器的测量的阻抗值接地电极174、第一测量电极175、参比电极176和第二测量电极177。另一个指示器视图为状态页170的频谱功率测量部分178。该部分显示了对所收集的EEG电极179、180的测量结果，其中每个电极对应于受试者的一个脑半球。可在此处显示来自受试者大脑的每个脑半球的EEG信号的频谱功率的测量结果。显示初始母体EEG波形的小波或每个谱带的功率。另一个指示器视图为状态页170的数据采集部分181。该部分显示与由系统记录 的来自受试者大脑的每个脑半球的EEG信号的数据有关的测量结果。系统可确定数据完整性的水平182并将其显示在数据采集窗口中，以及静电单位的检测，所述静电单位可被检测并可能干扰数据采集且降低记录数据的质量完整性。显示器163的右下部分提供选择菜单184，其为护理人员提供采用不同视图或实施方案的选项。护理人员可通过选择趋势页面按钮185来选择显示趋势页面(未示出)。护理人员可通过选择EEG页面按钮186来选择显示EEG波形页面132。护理人员可通过选择频谱页面按钮187来选择显示频谱页面(未示出)。护理人员可通过选择状态页按钮189来选择显示状态页(未示出)。通过选择这些按钮之一，显示器163将交替包括选定页面。图11为显示器的另一个实施例的图像，显示与所监测受试者有关的两种计算的指数和附加信息。在该显示器190中，每个脑半球的各大脑或大脑皮层活动指数192和193以颜色(未示出)显示在显示器190的右上部分191中，所述颜色如上所述优选地与所用电极引线(未示出)相对应。每个脑半球的各原始EEG波形195和196显示在显示器190的左上部分194中。波形优选地以颜色(未示出)显示，所述颜色与相应QEEG指数192和193以及获取给定信号的相应电极(未示出)引线的颜色相匹配。在该实施方案中，右脑半球EEG波形195和QEEG指数192以橙色显示，而左半球EEG波形196和QEEG指数193以黄色显示。如果在所显示的脑半球EEG波形之一中记录到指示某种大脑或大脑皮层活动已发生的峰值，则相应大脑或大脑皮层活动QEEG指数也会上升，以指示高于预期的意识、清醒或知觉水平。显示器190的左下部分197展示来自受试者的每一个脑半球的EEG信号的频谱功率视图。当护理人员在选择菜单200中进行选择时，与来自每个脑半球的EEG信号对应的频谱图198和199显不在此区中。显示器190的右下部分提供选择菜单200，其为护理人员提供采用不同视图或实施方案的选项。护理人员可通过选择趋势页面按钮201来选择显示趋势页面(未示出)。护理人员可通过选择EEG页面按钮202来选择显示EEG波形页面194。护理人员可通过选择频谱页面按钮203来选择显示频谱页面197。护理人员可通过选择状态页按钮204来选择显示状态页(未示出)。通过选择这些按钮之一，显示器190将交替包括选定页面。
图12为显示器的另一个实施例的图像，显示收集自受试者的各种EEG波形和通过图解方式表示来自这些EEG信号的数据的若干蜘蛛图。显示器205窗口分隔成单独的区域，每个区域用于提供不同的信息。在此图描绘的实施方案中，显示器205的左侧部分207正在显示自受试者收集的多个EEG波形209。每个EEG波形209表示连接至受试者的单独通道。这些通道与设置在受试者头部(未示出)上的EEG电极(未示出)相对应，其将显示的EEG波形209发送至监测设备并从而到达显示器205。在此特定实施例中的显示器205的右上部分211显示供使用者观察和评估的三个蜘蛛图213、215、217。最上面的蜘蛛图213示出针对每个入局EEG通道经计算的QEEG指数，以作为出自其最大可能值100的计算值。另外，在显示器205的右上部分211中，左下蜘蛛图215描绘了每个EEG信号通道中测量的肌电图(EMG)分量，右下蜘蛛图217展示与期间未记录到实质EEG信号或大脑活动的时间长度相对应的各EEG信号的抑制率。在此特定的实施例中的显示器205的右下部分219描绘了另外两个蜘蛛图。在该屏幕部分，左蜘蛛图221描绘了连接至受试者的每个EEG电极中测量的电阻抗。此实施例中的右蜘蛛图223展示在连接至受试者的每个EEG通道中测量的并与环境噪声相对应的60Hz (或50Hz (例如在欧洲))干扰功率。这些蜘蛛图是使用者可用的另一显示选项，与上述其它实施例中论述的选项一起显示在监测器上，总体而言，为使用者提供了鲁棒的选择菜单和组合，以单独地或与本发明的多个实施例彼此结合地显示许多类型和种类的数据。
