BRPI0406873B1 - aparelho e método para reconstrução de fontes online para eeg/meg e ecg/mcg - Google Patents

Abstract

"reconstrução de fonte de online para eeg/meg e ecg/mcg". em uma concretização, a presente invenção inclui um sistema de eeg compreendendo sensores que são utilizados para reunir um sinal eletromagnético de um paciente; um sistema de processamento de sinal; e um sistema de computador. o sistema de computador é configurado para suportar múltiplos fios de execução. o sistema de computador inicia um primeiro fio de execução, um módulo de medição, em que o dado é filtrado e em alguns casos mediados. tipicamente, o dado é filtrado por um período de latência particular. uma vez o dado tenha sido filtrado e mediado, o resultado é dado a um segundo fio de execução. o módulo de reconstrução de fonte, que então avança para gerar uma reconstrução de fonte para um ensaio. o módulo de medição então adquire e processa novo dado eletromagnético de um novo ensaio enquanto a reconstrução de fonte está sendo realizada no ensaio mais recente.

Description

"APARELHO E MÉTODO PARA RECONSTRUÇÃO DE FONTES ONLINE PARA EEG/MEG E ECG/MCG" Campo Técnico da I_nvdo Geralrr.ente, a invenção refere-se a·; oan.p_ de Cvio-.-r.. i·■ fonte. Mais especi ficamente, a 1:.0^070 1 · ■ ■: > ■ "> realização cio uma reconstrução : ! :c · · : 1:oc v. 1 nuamer.t e adqui r 1 r s 1 na 1 s e 1 e11 - r q:.< ' . ·os . o,jcoi _ouud da Invenção Cs pesquisadores e médicos frequentemente tentam localizar a fonte da atividade eletromagnética no tecido mural v; cardíaco, a fim de diagnosticar uma doença ou : ·■ rr, 1 1 j : os padrões coroportamentaís. € processe da reconstrução da fonte è tipicamente usado para locai icar esta atividade eletromagnética. Este prccess· : -1 1 m . ^ reunião dos sinais eletromagnéticos de um to ri d. vm: 1. · j cardíaco do paciente, através de várias moda 1 i du j . s ■·■:■ > elet roencef a 1 ograma (EEG1 , tagneto-ci m f a ! :: ir: > VV ' , e I e t r o c a 1 d i 0 g r a m a ( E C G} c u m a g n e t o c a r ί: .;: · u ■.. 3 : ■■: '1 · . i ." ·: dado é então armazenado e transportado para um sistema de computador de auto-suporte que é usado para 1 1 1 ,t: r .1 reconstrução da fonte. Citam-se como dt curr erc ■ representativos do estado da técnica; EP0983747, cr·; ti'”r U S A 9 A 9 ? 2 5, U S 4 5165 7 9, íj 5 2 0 0 3 / 018277, W O 9 9 / 5 5 4 2 1 e : I 1 · õna das desvantagens para este processo : ■ 1 : realizar a reconstrução de fonte é que r.ao ê proporcionada uma indicação da qualidade dos sinais eletromagnéticos sendo registrados. Inúmeras variáveis sào envolvidas na determinação da fonte de atividade eletromagr.ét ica. Os erros no preparo (setupl do teste ou uma razão de sinal fraco em relação ao ruído (3NR) podem ter um impacto significativo 11c cálculo da reconstrução da fonte. Falhas nc dado eletromagnético adquirido podem proibir uma reconstrução de fonte aceitável, requerendo do paciente Lestes repetidos. Testes múltiplos aumentam, o custo do procedimento e o torna mais trabalhoso· para o paciente.

Como resultado, há uma necessidade na técnica de um processo de testar o dado eletromagnético adquirido para assegurar que pode-se realizar uma reconstrução de fonte relativamente confiável. viurr.iir: o . nvençç j A presente invenção é um processo e aparelho para realizar uma reconstrução online de fonte, em que um sinal eletromagnético sofre a reconstrução da fonte quase imediatamente após ter sido adquirido.

Em uma concretização, a presente invenção· inclui: um sistema de EEG compreendendo sensores que são utilizados para reunir um sinal eletromagnético de um paciente; um sistema de processamento de sinal; e um sistema de computador. O sistema de computador é configurado para suportar múltiplos fios í threads} de execução.

Em uma concretização, os sensores de EEG/MEG adquirem um sinal eletromagnético proveniente de um paciento e transmite o sinal ao sistema de processamento de sinal.

