电极阵列和放置方法
【专利说明】电极阵列和放置方法
[0001]1.描述。
技术领域
[0002]本公开的实施方案尤其涉及医学装置，且特定来说，涉及一种用于感测脑电活动的电极阵列和一种放置电极的方法。
[0003]发明背景
中枢神经系统(CNS)和特定来说脑执行人体中最复杂又基本的过程中的一些。意外的是，当代医疗保健常常缺乏用来在现场保健时客观又有效地评估脑功能的工具。通常使用面谈和主观体检评估人员的精神状态和神经状态。临床实验室可能不具有有效地评估脑功能或病理的能力，且可能在很大程度上受限于毒药、毒素、药物或可能已影响中枢神经系统(CNS)的其它外来物质的识别。
[0004]脑成像技术(诸如计算机断层扫描成像(CT)、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)和单光子发射计算机断层扫描(SPECT))可以用来视觉化脑结构。又，这些解剖测试可以显现关于脑功能的少量信息。例如，中毒、脑震荡、活动性癫痫、代谢性脑病、感染、糖尿病性昏迷和众多其它病情可能不会在CT扫描上显示异常。即使在人员具有明显可察觉的异常脑功能时，甚至可能无法在成像测试中立即看见中风或创伤性脑损伤(TBI)。CT和MRI仅可以在脑形态或结构已变化之后检测到脑功能变化。因此，在一些情况下，可能需要某种病情发作之后几小时或几天才能在CT或MRI上看见严重神经病理。
[0005]这些限制可能在创伤之后尤其明显，因为脑可能需要及时关注来避免进一步恶化。例如，关于神经纤维撕裂且诸多震荡性脑损伤病例中所存在的弥漫性轴突损伤(DAI)可以保持在最日常结构图像上不可见。如果在早期没有被检测到，那么由DAI引起的肿胀或水肿可以导致昏迷和死亡。
[0006]功能性MRI (fMRI) (MRI的最新改进)提供各种脑部位中的氧合血红蛋白的浓度的相关图像。虽然氧合血红蛋白的浓度可以是特定脑区域的代谢性功能的有用指示，但其可以提供关于潜在脑功能的有限信息或不提供关于潜在脑功能的信息，即，由脑对本质上为电化学性质的信息的处理。另一最新改进(弥散MRI (dMRI))可以将分子(诸如水)的弥散过程映射到脑中且可以提供关于组织架构的详情。一种类型的dMRI(弥散张量成像(DTI))已被成功地用来指示白质纤维结构的异常且用来提供脑连接模型。DTI可以提供用于检测DAI的可行成像工具，但这个成像再次专注于解剖信息而非脑功能。
[0007]所有脑活动(无论是感觉功能、认知功能、情绪功能、自主神经功能还是运动功能)本质上均为电活动。通过由称为神经递质的分子介导的一系列电化学反应，电势(电压)经生成并传递遍及脑，从而在大量神经元之间和当中持续地行进。这个活动建立脑电图(EEG )的基本电信令且创建可以具有自主神经结构和功能的基础的可识别频率。应了解，这些基本节律和其意义使得可能将脑电信号特性化在正常限度之内或之外。在这个基本水平下，电信号可以用作正常脑功能和异常脑功能两者的信令。正如异常心电图(ECG)图案为特定心脏病理的强烈指示，异常脑波图案可以为特定心脏病理的强烈指示。此外，脑电活动可以在接近病情发作时、在已发生任何结构变化之前受影响。
[0008]即使在神经诊断中基于EEG的神经度量技术现今已被普遍接受，但其在临床环境中的应用是相当有限的。使用标准EEG技术，熟练技师可能需要I到4个小时来管理测试。神经科医生接着必须解译数据并作出临床评估。
[0009]此外，用于记录EEG数据的某个设备可能过于笨重或可能不适于某些情况。例如，标准EEG设备可能需要技师将19或更多个电极个别地应用到受试者头皮上。每个电极必须直接放置到受试者头部上的受试者头皮上的正确位置中(常常使用导电胶或浆料)。应用各自具有自身引线的电极可能是乏味又耗时的(需要30分钟或更长时间来完成)。应用可以更复杂，因为电极线可能容易缠结且可能干扰其它操作。EEG技术的可携带性的缺乏使得可能无法进行现场保健应用。
[0010]为了使得EEG技术更易应用于受试者，一些产品已将电极并入到可以放置在受试者头部上的网或帽中。一旦就位，那么技师可将每个电极个别地放置并附接到头皮。虽然这可以减少准备时间，但其仍需要技师放置每个电极。
[0011 ] 其它产品已尝试通过允许管理者一次性将所有电极应用到受试者来消除对个别地放置每个电极的需要。这些产品固定耳机中的电极的相对定位，所述耳机接着可以配合于受试者。因此，通过将所有电极并入到耳机中并固定其相对位置，一旦耳机定位在受试者上，那么电极放置已完成，从而实质上减少准备时间。在镇静应用中，这种技术在一定程度上帮助麻醉师例如基于所述相同人员的镇静前读数和镇静后读数检测人员的EEG读数是否指示适当镇静。又，以此方式对电极分组已被证明是惊人的不适当且对捕捉能够判别关于某个群体的给定人员的正常脑活动水平与异常脑活动水平的EEG读数是不可靠的。
[0012]没有针对EEG读数放置电极的快速又可靠的方式，对于急诊室(ER)、手术室(0R)、重症监护室(ICU)、第一时间响应情况、体育赛事、战场或其它现场保健环境和情况，当前EEG设备和电极阵列可能是不实用的。因此，存在用来向具有急性脑损伤或疾病的受试者提供迅速神经评测和治疗指导的可携带脑状态评估技术以便防止进一步脑损害和残疾的即时需要。这转而可以帮助医务人员选择即时行动方针，优先化成像人员，和确定是否需要即时转诊到神经科医生或神经外科医生。
[0013]本文中所述的本公开的实施方案可以克服现有技术的一些缺点。
[0014]I1.
