MXPA05007902A

MXPA05007902A - Reconstruccion de fuente en linea para eeg/meg y ecg/mcg.

Info

Publication number: MXPA05007902A
Application number: MXPA05007902A
Authority: MX
Inventors: Stephen F Sands
Original assignee: Compumedics Usa Inc
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2006-04-18
Also published as: CA2513098A1; JP2011031061A; WO2004068313A3; DE602004031712D1; KR20050103211A; EP1590037A2; AU2004208344B2; WO2004068313A2; CN1744927A; ATE500862T1; KR101080881B1; AU2004208344A1; BRPI0406873B1; EP2210554A1; CN1744927B; ZA200505638B; US20110082360A1; NO20053976L; JP5351121B2; JP2006516455A

Abstract

En una modalidad, la presente invencion incluye un sistema de EEG que comprende sensores que se utilizan para reunir una senal electromagnetica de un paciente; un sistema de procesamiento de senal; y un sistema computarizado. El sistema computarizado se configura para soportar multiples cadenas de ejecucion. El sistema computarizado inicia una primera cadena de ejecucion, un modulo de medicion, donde los datos se filtran y en algunos casos se promedian. Tipicamente, los datos se filtran durante un periodo de latencia particular. Una vez que se han filtrado y promediado los datos, el resultado se da a una segunda cadena de ejecucion, el modulo de reconstruccion de fuente, el cual entonces procede a ejecutar una reconstruccion de fuente para el ensayo. El modulo de medicion entonces adquiere y procesa los nuevos datos electromagneticos de un nuevo ensayo mientras la reconstruccion de fuente esta siendo realizada en el ensayo mas reciente.

Description

RECONSTRUCCIÓN DE FUENTE EN LÍNEA PARA EEG/MEG Y ECG/MCG ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Generalmente, la invención se refiere al campo de formación de imágenes de fuentes. Más específicamente, la invención se refiere a realizar la reconstrucción de fuente en linea para señales electromagnéticas continuamente adquiridas . Investigadores y doctores con frecuencia tratan de localizar la fuente de actividad electromagnética en el tejido neural o cardiaco para poder diagnosticar una enfermedad o determinar patrones de conducta. El proceso de reconstrucción de fuente típicamente se utiliza para localizar está actividad electromagnética. Este proceso generalmente involucra reunir las señales electromagnéticas del tejido neural o cardiaco de un paciente a través de varías modalidades tales como un electroencefalograma (EEG) , magnetoencefalograma (MEG) , electrocardiograma (ECG) o magnetocardiograma (MCG) . Estos datos entonces se almacenan y transportan a un sistema computarizado autónomo el cual se utiliza para realizar la reconstrucción de fuente. Una de las desventajas de este método conocido para realizar la reconstrucción de fuente es que no proporciona una indicación de la calidad de las señales electromagnéticas que se registran. Un número de variables se involucran en determinar la fuente de la actividad electromagnética.

Errores en el establecimiento de la prueba, o una relación deficiente de señal a ruido (SMR) puede tener un impacto importante sobre el cálculo de reconstrucción de fuente.

