TWI804037B - 生酮飲食之評估系統及其運作方法 - Google Patents

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Abstract

一種生酮飲食之評估系統的運作方法包含以下步驟。預載反應組的複數腦波資料與非反應組的複數腦波資料，反應組的複數腦波資料與非反應組的複數腦波資料中的每一腦波資料包含複數通道的複數腦波圖；對複數通道的複數腦波圖進行預處理，以得出複數通道的複數預處理後的腦波圖；基於複數通道的複數預處理後的腦波圖中每兩者之間的相位同步性，以得出連接矩陣；將連接矩陣以不同頻段及不同腦波網路門檻值進行取樣分析，以得出複數腦波參數；基於反應組的預定事件的減少率、非反應組的預定事件的減少率與複數腦波參數，以建立預測模型。

Description

生酮飲食之評估系統及其運作方法
本發明是有關於一種系統及其運作方法，且特別是有關於一種生酮飲食之評估系統及其運作方法。
癲癇是一種會反覆發作的疾病。所謂「癲癇發作」是指腦細胞的不正常放電而導致突發性的抽搐、意識改變、異常感覺和怪異行為等。若使用兩種以上藥物，且達最大合理劑量，仍無法控制癲癇發作，稱為「頑固型癲癇」。
在醫學上，生酮飲食主要用於兒童困難控制的頑固型癲癇。然而，不是每位兒童吃生酮飲食後，都能有效抑制頑固型癲癇，且大部分兒童排斥生酮飲食。
本發明提出一種生酮飲食之評估系統及其運作方法，改善先前技術的問題。
在本發明的一實施例中，本發明所提出的生酮飲食之評估系統包含儲存裝置以及處理器。儲存裝置儲存至少 一指令、反應組的複數腦波資料與非反應組的複數腦波資料，反應組的複數腦波資料與非反應組的複數腦波資料中的每一腦波資料包含複數通道的複數腦波圖，處理器電性連接儲存裝置。處理器用以存取並執行至少一指令以：對複數通道的複數腦波圖進行預處理，以得出複數通道的複數預處理後的腦波圖；基於複數通道的複數預處理後的腦波圖中每兩者之間的相位同步性，以得出連接矩陣；將連接矩陣以不同頻段及不同腦波網路門檻值進行取樣分析，以得出複數腦波參數；基於反應組的一預定事件的減少率、非反應組的預定事件的減少率與複數腦波參數，以建立預測模型。
在本發明的一實施例中，處理器用以存取並執行至少一指令以：基於反應組的預定事件的減少率、非反應組的預定事件的減少率與複數腦波參數，透過限制性立方曲線(restricted cubic spline)，以建立預測模型。
在本發明的一實施例中，處理器用以存取並執行至少一指令以：基於預測模型以分析複數通道的複數新的腦波圖，以判斷複數新的腦波圖傾向反應組或非反應組。
在本發明的一實施例中，生酮飲食之評估系統更包含通訊裝置。通訊裝置電性連接處理器，處理器用以存取並執行至少一指令以：當複數新的腦波圖傾向非反應組時，透過通訊裝置傳送警示通知至行動裝置的行動應用程式。
在本發明的一實施例中，生酮飲食之評估系統更包 含通訊裝置。通訊裝置電性連接處理器，在行動裝置拍攝食物的照片並透過行動裝置的行動應用程式傳送至通訊裝置以後，處理器判斷食物是否屬於生酮飲食，當處理器判定食物不屬於生酮飲食時，處理器透過通訊裝置推送禁止信息至行動應用程式。
在本發明的一實施例中，本發明所提出的生酮飲食之評估系統的運作方法包含以下步驟：預載反應組的複數腦波資料與非反應組的複數腦波資料，反應組的複數腦波資料與非反應組的複數腦波資料中的每一腦波資料包含複數通道的複數腦波圖；對複數通道的複數腦波圖進行預處理，以得出複數通道的複數預處理後的腦波圖；基於複數通道的複數預處理後的腦波圖中每兩者之間的相位同步性，以得出連接矩陣；將連接矩陣以不同頻段及不同腦波網路門檻值進行取樣分析，以得出複數腦波參數；基於反應組的預定事件的減少率、非反應組的預定事件的減少率與複數腦波參數，以建立預測模型。
在本發明的一實施例中，建立預測模型之步驟包含：基於反應組的預定事件的減少率、非反應組的預定事件的減少率與複數腦波參數，透過限制性立方曲線，以建立預測模型。