【发明内容】
本公开的实施方案涉及医学装置，诸如涉及将电极放置在受试者上以感测脑电活动。本公开的各种实施方案可以包括以下方面中的一个或多个。
[0015]根据一个实施方案，一种用于检测脑电活动的耳机可以包括被定尺寸来配合受试者的前额的柔性衬底。所述衬底可以具有各自被构造来衔接受试者的耳朵以跨所述前额定位所述衬底的第一端和第二端。所述衬底可以包括允许所述第一端与所述第二端之间的距离可选择地变化的至少一个可扩展区域。所述耳机还可以包括多个电极，所述多个电极安置在所述衬底上使得在所述耳机定位在所述受试者上时接触所述受试者。第一电极可以被构造来接触所述前额的上中心区域，第二电极可以被构造来接触所述前额的下中心区域，第三电极可以被构造来接触所述前额的右前区域，第四电极可以被构造来接触所述前额的左前区域，第五电极可以被构造来接触所述前额的右侧区域，且第六电极可以被构造来接触所述前额的左侧区域。一个电极可以包括在每个固定装置内且被构造来在所述耳机定位在所述受试者上时接触所述受试者的耳朵区域，且在所述耳机定位在所述受试者上时，至少所述第三电极和所述第四电极可以在至少一个垂直方向上相对于其它电极移动。所述耳机还可以包括在所述衬底中可操作地耦接到所述电极的柔性电路。
[0016]所述耳机的各种实施方案可以包括以下特征中的一个或多个:所述多个电极中的至少一个可以接地；至少所述第三电极和所述第四电极可以各自包括距离指示仪表；所述距离指示仪表可以包括具有连接到所述电极的第一端和从所述电极延伸的第二自由端的突出部；从所述距离指示仪表的第二端到所述电极的中心的距离可以大体等于所述电极与所述受试者的解剖特征相隔的距离；所述解剖特征可以为眉毛；和所述至少一个可扩展区域在所述衬底中可以包括屈曲部或波纹。
[0017]根据另一实施方案，一种应用耳机的方法可以包括:将第一传感器应用于左耳区域；将第二传感器应用于右耳区域；将第三传感器应用于所述前额的上中心区域；将第四传感器应用于所述前额；将第五传感器应用于所述前额的左前区域；将第六传感器应用于所述前额的右前区域；将第七传感器应用于前额的左侧区域；将第八传感器应用于所述前额的右侧区域，其中所述耳机包括柔性衬底，所述柔性衬底被定尺寸来配合所述受试者的前额，具有第一端和第二端，其中所述第一端和所述第二端各自包括固定装置，所述固定装置被构造来衔接所述受试者的耳朵以跨所述前额定位所述柔性衬底，其中所述柔性衬底包括至少一个距离仪表，所述至少一个距离仪表被构造来指示与从其应用至少一个传感器的所述受试者的解剖区域相隔的距离，且其中所述耳机包括连接器区域，且所述方法还包括将所述连接器区域连接到处理器。
[0018]所述方法的各种实施方案可以包括以下特征中的一个或多个:所述连接可以包括将所述连接器区域以无线方式或以物理方式连接到所述处理器；所述处理器可以容置在可携带手持装置中且被构造来从至少一个传感器接收数据；所述方法还可以包括进行阻抗检查，其中所述可携带手持装置将至少一个信号传递到每个传感器且测量来自每个传感器的所得电流以识别每个传感器的阻抗值；所述可携带手持装置可以包括用于显示所述每个传感器的阻抗值的显示屏幕，且所述方法还可以包括比较所述识别的每个传感器的阻抗值与预定阻抗范围以确定所述阻抗值是否落在所述范围内和调整具有落在所述范围外的阻抗值的任何传感器以使得所述传感器的阻抗值落在所述范围内；所述衬底可以包括至少一个可扩展区域，所述至少一个可扩展区域允许所述第一端与所述第二端之间的距离可选择地变化；所述第四传感器可以应用于所述受试者的前额的下中心区域且所述第四传感器可以接地；所述受试者的解剖区域可以为眉毛；第一距离仪表可以包括从所述第五传感器的下区域延伸的突出部，且第二距离仪表可以包括从所述第六传感器的下区域延伸的突出部；应用所述第五传感器和应用所述第六传感器可以包括调整各自突出部使得所述突出部的远端区域位于所述眉毛正上方而不触及所述眉毛；至少一个传感器是可拆卸的；应用所述第三传感器可以包括将所述第三传感器放置在所述受试者的发际线下方；所述解剖区域可以为所述受试者的鼻根；且所述距离仪表可以包括从所述第四传感器延伸的长形区段，且应用所述第四传感器可以包括定位所述距离仪表使得所述距离仪表的远端部分在所述鼻根正上方。
[0019]根据另一实施方案，一种用于检测脑电活动的耳机可以包括:柔性衬底，其被定尺寸来配合人类受试者的前额，具有第一端和第二端，其中所述第一端和所述第二端各自包括固定装置，所述固定装置被构造来衔接所述受试者的耳朵以跨所述前额定位所述柔性衬底，且其中所述衬底包括至少一个可扩展区域，所述至少一个可扩展区域允许所述第一端与所述第二端之间的距离可选择地变化；第一传感器，其安置在所述柔性衬底上且被构造来在所述耳机定位在所述受试者上时接触所述前额的上中心区域；第二传感器，其安置在所述柔性衬底上且被构造来在所述耳