ES2360219T3 - Reconstrucción de origen en línea para eeg/meg y ecg/mcg. - Google Patents

Abstract

Un método que comprende: la adquisición de una primera señal fisiológica electromagnética; la filtración de la señal durante un margen de latencia; la realización de una reconstrucción de origen para la señal, incluyendo la reconstrucción de un dipolo en una o varias latencias después de cada periodización de medición/prueba y que está caracterizado porque comprende las etapas de la adquisición de una segunda señal fisiológica electromagnética, mientras que la reconstrucción de origen se está realizando en la primera señal electromagnética.

Description

Campo de la invención

En general, la invención se refiere al campo de la creación de imágenes de origen. Más concretamente, la invención se refiere a la realización de reconstrucción de origen en línea para señales electromagnéticas continuamente adquiridas.

Antecedentes de la invención

Los investigadores y médicos suelen intentar localizar la fuente de actividad electromagnética en el tejido neural o cardiaco, con el fin de diagnosticar una enfermedad o determinar modelos de comportamiento. El proceso de reconstrucción de origen suele utilizarse para localizar esta actividad electromagnética. Este proceso suele implicar la captación de señales electromagnéticas procedentes del tejido neural o cardiaco de un paciente a través de varias modalidades, tales como un electroencefalograma (EEG), magnetoencefalograma (MEG), electrocardioagrama (ECG) o magnetocardiograma (MCG). Estos datos se almacenan y transportan, a continuación, a un sistema informático autónomo, que se utiliza para realizar la reconstrucción del origen.

Uno de los inconvenientes de este método conocido de realizar la reconstrucción de origen es que no proporciona una indicación de la calidad de las señales electromagnéticas que se registran. Un conjunto de variables están relacionadas con la determinación del origen de la actividad electromagnética. Los errores en la configuración de las pruebas o una relación señal a ruido (SNR) insuficiente pueden tener un impacto significativo sobre le cálculo de la reconstrucción del origen. Los defectos en los datos electromagnéticos adquiridos pueden impedir una reconstrucción de origen aceptable, que exige la repetición de las pruebas del paciente. La realización de múltiples pruebas aumenta el coste del procedimiento y lo hace más oneroso para el paciente.

Como resultado, existe una necesidad en la técnica de un método de prueba de los datos electromagnéticos adquiridos para garantizar que pueda producir una reconstrucción de origen relativamente fiable.

El documento US-A-4.736.751 describe un método, fuera de línea, de análisis de la actividad de las ondas cerebrales. Las ondas cerebrales se analizan estadísticamente para indicar los lugares del cerebro que dan lugar a la actividad. Las latencias de los picos elegidos en una serie temporal relacionada con el hecho funcional se utilizan para determinar los puntos centrales de las ventanas de análisis para el análisis de selección de pruebas.

Sumario de la invención

La presente invención es un método, según la reivindicación 1. La reconstrucción del origen se realiza en línea, en donde una señal electromagnética se somete a la reconstrucción del origen casi inmediatamente después de que se haya adquirido.

Asimismo, se da a conocer un sistema de EEG que comprende sensores que se utilizan para recoger una señal electromagnética procedente de un paciente; un sistema de procesamiento de la señal y un sistema informático. El sistema informático está configurado para el soporte de múltiples modos de realización.

Además, se da a conocer sensores de EEG/MEG que adquieren una señal electromagnética desde un paciente y la transmiten al sistema de procesamiento de la señal. Utilizando métodos conocidos, la señal se filtra, amplifica y digitaliza en paquetes de datos, que se reciben por el sistema informático.

Además, se da a conocer que el sistema informático inicia un primer thread (hilo de ejecución de programa), un módulo de medición, donde los datos se filtran y en algunos casos, se realiza su promediación.

Los datos se filtran durante un periodo de latencia particular. Una vez que los datos han sido filtrados y promediados, el resultado se proporciona a un segundo thread, el módulo de reconstrucción de origen que, a continuación, procede a generar una reconstrucción de origen para la prueba. A continuación, el módulo de medición adquiere y procesa los nuevos datos electromagnéticos a partir de una nueva prueba, mientras que la reconstrucción del origen se realiza en la prueba más reciente.

