[發明專利]基于混合特征矩陣融合的癲癇檢測與顱內電刺激閉環系統

在審

• 申請號: 202110470140.5
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113180603A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 薛寧;劉春秀;趙明;周軍;姚鐳;劉鐵柱;姚盼;尹思遠;尤昌華
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/383
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本發明提供了一種基于混合特征矩陣融合的癲癇檢測與電刺激閉環系統，所述癲癇檢測與電刺激閉環系統包括癲癇檢測模塊和電刺激反饋模塊；其中，癲癇檢測模塊用于定位癲癇發生部位，獲取癲癇信號的物理信息，并判斷癲癇的類型；電刺激反饋模塊用于對癲癇病灶給予不同類型電刺激反饋。

技術領域

本發明涉及生理信號監測技術領域，特別涉及一種基于混合特征矩陣融合的癲癇檢測與電刺激閉環系統。

背景技術

創傷性顱腦損傷是死亡率極高的全球性健康問題，中國每年大約60萬人發生顱腦創傷，其中死亡10萬人左右，造成直接和間接經濟損失高達100億元以上。中國顱腦創傷資料庫初步統計結果顯示，在中國47家醫院13000多例急性顱腦創傷住院病人中，重型顱腦創傷的病死率＞20％，重殘率＞50％。國外數據顯示，對于格拉斯哥昏迷評分(Glasgow ComaScale，GCS)≤8分的重型顱腦損傷患者，其死亡率率高達35％～45％。

顱內壓、腦神經電信號、顱內溫度和顱內氧分壓以及顱內電解質濃度的檢測是指示腦損傷以及二次腦損傷的生理指標，實時監控并分析上述指標不僅可以早期判斷二次腦損傷的發生，還可以量化腦損傷的程度。2016年美國腦外傷基金會(Brain TraumaFoundation，BTF)發表了重型顱腦創傷治療指南(第四版)。指南內包含了關于重癥顱腦創傷的治療意見，推薦GCS≤8以內的患者在腦損傷后進行24-36小時的持續性的多參數監測，可及時監控病情變化，以對病情進行有效合理的干預，從而具有改善預后的重要性。

目前國內外尚無微創集成化多模態腦皮層生理指標的監測手段，通常采用單一顱腦生理指標監控技術進行顱內監控，其設備體積較大、操作設備的復雜度較高。采用這種監控手段，對于病患本身而言，大大增加監控過程中組織感染的幾率，降低傷口愈合速度。

針對單一或雙模態顱腦生理指標監控技術已有相關研究，進行如下介紹：

(1)顱內壓：在已有產品中根據是否將傳感器植入顱內，顱內壓監測方法可分為非植入式監測法和植入式監測法兩類。非植入式顱內壓監測法無須在顱內植入傳感器，能夠避免因植入式監測對患者造成的創傷，且監測過程中無感染風險，同時具有操作簡便和成本較低的優點。其原理有諸如經顱多普勒法、閃光視覺誘發電位法和紅外分光檢查法等。以上非植入式監測方法均通過間接手段將其他物理量轉化為壓力值，監測過程中存在較多的干擾因素，使得測量誤差較大。植入式顱內壓監測法是指將壓力傳感器植入顱內，直接測量顱內壓值。其方法是通過顱腦手術，將測壓導管一端插入腦室，另一端與液壓傳感器接口連接，從而測得顱內壓值。此方法的優點在于檢測精確度高，可滿足臨床顱內壓監測指標要求，被視為顱內壓監測的“金標準”。但是，該方法以及其它現有植入式顱內壓監測設備均為有線式，在持續監測過程中存在諸多不便，不適合長期監控，增加創口感染幾率。有國外文獻報道感染幾率甚至高達11％。

(2)顱內腦電信號：顱內腦電信號的測量可分為皮層區域的電信號測量和皮層內部的電信號測量。皮層腦電是利用手術將皮層電極放在顱內大腦皮層上，電極導線經過顱骨和頭皮，接在外部腦電圖儀上。通過分析皮層信號的功率譜密度、beta波(15-25Hz)、alpha波(8-13Hz)、delta-theta波(2-8Hz)，可以對由于二次腦損傷造成的非痙攣性癲癇發作的起始時刻或癲癇持續狀態進行檢測，給予及時反饋治療。2016年De Marchies等人采用美國Ad-Tech Medical公司的柔性多通道植入式皮層腦電極產品。腦皮層深部植入式電極是采用硅基或者不銹鋼神經探針，植入大腦皮層內部，進行腦神經信號的測量，通過分析場電位和動作電位，達到獲取腦損傷對運動或者感知皮層的創傷程度。

(3)顱內溫度：在不同生理和病理條件下，大腦的溫度不僅會波動，而且會影響皮層細胞多項生理代謝的變化。研究者曾嘗試使用紅外線成像方式顯示皮層的溫度，但由于其準確性不足、以及不能實時監測，所以僅僅停留在少數研究方面。目前普遍采用植入式溫度傳感探頭植入腦皮層測量皮層溫度，顱內溫度傳感器通常與顱內壓檢測或顱內氧分壓檢測探頭集成，但創口較大，測量時間較短，而且是在開顱術中，未覆蓋顱骨和頭皮，數值與生理狀態下可能存在很大差異。