JP2006255134A - Brain wave measurement/display method and device - Google Patents

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Koji Morita
耕司 森田
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IKEDA DENSHI KOGAKU KENKYUSHO
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  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a measurement, a display and a control of a state corresponding to every sedation and consciousness level from a shallow depth to a deep depth. <P>SOLUTION: This brain wave measurement/display device is provided with: a brain wave information processing means 2 obtaining brain wave information 1 indicating a correlation between an index formed of various types of brain wave information entropy created from the measured brain waves and information of brain wave complexity, the level of drug in the blood, and anesthetic depth, and second brain wave state information from the measured brain waves such as brain wave information entropy, a power spectrum and brain wave complexity information; a linear combination means 3 giving an index (ci) of the sedation/consciousness level from the product (xi×ki) of the disorder (xi) of the brain wave and a weighting factor (ki) corresponding to anesthetic (i) (i=1, 2,...N) and giving an index C in a specified sedation/consciousness level by Σci; a determination means 4 determining the anesthetic depth as a function of the administered drug concentration based on the brain wave information in real time, the linear combination means and the second brain wave state information in real time; a control means 5 optimizing by controlling the drug administration condition from the determination result; and a display means 6 displaying the determination and the state of the control. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、脳波情報の計測処理とその処理結果を表示する方法及び装置に関する。   The present invention relates to an electroencephalogram information measurement process and a method and apparatus for displaying the process result.

脳波は覚醒状態では極めて多くの情報をランダムに含み、一見、ランダムノイズとして計測され、この状態で脳波から情報を取り出すことは不可能と考えられている。しかし、麻酔等による鎮静状態では極めて限定された情報しか含まないため、脳波は脳の状態を表す指標として採用される。したがって、麻酔深度定量手法として脳波が使用されることが多い。それらの定量手法では、脳波の特徴を種々の解析手法で抽出して定量する。脳波のフーリエ変換によるパワースペクトル、中間周波数(MF)、スペクトルエッジ周波数95(SF95)、デルタパワー(DP)等は古典的解析手法として有名である。  An electroencephalogram contains a great deal of information at random in an arousal state, and at first glance it is measured as random noise, and it is considered impossible to extract information from the electroencephalogram in this state. However, since only very limited information is included in a sedated state due to anesthesia or the like, the electroencephalogram is adopted as an index representing the state of the brain. Therefore, an electroencephalogram is often used as a method for determining the depth of anesthesia. In these quantitative methods, the characteristics of the electroencephalogram are extracted and quantified by various analysis methods. The power spectrum, the intermediate frequency (MF), the spectrum edge frequency 95 (SF95), the delta power (DP), etc., obtained by Fourier transform of the electroencephalogram are well known as classical analysis methods.

これらの脳波解析手法については、非特許文献1に記載されている。脳波の波形解析は従来、脳電位をストリップチャートレコーダにて紙に記録した後、目視観察しその特徴を抽出していた。標準記録速度は、毎秒25mmであるため、1時間ほどの脳波解析では90mに及ぶ記録をつぶさに解析する必要があった。周波数解析は目視による生波形脳波計測から解析脳波計測に移行した最初の手法である。脳波に含まれる規則性を抽出するため、生波形を三角関数の高調波周波数成分(フーリエ変換)に分離(周波数スペクトル)し、その周波数成分の振幅の自乗(パワースペクトル)を求める。これらスペクトルは低域より、デルタ(0.5-3.4Hz)、シータ(3.5-7.4Hz)、サブアルファ(7.5-9.4Hz)、アルファ(9.5-12.4Hz)、ベータ(12.5-30Hz)波と呼ばれる。デルタ領域は鎮静レベルの進行に従い振幅が増加する傾向がみられるため、デルタ領域の電力の絶対値を絶対デルタパワー(delta power)、全周波数域電力に対する比を相対デルタパワーと呼ぶ。一方中間周波数(median frequency)は、これらすべての周波数域に及ぶ振幅分布の中間値を示す周波数である。スぺクトルエッジ周波数95(spectral edge frequency 95:SF95)は、低域から数えて全電力の95%に達したときの周波数である。
I. J. Rampil, "A primer for EEG signal processing in anesthesia, Anethesiology, (1998), 89, 4, pp.980 - 1002
These electroencephalogram analysis techniques are described in Non-Patent Document 1. In the conventional electroencephalogram waveform analysis, brain potentials are recorded on paper with a strip chart recorder and then visually observed to extract the characteristics. Since the standard recording speed is 25 mm per second, in the electroencephalogram analysis for about 1 hour, it was necessary to analyze the recording of 90 m in detail. Frequency analysis is the first method that has shifted from visual EEG measurement to analysis EEG measurement. In order to extract the regularity included in the electroencephalogram, the raw waveform is separated into a harmonic frequency component (Fourier transform) of a trigonometric function (frequency spectrum), and the square of the amplitude (power spectrum) of the frequency component is obtained. These spectra are called delta (0.5-3.4Hz), theta (3.5-7.4Hz), sub-alpha (7.5-9.4Hz), alpha (9.5-12.4Hz), beta (12.5-30Hz) waves from the low frequencies. Since the amplitude tends to increase in the delta region as the sedation level progresses, the absolute value of the power in the delta region is called absolute delta power (delta power), and the ratio to the total frequency region power is called relative delta power. On the other hand, the median frequency is a frequency indicating an intermediate value of the amplitude distribution over all these frequency ranges. A spectral edge frequency 95 (SF95) is a frequency when 95% of the total power is counted from the low frequency range.
IJ Rampil, "A primer for EEG signal processing in anesthesia, Anethesiology, (1998), 89, 4, pp.980-1002

これらの指標は、鎮静レベルの進行に伴い、デルタパワーは増加、SF95と中間周波数は低下する傾向にある。しかし、対象とする患者群間での分散が大きく、麻酔深度との相関も低いとされ、その臨床使用は減少する傾向にある。古典的解析手法は脳波データを因果律に基づく内部規則性(繰り返しなどのdeterministic law)を持つ連続規則的データと仮定し、その周期の定量を試みるものであった。そこで、バイスペクトラル分析(BIS)ならびに近似エントロピー(APEN)、シャノンの情報エントロピー(SHEN)、スペクトラルエントロピー(SPEEN)等のエントロピーや複雑度(COMPLEX)計測法など、より高度な手法が近年導入されつつある。新たな解析手法としてAnesthesia誌など多くの文献に公開されているアルゴリズムでは、エントロピー、複雑度が注目されている。脳波は種々のランクの規則性を含み、規則性が高い場合は脳波の構成する波形パターンの種類が少なく、規則性が低い場合は脳波を構成する波形パターンの数が多いと考えられる。   These indices tend to increase delta power and decrease SF95 and intermediate frequencies as the sedation level progresses. However, there is a large variance among the targeted patient groups and the correlation with the depth of anesthesia is low, and its clinical use tends to decrease. The classical analysis method assumed EEG data to be continuous regular data with internal regularity (deterministic law such as repetition) based on causality, and tried to quantify the period. Therefore, more advanced techniques such as bispectral analysis (BIS), entropy such as approximate entropy (APEN), Shannon's information entropy (SHEN), spectral entropy (SPEEN), and complexity (COMPLEX) measurement methods are being introduced in recent years. is there. Entropy and complexity are attracting attention in algorithms published in many documents such as Anesthesia as a new analysis method. The electroencephalogram includes regularities of various ranks. When the regularity is high, there are few types of waveform patterns constituting the electroencephalogram, and when the regularity is low, the number of waveform patterns constituting the electroencephalogram is large.