Imprecisiones en los datos electromagnéticos adquiridos pueden prohibir una reconstrucción de fuente aceptable, requiriendo que el paciente repita las pruebas. Múltiples pruebas incrementan los costos del procedimiento y las hace más problemáticas para el paciente. Como resultado, existe una necesidad en la técnica de un método para probar los datos electromagnéticos adquiridos para asegurar que puedan producir una reconstrucción de fuente relativamente confiable. La presente invención es un método y aparato para realizar la reconstrucción de fuente en linea, en donde una señal electromagnética experimenta reconstrucción de fuente casi inmediatamente después de que se ha adquirido. En una modalidad, la presente invención incluye un sistema de EEG que se comprende de sensores que se utilizan para reunir una señal electromagnética de una paciente; un sistema de procesamiento de señales; y un sistema computarizado . El sistema computarizado se configura para soportar múltiples cadenas de ejecución. En una modalidad, los sensores de EEG/MEG adquieren una señal electromagnética de un paciente y transmite la señal al sistema de procesamiento de señales. Utilizando métodos conocidos, la señal se filtra, amplifica y digitaliza en paquetes de datos los cuales se reciben por el sistema computerizado . En una modalidad, el sistema computarizado inicia una primera cadena, un módulo de medición donde los datos se filtran y en algunos casos se promedian. Típicamente, los datos se filtran durante un periodo de latencia particular. Una vez que los datos se han filtrado y promediado, los resultados será una segunda cadena, el módulo de reconstrucción de fuente, el cual entonces procede para generar una reconstrucción de fuente para el ensayo. El módulo de medición entonces adquiere y procesa nuevos datos electromagnéticos de un nuevo ensayo mientras la reconstrucción de fuente se está realizando en el ensayo más reciente. En una modalidad, un bucle de retroalimentación está en comunicación con el establecimiento de medición que está adquiriendo los datos electromagnéticos. El bucle de retroalimentación controla los parámetros del proceso de adquisición o detiene la medición después de que se satisface un cierto criterio de estabilidad. Utilizando los resultados de la reconstrucción de fuente, el establecimiento de prueba puede modificarse para incrementar la calidad de la señal electromagnética adquirida. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para propósitos de facilitar y entender la materia objeto buscada para ser protegida, se ilustra en los dibujos anexos una modalidad de los mismos. A partir de una inspección de los dibujos, cuando se considera junto con la siguiente descripción, la materia objeto buscada para ser protegida, su construcción y operación, y muchas de sus ventajas pueden entenderse y apreciarse fácilmente. La FIGURA 1 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de una reconstrucción de fuente en línea con un establecimiento de EEG diagonal. La FIGURA 2 es un ejemplo de un diagrama de dispersión que muestra ubicaciones dipolo. Como se muestra en la FIGURA 1, en una modalidad, la presente invención se integra en un sistema 10 de EEG. El uso de un sistema 10 de EEG es principalmente para el propósito de explicación solamente. Alguien de experiencia en la técnica puede entender fácilmente que la presente invención se adapta fácilmente para su uso en un número de diferentes aplicaciones en donde la fuente de tejido de una señal electromagnética se está determinando. El sistema 10 de EEG incluye sensores 12 que se utilizan para adquirir una señal electromagnética de un paciente. Un sistema 14 de procesamiento de señales filtra, amplifica, y digitaliza la señal electromagnética. Un sistema 16 computarizado incluye dispositivos de almacenaje de memoria para almacenar las señales recibidas del sistema 14 de procesamiento de señales y uno o más procesadores para procesar las señales. El sistema 16 computarizado se configura para soportar múltiples cadenas de ejecución. Múltiples cadenas de ejecución representan una secuencia sencilla de instrucciones ejecutadas en paralelo con otras secuencias, ya sea por división de tiempo o multiprocesamiento. Como opuestas a multitareas que ejecutan esencialmente los procesos independientes, múltiples cadenas son capaces de compartir información, memoria y otros recursos directamente entre cada cadena. En una modalidad, una señal fisiológica electromagnética se adquiere utilizando un establecimiento de prueba que se comprende de una pluralidad de sensores y un sistema de procesamiento de señales. Los sensores 12 de EEG/MEG adquieren una señal electromagnética de un paciente y transmiten la señal al sistema 14 de procesamiento de señales. Utilizando métodos conocidos, la señal se filtra, amplifica y digitaliza en paquetes de datos los cuales se reciben por el sistema 16 computarizado. En una modalidad, los datos medidos y digitalizados se comparten entre dos cadenas integradas. Una cadena incluye un módulo 18 de reconstrucción de fuente en donde los datos se utilizan para determinar la ubicación de tejido de fuente y en donde una representación