在本發明的一實施例中，運作方法更包含：基於預測模型以分析複數通道的複數新的腦波圖，以判斷複數新的腦波圖傾向反應組或非反應組。
在本發明的一實施例中，運作方法更包含：當複數 新的腦波圖傾向非反應組時，傳送警示通知至行動裝置的行動應用程式。
在本發明的一實施例中，運作方法更包含：在行動裝置拍攝食物的照片並透過行動裝置的行動應用程式傳送至通訊裝置以後，判斷食物是否屬於生酮飲食；當處理器判定食物不屬於生酮飲食時，處理器透過通訊裝置推送禁止信息至行動應用程式。
綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由本發明的生酮飲食之評估系統及其運作方法，可訓練預測模型計算分析開始接受生酮飲食的癲癇受試者的腦波圖，以較精確地預判生酮飲食未來對於降低癲癇發作率是否有效，藉以避免不同評估者對於腦波有不同的評估結果。
以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
100:生酮飲食之評估系統
110:儲存裝置
120:處理器
130:通訊裝置
180:腦波量測裝置
190:行動裝置
200:運作方法
S201~S205:步驟
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖是依照本發明一實施例之一種生酮飲食之評估系統的方塊圖；以及第2圖是依照本發明一實施例之一種生酮飲食之評估系統的運作方法的流程圖。
為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。
請參照第1圖，本發明之技術態樣是一種生酮飲食之評估系統100，其可應用在電腦，或是廣泛地運用在相關之技術環節。本技術態樣之生酮飲食之評估系統100可達到相當的技術進步，並具有產業上的廣泛利用價值。以下將搭配第1圖來說明生酮飲食之評估系統100之具體實施方式。
應瞭解到，生酮飲食之評估系統100的多種實施方式搭配第1圖進行描述。於以下描述中，為了便於解釋，進一步設定許多特定細節以提供一或多個實施方式的全面性闡述。然而，本技術可在沒有這些特定細節的情況下實施。於其他舉例中，為了有效描述這些實施方式，已知結構與裝置以方塊圖形式顯示。此處使用的「舉例而言」的用語，以表示「作為例子、實例或例證」的意思。此處描述的作為「舉例而言」的任何實施例，無須解讀為較佳或優於其他實施例。
實作上，在本發明的一實施例中，生酮飲食之評估系統100可為伺服器、電腦主機或其他計算機設備。以伺服器言，已發展或開發中的許多技術可管理計算機伺服器的運作，大致上可以提供可存取性、一致性與效率。遠端 管理允許用於伺服器的輸入輸出介面(例如：顯示螢幕、滑鼠、鍵盤…等)的移除，以及網路管理者實體訪問每一個伺服器的需求。舉例而言，包含許多計算機伺服器的龐大資料中心一般使用多種遠端管理工具來管理，以配置、監控與除錯伺服器硬體與軟體。
應瞭解到，本文中所使用之『約』、『大約』或『大致』係用以修飾任何可些微變化的數量，但這種些微變化並不會改變其本質。於實施方式中若無特別說明，則代表以『約』、『大約』或『大致』所修飾之數值的誤差範圍一般是容許在百分之二十以內，較佳地是於百分之十以內，而更佳地則是於百分五之以內。
實作上，在本發明的一實施例中，生酮飲食之評估系統100可選擇性地與腦波量測裝置180建立連線。應瞭解到，於實施方式與申請專利範圍中，涉及『連線』之描述，其可泛指一元件透過其他元件而間接與另一元件進行有線與/或無線通訊，或是一元件無須透過其他元件而實體連接至另一元件。舉例而言，生酮飲食之評估系統100可透過其他元件而間接與腦波量測裝置180進行有線與/或無線通訊，或是生酮飲食之評估系統100無須透過其他元件而實體連接至腦波量測裝置180，熟習此項技藝者應視當時需要彈性選擇之。
第1圖是依照本發明一實施例之一種生酮飲食之評估系統100的方塊圖。如第1圖所示，生酮飲食之評估系統100包含儲存裝置110、處理器120以及通訊裝置130。 舉例而言，儲存裝置110可為硬碟、快閃儲存裝置或其他儲存媒介，處理器120可為中央處理器，通訊裝置130可為有線與/或無線網路設備。