脳波を構成する波形パターンは熱力学における状態変数(エントロピー)に例えられ、エントロピーと呼ばれるが、脳波の場合は、規則性が高い場合エントロピーは低く、反対に規則性が低い場合はエントロピーが高いとする。脳波情報エントロピーについては前出の非特許文献1に記載されている。規則性と逆の変化を示すため、エントロピーは不規則性とも呼ばれる。不規則性を計算する手法に近似エントロピー(approximate entropy)がある。一方、脳波の振幅を抽出しその振幅毎の頻度(振幅の頻度分布)を求め、それらのシャノン(Shannon)情報エントロピーを求めたものは、振幅エントロピー(amplitude entropy)と呼ばれる。さらに、脳波を周波数解析し、その周波数毎の頻度(周波数の頻度分布)を求め、同様にシャノンの情報エントロピーを求めたものがスペクトルエントロピー(spectral entropy)である。対象とする周波数レンジにより状態エントロピー(state entropy: SE)と反応エントロピー(response entropy: RE)がある。周波数レンジはそれぞれ0.8-32Hz, 0.8-47Hzである。後者は脳波と筋電図を含む。浅鎮静レベル特に覚醒寸前の状況における筋電図の変化は差し迫った覚醒を示すとされる。   The waveform pattern that composes an electroencephalogram is like a state variable (entropy) in thermodynamics and is called entropy. In the case of an electroencephalogram, if the regularity is high, the entropy is low, and conversely, if the regularity is low, the entropy is high. To do. The electroencephalogram information entropy is described in the aforementioned Non-Patent Document 1. Entropy is also called irregularity because it shows a change opposite to regularity. There is approximate entropy as a method for calculating irregularities. On the other hand, what extracted the amplitude of the electroencephalogram, calculated | required the frequency for every amplitude (frequency distribution of amplitude), and calculated | required those Shannon (Shannon) information entropy is called amplitude entropy (amplitude entropy). Further, spectral entropy is obtained by frequency-analyzing the electroencephalogram, obtaining the frequency for each frequency (frequency frequency distribution), and similarly obtaining Shannon's information entropy. Depending on the target frequency range, there are state entropy (SE) and response entropy (RE). The frequency ranges are 0.8-32Hz and 0.8-47Hz, respectively. The latter includes electroencephalogram and electromyogram. It is said that the electromyogram changes in the shallow sedation level, especially in the situation just before awakening, indicate imminent awakening.

脳波の規則性の高低は脳波の複雑度の高低と見ることもできる。この場合、規則性が高い場合は複雑度が低い(単純)と見て、逆に規則性が低い場合は、複雑度が高いと見る。脳波の未来の値を現在の値から推定する場合、規則性は重要な手がかりで、規則性が十分に有る場合は容易に(=単純に)推定出来る事からもこれらの関係が理解できる。こうした自己回帰モデル(確定論的過程)では、複雑度がその確定のための尺度となる。複雑度の定量尺度にneural complexity, KL-complexity, ラムペルチェフ複雑度(Lempel-Ziv complexity)がある。特にLempel-Zivのそれは計算法が簡略で臨床現場での使用に便利である。   The regularity of the electroencephalogram can be regarded as the complexity of the electroencephalogram. In this case, when the regularity is high, the complexity is considered low (simple), and conversely, when the regularity is low, the complexity is considered high. When estimating the future value of the electroencephalogram from the current value, regularity is an important clue, and when there is sufficient regularity, these relations can be understood because they can be estimated easily (= simply). In such an autoregressive model (deterministic process), complexity is a measure for its determination. There are neural complexity, KL-complexity, and Lempel-Ziv complexity as quantitative measures of complexity. Especially in Lempel-Ziv, the calculation method is simple and convenient for clinical use.

こうした、公開アルゴリズムによる脳波解析は、近年始められたばかりで、麻酔深度との相関結果が一定していないと結論される。しかし、アルゴリズムが公開されていることにより、多くの施設、研究者により検証が可能であるため、今後の主要分析手法になるとみられる。   Such an electroencephalogram analysis by a public algorithm has just started in recent years, and it is concluded that the correlation result with the depth of anesthesia is not constant. However, since the algorithm is open to the public, it can be verified by many facilities and researchers.

一方、非公開の新たな解析手法によるアルゴリズム(BIS, ARX, PSI, Narcotrend) も脳波計に組み込まれている。例えば米国、Aspect Medical Systems社のBISモニターが良く知られている。この周波数解析では振幅の自乗値であるパワースペクトルを使用するので、スペクトルの位相が失われ、振幅情報のみが得られている。バイスペクトル解析は、逆に位相情報を使用する。脳波は周波数解析により、各部で異なった周波数成分を持つ。今仮に場所Aのa1なる周波数成分と場所Bのb1なる周波数成分の間の位相差をa1とb1のカップリングと呼ぶことにしよう。場所Aにおけるすべての周波数成分a1..aNと、場所Bにおけるすべての周波数成分b1..bNから、それぞれ(a1..aN)×(b1..bN)の組み合わせを取ると、総計N2個の位相差カップリングの集合(バイスペクトル集合)ができる。BIS(bispectral index)はこの集合を単一の0から100までの指標に表したものである。この指標への過程は公開されていない。BISモニター内部では、数多くの臨床データから得られた内部データベース(統計テンプレート)を持ち、測定データをこのテンプレートに参照した後、BISに変換する。その他の非公開アルゴリズムにはARX, PSI, Narcotrendがある。これらの非公開アルゴリズムによる解析手法の概要については、現在のところ実用化の見通しは不明である。   On the other hand, algorithms (BIS, ARX, PSI, Narcotrend) based on new undisclosed analysis methods are also incorporated in the electroencephalograph. For example, the BIS monitor of Aspect Medical Systems, USA is well known. In this frequency analysis, a power spectrum that is a square value of the amplitude is used, so the phase of the spectrum is lost and only amplitude information is obtained. In contrast, bispectral analysis uses phase information. The electroencephalogram has different frequency components in each part by frequency analysis. Let's now assume that the phase difference between the frequency component a1 at location A and the frequency component b1 at location B is called a1 and b1 coupling. From the combination of (a1..aN) × (b1..bN) from all frequency components a1..aN at location A and all frequency components b1..bN at location B, a total of N2 A set of phase difference coupling (bispectral set) can be formed. BIS (bispectral index) represents this set as a single index from 0 to 100. The process for this indicator is not disclosed. The BIS monitor has an internal database (statistical template) obtained from a large number of clinical data, and the measurement data is referred to this template and then converted to BIS. Other private algorithms include ARX, PSI, and Narcotrend. About the outline of the analysis method by these private algorithms, the prospect of practical use is unclear at present.

上記各非公開アルゴリズムのうち、最も古くから麻酔深度のモニターとして市販されてきたBISモニターでは、PDと中程度の麻酔レベルとの相関が高く、浅麻酔レベルとの相関は低い。また、中乃至深レベルの麻酔深度では、バースト・サプレッション波の出現により、BISに飽和が見られる。また、手術中の亜酸化窒素ガス併用時に、実際の深度レベルより、浅いまたは深い(研究者により分かれる)レベルと見誤る確立が高い。また、高い相関を示す鎮静薬がある一方で、低い相関しか示さない鎮静薬があるなど、特定の鎮静薬のみに選択的な効果を持つのが問題である。   Among the above-mentioned non-public algorithms, the BIS monitor that has been commercially available for the longest time as an anesthesia depth monitor has a high correlation between PD and a moderate anesthesia level, and a low correlation with a shallow anesthesia level. In addition, at medium to deep levels of anesthesia, saturation of BIS is observed due to the appearance of burst suppression waves. Moreover, when using nitrous oxide gas during surgery, there is a high probability that it will be mistaken as a shallow or deep (divided by researchers) level than the actual depth level. Another problem is that only certain sedatives have a selective effect, such as sedatives that exhibit high correlation while others have only low correlation.