Usando os processos conhecidos, o sinal é filtrado, amplificado e digitalizado para pacotes de dados que sâo recebidos pelo sistema de computador.

Em uma concretização, o sistema de computador inicia uma primeira etapa, um módulo de medição, em que o dado é filtrado e em alguns casos ê aferido quanto a sua média. Tipicamente, o dado é filtrado por um período de latência particular. Uma vez o dado tenha sido filtrado e aierida quanto a sua média, o resultado é dado para uma segunda etapa, o módulo de reconstrução de fonte, que então avança pura gerar uma reconstrução da fonte por tentativa. 0 módulo de mediçãc então adquire e processa novo dado eiet romagr.ét ieo de uma nova tentativa enquanto a reconstrução da íome esta sendo realizada com a tentativa mais recente.

Em uma concretização, um ciclo de realímentaçâo fica em comunicação com o preparo de medição que está adquirindo o dado eletromagnético. O ciclo de realimentação controla os parâmetros do processo de aquisição ou interrompe a medição após uma certo critério de estabilidade ser satisfeito. Usando os resultados da reconstrução da fonte, o preparo de teste pode ser modificado para aumentar a qualidade do sinal eletromagnético adquirido.

Breve Descrição dos desenhos e Figuras Para propósitos de facilitar e entender a matéria em questão procurada. pa.ra ser protegida, é ilustrada nos desenhos anexos uma sua concretização. De uma inspeção dos desenhes, quando considerados em conexão com a descrição seguinte, a matéria em questão procurada a ser protegida, sua construção e operação e muito das suas vantagens deverão ser facilmente entendidas e apreciadas. A. Figura 1 mostra um fluxograma de um exemplo de uma reconstrução online de fonte com um preparo de EEG digitai. A Figura 2 mostra um exemplo de um gráfico de dispersâomostrando cs locais de dipolo.

Descrição Peta 1 hada da Cc:,riet: ,:-.t ·ã L ’ er j ijí Como mostrado r.a Figura 1, em uma concretização, a presente invenção é integrada em um sistema de EEG 10. O uso de um sistema de EEG 10 ê primar iam,ente para o propósito de explicação apenas. Aquele versado na técnica pode facilmente entender que a presente invenção é facilmente adaptada para uso em inúmeras diferentes aplicações em que a fonte de tecido de um sinal eletromagnético está sendo determinada. 0 sistema de EEG 10 inclui sensores 12 que são utilizados para adquirir um sinal eletromagnético de um paciente. Um sistema de processamento de sinal 14 filtra, amplifica e digitaliza o sinal eletromagnético. Um sistema de computador 16 inclui dispositivos de armazenagem de memória para armazenar o sinal recebido do sistema de processamento de sinal 14 e um ou mais processadores para processar cs sinais. O sistema de computador 16 é conf igurado para suportar as múltiplas etapas de execução. As múltiplas etapas de execução representam uma sequência simples de instruções executada em paralelo com outras sequências, ou por talhamento de tempo ou pelo multi-processamento. Como oposto a mui ti-processos que se operam essencialmente independentes dos processos, os múltiplas etapas são capazes de compartilhar a informação, memória e outros recursos di retamen t e e n t r e c a d a t. a r e f a .

Em uma concretização, um sinal fisiológico eletromagnético é adquirido usando um preparo de teste compreendendo uma pluralidade de sensores e um sistema de p r o c e s s a tne n t o de si n ai. Cs s e n s o r e s d e E E G / Μ E G 12 a d q u i. r e rn u m s i. na 1 eletromagnético de um paciente e transmite o sinal ao sistema de processamento de sinal 14, Usando os processos conhecidos, o sinal é filtrado, amplificado e digitalizado em dois pacotes que são recebidos pelo sistema de computador 16. Em uma concretização, os dados medidos e digitalizados são compartilhados entre duas etapas integradas. Uma tareia inclui um módulo de reconstrução aa íonte 18, em que o dado ó utilizado para determinar os locais do tecido de fonte e em que uma representação gráfica do tecido de fonte é gerada, Um exemplo de um, módulo de reconstrução de fonte compatível é o pacote de software de FONTES pelo Neuroscan. Uma segunda etapa inclui um módulo de software de medição 16 que é capaz de analisar, filtrar, mapear e representar graficamente c sinal adquirido. Um exemplo de um módulo de software de medição compatível è o pacote de software dc SCANS' por deu roscan.

