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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6231488
(24)【登録日】2017年10月27日
(45)【発行日】2017年11月15日
(54)【発明の名称】ＥＥＧ記録におけるアーチファクトを除去するための方法
(51)【国際特許分類】
A61B 5/0476 20060101AFI20171106BHJP
A61B 5/04 20060101ALI20171106BHJP
【ＦＩ】
A61B5/04 324
A61B5/04 320B
A61B5/04ZDM
【請求項の数】4
【全頁数】30
(21)【出願番号】特願2014-543601(P2014-543601)
(86)(22)【出願日】2012年11月23日
(65)【公表番号】特表2014-533589(P2014-533589A)
(43)【公表日】2014年12月15日
(86)【国際出願番号】US2012066471
(87)【国際公開番号】WO2013078469
(87)【国際公開日】20130530
【審査請求日】2015年10月16日
(31)【優先権主張番号】13/684,469
(32)【優先日】2012年11月23日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/563,731
(32)【優先日】2011年11月25日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】13/542,665
(32)【優先日】2012年7月6日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/563,839
(32)【優先日】2011年11月28日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】13/620,784
(32)【優先日】2012年9月15日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】513238084
【氏名又は名称】パーシスト ディベロップメント コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】110000659
【氏名又は名称】特許業務法人広江アソシエイツ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ウィルソン，スコット ビー．
(72)【発明者】
【氏名】ニエレンバーグ，ニコラス
(72)【発明者】
【氏名】シェウエアー，マーク
【審査官】
門田 宏
(56)【参考文献】
【文献】
特表２００９−５２１２４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
A Garces Correa et al.，Artifact removal from EEG signals using adaptive filters in cascade，Journal of Physics:Conference Series，２００７年，vol.90, no.012081，pp.1-10
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ ５／０４７６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＥＥＧ記録におけるアーチファクトを除去するための方法であって、
複数のＥＥＧ信号を生成するための複数の電極、前記複数の電極の各々に複数のワイヤを介して接続されて、前記複数のＥＥＧ信号の各々を増幅する少なくとも１つの増幅器、前記増幅器に接続されて前記複数のＥＥＧ信号からＥＥＧ記録を生成するプロセッサ、及び、前記プロセッサに接続されてＥＥＧ記録を表示するディスプレイを備える機械から元のＥＥＧ記録を生成する工程と、
筋肉アーチファクト、眼球運動アーチファクト、電気的アーチファクト、心拍アーチファクト、舌運動アーチファクト、及び咀嚼アーチファクトの少なくとも２つを含む複数のアーチファクトを含む前記元のＥＥＧ記録を前記ディスプレイに表示する工程と、
前記ＥＥＧ記録をフィルタリングして第１のアーチファクトを除去し、第１のフィルタリング済みＥＥＧ記録を生成する工程であって、前記プロセッサは、前記ＥＥＧ記録に第１のフィルタのプログラムを適用するように構成されている、工程と、
前記第１のフィルタリング済みＥＥＧ記録をフィルタリングして第２のアーチファクトを除去し、第２のフィルタリング済みＥＥＧ記録を生成する工程であって、前記プロセッサは、前記ＥＥＧ記録に第２のフィルタのプログラムを適用するように構成されている、工程と、
前記第２のフィルタリング済みＥＥＧ記録をフィルタリングして第３のアーチファクトを除去し、第３のフィルタリング済みＥＥＧ記録を生成する工程であって、前記プロセッサは、前記ＥＥＧ記録に第３のフィルタのプログラムを適用するように構成されている、工程と、
前記第３のフィルタリング済みＥＥＧ記録をフィルタリングして第４のアーチファクトを除去し、第４のフィルタリング済みＥＥＧ記録を生成する工程であって、前記プロセッサは、前記ＥＥＧ記録に第４のフィルタリングのプログラムを適用するように構成されている、工程と、
最終的なフィルタリング済みