CN100542481C - 用于诊断脑干病症的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种借助于脑干测听术检测脑干病症例如精神分裂症的系统和方法。检测受检者(4)对声音的物理属性，即频率，时间和幅度有反应。声音刺激经过通信元件(2)通过听觉装置(3)提供给受检者。元件(7)附连到受检者(7)以用于测量受检者的电生理脑活动。在所述声音刺激(1)被提供给受检者(4)的同时，触发信号从生成刺激的装置(1)被发送，经过触发盒(5)，进一步被发送到用于记录受检者(4)中的电生理脑活动的装置(6)，其后在用于确定受检者中的脑干病症的计算机设备(8)中存储和成像所述电生理脑活动。

Description

用于诊断脑干病症的系统和方法

技术领域

本发明涉及用于诊断脑干病症例如精神分裂症的系统，尤其涉及使用所述系统诊断脑干病症例如精神分裂症的方法。

背景技术

神经系统的病症日益受到关注。神经病症的一个领域是脑干病症。这样一种病症是精神分裂症，一种遗传疾病，其是处理触觉、视觉、听觉、思考和运动功能的神经系统中所有系统内部和之间的神经传递的中断。迄今为止该疾病的原因未知。

目前没有完善的、客观的手段用于确定精神分裂症。这意味着临床观察和患者症状的评价的临床诊断最常用于诊断精神分裂症。

心理测试正在被使用，但是这些测量的一般功能并非专用于精神分裂症。在一些文献中大量描述了视觉和心理的知觉测试，但是这些仅仅是科学兴趣，并不能用于临床。此外，目前没有可用的测试具有关于精神分裂症的足够预测能力。

通过使用几种心理功能测试可以实现70％以下的精神分裂症预测。这意味着在70％的情况下精神分裂症典型测试结果导致诊断延迟。因而专用性仍然是不确定的。

目前正在使用的诊断方法非常耗时。关于法医精神病学需要至少30个工作日的过程和包括至少六个专家的调查小组以获得更可靠的诊断。需要数月观察和调查的供认是普通程序并且有时在非机构护理中，只有在数年的随访之后才可以确定诊断。总之，目前借助于传统的精神病学观察确定诊断，这是一个导致更加严重疾病的耗时过程。因而，使用目前的诊断方法对于有效的治疗来说往往太迟。

目前可借助于神经成像技术进行测量的器官改变则反映了疾病的晚期生理效应。正用于诊断中的心理认知测试测量额叶功能障碍，词语测试指示颞叶功能障碍，两者也是晚期过程。心理测试更注重于诊断痴呆而非精神分裂症。

电生理学例如可以借助于P300给予一些信息。P300是脑电图(EEG)中的正波，其与通过听觉或视觉模态表现的大量的重复刺激关联。它被声称是注意力的神经系统调节的表达。然而，获得的该测量的变化远远过大以致于不能获得精神分裂症的诊断可靠性并且迫切需要更精确的器械用于诊断目的。为了获得早期精神分裂症的客观测量，需要特定刺激和疾病的结果和其他诊断测量之间的确定关联。关于精神分裂症的大多数专利基于生物化学和遗传模型并且未公开实际定向的临床测试。

在专利WO 03026500 A1中公开了一种用于诊断精神分裂症的心理-生理测试。该文献描述了一种用于测量双眼拮抗的设备和方法。该心理-生理测试需要受检者的主动参与，这由作出决定和按按钮反映，因而它不能被视为是真正生理客观的。该问题极其重要，因为它可能干扰知觉过程。

现有技术状态涉及简单声音刺激的使用，例如带有相同卡嗒声的卡嗒声序列或带有不同孤立脉冲的脉冲序列，由此记录脑对差异的反应，从而获得关于精神分裂症诊断的电生理脑(皮层)读数。这被称为MMN(失配负波)。在MMN中使用的之间间隔在80-300ms的范围内。