在架構上，儲存裝置110電性連接處理器120，處理器120電性連接通訊裝置130。應瞭解到，於實施方式與申請專利範圍中，涉及『電性連接』之描述，其可泛指一元件透過其他元件而間接電氣耦合至另一元件，或是一元件無須透過其他元件而直接電連結至另一元件。舉例而言，儲存裝置110可為內建儲存裝置直接電連結至處理器120，或是儲存裝置110可為外部儲存設備透過網路裝置間接連線至處理器120。
在本發明的一實施例中，儲存裝置110儲存至少一指令、反應組(如：生酮飲食後癲癇發作率有效降低的一組人)的複數腦波資料與非反應組(如：生酮飲食後癲癇發作率未有效降低的一組人)的複數腦波資料，反應組的複數腦波資料與非反應組的複數腦波資料中的每一腦波資料包含複數通道的複數腦波圖。處理器120用以存取並執行至少一指令以：對複數通道的複數腦波圖進行預處理，以得出複數通道的複數預處理後的腦波圖；基於複數通道的複數預處理後的腦波圖中每兩者之間的相位同步性，以得出連接矩陣；將連接矩陣以不同頻段(如：θ、α、β等不同腦波頻段)及不同腦波網路門檻值(如：90%、85%…10%腦波網路強度)進行取樣分析，以得出複數腦波參數(如：平均集聚係數、平均效能、平均中介中心度… 等)；基於反應組的一預定事件(如：癲癇發作)的減少率、非反應組的預定事件的減少率與複數腦波參數，以建立預測模型。藉此，預測模型可用於計算分析剛開始接受生酮飲食的癲癇受試者的腦波圖，以較精確地預判生酮飲食未來對於降低癲癇發作率是否有效，藉以避免不同評估者對於腦波有不同的評估結果。
關於上述預處理，實作上，舉例而言，每個腦波圖通道都使用約0.5-30Hz頻帶中的有限脈衝響應濾波器進行帶通濾波。數據重新參考所有頭皮通道的平均值。隨後，執行獨立成分分析分解以從腦波圖中去除眼球運動、眨眼和其他機械偽影。然後將靜息態腦波圖劃分為29個時期，持續時間約為4秒，重疊約為2秒。檢查這些時期以確保它們都不涉及不良通道，並且它們都不包含頭部運動或肌肉運動。藉此，預處理後的腦波圖已去除眼球運動、眨眼、機械偽影、部運動、肌肉運動…等影響。
關於預測模型的建立方式，在本發明的一實施例中，處理器用以存取並執行至少一指令以：基於反應組的預定事件的減少率、非反應組的預定事件的減少率與複數腦波參數，透過限制性立方曲線(restricted cubic spline)，以建立預測模型。由於腦波參數係非線性的，透過限制性立方曲線來建立預測模型，有較佳的預測的精確度。
相較於上述限制性立方曲線，於一控制實驗中，透過傳統的多變數回歸模型來建立預測模型，會導致預測的 精確度降低。
在本發明的一實施例中，處理器120用以存取並執行至少一指令以：基於預測模型以分析複數通道的複數新的腦波圖(如：剛開始接受生酮飲食的癲癇受試者的腦波圖)，以判斷複數新的腦波圖傾向反應組或非反應組。藉此，預測模型可用於計算分析剛開始接受生酮飲食的癲癇受試者的腦波圖，以較精確地預判生酮飲食未來對於降低癲癇發作率是否有效。
承上，在本發明的一實施例中，處理器用以存取並執行至少一指令以：當複數新的腦波圖傾向非反應組時，透過通訊裝置130傳送警示通知至行動裝置190的行動應用程式。藉此，由於預判生酮飲食未來對於降低癲癇發作率可能無效，醫師可透過行動裝置190的行動應用程式(醫師模式)上的警示通知，來評估是否停止生酮飲食，改用其他療法(如：癲癇手術、神經調節技術…等)。
實作上，舉例而言，行動應用程式除了上述醫師模式以外，亦有家屬模式。
在本發明的一實施例中，在行動裝置190拍攝食物的照片並透過行動裝置190的行動應用程式(家屬模式)傳送至通訊裝置130以後，處理器120判斷食物是否屬於生酮飲食，當處理器120判定食物(如：糖果)不屬於生酮飲食時，處理器120透過通訊裝置130推送禁止信息至行動應用程式，使行動應用程式呈現提醒錯誤(NG)食物小視窗。
實作上，舉例而言，儲存裝置110可預先建立好生酮飲食的分類辨識模型，讓處理器120得以進行判斷。家屬對於未知的食物只要透過行動裝置190的行動應用程式的使用者介面上傳照片至生酮飲食之評估系統100，便能迅速得到判斷結果。