一方、近年の研究では、脳波は確率論的不規則過程に由来する信号であると仮定し、これら不規則過程における規則性の多少を論じることを念頭に分析することが多い。これら旧来や近来の解析手法における数学的理論自体は確立され、明確ではあるものの、それらの計算結果が種々のデータ環境でどのような特徴を持つか、何れがどのような環境で優れているかなどは明確ではない。これらは実際の臨床使用において最終的に明確化されると結論されるが、各種麻酔、手術手法や病態などの条件、要因が異なる臨床環境での結果の導出は時間がかかるものと推定される。   On the other hand, in recent studies, it is often assumed that the electroencephalogram is a signal derived from a stochastic irregular process, and is analyzed with the intention of discussing the degree of regularity in these irregular processes. The mathematical theories of these conventional and conventional analysis methods are established and clear, but what are the characteristics of these calculation results in various data environments, which are superior in which environments, etc. Is not clear. It is concluded that these will be finally clarified in actual clinical use, but it is estimated that it will take time to derive the results in clinical environments with different conditions and factors such as various anesthesia, surgical technique and pathology. .

上述の脳波情報から得られた指標を用いて麻酔深度を計測・表示・管理する従来技術においては、麻酔薬の種類と実現可能な鎮静レベルとの間に多くの制限が存在する。したがって、浅深度から深深度に至る、あらゆる深度の鎮静及び意識レベルに対応して麻酔深度を計測・表示・管理することは不可能であり、鎮静及び意識レベルの制御に支障を来たしている。そこで、こうした制限を除去して浅深度から深深度に至る、あらゆる鎮静及び意識レベルに対応した状態の計測・表示・管理を可能にすることが本発明の課題である。   In the prior art that measures, displays, and manages the depth of anesthesia using the index obtained from the above-described electroencephalogram information, there are many limitations between the type of anesthetic and the feasible sedation level. Therefore, it is impossible to measure, display, and manage the depth of anesthesia in response to sedation and consciousness levels of all depths from shallow to deep, which hinders control of sedation and consciousness levels. Therefore, it is an object of the present invention to remove such restrictions and enable measurement, display, and management of states corresponding to all sedation and consciousness levels from shallow to deep.

上記課題を解決するため、本発明では浅深度から深深度までの鎮静及び意識レベルを、複数の範囲で複数の麻酔薬の薬効が存在する範囲を定義しておき、麻酔薬i(i=1,2,……N)に対応して複数の麻酔薬ごとに脳波の乱雑度xiと重み係数kiとの積xi・kiにより鎮静・意識レベルの指標ciを与え、指定する鎮静・意識レベルにおける指標Cを各ciの一次結合Σciによって与える。こうして得られた論理をファームウエア化することにより、浅深度から深深度に至る任意の鎮静・意識レベルに対応する脳波情報の計測処理と、その処理結果の表示方式及び装置を提供する。   In order to solve the above problems, in the present invention, the sedation and consciousness level from shallow to deep are defined in a range where the efficacy of a plurality of anesthetics exists in a plurality of ranges, and anesthetic i (i = 1 , 2, …… N), the sedation / consciousness level index ci is given by the product xi · ki of the electroencephalogram randomness xi and the weighting factor ki for each anesthetic, and at the specified sedation / consciousness level. The index C is given by the linear combination Σci of each ci. By converting the logic thus obtained into firmware, an electroencephalogram information measurement process corresponding to an arbitrary sedation / consciousness level from shallow to deep, and a display method and apparatus for the process result are provided.

脳波状態情報として生成された各種エントロピーと脳波の規則性を律する複雑度とによって表された複数の脳波乱雑度に重み付けをして一次結合し、これを指標として鎮静・意識レベルを与えることにより、鎮静・意識レベルを浅深度から深深度まで任意の値に制御できるため、手術時の薬物動態と薬効との関係を広範囲にわたり容易、且つ迅速に指定でき、手術時の麻酔制御の精度を向上できる効果がある。また、多くの臨床における制御を通して得られる脳波解析データの蓄積により、脳波情報の解析精度が向上するので、睡眠時無呼吸症候群のモニターとしても利用できる効果がある。   By weighting multiple EEG randomness expressed by various entropies generated as EEG state information and the complexity that regulates the regularity of EEG, it is linearly combined, and using this as an index to give sedation and consciousness level, Since the sedation and consciousness level can be controlled to any value from shallow to deep, the relationship between pharmacokinetics and drug efficacy during surgery can be specified easily and quickly over a wide range, and the accuracy of anesthesia control during surgery can be improved. effective. Moreover, since the analysis accuracy of electroencephalogram information is improved by accumulating electroencephalogram analysis data obtained through many clinical controls, it can be used as a monitor for sleep apnea syndrome.

つぎに本発明について詳細に説明する。まず、本発明における一次線形理論を展開する前に、脳波の不規則性に対する指標の関係をアルゴリズムによって説明する。最初に、生成条件、生成要因が統一された擬似的脳波信号を作成して各解析手法の特質を評価する。評価用に、次の2種のテストベンチモデルを作成してシミュレーションを行う。脳波の複雑度は近似エントロピー、シャノンの振幅エントロピー、(パワー)スペクトルエントロピー(状態エントロピー、反応エントロピーを含む。)、ラムペルチェフ複雑度、スペクトル端95、中間周波数等を指標とする。   Next, the present invention will be described in detail. First, before developing the first-order linear theory in the present invention, the relationship of indices to electroencephalogram irregularities will be described by an algorithm. First, a pseudo brain wave signal with unified generation conditions and generation factors is created to evaluate the characteristics of each analysis method. For evaluation, the following two types of test bench models are created and simulated. The complexity of the electroencephalogram uses approximate entropy, Shannon's amplitude entropy, (power) spectral entropy (including state entropy and reaction entropy), Rampelchev complexity, spectral edge 95, intermediate frequency, and the like as indices.

(1)確定論的自己回帰モデル(線形モデル)
脳波生成の背景が因果律によって規定される、確定論的(deterministic)生成を仮定した場合には、その生成の過程で不規則過程の割合が増加する計算モデルを作成し、各アルゴリズムによる解析手法を評価する。脳波生成がこのモデルに従う場合、現在の脳波は過去のデータより予測可能であり、予測式が高次の場合には複雑になる。シミュレーションでは、複雑度の増大は乱数列の割合を増加させて対応制御する。
(1) Deterministic autoregressive model (linear model)
Assuming deterministic generation in which the background of brain wave generation is defined by causality, create a calculation model in which the proportion of irregular processes increases during the generation process, and analyze the analysis method by each algorithm. evaluate. When brain wave generation follows this model, the current brain wave can be predicted from past data, and becomes complicated when the prediction formula is higher order. In the simulation, the increase in complexity is controlled by increasing the ratio of the random number sequence.

