JP7114585B2 - ネットワーク脆弱性理論を用いた無発作記録からのてんかん原性領域の同定方法 - Google Patents
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Description
本発明の現在特許請求されている実施形態の分野は、被験者の脳のてんかん原性領域を同定するための方法及びシステムに関する。
世界中で2000万人を超える人々が難治性てんかん(MRE)を患っている。MRE患者は、頻繁に入院し、神経認知発達の遅れや運転特権の獲得ができないなどのてんかん関連障害に悩まされており、米国で毎年てんかん治療に費やされている160億ドルのかなりの貢献者となっている。MRE患者の約50%が焦点性MREを有しており、脳内の仮想領域であるてんかん原性領域(EZ)が発作の原因である。
本発明の幾つかの実施形態を以下に詳細に説明する。実施形態を説明する際に、明確にするために特定の専門用語が使用される。しかしながら、本発明はそのように選択された特定の専門用語に限定されることを意図しない。当業者であれば、本発明の広い概念から逸脱することなく他の同等の構成要素を採用することができ、他の方法を開発することができることを理解するであろう。背景技術及び詳細な説明の節を含む本明細書のどこかに引用されている全ての参考文献は、あたかもそれぞれが個別に組み込まれているかのように、参照により組み込まれる。
1)かなりの数のてんかん患者が薬物に反応しないため、重度の障害がある。
2)全ての治療法は、侵襲性が高く長期にわたる術前評価を伴うことが多く、罹患率、病院のリソース、及び患者の費用が増加する。
3)発作局在化の現在の臨床パラダイムは、ビッグデータ技術の時代にあるにもかかわらず、EZの精密な特徴付けを妨げ、洗練されたデータ分析を活用していない。
Claims (21)
- 被験者の脳のてんかん原性領域を同定するためのプロセッサが、コンピュータ実行可能なプログラムを実行する方法であって、
それぞれが前記被験者の脳から取得された、ある期間にわたる複数Nの脳生理信号を受信するステップと、
前記複数Nの脳生理信号のそれぞれの少なくとも一部に基づいて、時間ウィンドウ内で前記複数Nの脳生理信号に対応するN個のノードのネットワークの線形時不変モデルである状態遷移行列を計算するステップと、
前記複数Nの脳生理信号のそれぞれについて、前記ネットワークを安定状態から不安定状態に遷移させる前記状態遷移行列における摂動の最小ノルムを計算するステップと、
前記脳生理信号に対する前記摂動の最小ノルムに基づいて、前記複数Nの脳生理信号のそれぞれに脆弱性メトリックを割り当てるステップと、
前記複数Nの脳生理信号の各々に割り当てられた脆弱性メトリックに基づいて、前記複数Nの脳生理信号の各々がてんかん原性領域にある確率を割り当てるステップと、を含む方法。 - 請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載の方法であって、
前記摂動の最小ノルムを計算するステップは、前記状態遷移行列の各行又は列に対する摂動の最小ノルムを計算するステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項3に記載の方法であって、
前記複数Nの脳生理信号のそれぞれに前記脆弱性メトリックを割り当てるステップは、前記状態遷移行列の対応する各行又は列に対する前記摂動の最小ノルムに基づいていることを特徴とする方法。 - 請求項4に記載の方法であって、
前記てんかん原性領域にある前記複数Nの脳生理信号のそれぞれの前記確率を示すヒートマップを生成するステップを更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項1-5のいずれか1項に記載の方法であって、前記期間内の複数の時点で、前記複数Nの脳生理信号のそれぞれに割り当てられた前記脆弱性メトリックの指標を表示するステップを更に含むことを特徴とする方法。
- 請求項1-6のいずれか1項に記載の方法であって、
前記複数Nの脳生理信号のそれぞれは、前記被験者の脳内の複数Nの電極の1つに対応することを特徴とする方法。 - コンピュータに実行させる被験者の脳のてんかん原性領域を同定するためのプログラムであって、前記コンピュータは、
それぞれが前記被験者の脳から取得された、ある期間にわたる複数Nの脳生理信号を受信し、