相較於目前市面上生酮飲食程式都應用於減重/塑身，非應用於治療癲癇。這次所開發的行動應用程式(APP)功能是結合癲癇相關記錄和資料，讓患者便於記載癲癇發作和飲食記錄，供臨床上醫師、營養師和個管師作為疾病治療的依據。本發明的行動應用程式支援詳細的飲食記錄(含拍照功能)、提醒NG食物小視窗、副作用記錄和生酮飲食食譜和獨創的故事繪本(如：閃電兔故事繪本)，這些功能是期望個案和其照顧者能更瞭解生酮飲食的相關資料，讓他們能便於飲食記錄和備餐，提醒自己是否誤食NG食物，並觀察使用生酮飲食後是否出現副作用。
醫院端的檢驗/檢查數據上傳至個案之註冊ID雲端資料庫，由數據分析伺服器(如：生酮飲食之評估系統100)下載並解析數據，再將分析結果上傳回雲端資料庫與上述的行動應用程式(APP)，讓個案和其照顧者得知檢驗/檢查與分析結果。本發明以腦波數據作為分析的基礎，亦可增加更多有用的生物標記，以更準確預測個案對於生酮飲食療效程度，進一步診斷哪些癲癇患者適合使用生酮飲食治療。
為了對上述生酮飲食之評估系統100的運作方法 做更進一步的闡述，請同時參照第1~2圖，第2圖是依照本發明一實施例之一種生酮飲食之評估系統100的運作方法200的流程圖。如第2圖所示，運作方法200包含步驟S201~S205(應瞭解到，在本實施例中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。
運作方法200可以採用非暫態電腦可讀取記錄媒體上的電腦程式產品的形式，此電腦可讀取記錄媒體具有包含在介質中的電腦可讀取的複數個指令。適合的記錄媒體可以包括以下任一者：非揮發性記憶體，例如：唯讀記憶體(ROM)、可程式唯讀記憶體(PROM)、可抹拭可程式唯讀記憶體(EPROM)、電子抹除式可程式唯讀記憶體(EEPROM)；揮發性記憶體，例如：靜態隨機存取記憶體(SRAM)、動態隨機存取記憶體(DRAM)、雙倍資料率隨機存取記憶體(DDR-RAM)；光學儲存裝置，例如：唯讀光碟(CD-ROM)、唯讀數位多功能影音光碟(DVD-ROM)；磁性儲存裝置，例如：硬碟機、軟碟機。
於步驟S201，預載反應組的複數腦波資料與非反應組的複數腦波資料，反應組的複數腦波資料與非反應組的複數腦波資料中的每一腦波資料包含複數通道的複數腦波圖。於步驟S202，對複數通道的複數腦波圖進行預處理，以得出複數通道的複數預處理後的腦波圖。於步驟S203，基於複數通道的複數預處理後的腦波圖中每兩者之間的相位同步性，以得出連接矩陣。於步驟S204，將連接 矩陣以不同頻段及不同腦波網路門檻值進行取樣分析，以得出複數腦波參數。於步驟S205，基於反應組的預定事件的減少率、非反應組的預定事件的減少率與複數腦波參數，以建立預測模型。
在本發明的一實施例中，步驟S205包含：基於反應組的預定事件的減少率、非反應組的預定事件的減少率與複數腦波參數，透過限制性立方曲線，以建立預測模型。
在本發明的一實施例中，運作方法200更包含：基於預測模型以分析複數通道的複數新的腦波圖，以判斷複數新的腦波圖傾向反應組或非反應組。
在本發明的一實施例中，運作方法200更包含：當複數新的腦波圖傾向非反應組，傳送警示通知至行動裝置190的行動應用程式。
在本發明的一實施例中，運作方法200更包含：在行動裝置190拍攝食物的照片並透過行動裝置190的行動應用程式上傳以後，判斷食物是否屬於生酮飲食；當判定食物不屬於生酮飲食時，推送禁止信息至行動應用程式。
綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由本發明的生酮飲食之評估系統100及其運作方法200，可訓練預測模型計算分析剛開始接受生酮飲食的癲癇受試者的腦波圖，以較精確地預判生酮飲食未來對於降低癲癇發作率是否有效，藉以避免不同評估者對於腦波有不同的評估結果。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