(2)確率論的モデル(非線形ダイナミックモデル)
脳波の生成の背景が確率論により規定される非線形ダイナミックス現象とし、脳波としてロジスティック・マップ(logistic map)関数を使用する。構成パラメータを変化させ、収束点(attractor)を2、4…2N乗と分岐(bifurcation)してゆき最終的にカオス(chaos)とした。各収束状態において生成される関数値を脳波として各種のアルゴリズムによる解析手法を試み、得られた指標の値を評価する。脳波の生成がこのモデルに従う場合、初期値や式中の変数値により収束点が変化する。複雑度の増大は収束点を増加させて制御する。
(2) Probabilistic model (nonlinear dynamic model)
The background of brain wave generation is a nonlinear dynamic phenomenon defined by probability theory, and a logistic map function is used as the brain wave. The configuration parameters were changed and the attractor was bifurcated to the power of 2, 4... 2N, and finally made chaos. We try analysis methods by various algorithms using the function value generated in each convergence state as an electroencephalogram, and evaluate the value of the obtained index. When EEG generation follows this model, the convergence point changes depending on the initial value and the variable value in the equation. The increase in complexity is controlled by increasing the convergence point.

シミュレーション方法は次の手法1、手法2によっている。手法1では、最大(100)、最小(0)を繰り返す信号を、完全な繰り返し信号とし、その繰り返し信号に乱数からなる不規則データを0-100%まで、20%刻みで増加させ、それぞれのデータ列を脳波と仮定した。手法1は確定論的自己回帰モデル(線形モデル)に対応する。脳波波形の乱雑度は脳の覚醒を示す指標と考えられる。そこで、近似エントロピー、ラムペルチェフ複雑度、振幅エントロピー、スペクトルエントロピー、スペクトルエッジ95、中間周波数をそれぞれ指標として、乱雑度に対する指標値の関係を線形量としてシミュレーションによりプロットした。図1は手法1によるシミュレーション結果を示すプロットである。その結果、スペクトルエントロピーが最も優れたレスポンスを示した。   The simulation method is based on the following method 1 and method 2. In Method 1, the signal that repeats maximum (100) and minimum (0) is a complete repeat signal, and random data consisting of random numbers is increased to 0-100% in increments of 20%. The data string was assumed to be an electroencephalogram. Method 1 corresponds to a deterministic autoregressive model (linear model). The degree of randomness of the electroencephalogram waveform is considered as an index indicating brain arousal. Therefore, the approximate entropy, the Lampelchef complexity, the amplitude entropy, the spectral entropy, the spectral edge 95, and the intermediate frequency are used as indices, and the relationship between the index value and the randomness is plotted as a linear quantity by simulation. FIG. 1 is a plot showing a simulation result by Method 1. As a result, spectral entropy showed the best response.

手法2では、
Xn+1=A*Xn*(1-Xn) (1)
なるロジスティック・マップ関数を使用した。初期値を0.25、係数Aを3.2, 3.48,3.56, 3.568, 3.57, 3.8(収束点:attracter数はそれぞれ、2, 4, 8, 16, 32, Chaos)とした。データ生成数は1000とした。
図2は、手法2によるシミュレーション結果である。図1と同様のシミュレーションを確率論的モデル(非線形ダイナミックモデル)に適用してシミュレーションにより図2にプロットした。指標は図1と同様に、近似エントロピー、ラムペルチェフ複雑度、振幅エントロピー、スペクトルエントロピー、スペクトル端95、中間周波数を採用した。分岐数に対する指標値を非線形ダイナミックスにより求めて図2に示す。図2から振幅エントロピーと近似エントロピーが優れていることが明らかになった。
In Method 2,
Xn + 1 = A * Xn * (1-Xn) (1)
The logistic map function is used. The initial value was 0.25, and the coefficient A was 3.2, 3.48, 3.56, 3.568, 3.57, 3.8 (convergence points: the numbers of attracters were 2, 4, 8, 16, 32, and Chaos, respectively). The number of data generation was 1000.
FIG. 2 shows a simulation result by the method 2. A simulation similar to FIG. 1 was applied to a stochastic model (nonlinear dynamic model) and plotted in FIG. 2 by simulation. As in the case of FIG. 1, approximate entropy, Lampelchef complexity, amplitude entropy, spectral entropy, spectral edge 95, and intermediate frequency were adopted as indices. The index value for the number of branches is obtained by nonlinear dynamics and shown in FIG. Figure 2 shows that the amplitude entropy and approximate entropy are excellent.

結果は次の通りである。確定論的データ生成過程における乱数付加による不規則度増加模擬データ(方法1)においては、図1に示すようにシャノンの振幅エントロピー値ならびに、ラムペルチェフ複雑度の値が不規則度の上昇と線形増加傾向を示した。一方、近似エントロピーは乱雑度20%においてピークを持つ、非線形性を示した。一方、ロジスティック・マップ関数による生成データでは、図2に示すように近似エントロピーはアトラクター数の増加に伴って増加したが、ラムペルチェフ複雑度はアトラクター数が32まではほぼ一定で、カオス状況で急激に増加した。これらの結果から麻酔深度計測には、良好な線形性と高感度が求められることが判明した。従って、方法1によって生成されるデータが臨床における脳波に近いと仮定すると、振幅エントロピー、ラムペルチェフ複雑度の両方法は有意義である。近似エントロピーは非線形性を示すことより、使用における制限を考慮しなければならない。一方、確率論的データ生成を脳波と仮定した場合、近似エントロピーは線形性、感度ともに優れる。   The results are as follows. In the simulation data for increasing irregularity by adding random numbers in the deterministic data generation process (method 1), as shown in FIG. 1, the Shannon amplitude entropy value and the Rampelchev complexity value increase and increase linearly. Showed a trend. On the other hand, the approximate entropy showed non-linearity with a peak at a randomness of 20%. On the other hand, in the data generated by the logistic map function, the approximate entropy increased with the increase in the number of attractors as shown in Fig. 2, but the Rampelchev complexity is almost constant up to 32 attractors, Increased rapidly. From these results, it was found that good linearity and high sensitivity are required for anesthetic depth measurement. Therefore, assuming that the data generated by Method 1 is close to the electroencephalogram in the clinic, both the amplitude entropy and Rampelchev complexity methods are significant. Approximate entropy must account for limitations in use rather than exhibiting non-linearity. On the other hand, when the probabilistic data generation is assumed to be an electroencephalogram, the approximate entropy is excellent in both linearity and sensitivity.

脳波は線形、及び非線形のデータを含むと考えられる。したがって、両データセットに優れた手法が脳波情報の計測処理と、その処理結果の表示方式及び装置として優れていると考えられる。シミュレーションに使用したデータセットの関数が脳波を良好に近似できるとするならば、振幅エントロピー、スペクトルエントロピーが最も優れ、ラムペルチェフ複雑度がこれに次ぐ。以上のシミュレーション結果に基づき、本発明では、振幅エントロピー、スペクトルエントロピー、ラムペルチェフ複雑度に重点を置いて複数のアルゴリズムの公開された指標を採用し、浅深度から深深度までの鎮静及び意識レベルを、複数の範囲で複数の麻酔薬の薬効が存在する範囲を定義する。次に、酔薬i(i=1,2,……N)に対応して複数の麻酔薬ごとに脳波の乱雑度xiと重み係数kiとの積xi・kiにより鎮静・意識レベルの指標ciを与え、指定する鎮静・意識レベルにおける指標Cを各ciの一次結合Σciによって与える。すなわち、
C=Σci =Σxi・ki (i=1,2,……N) (2)
こうして得られた論理をファームウエア化する。これにより、浅深度から深深度に至る任意の鎮静・意識レベルに対応する脳波情報の計測処理と、その処理結果の表示方式及び装置を構成する。
The electroencephalogram is considered to contain linear and non-linear data. Therefore, it is considered that a method excellent in both data sets is excellent as a measurement method of electroencephalogram information and a display method and apparatus for the processing result. If the function of the data set used for the simulation is able to approximate the brain wave well, amplitude entropy and spectral entropy are the best, followed by Rampelchev complexity. Based on the above simulation results, the present invention adopts published indices of multiple algorithms with emphasis on amplitude entropy, spectral entropy, and Lampelchev complexity, and provides sedation and consciousness levels from shallow to deep, Define the range in which the efficacy of multiple anesthetics exists in multiple ranges. Next, the index ci of sedation and consciousness level is calculated by the product xi · ki of the electroencephalogram randomness xi and the weighting factor ki for each anesthetic, corresponding to the drunk drug i (i = 1,2, ... N). And an index C at the specified sedation / consciousness level is given by a linear combination Σci of each ci. That is,
C = Σci = Σxi ・ ki (i = 1,2, …… N) (2)
The logic thus obtained is converted into firmware. As a result, an electroencephalogram information measurement process corresponding to an arbitrary sedation / consciousness level from a shallow depth to a deep depth, and a display method and apparatus for the processing result are configured.