权利要求
1.一种确定装置中的EEG信号质量的方法，该装置用于量化镇静或麻醉期间大脑或大脑皮层的活动，包括以下步骤 a.通过将受试者连接至具有至少两个测量电极和至少一个参比电极的大脑或大脑皮层活动量化装置，来监测具有包括左半球和右半球的大脑的受试者，所述至少两个测量电极包括具有信号的、定位成监测左脑半球或大脑皮层活动的至少一个EEG电极，以及具有信号的、定位成监测所述受试者大脑的右脑半球或大脑皮层活动的至少一个EEG电极，所述参比电极包括至少一个EEG电极，每个电极向处理器提供EEG信号； b.基本上同时测量所述受试者的左脑半球和右脑半球两者的大脑或大脑皮层活动； c.利用所述处理器来计算与所述受试者大脑的左半球和右半球中每一个的大脑或大脑皮层活动相对应的至少一个QEEG指数； d.将与左半球和右半球的大脑或大脑皮层活动相对应的至少两种指数同时显示在监测器上； e.比较每个脑半球的大脑皮层活动的指数；以及 f.确定所述EEG电极中至少一个的信号是否可能具有差的质量。
2.根据权利要求I所述的方法，其中一个附加步骤为比较所述受试者的脑半球中每一个的经计算的大脑或大脑皮层活动指数，并确定所述受试者是否已经历或正在经历某种神经病理活动。
3.根据权利要求I所述的方法，其中一个附加步骤为比较所述受试者的脑半球中每一个的经计算的大脑或大脑皮层活动指数，并确定所述受试者的状态是否已突然变化，指示所述受试者大脑的至少一个脑半球的清醒或知觉。
4.根据权利要求I所述的方法，其中所述系统提供听觉或视觉或其组合的消息，在给定电极中的信号质量低时、检测到某种神经病理活动时、或所述受试者的状态突然变化时告知护理人员。
5.根据权利要求I所述的方法，其中将所述指数以颜色显示在监测器上，所述颜色与电极引线连接器、或电极标签、或用于将所述处理器连接至所述受试者头部的给定侧的电极引线的颜色相对应。
6.一种利用装置来检测神经病理活动的方法，该装置用于量化受试者在镇静或麻醉期间大脑或大脑皮层的活动，包括以下步骤 a.通过将受试者连接至具有至少两个测量电极和至少一个参比电极的大脑或大脑皮层活动量化装置，来监测具有包括左半球和右半球的大脑的受试者，所述至少两个测量电极包括具有信号的、定位成监测左脑半球或大脑皮层活动的至少一个EEG电极，以及具有信号的、定位成监测所述受试者大脑的右脑半球或大脑皮层活动的至少一个EEG电极，所述参比电极包括至少一个EEG电极，每个电极向处理器提供EEG信号； b.基本上同时测量所述受试者的左脑半球和右脑半球两者的大脑或大脑皮层活动； c.利用所述处理器来计算与所述受试者大脑的左半球和右半球中每一个的大脑或大脑皮层活动相对应的至少一个QEEG指数； d.将与左半球和右半球的大脑或大脑皮层活动相对应的至少两种指数同时显示在监测器上； e.比较每个脑半球的大脑皮层活动的指数；以及f.确定一个脑半球的大脑或大脑皮层活动在与所述受试者的另一个脑半球的大脑或大脑皮层活动进行比较时，是否表示出神经病理状态。
7.根据权利要求6所述的方法，其中一个附加步骤为比较所述受试者的脑半球中每一个的经计算的大脑或大脑皮层活动指数，并确定所述EEG电极中的一个或多个的信号是否可能具有差的信号质量。
8.根据权利要求6所述的方法，其中一个附加步骤为比较所述受试者的脑半球中每一个的经计算的大脑或大脑皮层活动指数，并确定所述受试者的状态是否已突然变化，指示清醒或知觉。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述系统提供听觉或视觉或其组合的消息，在给定电极中的信号质量低时、检测到某种神经病理活动时、或所述受试者的状态突然变化时告知护理人员。