200:運作方法 S201～S205:步驟

Claims (10)

  1. 一種生酮飲食之評估系統，包含：一儲存裝置，儲存至少一指令、一反應組的複數腦波資料與一非反應組的複數腦波資料，該反應組的該些腦波資料與該非反應組的該些腦波資料中的每一腦波資料包含複數通道的複數腦波圖；以及一處理器，電性連接該儲存裝置，其中該處理器用以存取並執行該至少一指令以：對該些通道的該些腦波圖進行預處理，以得出該些通道的複數預處理後的腦波圖；基於該些通道的該些預處理後的腦波圖中每兩者之間的相位同步性，以得出一連接矩陣；將該連接矩陣以不同頻段及不同腦波網路門檻值進行取樣分析，以得出複數腦波參數；以及基於該反應組的一預定事件的減少率、該非反應組的該預定事件的減少率與該些腦波參數，以建立一預測模型(predictive model)。
  2. 如請求項1所述之生酮飲食之評估系統，其中該處理器用以存取並執行該至少一指令以：基於該反應組的該預定事件的減少率、該非反應組的該預定事件的減少率與該些腦波參數，透過一限制性立方曲線(restricted cubic spline)，以建立該預測 模型。
  3. 如請求項1所述之生酮飲食之評估系統，其中該處理器用以存取並執行該至少一指令以：基於該預測模型以分析該些通道的複數新的腦波圖，以判斷該些新的腦波圖傾向該反應組或該非反應組。
  4. 如請求項3所述之生酮飲食之評估系統，更包含：一通訊裝置，電性連接該處理器，該處理器用以存取並執行該至少一指令以：當該些新的腦波圖傾向該非反應組時，透過該通訊裝置傳送一警示通知至一行動裝置的一行動應用程式。
  5. 如請求項1所述之生酮飲食之評估系統，更包含：一通訊裝置，電性連接該處理器，在一行動裝置拍攝一食物的照片並透過該行動裝置的一行動應用程式傳送至該通訊裝置以後，該處理器判斷該食物是否屬於生酮飲食，當該處理器判定該食物不屬於該生酮飲食時，該處理器透過該通訊裝置推送一禁止信息至該行動應用程式。
  6. 一種生酮飲食之評估系統的運作方法，該生 酮飲食之評估系統包含一儲存裝置與一處理器，該處理器電性連接該儲存裝置，該運作方法包含以下步驟：利用該儲存裝置儲存一反應組的複數腦波資料與一非反應組的複數腦波資料，該反應組的該些腦波資料與該非反應組的該些腦波資料中的每一腦波資料包含複數通道的複數腦波圖；以及利用該處理器對該些通道的該些腦波圖進行預處理，以得出該些通道的複數預處理後的腦波圖；利用該處理器基於該些通道的該些預處理後的腦波圖中每兩者之間的相位同步性，以得出一連接矩陣；利用該處理器將該連接矩陣以不同頻段及不同腦波網路門檻值進行取樣分析，以得出複數腦波參數；以及利用該處理器基於該反應組的一預定事件的減少率、該非反應組的該預定事件的減少率與該些腦波參數，以建立一預測模型。
  7. 如請求項6所述之運作方法，其中建立該預測模型之步驟包含：利用該處理器基於該反應組的該預定事件的減少率、該非反應組的該預定事件的減少率與該些腦波參數，透過一限制性立方曲線，以建立該預測模型。
  8. 如請求項6所述之運作方法，更包含：利用該處理器基於該預測模型以分析該些通道的複數 新的腦波圖，以判斷該些新的腦波圖傾向該反應組或該非反應組。
  9. 如請求項8所述之運作方法，該生酮飲食之評估系統更包含一通訊裝置，該通訊裝置電性連接該處理器，該運作方法更包含：當該些新的腦波圖傾向該非反應組時，利用該處理器以透過該通訊裝置傳送一警示通知至一行動裝置的一行動應用程式。
  10. 如請求項6所述之運作方法，該生酮飲食之評估系統更包含一通訊裝置，該通訊裝置電性連接該處理器，該運作方法更包含：在該通訊裝置收到一行動裝置透過一行動應用程式所傳送的一食物的一照片以後，利用該處理器判斷該食物是否屬於生酮飲食；以及當該處理器判定該食物不屬於該生酮飲食時，利用該處理器以透過該通訊裝置推送一禁止信息至該行動應用程式。
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