図3は本発明による脳波計測処理表示装置の一実施例を示すブロック図である。図3で参照符号1は予め測定された脳波から第一の脳波状態情報として生成された脳波情報エントロピー、(パワー)スペクトラムエントロピー、ラムペルチェフ複雑度等のエントロピーや脳波複雑度を含む第一の脳波状態情報より成る指標と血中薬剤濃度と麻酔深度(脳波意識レベル)との相関を表す脳波情報、2はリアルタイムに測定されている脳波を複数の既知アルゴリズムにより処理し、第二の脳波状態情報として脳波エントロピー、脳波パワースペクトラム、脳波複雑度情報を得るための脳波情報処理手段、3は前記脳波情報を参照して、浅深度から深深度までの鎮静及び意識レベルを、複数の範囲で複数の麻酔薬の薬効が存在する範囲を指標と関連付けて定義しておき、麻酔薬i(i=1,2,……N)と指標とに対応して複数の麻酔薬及び指標ごとに脳波の乱雑度xiと重み係数kiとの積xi・kiにより鎮静・意識レベルの指標ciを与え、指定する鎮静・意識レベルにおける指標Cを各ciの一次結合Σciによって与えるためのアルゴリズム線形結合手段、4は脳波情報及びアルゴリズム線形結合手段を参照し、脳波情報処理手段から得られた第二の脳波状態情報から、投与された薬剤濃度の関数として麻酔深度をリアルタイムに判定するための判定手段、5は判定手段により得られた判定結果により薬剤投与条件を制御して最適化するための制御手段、6は判定と制御の状態・指示を表示するための表示手段である。   FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the electroencephalogram measurement display apparatus according to the present invention. In FIG. 3, reference numeral 1 is a first electroencephalogram state including entropy and electroencephalogram complexity such as entropy, (power) spectrum entropy, and Rampelchev complexity, which are generated as first electroencephalogram state information from a pre-measured electroencephalogram. EEG information indicating the correlation between the information index, blood drug concentration and anesthesia depth (electroencephalogram consciousness level), 2 is processed in real time by a plurality of known algorithms, and as second EEG state information An electroencephalogram information processing means for obtaining electroencephalogram entropy, electroencephalogram power spectrum, electroencephalogram complexity information, 3 refers to the electroencephalogram information, and sedation and consciousness level from shallow to deep, and a plurality of anesthesia in a plurality of ranges The range in which the efficacy of the drug exists is defined in association with the index, and multiple anesthetics and indices corresponding to the anesthetic i (i = 1,2, …… N) and the index are defined. An algorithm linear for giving a sedation / consciousness level index ci by a product xi · ki of the electroencephalogram randomness xi and weighting factor ki, and giving a specified sedation / consciousness level index C by a linear combination Σci of each ci The combination means 4 refers to the electroencephalogram information and the algorithm linear combination means, and the determination for determining the depth of anesthesia in real time as a function of the administered drug concentration from the second electroencephalogram state information obtained from the electroencephalogram information processing means Means 5 is a control means for controlling and optimizing the drug administration condition based on the determination result obtained by the determination means, and 6 is a display means for displaying the determination / control state / instruction.

脳波情報1を構成する、第一の脳波状態情報として予め生成された脳波情報エントロピー、(パワー)スペクトラムエントロピー、ラムペルチェフ複雑度等のエントロピーや脳波複雑度の情報は本装置を作成する段階で指標として組み込まれるものである。したがって、こうした脳波状態情報は予め多くの披検者を使って生成され、統計量として纏められたものである。脳波エントロピーは、近似エントロピー、振幅エントロピー、スペクトルエントロピー、状態エントロピー、反応エントロピーがあり、麻酔深度レベルの指標として採用される。パワースペクトラムは古典的な方法で、デルタ波、シータ波、サブアルファ波、アルファ波、ベータ波に分かれるが、絶対デルタパワーは鎮静レベルの指標になる。一方、中間周波数、スペクトル端周波数95が指標となり得る。脳波複雑度情報はニューラル・コンプレキシティ、KL−コンプレキシティ、ラムペルチェフ・コンプレキシティなどが含まれる。これらの脳波情報の属性は麻酔深度を含み、データベースの構成要素として登録される。   The EEG information entropy, the (power) spectrum entropy, the Rampelchev complexity, etc., and the EEG complexity information that make up the EEG information 1 are generated as the first EEG state information in advance. It is to be incorporated. Therefore, such electroencephalogram state information is generated in advance using a large number of examiners, and is collected as statistics. The electroencephalogram entropy includes approximate entropy, amplitude entropy, spectral entropy, state entropy, and reaction entropy, and is employed as an index of anesthesia depth level. The power spectrum is a classic method, divided into delta, theta, sub-alpha, alpha, and beta waves, but absolute delta power is an indicator of sedation level. On the other hand, the intermediate frequency and the spectrum edge frequency 95 can be used as indexes. The EEG complexity information includes neural complexity, KL-complexity, Ramperchev complexity, and the like. These attributes of the electroencephalogram information include the depth of anesthesia and are registered as components of the database.

麻酔薬剤にはデスフルラン、セボフルラン、イソフルラン等の吸入麻酔薬、プロポフォル、ミダゾルラム、フェンタニル等の静脈麻酔薬がある。これらの麻酔薬の属性は脳波状態情報と関連付けてデータベースに登録される。   Anesthetic agents include inhalation anesthetics such as desflurane, sevoflurane and isoflurane, and intravenous anesthetics such as propofol, midazolam and fentanyl. The attributes of these anesthetics are registered in the database in association with the electroencephalogram state information.