前記複数Nの脳生理信号のそれぞれの少なくとも一部に基づいて、時間ウィンドウ内で前記複数Nの脳生理信号に対応するN個のノードのネットワークの線形時不変モデルである状態遷移行列を計算し、
前記複数Nの脳生理信号のそれぞれについて、前記ネットワークを安定状態から不安定状態に遷移させる前記状態遷移行列における摂動の最小ノルムを計算し、
前記脳生理信号に対する前記摂動の最小ノルムに基づいて、前記複数Nの脳生理信号のそれぞれに脆弱性メトリックを割り当て、
前記複数Nの脳生理信号の各々に割り当てられた脆弱性メトリックに基づいて、前記複数Nの脳生理信号の各々がてんかん原性領域にある確率を割り当てることを特徴とするプログラム。 - 請求項8又は請求項9のいずれか1項に記載のプログラムであって、
前記コンピュータは、更に、前記状態遷移行列の各行又は列に対する摂動の最小ノルムを計算することによって、前記摂動の最小ノルムを計算することを特徴とするプログラム。 - 請求項10に記載のプログラムであって、
前記コンピュータは、更に、前記状態遷移行列の対応する各行又は列に対する前記摂動の最小ノルムに基づいて前記複数Nの脳生理信号のそれぞれに脆弱性メトリックを割り当てることによって、前記複数Nの脳生理信号のそれぞれに前記脆弱性メトリックを割り当てることを特徴とするプログラム。 - 請求項11に記載のプログラムであって、
前記コンピュータは更に、前記てんかん原性領域にある前記複数Nの脳生理信号のそれぞれの前記確率を示すヒートマップを生成することを特徴とするプログラム。 - 請求項8-12のいずれか1項に記載のプログラムであって、
前記コンピュータは更に、前記期間内の複数の時点で、前記複数Nの脳生理信号のそれぞれに割り当てられた前記脆弱性メトリックの指標を表示することを特徴とするプログラム。 - 請求項8-13のいずれか1項に記載のプログラムであって、
前記複数Nの脳生理信号のそれぞれは、前記被験者の脳内の複数Nの電極の1つに対応することを特徴とするプログラム。 - 被験者の脳のてんかん原性領域を同定するためのシステムであって、
それぞれが前記被験者の脳から取得された、ある期間にわたる複数Nの脳生理信号を受信し、
前記複数Nの脳生理信号のそれぞれの少なくとも一部に基づいて、時間ウィンドウ内で
前記複数Nの脳生理信号に対応するN個のノードのネットワークの線形時不変モデルである状態遷移行列を計算し、
前記複数Nの脳生理信号のそれぞれについて、前記ネットワークを安定状態から不安定状態に遷移させる前記状態遷移行列における摂動の最小ノルムを計算し、
前記脳生理信号に対する前記摂動の最小ノルムに基づいて、前記複数Nの脳生理信号のそれぞれに脆弱性メトリックを割り当て、
前記複数Nの脳生理信号の各々に割り当てられた脆弱性メトリックに基づいて、前記複数Nの脳生理信号の各々がてんかん原性領域にある確率を割り当てるように構成されたプロセッサを含むシステム。 - 請求項15又は請求項16のいずれか1項に記載のシステムであって、
前記状態遷移行列の各行又は列に対する摂動の最小ノルムを計算することによって、前記摂動の最小ノルムを計算するように前記プロセッサが更に構成されたことを特徴とするシステム。 - 請求項17に記載のシステムであって、
前記状態遷移行列の対応する各行又は列に対する前記摂動の最小ノルムに基づいて、外科的に埋め込まれた複数Nの電極のそれぞれに脆弱性メトリックを割り当てることによって、前記複数Nの脳生理信号のそれぞれに前記脆弱性メトリックを割り当てるように前記プロセッサが更に構成されたことを特徴とするシステム。 - 請求項18に記載のシステムであって、
前記てんかん原性領域にある前記複数Nの脳生理信号のそれぞれの前記確率を示すヒートマップを生成するように前記プロセッサが更に構成されたことを特徴とするシステム。 - 請求項15-19のいずれか1項に記載のシステムであって、
前記期間内の複数の時点で、前記複数Nの脳生理信号のそれぞれに割り当てられた前記脆弱性メトリックの指標を表示するように前記プロセッサが更に構成されたことを特徴とするシステム。 - 請求項15-20のいずれか1項に記載のシステムであって、
前記複数Nの脳生理信号のそれぞれは、前記被験者の脳内の複数Nの電極の1つに対応することを特徴とするシステム。
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