US5,954,667公开了一种用于诱导声诱发脑电位的设备。US5,954,667中提到的触发涉及当设备由手指可操作的开关动作启动时生成卡嗒声序列。所以，长期而不是与声音刺激同时进行脑活动的测量。US5,954,667中的每个卡嗒声并不释放脑活动的新读数。所以，根据US5,954,667的设备不能检测和诊断脑功能障碍，例如精神分裂症，而是仅仅能够控制不能主动响应声音刺激的受检者例如儿童的听觉。

公开现有技术状态的其他文献是两篇文章：“Novelty-elicitedmismatch negativity in patients with schizophrenia on admission anddischarge”，Journal of Psychiat ry & Neuroscience，vol 26，nr 3，2001，第235-246页；和Nisad，Schizophrenia Research，Research News，March 2003。

因此，一种用于诊断脑干病症例如精神分裂症的改进系统及其方法将是有利的，尤其是一种允许不依赖来自受检者的任何认知努力的测试程序的系统是有利的。而且，诊断的特异性和可靠性应当是更有利的。

发明内容

因此，本发明优选设法缓和、减轻或消除一个或多个以上上述提到的现有技术的不足和缺陷，例如但不限于以上提到的个体或任何组合，并且通过提供根据附加发明权利要求的系统和方法解决上述的问题，例如但不专门限于这些问题。

附图说明

参考附图，从本发明的典型实施方式的以下描述将显而易见和阐述本发明具有的这些和其他方面、特征和优点，其中：

图1是根据本发明的一个实施方式的系统的示意图，

图2是在本发明的一个实施方式中例如用于九个测试的本发明的共同特征的时序图，

图3，4和5是根据本发明的一个实施方式进一步图解九个测试的声音刺激的示意图和图示。

图1-5中使用的缩写：

A＝声音刺激的幅度

B＝触发脉冲的电压

Tt＝触发脉冲之间的时间

Ts＝声音刺激的持续时间

G＝用于测试的刺激的重复次数

Sssp＝方形声音脉冲(fp)

B fbw＝巴特沃思(Butterworth)滤波白噪声

T isi＝用于测试16的方形声音脉冲之间的时间

A fp＝用于测试17的方形声音脉冲的幅度变化

f＝用于测试18的方形参考声音脉冲的频率

f fp＝用于测试18的方形声音脉冲的频率变化

t fpd＝用于测试19的方形声音脉冲的持续时间变化

具体实施方式

本发明包括一种用于脑干病症例如精神分裂症的诊断和/或治疗控制的系统和方法。在这方面所述系统及其方法包括听觉脑干测听的装置。

本发明并不想要限制到精神分裂症的诊断和/或控制，即使在本发明的实施方式中提到了精神分裂症。而是相反，本发明包括可归因于脑干相关病症的所有病症的诊断和/或治疗控制。

通过使用声音的物理属性：频率，时间和幅度，以及知道这三个属性或它们的组合在脑中的不同网络中被处理，创造了许多专门的子测试，所述子测试已证明能把精神分裂症受检者与精神健康参考受检者区分开。更准确地说这通过让受检者经受包括许多子测试的测试而实现。在测试程序期间记录来自脑干的电生理信号，所述信号反映了不同的声音刺激，并且进一步存储、分析和解释结果。最终结果是脑干听觉-生理功能的曲线图。

声音刺激的合成以及分析精神分裂症特异性电生理反应模式的方法两者都是新的方法学概念，其使得脑干相关疾病例如精神分裂症的早期阶段的识别成为可能，这转而便于及时用充足的治疗资源进行有效治疗。

当前的本发明在测试程序期间并不依赖来自受检者的任何认知努力。测试是自动的，并不需要测试对象的主动参与。此外，该技术以前从未用于精神病诊断目的。

测听术已被用于检查并且用作中枢神经系统中的器官状况的诊断器械，例如测量婴儿和不能够用常规听力图测试的受试者的听觉阈值。然而，它未用于诊断脑干相关疾病。脑干测听术由用不同声音序列进行刺激期间脑干编码的电生理成像方法表征。