Además, se da a conocer que un bucle de realimentación está en comunicación con la configuración de medición que está adquiriendo los datos electromagnéticos. El bucle de realimentación controla los parámetros del proceso de adquisición o interrumpe la medición después de que se cumpla un criterio de estabilidad determinado. Utilizando los resultados de la reconstrucción de origen, la configuración de prueba se puede modificar para aumentar la calidad de la señal electromagnética adquirida.

Breve descripción de los dibujos y figuras

Para los fines de facilitar y entender lo que se trataba de proteger, se ilustra, en los dibujos adjuntos, una forma de realización de la invención. A partir de una inspección de los dibujos, cuando se consideran en relación con la siguiente descripción, el asunto que se trata de proteger con la invención, su construcción y operación y gran parte de sus ventajas deben ser fácilmente entendido y apreciado.

La Figura 1 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de reconstrucción de origen en línea, con una configuración de EEG digital.

La Figura 2 representa un ejemplo de un gráfico de dispersión, que ilustra posiciones dipolares.

Descripción detallada de las formas de realización preferidas

Según se representa en la Figura 1, la presente invención está integrada en un sistema EEG 10. El uso de un sistema EEG 10 es principalmente para los fines de explicación solamente. Un experto en esta técnica puede fácilmente entender que la invención se adapta fácilmente para uso en numerosas aplicaciones diferentes, en donde se determina la fuente tisular de una señal electromagnética.

El sistema EEG 10 comprende sensores 12 que se utilizan para adquirir una señal electromagnética desde un paciente. Un sistema de procesamiento de la señal 14 filtra, amplifica y digitaliza la señal electromagnética. Un sistema informático 16 comprende dispositivos de memorización para almacenar la señal recibida desde el sistema de procesamiento de la señal 14 y uno o más procesadores para procesar las señales. El sistema informático 16 está configurado para soportar un modo multihilos (multi-threads) de ejecución. Los multihilos de ejecución representan una secuencia única de instrucciones realizadas en paralelo con otras secuencias, mediante multiprocesamiento o división temporal. A diferencia de la operación multitareas, que ejecuta procesos esencialmente independientes, los multihilos de ejecución son capaces de compartir información, memoria y otros recursos directamente entre cada hilo (thread).

En una forma de realización, una señal fisiológica electromagnética se adquiere utilizando una disposición de prueba que comprende una pluralidad de sensores y un sistema de procesamiento de la señal. El sensor EEG/MEG 12 adquiere una señal electromagnética desde un paciente y transmite la señal al sistema de procesamiento de la señal 14. Utilizando métodos conocidos, la señal es filtrada, amplificada y digitalizada en paquetes de datos, que se reciben por el sistema informático 16.

En una forma de realización, los datos medidos y digitalizados se comparten entre dos hilos (threads) integrados. Un hilo comprende un módulo de reconstrucción de origen 18 en donde los datos se utilizan para determinar la posición del tejido origen y en donde se genera una representación gráfica del tejido origen. Un ejemplo de un módulo de reconstrucción de origen compatible es el paquete informático SOURCE® por Neuroscan. Un segundo hilo puede comprender un módulo informático de medición 16 que es capaz de analizar, filtrar, establecer una correlación y obtener una representación gráfica de la señal adquirida. Un ejemplo de un módulo informático de medición compatible es el paquete informático SCAN® proporcionado por Neuroscan.

En una forma de realización, los datos electromagnéticos adquiridos se dirigen inicialmente al módulo de medición 16 en donde los datos se filtran y en algunos casos, son objeto de promediación. En condiciones normales, los datos se filtran durante un periodo de latencia particular, siendo dicho periodo de latencia dependiente del tipo de pruebas que se realizan. Una duración de prueba o Enoch(periodización) en los denominados Potenciales Evocados Somatosensoriales (SEPs), es del orden de magnitud de 1 segundo. Las velocidades de muestro, en este caso, son del orden de magnitud de 1 kHz (tiempo de muestro de 1 ms). Una vez que los datos han sido filtrados y promediados, el resultado se proporciona al módulo de reconstrucción de origen 18 que, a continuación, procede a generar una reconstrucción de origen para la prueba. A continuación, el módulo de medición 16 adquiere y procesa datos electromagnéticos procedentes de una nueva prueba, mientras se está realizando la reconstrucción de origen en la más reciente prueba.

