信号数据提取方法及设备的制造方法
【专利说明】信号数据提取方法及设备
[0001]相关申请
[0002]本申请要求了提交于2012年7月20日的美国临时专利申请第61/674，052号的优先权，其内容通过引入被包含到这里。
技术领域
[0003]本发明涉及信号数据提取领域，更具体地，涉及一种用于从通过视觉路径测试获得的多个信号中提取信号信息的改良设备和方法。
【背景技术】
[0004]早期疾病监测在改进治疗的成功率方面有极大的重要性。然而，一旦患者显现出疾病症状，通常，该疾病某种程度上已恶化或成立。为了在更早的阶段真正地发现潜在问题，无症状患者应针对疾病的早期信号作检查。
[0005]青光眼以及其他眼部和神经相关的疾病均为在较早阶段可能被检测出的疾病。在本技术领域，存在多种能够检测青光眼和其他神经系统疾病的早期发作的测试。
[0006]图形VEP在青光眼和其他神经相关疾病的检测中是有名的诊断辅助。在该测试中，患者观察到显示于屏幕上的翻转的图案以及由视觉诱发电位(VEPs)引起的视野内感官刺激。在被测者的头皮上放置电极以检测VEPs。
[0007]在使用VEP技术对患者的诊断和/或检查中，临床医生在合成波形图中观察N75PlOO N135复合组。N75 PlOO N135复合组传递关于传导神经冲动的神经细胞的状态的重要信息。
[0008]图形视网膜电图(PERG)是相似于VEP的眼部疾病的诊断工具。然而，和使用VEP不同，VEP的出自视觉皮层的信号从颅骨后方获得，使用PERG，信号直接通过放置传感器于患者眼下的方法从视网膜收集信号。使用PERG测试，诊断的重要波形图具有N35-P50-N95
复合组。
[0009]通常地，每当显示在屏幕上的图案翻转时，信号产生。在获得特定数量的信号后，根据具体情况，软件程序信号平均多个所获取的信号，并且生成一个表示N75 PlOO N135复合组或N35-P50-N95复合组的波形图。
[0010]该生成信号平均信号的方法的一个问题是，与N75 PlOO N135复合组或N35-P50-N95复合组不相关的信号可能包括进信号平均波形图。例如，由患者眨眼或移动引起的信号振荡可能错误地包括进信号平均波形图。结果是，VEP或PERG测试的灵敏度和专一性可能降低或削弱。
【发明内容】
[0011]本发明旨在提供一种用于提高源于多个信号的信号平均波形图的精确度的新方法以及设备。该系统识别时帧，在该时帧内关注区域被期望在信号中出现(“关注区域”为波峰或波谷)。然后，系统检查多个信号以判断目前关注区域是否在多个信号的各个中。一旦在期望时帧内在各个多个信号中检测到关注区域，那么该关注区域为有效的。例如，如果关注区域是为波峰并且期望时帧为在90和120毫秒之间，那么当在90到120毫秒的时帧内检测到预定数量的波峰(例如5个波峰)或预定百分比的波峰时，则系统会判断出关注区域被定位且关注区域有效。一旦做出该判断，将忽略出现于给出时帧外的波峰(即早于90毫秒或晚于120毫秒)。
[0012]于是，系统鉴别出所关注波形支持的信号和所关注波形不支持的信号。所关注波形不支持的信号不包括在平均信号测试结果中。
【具体实施方式】
[0013]参考以上描述的附图，下面将描述本发明的实施方式。然而，本发明的附图和其描述不旨在限制本发明的范围。可以理解的是，本发明的各种改变能够不脱离本发明的实质。而且，在此描述的特征可忽略，附加特征可被包括，并且/或者在都不脱离本发明的实质的条件下，在此描述的特征可用不同于在此陈述的具体组合的方式来组合。
[0014]参照图1，示出了根据本发明的实施方式的由硬件组件构成的系统。如所示，显示设备102，或刺激显示器设置以向观看者104显示图案。传感器10、12和14，例如一次性电极，非侵入性地附接于患者的头皮或患者的眼下，检测分别由视神经或视网膜产生的对刺激的响应。通过数据获取组件107放大、数字化、记录和分析该响应。导体116、118和120分别收集来自传感器10、14和12的信息，传感器10、14和12分别位于患者104视觉皮层、额叶皮层和顶叶皮层周围的头皮上。导体116、118和120连接到VEP记录测量设备。导体121位于患者眼下且连接到PERG测量设备。