在根据图1的一个实施方式中，根据本发明的系统包括用于生成刺激的装置(1)，例如根据本实施方式的音频发生器，借助于该装置通过通信元件(2)例如塑料软管，软线或电缆，和声音发生设备(3)例如耳机，将前述声音刺激提供给受试者(4)。塑料软管具有的优点是它并不在测试受试者附近生成电磁场，所述电磁场可能干扰脑干活动及其测量。

在提供声音刺激的同时，触发脉冲从用于生成刺激的系统(1)发送到触发设备(5)，例如触发盒，并且进一步发送到用于分析和存储信息例如脑干活动的装置(6)，在所述装置中来自电极(7)的电生理脑活动的记录被启动，在这之后所述活动被成像在设备(8)例如计算机设备上。因而由刺激的每次开始启动记录的触发。

在本发明的一个实施方式中该系统可以用于执行精神分裂症的成套测试，该成套测试由九个测试组成，其中每个测试包括将刺激提供给受检者和记录所述声音刺激引起的反应。九个测试的共同特征是提供给受检者的声音刺激以重复顺序被提供；典型地声音刺激重复大约500-1500次，并且刺激之间的时间在大约150-500ms的范围内变化。因而，提供了可靠性高的完整测试，与根据现有技术的数周相比，该完整测试耗时仅若干分钟。由于当触发脉冲启动成像装置时记录每个刺激，因此刺激导致的脑活动与其他脑干活动相比，似乎更连续。这样脑干对刺激的特异反应被记录。来自受检者的记录电生理反应其后与来自参考人群的标准化反应进行比较。

本发明与现有技术的区别尤其在于用于生成刺激的装置(1)构造成经过和/或通过触发设备(5)将触发信号传输或发送到用于分析和存储电生理脑活动的信息的装置(6)，同时所述声音刺激从用于刺激生成的装置(1)被传输到受检者(4)。

所以，本发明根据一些实施方式使用听觉脑干反应(ABR)来检测脑功能障碍，例如精神分裂症。

术语“听觉脑干反应”通常用于定义0到大约10ms的时间间隔内的脑干活动的电生理测量。当然该时间间隔可以稍有变化，但是原则上不偏离该时间间隔，同时仍然在根据附加权利要求的本发明的范围内。

本发明包括根据复合声音序列触发脑干读数，所述复合声音序列专门为了脑功能障碍例如精神分裂症的诊断和检测目的而形成。因此，本发明包括关于声音体验机制而不是一般的神经现象触发例如差异的检测。因而，根据本发明的触发与这里提出的复合声音刺激是不可分的。

本发明中的一些测试基于听觉掩蔽。掩蔽被定义为在试图倾听一种声音的同时、之前或之后，当存在被提供的另一种声音的情况下，受检者听到所述声音的能力减小。这些过程由神经系统内的一般编码原则进行处理。信息被分类并且它的残余部分被衰减或滤除。这由促进或抑制冲动的神经系统中的反馈机制完成。所述分类由不同机制之间的优先权或向下调节处理，所述不同机制或多或少彼此独立地工作。

此外，调查定向听力，所述定向听力指的是空间定位声音的能力。左/右能力和距离的编码都被调查。左/右能力最主要由声音到达左右耳的时间差决定。距离的感知基于光谱信号的神经分析，因而其包括更复杂的处理。

一组测试检查听觉输入的神经编码怎样受到时间，幅度和频率影响。这些测试针对脑中处理刺激的特定方面的不同的内部下层结构。例如时间分析需要涉及额叶中的脑反馈系统；幅度和调制的分析包括脑干中不同位置的机制，频率的编码基于至少三个用于检测的不同系统。应当理解的是所述测试的修改和变化是可能的，同时仍然在本发明的范围内。所以，这些测试应当被理解成可能测试的例子，而不是以任何方式限定本发明的保护范围。

因而，在本发明的一个实施方式中根据以下测试1-9提供一组测试或成套测试的一个例子。

测试1“前向掩蔽”