Existen varios métodos diferentes, conocidos en esta técnica, para realizar la reconstrucción de origen. Dicha operación de reconstrucción de origen suele implicar la determinación del tipo de actividad electromagnética, tal como un dipolo de corriente equivalente (ECD) único, un dipolo móvil, un dipolo estacionario, un dipolo fijo o un dipolo regional y la creación de un modelo que intenta determinar la fuente de actividad mediante el uso de fórmulas matemáticas, que describen distribuciones de campos electromagnéticos de la actividad electromagnética. Estos modelos suelen depender de la posición y orientación del origen, la posición y orientación de los sensores que captan las señales electromagnéticas y las propiedades de geometría y conductividad del tejido conductor del volumen (cabeza o tórax). Existen varios modelos, conocidos en esta técnica, que incluyen modelos de conductor de volumen denominados como modelo de las tres esferas concéntricas, Método de Elemento de Límite (BEM) y Método de los Elementos Finitos (FEM).

Los datos medidos presentan una relación de señal a ruido (SNR) limitada debido a la actividad básica precedente, el ruido del amplificador y medioambiental. La distribución del ruido de los datos conduce a posiciones dipolares dispersas, en el espacio de origen, en torno a la posición de origen más probable. Como tales, los dipolos reconstruidos sólo representan las posiciones de origen más probables.

Utilizando la reconstrucción de origen en línea, a una determinada latencia (p.e., 20 ms post-estímulo, para la estimulación de dedos/mano) la calida de datos/SNR de los datos, con respecto a la estabilidad/reconstrucción de origen se puede comprobar en línea en tiempo real, puesto que una reconstrucción de origen de dipolo móvil (utilizando Source V2) con una duración aproximada de unos 3 milisegundos en un ordenador moderno (-2 GHz). El paquete de medición/localización de origen integrado (SCAN/SOURCE) es capaz de reconstruir dipolos, en una o varias latencias preseleccionadas, después de cada periodización (epoch) de medición/prueba, como resultado de la premediación de los datos. En algunos casos, se necesitan varios centenares y hasta varios miles de promediaciones para poder mejorar la relación SNR de las mediciones. Debido a la mejora del rendimiento informático, algoritmos optimizados y arquitectura de programas informáticos (con hilos de ejecución), se posibilita la reconstrucción de origen en línea para electroencefalografía/electrocardiografía (EEG/ECG) y/o magnetoencefalografía/magnetocardiografía (MEG/MCG).

Además de la reconstrucción de origen, el módulo de reconstrucción de origen puede comprender, además, procedimientos conocidos para la detección de episodios transitorios/conteo de eventos 22, análisis de SNR 24 y para superponer los resultados sobre datos anatómicos 26 (según se ilustra en la Figura 2). En una forma de realización, el módulo de reconstrucción de origen realiza primero una detección de eventos (p.e., para detectar episodios transitorios epilépticos) o un determinado número de promediaciones (p.e., potencial evocado para un diagrama de correlación funcional) y/o análisis de SNR. A continuación, se llama la funcionalidad de reconstrucción de origen y los resultados se visualizan (p.e., con dipolos de corriente equivalentes, opcionales con una superposición con los datos de imágenes anatómicas) en una pantalla. Se pueden añadir análisis de resultados opcionales (p.e., análisis de acumulaciones para episodios epilépticos 28 o análisis de volumen de confianza para los resultados de representaciones en mapas de correlaciones funcionales).