[0015]VEP或PERG记录和测量设备(或数据获取组件)107，获取大脑或视网膜对刺激的响应。数据获取组件包含放大器106，其接收来自传感器116、118、120和/或121的信号，并且放大VEP/PERG信号。该放大信号接着被提供给用于将模拟的VEP/PERG信号转换为数字形式的模数转换器108。数据获取组件被连接到用于控制VEP/PERG记录和测量设备的操作和功能的计算机的中央处理器110。该计算机具有和/或连接到用于存储信号数据和其他所需信息的数字存储介质。CPU连接到图形用户界面(GUI)或显示器112，其显示通过VEP/PERG记录和测量设备获取的数据，并且显示关于由操作员执行测试的操作的信息。连接到CPUllO的键盘114容许操作员输入信息给涉及要测试项目的计算机。同时连接到CPU的打印机124容许打印出测试结果。诸如显卡的视觉刺激生成设备122也连接到CPU且被其控制。刺激生成设备122在显示器102上生成被患者感知的图案。刺激生成设备102经由同步卡(Sync card) 126连接到数据获取组件107。同步卡126，使周期性的视觉刺激与记录VEP/PERG信号响应的采样率同步。运行在计算机上的软件被编程以运行在此所述的处理步骤。
[0016]图2和图3示出了为刺激视网膜和视觉路径而显示给患者的图案的两个例子。图2示出了低对比度的棋盘格图案，而图3示出了高对比度的图案。在其中任一例子中，“图案翻转”通过颠倒棋盘格上的亮暗块进行。可以被本领域的技术人员理解的是，其他图案是可行的且在本发明的范围内。
[0017]在使用VEP技术对患者的诊断和或检查中，N75-P100-N135复合组传递关于视网膜的神经节细胞和传导神经冲动的视神经的状态的重要信息。在VEP技术领域有名的N75-P100-N135复合组大致对应动作电位的去极化和复极化阶段。N75-P100-N135响应的潜伏期或振幅减小可表示，例如，由髓鞘不足引起的，诸如失去传导性的神经损坏。从而，N75-P100-N135复合组为VEP测试的焦点。与N75-P100-N135复合组无关的信号部分，大多在诊断上不关注。
[0018]如所述，为了仅包括与N75-P100-N135复合组有关的信号，软件被设计为忽略与N75-P100-N135复合组不相关的效应和信号。在一个实施方式中，软件被设计为同时分析两个或多个时帧且信号平均它们。自动光标位置程序为每个信号平均的成对时帧定位PlOO波峰。使用柱状图评估P100。识别在所期望的PlOO的范围内找出的组集。如果组集包含有来自整个测试的足够的百分比的帧，则PlOO被识别。所述组集外的帧不包括在信号平均测试结果内。由于与PlOO无关的信号不包括在最终信号平均波形图中，致使VEP响应更清晰且更准确。
[0019]例如，给出特定对比度的图案，PlOO峰预计大约在93到118毫秒间出现。在该测试环境中，软件被设计为生成柱状图或类似的标图用以识别在93到118毫秒内出现的波峰的组集。如果预定数量的波峰在预期时间被识别出，则软件得出PlOO波峰被定位且有效的结论。任何预期时帧外的峰值都被拒绝且不包括进信号平均波形图。在本发明的一个实施方式中，PlOO峰的期望时帧是80到140毫秒的范围。可以被本领域的技术人员理解的是，在不同的本发明的实施方式中任何不同的范围都是可能的，其都在本发明的教导内。
[0020]在本发明的一个实施方式中，位于两个或者三个(或更多)连续位的信号组集被用于识别N75-P100复合组。任何位于特定三个(或更多)位之前或之后的波峰都被识别为离群值，并且因此不被包括于信号平均波形图内。可以理解的是，连续位的数量可不同，在本发明的不同的实施方式中其能多于或少于三个。
[0021]如果组集中找出数量不足的时帧，则PlOO不被识别出。这很重要，因为神经噪音能单独地趋向于制造波峰，该波峰会被误认为PlOO响应。由于反复测试时不受旨在或多或少的移动实际PlOO的随机帧的影响，其结果为更稳定的PlOO响应。
[0022]可以理解的是，在本发明的不同实施方式中，可用任何不同的方法来获得响应的潜伏期。例如，不同于检验单个帧来检测P10潜伏期，系统相反地信号平均两个或多个响应帧(各不同刺激的结果)，并且它包括信号平均波形的潜伏期，该信号平均波形的潜伏期作为在具有相对应的潜伏期范围的位