近似エントロピー、振幅エントロピー、スペクトルエントロピー、状態エントロピー、反応エントロピー、ニューラル・コンプレキシティ、KL−コンプレキシティ、ラムペルチェフ・コンプレキシティ等の処理アルゴリズムは、前述のようにAnesthesia誌など多くの文献に公開されているので解析をトレースすることができる。脳波情報処理手段2は、測定されている脳波を複数の既知アルゴリズムによりリアルタイムに処理し、第二の脳波状態情報として脳波エントロピー、脳波パワースペクトラム、脳波複雑度情報等を得る。アルゴリズム線形結合手段3は、前述の脳波情報1を参照して、浅深度から深深度までの鎮静及び意識レベルを、複数の範囲で複数の麻酔薬の薬効が存在する範囲を指標と関連付けて定義しておき、麻酔薬i(i=1,2,……N)に対応して複数の麻酔薬及び指標ごとに脳波の乱雑度xiと重み係数kiとの積xi・kiにより鎮静・意識レベルの指標ciを与え、指定する鎮静・意識レベルにおける指標Cを各ciの一次結合Σciによって与える。判定手段4は、前述の脳波情報1に登録されている第一の脳波状態情報及びアルゴリズム線形結合手段3を参照し、前述の脳波情報処理手段2とアルゴリズム線形結合手段3からそれぞれ得られた第二の脳波状態情報とその線形結合から、該当する脳波情報の内容に基づき、投与された薬剤濃度の関数として意識レベルをリアルタイムに判定する。   Processing algorithms such as approximate entropy, amplitude entropy, spectral entropy, state entropy, reaction entropy, neural complexity, KL-complexity, and Rampelchev complexity are published in many documents such as Anesthesia magazine as described above. It is possible to trace the analysis. The electroencephalogram information processing means 2 processes the measured electroencephalogram in real time using a plurality of known algorithms, and obtains electroencephalogram entropy, electroencephalogram power spectrum, electroencephalogram complexity information, etc. as second electroencephalogram state information. Algorithm linear combination means 3 refers to the above-mentioned electroencephalogram information 1 and defines sedation and consciousness levels from shallow to deep, by associating ranges where multiple anesthetics are effective in multiple ranges with indices The sedation and consciousness level is determined by the product xi · ki of the electroencephalogram randomness xi and the weight coefficient ki for each anesthetic and index corresponding to the anesthetic i (i = 1,2, …… N). The index ci at the specified sedation / consciousness level is given by a linear combination Σci of each ci. The determination means 4 refers to the first electroencephalogram state information and the algorithm linear combination means 3 registered in the above-described electroencephalogram information 1, and the first information obtained from the above-described electroencephalogram information processing means 2 and the algorithm linear combination means 3. Based on the content of the corresponding electroencephalogram information from the second electroencephalogram state information and its linear combination, the consciousness level is determined in real time as a function of the administered drug concentration.

上記判定の結果、現在の麻酔深度や意識レベルが期待した値とは異なる場合、制御手段5は前述の判定手段4により得られた判定結果に応じた薬剤投与条件の制御を行って、麻酔深度を最適化する。この制御はリアルタイムに実施する必要性があり、測定から判定、判定から制御、制御から最適化に至るループは生体系に対して速やかに応答するものでなければならない。
したがって、表示手段6は前述の判定と制御の状態と指示を的確に表示するものである。
As a result of the determination, if the current anesthetic depth or consciousness level is different from the expected value, the control means 5 controls the drug administration condition according to the determination result obtained by the determination means 4 described above, To optimize. This control needs to be performed in real time, and a loop from measurement to determination, determination to control, and control to optimization must respond quickly to the biological system.
Accordingly, the display means 6 accurately displays the above-described determination and control states and instructions.

図3に示す脳波計測処理表示装置は睡眠時無呼吸症候群の発症を検出するモニターとしても構成される。このとき、図3で参照符号1は予め測定された脳波から第一の脳波状態情報として生成された脳波情報エントロピー、(パワー)スペクトラムエントロピー、ラムペルチェフ複雑度等のエントロピーや脳波複雑度を含む第一の脳波状態情報より成る指標と脳波の覚醒・睡眠を示す意識レベルとの相関を表す脳波情報、2はリアルタイムに測定されている脳波を複数の既知アルゴリズムにより処理し、第二の脳波状態情報として脳波エントロピー、脳波パワースペクトラム、脳波複雑度情報を得るための脳波情報処理手段、3は前記脳波情報を参照して、覚醒から睡眠までの鎮静及び意識レベルを、複数の範囲で指標と関連付けて定義しておき、複数の指標に対応して複数の指標ごとに脳波の乱雑度xiと重み係数kiとの積xi・kiにより鎮静・意識レベルの指標ciを与え、指定する鎮静・意識レベルにおける指標Cを各ciの一次結合Σciによって与えるためのアルゴリズム線形結合手段、4は脳波情報及びアルゴリズム線形結合手段を参照し、脳波情報処理手段から得られた第二の脳波状態情報から、投与された薬剤濃度の関数として麻酔深度をリアルタイムに判定するための判定手段、5は判定手段により得られた判定結果により薬剤投与条件を制御して最適化するための制御手段、6は判定と制御の状態・指示を表示するための表示手段である。   The electroencephalogram measurement processing display device shown in FIG. 3 is also configured as a monitor that detects the onset of sleep apnea syndrome. At this time, reference numeral 1 in FIG. 3 includes first entropy such as brain wave information entropy, (power) spectrum entropy, and Ramppelchef complexity, which are generated as first brain wave state information from previously measured brain waves, and brain wave complexity. EEG information indicating the correlation between the brain wave status information and the level of consciousness indicating EEG awakening / sleeping. 2 is processed in real time by multiple known algorithms to obtain second EEG status information. An electroencephalogram information processing means for obtaining electroencephalogram entropy, electroencephalogram power spectrum, electroencephalogram complexity information, 3 defines the sedation and consciousness level from wakefulness to sleep in association with indices in a plurality of ranges with reference to the electroencephalogram information In addition, the sedation / consciousness level is determined by the product xi · ki of the electroencephalogram randomness xi and the weighting factor ki for each of the plurality of indices corresponding to the plurality of indices. The algorithm linear combination means for giving the index ci of the sedation and the index C at the specified sedation / consciousness level by the linear combination Σci of each ci, 4 refers to the brain wave information and the algorithm linear combination means, and from the brain wave information processing means Determination means for determining the depth of anesthesia in real time as a function of the administered drug concentration from the obtained second electroencephalogram state information, 5 is optimal by controlling the drug administration conditions according to the determination result obtained by the determination means Reference numeral 6 denotes control means for converting to a display means 6 for displaying the determination and control status / instructions.

脳波情報1を構成する、第一の脳波状態情報として予め生成された脳波情報エントロピー、(パワー)スペクトラムエントロピー、ラムペルチェフ複雑度等のエントロピーや脳波複雑度の情報は本装置を作成する段階で指標として組み込まれるものである。したがって、こうした脳波状態情報は予め多くの披検者を使って生成され、統計量として纏められたものである。脳波エントロピーは、近似エントロピー、振幅エントロピー、スペクトルエントロピー、状態エントロピー、反応エントロピーがあり、脳波の意識レベルの指標として採用される。パワースペクトラムは古典的な方法で、デルタ波、シータ波、サブアルファ波、アルファ波、ベータ波に分かれるが、絶対デルタパワーは鎮静レベルの指標になる。一方、中間周波数、スペクトル端周波数95が指標となり得る。脳波複雑度情報はニューラル・コンプレキシティ、KL−コンプレキシティ、ラムペルチェフ・コンプレキシティなどが含まれる。これらの脳波情報の属性はデータベースの構成要素として登録される。   The EEG information entropy, the (power) spectrum entropy, the Rampelchev complexity, etc., and the EEG complexity information that make up the EEG information 1 are generated as the first EEG state information in advance. It is to be incorporated. Therefore, such electroencephalogram state information is generated in advance using a large number of examiners, and is collected as statistics. The electroencephalogram entropy includes approximate entropy, amplitude entropy, spectral entropy, state entropy, and reaction entropy, and is adopted as an index of the consciousness level of the electroencephalogram. The power spectrum is a classic method, divided into delta, theta, sub-alpha, alpha, and beta waves, but absolute delta power is an indicator of sedation level. On the other hand, the intermediate frequency and the spectrum edge frequency 95 can be used as indexes. The EEG complexity information includes neural complexity, KL-complexity, Ramperchev complexity, and the like. These attributes of the electroencephalogram information are registered as database components.