gráfica de tejido de fuente se genera, ün ejemplo de un módulo de reconstrucción de fuente compatible es el paquete de software SOURCE® por Neuroscan. Una segunda cadena puede incluir un módulo 16 de software de medición el cual es capaz de analizar, filtrar, mapear y graficar la señal adquirida. Un ejemplo de un módulo de software de medición compatible es el paquete de software SCAN® por Neuroscan. En una modalidad, los datos electromagnéticos adquiridos van inicialmente en el módulo 16 de medición donde los datos se filtran y en algunos casos se promedian. Típicamente, los datos se filtran durante un periodo de latencia particular, el periodo de latencia es dependiente del tipo de prueba que se está haciendo. Una longitud de época o de ensayo en Potencial Evocados Somatosensoriales (SEP) está en el orden de 1 segundo. Las proporciones de muestreo en este caso están en el orden de 1 kHz (lms de tiempo de muestreo) . Una vez que los datos se han filtrado y promediado, el resultado se da al módulo 18 de reconstrucción de fuente el cual entonces procede para generar una reconstrucción de fuente para el ensayo. El módulo 16 de medición entonces adquiere y procesa los datos electromagnéticos de un nuevo ensayo mientras la reconstrucción de fuente está siendo realizada en el ensayo más reciente. Existe un número de diferentes métodos conocidos en la técnica para realizar la reconstrucción de fuente. La reconstrucción de fuente típicamente involucra determinar el tipo de actividad electromagnética, tal como un dipolo de corriente equivalente sencillo (ECD) , un dipolo de movimiento, un dipolo estacionario, un dipolo fijo, un dipolo regional y crear un modelo que intenta determinar la fuente de actividad a través del uso de fórmulas matemáticas las cuales describen las distribuciones de campo electromagnético de la actividad electromagnética. Esos modelos típicamente dependen de la posición y orientación de la fuente, la posición y orientación de los sensores que recogen las señales electromagnéticas y la geometría y propiedades de conductividad del tejido conductor de volumen (cabeza o pecho) . Existen varios modelos que se conocen en la técnica, estos incluyen una esfera triconcéntrica, modelos conductores de volumen del Método de Elemento Límite (BEM) , y Método de Elemento Finito (FEM) . Los datos medidos muestran una relación de señal a ruido limitada (SNR) debido a la actividad de fondo, el ambiente y el ruido del amplificador. La distribución de ruido de los datos lleva a posiciones dipolo dispersadas en el espacio de fuente alrededor de la posición de fuente más probable. Como tal los dipolos reconstruidos solo representan las posiciones de fuentes más probables. Utilizando la reconstrucción de fuente en línea en una cierta latencia (por ejemplo, postestímulo de 20 ms para la estimulación del dedo/mano) la calidad de los datos/SNR de los datos con respecto a la reconstrucción/estabilidad de fuente puede verificarse en línea en tiempo real, puesto que una reconstrucción de fuente dipolo en movimiento sencilla (utilizando la Fuente V2) toma aproximadamente 3ms en un PC del estado de la técnica (~2HHz) . El paquete de medición integrado/localización de fuente (SCAN/SOÜRCE) es capaz de reconstruir dipolos en una o varias latencias preseleccionadas después de cada época/ensayo de medición después de promediar los datos. En algunos casos, varios cientos y hasta varios miles de promedios se requieren para poder mejorar la SNR de las mediciones. Debido al rendimiento de cálculo mejorado, algoritmos optimizados y arquitectura de software (cadenas) , la reconstrucción de fuente en línea para electroencefalografía/electrocardiografía (EEG/ECG) y/o magnetoencefalografía/magnetocardiografía (MEG/MCG) se vuelve posible . Además de la reconstrucción de fuente, el módulo de reconstrucción de fuente puede incluir también procedimientos conocidos para la detección de ataques/conteo 22 de eventos, análisis 24 de SNR, y para sobreponer los resultados sobre datos 26 anátomicos (como se muestra en la Figura 2). En una modalidad, el módulo de reconstrucción de fuente primero realiza una detección de evento (por ejemplo para detectar ataques epilépticos) o un cierto número de promedios (por ejemplo potencial evocado para mapeo funcional) y/o análisis de SNR. La funcionalidad de reconstrucción de fuente entonces se llama y los resultados se despliegan (por ejemplo, dipolos actuales equivalentes, opcional con una superposición para datos de imagen anatómica) en una pantalla. Los análisis de resultado opcionales pueden agregarse (por ejemplo, análisis por agrupaciones para ataques 28 epilépticos o análisis de volumen de confidencia para resultados de mapeo funcionales) . El procedimiento para la reconstrucción de ataque epiléptico es diferente, cuando no tiene lugar el promedio de los datos medidos. Las proporciones de muestreo típicas están en el orden de 200Hz (5ms) . Después de la detección/umbral de ataques automatizados de EEG precedente, los dipolos pueden reconstruirse en línea (mejor succión de fuente se implementa como cadena separada, de baja prioridad en el paquete de adquisición/reconstrucción para poder evitar