Em uma concretização, o dado eletromagnético adquirido segue inicialmente para o módulo de medição 16 onde o dado é filtrado e em alguns casos a sua média é calculada. Tipicamente, o dado é filtrado por um período de latência particular, o período de latência sendo dependente do tipo do toste sendo feito. 'Uma época ou uma extensão da tentativa no peter.cíal evocado somatosensorial (SEPs) está na ordem de 1 segundo. As taxas de amostragem neste caso estão na ordem de 1 kHz (tempo de amostragem de lms) . Uma vez o dado tenha sido íiitraao e calculado quanto á média, o resultado é dado ao módulo de reconstrução da fonte 1S que então avança para gerar uma reconstrução da fonte para o ensaio. O módulo de medição 16 então adquire e processa o dado eletromagnético de uma nova tentativa enquanto a reconstrução da fonte está sendo realizada na tentativa mais recente.

Existem inúmeros diferentes processos conhecidos na técnica para realizar a reconstrução da fonte, A reconstrução da fonte tipicamente envolve a doterminação do tipo da atividade eletromagnética tal como dipolo de corrente equivalente único {ECD} , um dipolo- móvel, um dipolo estacionário, um. dipolo fixo, ou um dipolo regional e criação de um modelo que tenta determinar a fonte de atividade através do uso das fórmulas matemáticas que descrevem as distribuições do campo eletromagnético da atividade eletromagnética. Estes modelos tipicamente dependem da posição e orientação da fonte, da posição e orientação dos sensores que captam os sinais eletromagnéticos e a geomet r i a €i propriedades de condui iv idade do tecido do condutor dc volume (cabeça ou tórax). Existem vários modelos que sào conhecidos na técnica, estes incluindo uma esfera tri -concêntrica, modelos cie condutor de volume do Método dos EI ementes de Contorno {BEM} e do Métodos dos Elementos de Finito (FEM). 0 dado medido exibe uma Razão de Sinal em relação ao Ruído limitada (5NR) devido a atividade do plano secundário, ruído ambiental e do amplificador, h distribuição do ruído do dado conduz a posições de dipolo disperso no espaço da fonte em torno da posição da fonte mais provável. Come tal, os dipolos reconstruídos apenas representam as posições de fonte mais prováveis.

Usando a reconstrução· online de fonte a uma certa latència (por exemplo, pós-estímu 1 os de 20 ms para estimulo de dsdo/mào}, a qualidade dc dado/SNR do dado com relação a reconstrução da fonte/ estabilidade pode ser verificada o n i i ne em tempo real, uma vez que uma recons t r u ç â o d a í o n t: e de dipolo móvel único (usando Fonte V2) toma cerca de 3ms em estado da técnica PC ('-2GHz}. O pacote de medição/1 oca 1 i zação da fonte integrado (SCAN/SOURCE! é capaz de reconstruir os dipolos a uma ou várias latências pre-selecionadas após cada medição da época/tentativa após a média dos dados. Em alguns casos, médias de várias centenas e até várias milhares são requeridas a fim de melhorar o SNR das medições. Devido ao desempenho computacional aumentado, algoritmos otimizados o arquitetura de software (tarefas), .reconstrução >r i η- ίο fonte para e 1 et roence £a logra i fa/e 1 et roca rdioqra fia · r : ·· · e/ou magnetoencefalograf ia/magr.etoca rdiografia XF :1 X '' o tornam-se possíveis.

Em adiçào â reconstrução da fonte, o módulo de reconstrução da fonte pode também incluir procedimentos conhecidos para detecção de pico (spike)/contagem de eventos 22, análise de SNR 24 e para sobreposição dos resultados no dado anatômico 26 {como mostrado na Figura 2). Em uma concretização, o modulo de reconstrução da fonte primeiro realiza uma detecção de um evento (por exemplo, para detectar ataques epilépticos) ou um certo número de médias (por exemplo, potencial evocado para mapeamento funcional) e/ou análise de SNR. A funcionalidade da reconstrução da fonte é então solicitada e os resultados sao exibidos (por exemplo, dipolas de corrente equivalentes, opcionais com uma sobreposição no dado da imagem anatômica) en um dLsp(ay, Análises do resultado opcional podem ser adicionadas (pc r exemplo, análise de agrupamento para ataques epiiéticos 28 ou análise do volume de confiança para resultados de mapeamento funcional). 0 procedimento para. .reconstrução de ataque epiléticc e diferente, quando nenhuma média dos dados medidos ocorre. As taxas de amostragem típicas estão na ordem de 2Ü0Hx (:>ms). Apôs a detecção/limiar do pico automatizado do EEG em avanço, dipolos podem ser reconstruídos online {reconstrução da fonte é implementada como etapa, de baixa prioridade, separado, no pacote de aquisição/reconstruçâo a fim de evitar a perda de dado) para um tempo·/faixa de Ιι’.ό, 1 j p „·»·.-:·-■ I ·■ ■ ■: n-j : » com as mesmas vantagens que acima e :oí ,n ' : ■> .-■· de fcco epiléticc acelerado e melhorado tornam-se possíveis.