“前向掩蔽”(11)表示当存在另一种时间在前的声音的情况下感知一种声音的能力减小。在该测试中刺激由掩蔽随后的方形声音脉冲(sssp)的巴特沃思滤波白噪声(b fbw)组成。

测试2“后向掩蔽”

“后向掩蔽”(12)表示当存在另一种时间在后的声音的情况下感知一种声音的能力减小。在该测试中刺激由掩蔽在前的方形声音脉冲(sssp)的的巴特沃思滤波白噪声(b fbw)组成。

测试3“双耳前向掩蔽”

“双耳前向掩蔽”(13)的特征在于，当在另一只耳朵中存在另一种时间在前的声音的情况下，在一只耳朵中感知一种声音的能力减小。在该测试中，刺激由一只耳朵中的巴特沃思滤波白噪声(b fbw)组成，其掩蔽随后在另一只耳朵中的方形声音脉冲(sssp)。

测试4“定向听力”

在“定向听力”测试(14)中，在独立步骤中从左到右等角距离地逐步提供方形声音脉冲(sssp)。该测试由五个子测试组成，每个具有其自身的特定角(a-e)。在第一子测试中声音完全源自左边(e)。在第二子测试中脉冲序列从左边45°角(d)被提供。第三子测试由来自前向(c)的脉冲序列组成。在第四子测试中脉冲序列从右边45°角(b)被提供，最后第五子测试在右边90°角(a)。

测试5“声音距离的感知”

“声音距离的感知”测试(15)由许多子测试组成。这些测试的第一个中，由方形声音脉冲(sssp)组成的脉冲序列被用作刺激(g)。该子测试产生参考值。在第二子测试(h)中方形声音脉冲已通过人工处理被改变，这使得感觉到它们如同源自远处位置。在随后的子测试中脉冲序列中的方形脉冲更多地被调制，因而被感觉到如同更远地被定位。

测试6“脉冲序列1”

“脉冲序列1”测试(16)由许多子测试组成。所述子测试由在被包括的方形脉冲(fp)之间具有特定时间间隔(tisi)的脉冲序列组成。在第一子测试中时间间隔具有恒定值。在其他子测试中所述时间间隔被修改。

测试7“脉冲序列2”

“脉冲序列2”测试(17)由许多子测试组成。在第一子测试中被包括的方形脉冲具有指定的恒定幅度。对于其他子测试该值被修改(a fp)，并且每个子测试方形脉冲(fp)具有它们自身特定的恒定幅度。

测试8“脉冲序列3”

“脉冲序列3”测试(18)由许多子测试组成。在第一子测试中被包括的方形脉冲具有指定的恒定频率。对于其他子测试该值被修改(f fp)，并且每个子测试方形脉冲(fp)具有它们自身特定的恒定频率。通过用巴特沃思滤波器进行滤波获得方形脉冲的频率。

测试9“脉冲序列4”

“脉冲序列4”测试(19)由许多子测试组成。在第一子测试中被包括的方形脉冲具有指定的恒定持续时间。对于其他子测试该值被修改(tfpd)，并且每个子测试方形脉冲(fp)具有它们自身特定的恒定持续时间。

可以用任何合适的方式在物理上、功能上或逻辑上实现本发明的实施方式的元件和部件。实际上，可以在一个单元中，在多个单元中或作为其他功能单元的一部分实现功能。同样地，本发明可以在一个单元中被实现，或者可以在物理上和功能上分布在不同单元之间。

尽管上面参考特定实施方式描述了本发明，它并非想要限定到这里阐述的特定形式。而是相反，本发明仅仅由附带的权利要求限定，除了以上特定实施方式以外的其他实施方式同样可能在这些附加权利要求的范围内。