近似エントロピー、振幅エントロピー、スペクトルエントロピー、状態エントロピー、反応エントロピー、ニューラル・コンプレキシティ、KL−コンプレキシティ、ラムペルチェフ・コンプレキシティ等の処理アルゴリズムは、前述のようにAnesthesia誌など多くの文献に公開されているので解析をトレースすることができる。脳波情報処理手段2は、測定されている脳波を複数の既知アルゴリズムによりリアルタイムに処理し、第二の脳波状態情報として脳波エントロピー、脳波パワースペクトラム、脳波複雑度情報等を得る。アルゴリズム線形結合手段3は、前述の脳波情報1を参照して、覚醒から睡眠までの鎮静及び意識レベルを、複数の範囲で複数の指標と関連付けて定義しておき、複数の指標ごとに脳波の乱雑度xiと重み係数kiとの積xi・kiにより鎮静・意識レベルの指標ciを与え、指定する鎮静・意識レベルにおける指標Cを各ciの一次結合Σciによって与える。判定手段4は、前述の脳波情報1に登録されている第一の脳波状態情報及びアルゴリズム線形結合手段3を参照し、前述の脳波情報処理手段2とアルゴリズム線形結合手段3からそれぞれ得られた第二の脳波状態情報とその線形結合から、該当する脳波情報の内容に基づき、覚醒および睡眠の意識レベルをリアルタイムに判定する。   Processing algorithms such as approximate entropy, amplitude entropy, spectral entropy, state entropy, reaction entropy, neural complexity, KL-complexity, and Rampelchev complexity are published in many documents such as Anesthesia magazine as described above. It is possible to trace the analysis. The electroencephalogram information processing means 2 processes the measured electroencephalogram in real time by a plurality of known algorithms, and obtains electroencephalogram entropy, electroencephalogram power spectrum, electroencephalogram complexity information, etc. as second electroencephalogram state information. The algorithm linear combination means 3 refers to the aforementioned electroencephalogram information 1 and defines sedation and consciousness levels from awakening to sleep in association with a plurality of indicators in a plurality of ranges, and the electroencephalogram for each of the plurality of indicators is defined. An index ci of the sedation / consciousness level is given by the product xi · ki of the randomness xi and the weight coefficient ki, and an index C at the specified sedation / consciousness level is given by a linear combination Σci of each ci. The determination means 4 refers to the first electroencephalogram state information and the algorithm linear combination means 3 registered in the above-described electroencephalogram information 1, and the first information obtained from the above-described electroencephalogram information processing means 2 and the algorithm linear combination means 3. Based on the content of the corresponding electroencephalogram information, the consciousness level of wakefulness and sleep is determined in real time from the second electroencephalogram state information and its linear combination.

上記判定の結果、現在の意識レベルが期待した値とは異なる場合、制御手段5は前述の判定手段4により得られた判定結果に応じた制御を行って、呼吸状態を正常化して脳波状態を正常化する。この制御はリアルタイムに実施する必要性があり、測定から判定、判定から制御、制御から正常化に至るループは生体系に対して速やかに応答するものでなければならない。
したがって、表示手段6は前述の判定と制御の状態と指示を的確に表示するものである。
As a result of the determination, if the current consciousness level is different from the expected value, the control unit 5 performs control according to the determination result obtained by the determination unit 4 described above to normalize the respiratory state and change the electroencephalogram state. Normalize. This control needs to be performed in real time, and the loop from measurement to determination, determination to control, and control to normalization must respond quickly to the biological system.
Accordingly, the display means 6 accurately displays the above-described determination and control states and instructions.

本発明による脳波計測表示装置は外科手術現場はもとより、病気や怪我による意識レベルの低下、あるいは睡眠時無呼吸症候群等の意識レベルモニター、その他の健康管理機器として用途が広い。   The electroencephalogram measurement and display device according to the present invention has a wide range of applications not only at the surgical operation site, but also as a consciousness level monitor due to illness or injury, a consciousness level monitor such as sleep apnea syndrome, and other health management devices.

乱雑度に対する指標値の関係を線形量としてシミュレーションした結果を示すプロットPlot showing the result of simulating the relationship of index value to randomness as a linear quantity 分岐数に対する指標値を非線形ダイナミックスによりシミュレーションした結果。The result of simulating the index value for the number of branches by nonlinear dynamics. 本発明による脳波計測表示装置の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of the electroencephalogram measurement display apparatus by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 脳波情報1
2 脳波情報処理手段
3 アルゴリズム線形結合手段
4 判定手段
5 制御手段
6 表示手段


1 EEG information 1
2 EEG information processing means 3 Algorithm linear combination means 4 Judgment means 5 Control means 6 Display means


Claims (4)