10.根据权利要求6所述的方法，其中将所述指数以颜色显示在监测器上，所述颜色与所述电极引线连接器、或电极标签、或用于将所述处理器连接至所述受试者头部的给定侧的电极弓I线的颜色相对应。
11.一种利用装置来检测受试者状态的突然变化的方法，该装置用于量化所述受试者在镇静或麻醉期间大脑或大脑皮层的活动，包括以下步骤 a.通过将受试者连接至具有至少两个测量电极和至少一个参比电极的大脑或大脑皮层活动量化装置，来监测具有包括左半球和右半球的大脑的受试者，所述至少两个测量电极包括具有信号的、定位成监测左脑半球或大脑皮层活动的至少一个EEG电极，以及具有信号的、定位成监测所述受试者大脑的右脑半球或大脑皮层活动的至少一个EEG电极，所述参比电极包括至少一个EEG电极，每个电极向处理器提供EEG信号； b.基本上同时测量所述受试者的左脑半球和右脑半球两者的大脑或大脑皮层活动； c.利用所述处理器来计算与所述受试者大脑的左半球和右半球中每一个的大脑或大脑皮层活动相对应的至少一个QEEG指数； d.将与左半球和右半球的大脑或大脑皮层活动相对应的至少两种指数同时显示在监测器上； e.比较每个脑半球的大脑皮层活动的指数；以及 f.确定一个脑半球的大脑或大脑皮层活动在与所述受试者的另一个脑半球的大脑或大脑皮层活动进行比较时，是否表示出受试者状态变化。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述受试者状态变化对应于所述患者在伤害性刺激后的反应。
13.根据权利要求11所述的方法，其中一个附加步骤为比较所述受试者的脑半球中每一个的经计算的大脑或大脑皮层活动指数，并确定所述EEG电极中的一个或多个的信号是否可能具有差的信号质量。
14.根据权利要求11所述的方法，其中一个附加步骤为比较所述受试者的脑半球中每一个的经计算的大脑或大脑皮层活动指数，并确定所述受试者是否已经历或正在经历某种神经病理活动。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述系统提供听觉或视觉或其组合的消息，在给定电极中的信号质量低时、检测到某种神经病理活动时、或所述受试者的状态突然变化时告知护理人员。
16.根据权利要求11所述的方法，其中将所述指数以颜色显示在监测器上，所述颜色与电极引线连接器、或电极标签、或用于将所述处理器连接至所述受试者头部的给定侧的电极引线的颜色相对应。
17.一种利用量化大脑或大脑皮层活动的装置向受试者进行闭环或半自动麻醉或镇静药物输送的方法，包括以下步骤 a.通过将受试者连接至具有至少两个测量电极和至少一个参比电极的大脑或大脑皮层活动量化装置，来监测具有包括左半球和右半球的大脑的受试者，所述至少两个测量电极包括具有信号的、定位成监测左脑半球或大脑皮层活动的至少一个EEG电极，以及具有信号的、定位成监测所述受试者大脑的右脑半球或大脑皮层活动的至少一个EEG电极，所述参比电极包括至少一个EEG电极，每个电极向处理器提供EEG信号； b.基本上同时测量所述受试者的左脑半球和右脑半球的大脑或大脑皮层活动； c.利用所述处理器来计算与所述受试者大脑的左半球和右半球中每一个的大脑或大脑皮层活动相对应的至少一个QEEG指数； d.比较每个脑半球的大脑皮层活动的指数；以及 e.根据通过比较每个脑半球的大脑皮层活动的指数而计算的最小风险方法，来确定受试者对额外麻醉或镇静的需求。
18.根据权利要求17所述的方法，其中将与左半球和右半球的大脑或大脑皮层活动相对应的至少两种指数同时显示在监测器上。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述系统提供听觉或视觉或其组合的消息，在给定电极中的信号质量低时、检测到某种神经病理活动时、或所述受试者的状态突然变化时告知护理人员。