在权利要求和以上的描述中，术语“包括”并不排除存在其他元件或步骤。此外，尽管单个地被列出，多个装置、元件或方法步骤可以被实现。另外，尽管单个特征可以被包括在不同权利要求中，这些也可能有利地被组合，并且包括在不同权利要求中并不意味着特征的组合不是可行的和/或有利的。另外，单一参考并不排除多个。术语“一”，“第一”，“第二”等并不排除多个。权利要求中的参考标记仅仅被提供作为解释例子，不应当被理解成以任何方式限制权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种用于检测受检者(4)的脑干病症的系统，其构造成检测受检者(4)对声音的反应，该系统包括：

用于刺激生成的装置(1)，其构造成生成声音刺激，

通信元件(2)，其将上述声音刺激通过声音发生设备(3)传递到受检者(4)，

用于分析和存储受检者电生理脑活动装置(6)，通过附连到受检者(4)的元件(7)；

其特征在于：

所述声音刺激在频率、时间和幅度上具有可变的物理属性，并且

所述用于刺激生成的装置(1)可通信地连接到触发设备(5)，并且

所述用于刺激生成的装置(1)构造成通过所述触发设备(5)将触发信号传输到所述用于分析和存储受检者电生理脑活动的装置(6)，同时所述声音刺激从用于刺激生成的装置(1)被传输到受检者(4)。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

使所述电生理脑活动成像的设备(8)，

其中所述系统构造成当所述触发信号被传输时，在所述设备(8)中使所述电生理脑活动成像。

3.根据权利要求1或2所述的系统，进一步包括：

所述系统构造成用于脑干测听，并构造成一旦收到测量脑干活动的所述触发信号就测量受到所述声音刺激之后0到大约10ms的时间间隔内的听觉脑干反应。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统构造成进行用于检测精神分裂症的成套测试，所述成套测试包括九个测试，其中每个所述测试包括将刺激提供给受检者(4)，以及记录对所述刺激的电生理反应，其中所述系统进一步构造成使得以重复的顺序提供所述声音刺激。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统构造成重复所述声音刺激500-1500次，并且所述声音刺激之间的时间在150-500ms的范围内变化。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其中所述系统构造成反映脑干对所述声音刺激的特定反应，这是因为相对于其他脑干活动，声音刺激构造明显不同。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述系统构造成比较上述的脑干反应与来自参考人群的标准化反应，以确定脑干病症存在于受检者中。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述用于刺激生成的装置(1)包括音频发生器。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述用于提供声音刺激的通信元件(2)包括塑料软管或软线。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述声音发生设备(3)包括耳机。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统构造成在计算机设备(8)上再现和存储电生理活动。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统构造成，当通过进行包括至少三个子测试的测试来检测受检者(4)对声音的物理属性的反应，即频率，时间和幅度时，借助于脑干测听来检测脑干病症。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统构造成进行包括九个子测试的成套测试：

“前向掩蔽”-当存在另一种时间在前的声音的情况下，感知一种声音的能力减小；之后是

“后向掩蔽”-当存在另一种时间在后的声音的情况下，感知一种声音的能力减小；之后是

“双耳前向掩蔽”-当在另一只耳朵中存在另一种时间在前的声音的情况下，在一只耳朵中感知一种声音的能力减小；之后是

“定向听力”-在独立步骤中，从左到右等角距离地逐步提供方形声音脉冲(sssp)；之后是

“声音距离的感知”-为了使声音听起来像是它们正在远处发出，而借助于人工处理修改了声音中的脉冲序列；之后是

“脉冲序列1”-其中许多子测试的脉冲序列在其方形声音脉冲(sssp)之间具有特定刺激间隔时间(t_ISI)，之后是

“脉冲序列2”-其中许多子测试，由在其方形声音脉冲(sssp)中具有不同幅度的脉冲序列组成，之后是

“脉冲序列3”-其由许多子测试组成，所述子测试的区别在于其脉冲序列具有带有不同频率的方形声音脉冲(sssp)，之后是

“脉冲序列4”-其中许多子测试的脉冲序列具有用于其方形声音脉冲(sssp)的不同持续时间。

14.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述脑干病症是精神分裂症。

Images