El procedimiento para la reconstrucción de episodios transitorios epilépticos es diferente, puesto que no tiene lugar ninguna promediación de los datos medidos. Las frecuencias de muestreo típicas son del orden de magnitud de 200 Hz (5 ms). Después de la detección automatizada de transitorios/establecimiento de umbrales de la EEG en curso, se pueden reconstruir en línea dipolos (la reconstrucción de origen se realiza como un hilo de ejecución de baja prioridad separado en el paquete de adquisición/reconstrucción con el fin de evitar las pérdidas de datos) para un margen/tiempo de latencia preseleccionado, con las mismas ventajas anteriores y la posibilidad de localización /diagnóstico del foco epiléptico, acelerado y perfeccionado.

En una forma de realización, un bucle de realimentación 30 está en comunicación con la configuración de medición, que está adquiriendo los datos electromagnéticos. El bucle de realimentación controla los parámetros del proceso de adquisición o interrumpe la medición después de que se cumpla un determinado criterio de estabilidad o SNR. La reconstrucción de origen, en línea, mejora las posibilidades y añade valor a las mediciones digitales (p.e., neurofisiológicas), puesto que proporciona una realimentación inmediata a través de la configuración de medición y la calidad de los datos así como la condición del sujeto/paciente. Con los elipsoides de confianza o gráficos de dispersión (scatter plots) de las posiciones de dipolos, se puede supervisar la estabilidad creciente de la posición de origen debido a una relación SNR creciente y se pueden encontrar errores de montaje/configuración sistemáticos directamente durante el procedimiento de las pruebas.

Lo anteriormente expuesto en la descripción y dibujos adjuntos se ofrece a modo ilustrativo solamente y no constituye una limitación. Aunque se ha ilustrado y descrito una forma de realización particular, será evidente para los expertos en esta materia que se pueden realizar cambios y modificaciones sin desviarse de los más amplios aspectos de contribución de los solicitantes. El alcance real de la protección buscada se intenta definir en las reivindicaciones siguientes, cuando se consideran en su perspectiva adecuada sobre la base de la técnica anterior.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES

   1.- Un método que comprende:

   la adquisición de una primera señal fisiológica electromagnética;

   la filtración de la señal durante un margen de latencia;

   la realización de una reconstrucción de origen para la señal, incluyendo la reconstrucción de un dipolo en una o varias latencias después de cada periodización de medición/prueba y que está caracterizado porque comprende las etapas de la adquisición de una segunda señal fisiológica electromagnética, mientras que la reconstrucción de origen se está realizando en la primera señal electromagnética.
2. 2.- Método, según la reivindicación 1, en donde la etapa de realizar la reconstrucción de origen comprende el cálculo informático de un dipolo de corriente equivalente único.
3. 3.- Método, según la reivindicación 1, en donde la etapa de realizar la reconstrucción de origen comprende el cálculo informático de un dipolo móvil.
4. 4.- Método, según la reivindicación 1, en donde la etapa de realizar la reconstrucción de origen comprende el cálculo informático de un dipolo giratorio.
5. 5.- El método, según la reivindicación 1, en donde la etapa de realizar la reconstrucción de origen comprende el cálculo informático de un dipolo regional.
6. 6.- El método, según la reivindicación 1, en donde la etapa de realizar la reconstrucción de origen comprende el cálculo informático de un dipolo fijo.
7. 7.- El método, según la reivindicación 1, en donde la etapa de realizar la reconstrucción de origen comprende la utilización de un modelo de conductor de volumen de esferas concéntricas.
8. 8.- El método, según la reivindicación 1, en donde la etapa de realizar la reconstrucción de origen comprende la utilización de un modelo de conductor de volumen del denominado método de elemento de límite (BEM).
9. 9.- El método, según la reivindicación 1, en donde la etapa de realización de la reconstrucción de origen comprende la utilización de un modelo del Método de los Elementos Finitos (FEM).
10. 10.- El método, según la reivindicación 1, que comprende, además, la etapa de la promediación de los datos filtrados.
11. 11.- El método, según la reivindicación 1, que comprende, además, la etapa de aplicar un dipolo en una imagen anatómica.
12. 12.- El método, según la reivindicación 1, que comprende, además, la creación de un gráfico de dispersión de posiciones de dipolos.
13. 13.- El método, según la reivindicación 1, que comprende, además, un análisis de la relación de señal a ruido de los datos neurofisiológicos requeridos.