20.根据权利要求17所述的方法，其中将所述指数以颜色显示在监测器上，所述颜色与电极引线连接器、或电极标签、或用于将所述处理器连接至所述受试者头部的给定侧的电极引线的颜色相对应。
21.一种向装置的使用者提供消息的方法，该装置用于量化镇静或麻醉期间的大脑或大脑皮层活动，包括以下步骤 a.通过将受试者连接至具有至少两个测量电极和至少一个参比电极的大脑或大脑皮层活动量化装置，来监测具有包括左半球和右半球的大脑的受试者，所述至少两个测量电极包括具有信号的、定位成监测左脑半球或大脑或大脑皮层活动的至少一个EEG电极，以及具有信号的、定位成监测受试者大脑的右脑半球或大脑皮层活动的至少一个EEG电极，所述参比电极包括至少一个EEG电极，每个电极向处理器提供EEG信号； b.基本上同时测量所述受试者的左脑半球和右脑半球两者的大脑或大脑皮层活动； c.利用所述处理器来计算与所述受试者大脑的左半球和右半球中每一个的大脑或大脑皮层活动相对应的至少一个QEEG指数； d.比较每个脑半球的大脑皮层活动的指数；以及 e.显示听觉或视觉或其组合的消息,告知护理人员所述患者或所述大脑或大脑皮层活动量化装置需要的一些注意。
22.一种用于比较脑电图的方法，该脑电图是在连续和基本并行的基础上监测相同受试者的多个不同脑区中的脑功能的脑电图，包括以下步骤 a.将至少一个脑电图测量电极施加在所述多个脑区中的每一个上，并且施加至少一个参比电极，以及将每个测量和参比电极耦合至控制和处理系统； b.从所述脑电图测量电极中的每一个连续获得脑电图信号； c.针对每个所述脑电图信号，单独和并行计算表示与所述测量电极相对应的脑区的大脑活动的至少一个定量脑电图指数； d.并行可视地显示至少两个不同脑区中每一个的至少一个定量脑电图指数；以及 e.根据至少两个定量脑电图测量值的比较向所述受试者施用药物或治疗。
23.根据权利要求22所述的方法，其中并行显示从所述不同脑区获得的EEG信号与相应的定量脑电图指数。
24.根据权利要求23所述的方法，其中以蜘蛛图显示与不同脑区相对应的至少三个定量脑电图指数。
25.一种利用装置来检测受试者状态的突然变化的方法，该装置用于量化所述受试者在镇静或麻醉期间大脑或大脑皮层的活动，包括以下步骤 a.通过将受试者连接至具有至少两个测量电极和至少一个参比电极的大脑或大脑皮层活动量化装置，来监测具有包括左半球和右半球的大脑的受试者，所述至少两个测量电极包括具有信号的、定位成监测左脑半球或大脑皮层活动的至少一个EEG电极，以及具有信号的、定位成监测所述受试者大脑的右脑半球或大脑皮层活动的至少一个EEG电极，所述参比电极包括至少一个EEG电极，每个电极向处理器提供EEG信号； b.基本上同时测量所述受试者的左脑半球和右脑半球的大脑或大脑皮层活动； c.利用所述处理器来计算采用小波变换且与所述受试者大脑的左半球和右半球中每一个的大脑或大脑皮层活动相对应的至少一个QEEG指数；以及 d.将与左半球和右半球的大脑或大脑皮层活动相对应的至少一种指数显示在监测器上。
全文摘要
本发明涉及一种能够同时监测和显示受试者大脑两侧的神经病理特性和活动的定量脑电图(QEEG)监测器和系统。方法包括各种指数以及对这些指数的差值进行检查，由此可识别和处理神经生理病症或问题。这些方法以及使用这些方法的系统和装置优选地可用于通过用于癫痫检测、镇静监测、麻醉监测等的监测器和方法来识别这些神经生理病症或脑功能障碍。这些双侧大脑监测方法和系统以及使用这些方法的装置可由接受很少或未接受信号分析或处理培训的个人或临床医师使用。这些双侧监测方法也可用于广泛的应用中。
文档编号A61B5/0482GK102770066SQ201080054727
公开日2012年11月7日 申请日期2010年12月1日 优先权日2009年12月1日
发明者史蒂芬·彼安, 塔吉亚娜·兹科夫 申请人:纽诺维有限公司