[發(fā)明專利]用于探測(cè)誘發(fā)響應(yīng)信號(hào)的系統(tǒng)、方法和設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111201181.0
• 申請(qǐng)日: 2015-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN113876340A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 亞倫·斯坦曼;史蒂芬·艾倫·羅蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 維沃聲波有限公司
• 主分類號(hào): A61B5/395
• 分類號(hào): A61B5/395
• 代理公司: 北京高文律師事務(wù)所 11359
• 代理人: 徐江華

一種用于探測(cè)噪聲中的誘發(fā)響應(yīng)信號(hào)的方法，包括：生成多個(gè)刺激；接收噪聲信號(hào)，所述噪聲信號(hào)相關(guān)于對(duì)所述多個(gè)刺激的誘發(fā)響應(yīng)；將所述噪聲信號(hào)分為對(duì)所述多個(gè)刺激的多個(gè)響應(yīng)；估計(jì)用于所述多個(gè)響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)矩陣；收縮所述統(tǒng)計(jì)矩陣；基于所述收縮的統(tǒng)計(jì)矩陣的逆而計(jì)算權(quán)重；將權(quán)重施加于所述多個(gè)響應(yīng)以構(gòu)建最終響應(yīng)；和輸出所述最終響應(yīng)。一種設(shè)備具有：輸入裝置，其被構(gòu)造以接收與多個(gè)刺激相關(guān)的數(shù)據(jù)；和處理器，其被構(gòu)造以：接收噪聲信號(hào)并將所述噪聲信號(hào)分為多個(gè)響應(yīng)；估計(jì)統(tǒng)計(jì)矩陣；收縮所述統(tǒng)計(jì)矩陣；基于所述收縮的統(tǒng)計(jì)矩陣的逆而計(jì)算權(quán)重；和將權(quán)重施加于所述多個(gè)響應(yīng)以構(gòu)建出最終響應(yīng)。

相關(guān)申請(qǐng)

本公開內(nèi)容要求2014年9月24日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/054,538的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容在此并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及用于探測(cè)對(duì)刺激的誘發(fā)響應(yīng)(刺激響應(yīng)信號(hào))的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。特別地，本申請(qǐng)涉及的設(shè)備、系統(tǒng)和方法用于在信噪比(例如在電生理誘發(fā)響應(yīng)中)較低時(shí)探測(cè)誘發(fā)響應(yīng)。

背景技術(shù)

存在許多情形可能有必要從噪聲接收信號(hào)中提取感興趣的信號(hào)。這種任務(wù)在所接受信號(hào)具有低信噪比(SNR)的情形中變得更困難。在以下情況下，感興趣的信號(hào)可響應(yīng)于刺激而生成，并也可同步于該刺激。這種情況的一個(gè)示例涉及測(cè)量誘發(fā)響應(yīng)。對(duì)各種刺激的電生理誘發(fā)響應(yīng)已知包含對(duì)于評(píng)估人和動(dòng)物的感覺神經(jīng)系統(tǒng)有價(jià)值的臨床和科研信息。誘發(fā)響應(yīng)(ER)例如用于聽覺誘發(fā)電勢(shì)、視覺誘發(fā)電勢(shì)、耳聲發(fā)射，等等，常常是在ER記錄時(shí)信號(hào)換能器(例如電極或麥克風(fēng))所典型記錄的噪聲的十分之一至千分之一。在許多情況下，ER波形及其臨床相關(guān)特征僅可在對(duì)單獨(dú)刺激的數(shù)千次響應(yīng)進(jìn)行平均之后探測(cè)到。

在誘發(fā)響應(yīng)(ER)檢測(cè)過程中由信號(hào)換能器記錄的噪聲可由于各種源引起，例如包括由于肌肉活動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，如肌電圖(EMG)噪聲或類似物，并且還可包括來自照明、其它設(shè)施和類似物的電噪聲。由于噪聲通常數(shù)倍于ER信號(hào)，因而噪聲易于掩蓋ER信號(hào)。臨床ER測(cè)量的一個(gè)困難是：確定ER波形的具體特征是否體現(xiàn)出真實(shí)的電生理響應(yīng)或者具體特征是否是噪聲的結(jié)果。ER探測(cè)的特定應(yīng)用是聽覺腦干反應(yīng)(ABR)和聽覺穩(wěn)態(tài)響應(yīng)(ASSR)的探測(cè)，其應(yīng)用于嬰兒聽力篩查和全年齡段聽閾確定，可用于助聽器定制適配。

用于在記錄對(duì)聽覺刺激的響應(yīng)時(shí)使噪聲最小化的多種傳統(tǒng)技術(shù)是已知的。這些技術(shù)例如包括：信號(hào)平均和信號(hào)加權(quán)平均、信號(hào)過濾、排除偽跡、和各種被設(shè)計(jì)為使對(duì)象放松或鎮(zhèn)靜的技術(shù)。

信號(hào)平均涉及：以多個(gè)刺激來刺激患者；獲得多個(gè)基于時(shí)間的數(shù)據(jù)系列，每個(gè)數(shù)據(jù)系列同步于單個(gè)刺激情況；和對(duì)多個(gè)同步數(shù)據(jù)系列取平均。早已認(rèn)識(shí)到這種傳統(tǒng)平均方法在誘發(fā)電勢(shì)獲取時(shí)的限制。由于信噪比(SNR)差可產(chǎn)生問題，所需的平均值數(shù)量典型地與SNR的平方成反比例地增大。

排出偽跡(AR)可用于消除被噪聲污染最嚴(yán)重的數(shù)據(jù)系列或數(shù)據(jù)系列組，其中將超過預(yù)設(shè)閾值的噪聲的數(shù)據(jù)系列平均值排除在外。

加權(quán)平均(WA)可進(jìn)一步改善SNR，其中與其噪聲含量成反比例地加權(quán)數(shù)據(jù)系列組。存在各種傳統(tǒng)方法評(píng)估數(shù)據(jù)系列組的噪聲含量以確定權(quán)重。假定噪聲是準(zhǔn)平穩(wěn)的(即，在每組數(shù)據(jù)系列內(nèi)平穩(wěn))而且在各數(shù)據(jù)系列之間是獨(dú)立的，則在組內(nèi)與噪聲的方差成反比例地對(duì)每個(gè)組加權(quán)將使加權(quán)平均的平方誤差最小化。

在傳統(tǒng)示例中，對(duì)刺激的一組250個(gè)響應(yīng)(以30Hz的速率刺激)可進(jìn)行檢查和取平均。在此情況下，所述組的持續(xù)時(shí)間大于8秒。這種技術(shù)的缺陷是：誘發(fā)電勢(shì)測(cè)量值中的噪聲通常在8秒的持續(xù)時(shí)間中不是平穩(wěn)的，特別是當(dāng)時(shí)間系列由于因肌肉活動(dòng)所致的患者EMG形成干擾而被污染時(shí)。當(dāng)進(jìn)行多組測(cè)量時(shí)，進(jìn)一步的缺陷是：環(huán)境中的電噪聲通常不會(huì)對(duì)于不同組而不變，特別是當(dāng)該噪聲的相當(dāng)大的組分呈周期性或準(zhǔn)周期性時(shí)，例如為從電力線干擾或從深度睡眠過程中連貫皮層EEG等等而來的噪聲。例如，在阿爾法波段中的連貫的或準(zhǔn)連貫的EEG噪聲在麻醉情況下特別大，使在阿爾法波段中探測(cè)包含顯著頻率含量的皮層誘發(fā)電勢(shì)特別困難。