予め測定された脳波から第一の脳波状態情報として生成された脳波情報エントロピー、(パワー)スペクトラムエントロピー、ラムペルチェフ複雑度等のエントロピーや脳波複雑度の情報より成る指標と血中薬剤濃度と麻酔深度(脳波意識レベル)との相関を表す脳波情報を取得し、
リアルタイムに測定されている脳波を複数の既知アルゴリズムにより処理し、第二の脳波状態情報として脳波情報エントロピー、パワースペクトラム、脳波複雑度情報等を取得し、
前記脳波情報を参照して、浅深度から深深度までの鎮静及び意識レベルを、複数の範囲で複数の麻酔薬の薬効が存在する範囲を前記指標と関連付けて定義しておき、麻酔薬i(i=1,2,……N)に対応して複数の麻酔薬及び指標ごとに脳波の乱雑度xiと重み係数kiとの積xi・kiにより鎮静・意識レベルの指標ciを与え、指定する鎮静・意識レベルにおける指標Cを各ciの一次結合Σciによって与え、
前記脳波情報及び前記各ciの一次結合Σciを参照し、前記第二の脳波状態情報から、投与された薬剤濃度の関数として麻酔深度をリアルタイムに判定し、
前記判定の結果により薬剤投与条件を最適化するために制御し、
前記判定と制御の状態を表示する各手順を具備して成る脳波計測表示方法。
EEG information entropy generated as first EEG status information from previously measured EEG, (power) spectrum entropy, index consisting of entropy such as Rampelchev complexity and EEG complexity information, blood drug concentration and anesthetic depth ( EEG information representing the correlation with the EEG consciousness level)
EEG measured in real time is processed by multiple known algorithms to obtain EEG information entropy, power spectrum, EEG complexity information, etc. as second EEG status information,
With reference to the electroencephalogram information, the sedation and consciousness level from shallow to deep are defined in relation to the index with a range in which the efficacy of a plurality of anesthetics exists in a plurality of ranges, and the anesthetic i ( Corresponding to i = 1,2, ... N), the sedation / consciousness level index ci is given and specified by the product xi · ki of the electroencephalogram randomness xi and the weighting factor ki for each of anesthetics and indices. An index C at the sedation / consciousness level is given by a linear combination Σci of each ci,
With reference to the EEG information and the primary combination Σci of each ci, from the second EEG state information, determine the depth of anesthesia in real time as a function of the administered drug concentration,
Control to optimize drug administration conditions according to the result of the determination,
An electroencephalogram measurement and display method comprising each procedure for displaying the determination and control status.
予め測定された脳波から第一の脳波状態情報として生成された脳波情報エントロピー、(パワー)スペクトラムエントロピー、ラムペルチェフ複雑度等のエントロピーや脳波複雑度の情報より成る指標と血中薬剤濃度と麻酔深度(脳波意識レベル)との相関を表す脳波情報と、
リアルタイムに測定されている脳波を複数の既知アルゴリズムにより処理し、第二の脳波状態情報として脳波情報エントロピー、パワースペクトラム、脳波複雑度情報等を得るための脳波情報処理手段と、
前記脳波情報を参照して、浅深度から深深度までの鎮静及び意識レベルを、複数の範囲で複数の麻酔薬の薬効が存在する範囲を前記指標と関連付けて定義しておき、麻酔薬i(i=1,2,……N)に対応して複数の麻酔薬及び指標ごとに脳波の乱雑度xiと重み係数kiとの積xi・kiにより鎮静・意識レベルの指標ciを与え、指定する鎮静・意識レベルにおける指標Cを各ciの一次結合Σciによって与えるためのアルゴリズム線形結合手段と、
前記脳波情報及び前記アルゴリズム線形結合手段を参照し、前記脳波情報処理手段から得られた第二の脳波状態情報から、投与された薬剤濃度の関数として麻酔深度をリアルタイムに判定するための判定手段と、
前記判定手段により得られた判定結果により薬剤投与条件を最適化するための制御手段と、
前記判定と制御の状態を表示するための表示手段と
を具備して成る脳波計測表示装置。
EEG information entropy generated as first EEG status information from previously measured EEG, (power) spectrum entropy, index consisting of entropy such as Rampelchev complexity and EEG complexity information, blood drug concentration and anesthetic depth ( EEG information representing the correlation with the EEG consciousness level)
An electroencephalogram information processing means for processing electroencephalograms measured in real time by a plurality of known algorithms and obtaining electroencephalogram information entropy, power spectrum, electroencephalogram complexity information, etc. as second electroencephalogram state information;
With reference to the electroencephalogram information, the sedation and consciousness level from shallow to deep are defined in relation to the index with a range in which the efficacy of a plurality of anesthetics exists in a plurality of ranges, and the anesthetic i ( Corresponding to i = 1,2, ... N), the sedation / consciousness level index ci is given and specified by the product xi · ki of the electroencephalogram randomness xi and the weighting factor ki for each of anesthetics and indices. An algorithm linear combination means for giving an index C at the sedation / consciousness level by a linear combination Σci of each ci,
Determining means for determining in real time the depth of anesthesia as a function of the administered drug concentration from the second electroencephalogram state information obtained from the electroencephalogram information processing means with reference to the electroencephalogram information and the algorithm linear combination means; ,
Control means for optimizing drug administration conditions according to the determination result obtained by the determination means;
An electroencephalogram measurement and display device comprising display means for displaying the determination and control status.
予め測定された脳波から第一の脳波状態情報として生成された脳波情報エントロピー、(パワー)スペクトラムエントロピー、ラムペルチェフ複雑度等のエントロピーや脳波複雑度の情報より成る指標と脳波意識レベルとの相関を表す脳波情報を取得し、
リアルタイムに測定されている脳波を複数の既知アルゴリズムにより処理し、第二の脳波状態情報として脳波情報エントロピー、パワースペクトラム、脳波複雑度情報等を取得し、
前記脳波情報を参照して、覚醒から睡眠までの鎮静及び意識レベルを、複数の範囲で複数の前記指標と関連付けて定義しておき、複数の指標ごとに脳波の乱雑度xiと重み係数kiとの積xi・kiにより鎮静・意識レベルの指標ciを与え、指定する鎮静・意識レベルにおける指標Cを各ciの一次結合Σciによって与え、
前記脳波情報及び前記各ciの一次結合Σciを参照し、前記第二の脳波状態情報から、鎮静及び意識レベルをリアルタイムに判定し、
前記判定の結果により鎮静及び意識レベルを正常化するために制御し、
前記判定と制御の状態を表示する各手順を具備して成る脳波計測表示方法。
EEG information entropy generated as first EEG state information from previously measured EEG, (power) spectrum entropy, Ramperchev complexity, etc. Get brain wave information,
EEG measured in real time is processed by multiple known algorithms to obtain EEG information entropy, power spectrum, EEG complexity information, etc. as second EEG status information,
With reference to the electroencephalogram information, sedation and consciousness levels from awakening to sleep are defined in association with a plurality of the indicators in a plurality of ranges, and the electroencephalogram randomness xi and the weight coefficient ki for each of the plurality of indicators An index ci of the sedation / consciousness level is given by the product xi · ki, and an index C at the specified sedation / consciousness level is given by a linear combination Σci of each ci,
With reference to the brain wave information and the primary combination Σci of each ci, from the second brain wave state information, determine sedation and consciousness level in real time,
Control to normalize sedation and consciousness level according to the result of the determination,
An electroencephalogram measurement and display method comprising each procedure for displaying the determination and control status.
予め測定された脳波から第一の脳波状態情報として生成された脳波情報エントロピー、(パワー)スペクトラムエントロピー、ラムペルチェフ複雑度等のエントロピーや脳波複雑度の情報より成る指標と脳波意識レベルとの相関を表す脳波情報と、
リアルタイムに測定されている脳波を複数の既知アルゴリズムにより処理し、第二の脳波状態情報として脳波情報エントロピー、パワースペクトラム、脳波複雑度情報等を得るための脳波情報処理手段と、
前記脳波情報を参照して、覚醒から睡眠までの鎮静及び意識レベルを、複数の範囲で複数の前記指標と関連付けて定義しておき、複数の指標ごとに脳波の乱雑度xiと重み係数kiとの積xi・kiにより鎮静・意識レベルの指標ciを与え、指定する鎮静・意識レベルにおける指標Cを各ciの一次結合Σciによって与えるためのアルゴリズム線形結合手段と、
前記脳波情報及び前記アルゴリズム線形結合手段を参照し、前記脳波情報処理手段から得られた第二の脳波状態情報から、鎮静及び意識レベルをリアルタイムに判定するための判定手段と、
前記判定手段により得られた判定結果により鎮静及び意識レベルを正常化するための制御手段と、
前記判定と制御の状態を表示するための表示手段と、
を具備して成る脳波計測表示装置。




EEG information entropy generated as first EEG state information from previously measured EEG, (power) spectrum entropy, Ramperchev complexity, etc. EEG information and
An electroencephalogram information processing means for processing electroencephalograms measured in real time by a plurality of known algorithms and obtaining electroencephalogram information entropy, power spectrum, electroencephalogram complexity information, etc. as second electroencephalogram state information;
With reference to the electroencephalogram information, sedation and consciousness levels from awakening to sleep are defined in association with a plurality of the indicators in a plurality of ranges, and the electroencephalogram randomness xi and the weight coefficient ki for each of the plurality of indicators An algorithm linear combination means for giving an index ci of a sedation / consciousness level by a product xi · ki and giving an index C at a specified sedation / consciousness level by a linear combination Σci of each ci,
With reference to the electroencephalogram information and the algorithm linear combination means, from the second electroencephalogram state information obtained from the electroencephalogram information processing means, a determination means for determining sedation and consciousness level in real time;
Control means for normalizing sedation and consciousness level according to the determination result obtained by the determination means;
Display means for displaying the determination and control status;
An electroencephalogram measurement display device comprising:




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