pérdida de datos) para un tiempo/margen de latencia preseleccionados con las mismas ventajas que lo anterior y se vuelve posible la localización/diagnóstico del enfoque epiléptico acelerado y mej orado . En una modalidad, un bucle 30 de retroalimentación está en comunicación con el establecimiento de medición que está adquiriendo los datos electromagnéticos. El bucle de retroalimentación controla los parámetros del proceso de adquisición o detiene la medición después de que se satisface un cierto criterio de estabilidad o SNR. La reconstrucción de fuente en linea mejora las posibilidades y agrega los valores a las medidas digitales (por ejemplo neurofisiológicas ) puesto que proporciona retroalimentación inmediata sobre el establecimiento de medición y la calidad de los datos asi como la condición del individuo/paciente. Con elipsoides de confianza o diagramas de dispersión de las ubicaciones de dipolos la estabilidad en incremento de la posición de fuente debido a la SNR en incremento puede vigilarse y los errores de establecimiento/configuración sistemáticos pueden encontrarse directamente durante el procedimiento de prueba. La materia establecida en la descripción anterior y los dibujos anexos se ofrece por medio de ilustración solamente y no como una limitación. Mientras una modalidad particular se ha mostrado y descrito, será obvio para aquellos con experiencia en la técnica que cambios y modificaciones pueden hacerse sin apartarse de los aspectos más amplios y la contribución de los solicitantes. El alcance actual de la protección buscada se pretende para definirse en las siguientes reivindicaciones cuando se vea en su perspectiva apropiada basada en la técnica anterior.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un método caracterizado porque comprende: adquirir una primera señal fisiológica electromagnética; filtrar la señal para un margen de latencia; realizar una reconstrucción de fuente para la señal; y adquirir una segunda señal fisiológica electromagnética mientras la reconstrucción de fuente está siendo realizada en la primera señal electromagnética.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de realizar la reconstrucción de fuente incluye calcular un dipolo actual equivalente sencillo.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de realizar la reconstrucción de fuente incluye calcular un dipolo de movimiento .
4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de realizar la reconstrucción de fuente incluye calcular un dipolo de rotación .
5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de realizar la reconstrucción de fuente incluye calcular un dipolo regional.
6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de realizar la reconstrucción de fuente incluye calcular un dipolo fijo.
7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de realizar la reconstrucción de fuente incluye utilizar un modelo conductor de volumen de cera concéntrica.
8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de realizar la reconstrucción de fuente incluye utilizar un modelo conductor de volumen del Método de Elemento Límite (BEM) .
9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de realizar la reconstrucción de fuente incluye utilizar un modelo de Método de Elemento Finito (FEM) .
10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende la etapa de promediar los datos filtrados.
11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende la etapa de aplicar un dipolo sobre una imagen anatómica.
12. El método de conformidad con las reivindicaciones, caracterizado porque además comprende crear un diagrama de dispersión de ubicaciones dipolo.
13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un análisis de señal a ruido de los datos neurofisiológicos requeridos.
14. ün aparato caracterizado porque comprende: un sensor para adquirir una señal fisiológica electromagnética; un circuito del procesamiento de señales en comunicación con el sensor; un procesador en comunicación con el circuito de procesamiento de señales y configurado para soportar múltiples cadenas de ejecución con una cadena siendo un módulo de medición y una segunda cadena siendo un módulo de reconstrucción de fuente.
15. El aparato de conformidad con la reivindicación 14 , caracterizado porque además comprende una pantalla que muestra los resultados de reconstrucción de fuente superpuestos sobre los datos anatómicos.
16. El aparato de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sensor adquiere los datos de MEG.
17. El aparato de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sensor adquiere los datos de EEG
18. El aparato de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sensor adquiere los datos de ECG.
19. El aparato de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sensor adquiere los datos MCG.
20. Un método de prueba caracterizado porque comprende: adquirir una señal fisiológica electromagnética a través de un establecimiento de prueba; determinar la latencia de la señal; realizar una reconstrucción de fuente de los datos dentro de un margen de latencia predeterminado; y utilizar la reconstrucción de fuente para modificar el establecimiento de prueba.