Em uma concretização, um circuito de rea1imentaçào 30 fica em comunicação com o preparo da medição que é aquisição do dado eletromagnético. O circuito de realimentação controla os parâmetros do processo de aquisição ou paradas da medição após ,,.m certo critério de estabilidade ou SNR ser satisfeito. A reconstrução da fonte de OLINE aumenta, as possibilidades de e adiciona valor às medições digitais (por exemplo neurofisiológicas) , uma vez que proporciona uma rea 1 imer.tação imediata sobre o preparo de medição e a qualidade de dado, bem como á condição de indivíduo/paciente. Com elipsóides de confiança ou gráficos de dispersão dos locais de dipolo, o aumento da estabilidade da posiçào do lente devido ac ^aniont: i- SNP. pode ser monitorado e erros de prcpar r/CTi: iquraçãc ; s t o:::ã · >. po Jeir. s e r c e n s * a ! a o o, a d i r ►..· l. a π,ο r. t e :'.rn:;t o procedimento de teste. A matéria descrita na descrição acima e desenhos anexos ê proporcionada para efeito ilustrativo apenas e não como limítativo. Embora uma concretização particular tenha sido mostrada e descrita, será óbvio para aquele versado na técnica que mudanças e modificações podem sei: realizadas sem* se distanciar dos aspectos mais amplos da contribuição do requerente. 0 escopo real da busca de proteção é pretendido para ser definido nas seguintes reivindicações, quando visto na sua perspectiva apropriada com base na técr.i ca anterior.

Claims (7)

1. Aparelho para reconstrução de fontes online para eeg/meg e ecg/mcg compreendendo um sensor (12) para a aquisição de um sinal eletromagnético fisiológico; um :: r ci_· de pr ocessarnento de sinal (14) em comunicação com yt:-r:scr; um urccessador em. comunicação com o circuito de [. r ••.■ssamcn.t de sinal e configurado para suportar ·: ·; · ; p, -j s 4 jiotris de execução com uma tarefa sendo um modulo de medição (16) e uma segunda tarefa sendo um módulo de reconstrução da fonte (18); caracterizado por c processamento de sir. ar peiO circuito de processamento u.e sina 1 (14) a ser controlado por um circuito de retroa 1imentação (30) a partir do módulo de medição (16), é realizado simultaneamente com a aquisição de novos dados e1e t romag né t i co s.

2. Auarelho tiara reconstrução de fontes online para . , : e ecq/mcg de acordo com a reivindicação i, caracterizado por uma peça de visor (26) que mostra os resultados de reconstrução fonte sobrepostos sobre dados anatômicas .

3. Aparelho para reconstrução de fontes online para eeq/meq e ecq/mcg de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sensor (12) adquirir os Gdoos de MLo

4. Aparelho para reconstrução de fontes online para eeg/meg e ecq/mcg de acordo· com a reivindicação 1, caracterizado por o sensor (12) adquirir dados de EEG .

5. Aparelho para reconstrução de fontes online para e ecq/rr.cq de acordo com reivindicação 1, caracterxzado por o s e n sor (12; a dqu1t11 os da d o s de £óo .

6. Aparelho para reconstrução de fontes online para eeg/meg e ecg/mcg de acordo com a reivindicação I, caracterizado por o sensor (12) adquirir dados HCG .

7. Método para reconstrução de fontes online para eeq / rr.ee e cq / mcq comp r e e rveie n do a s s e g u i n t e s e t a pa s : a aquisição de um sinal fisiológico eletromagnético através de uma configuração de teste por os sensores (12); digitalizar o sinal fisiológico pelo sistema de processamento de sinal (14); efetuar uma identificação de origem do sinal digitalizado fisiológico eletromagnético dentro de uma gama de latência pré-determinado pelo processador; caracterizado por usar a reconstrução fonte para modificar a configuração de teste com o processador com um circuito de retroa1imentação (30) que controla a aquisição do sinal fisiológico eletromagnético através da configuração de teste pelos sensores (12), em simultâneo com a aquisição de novos dados eletromagnéticos.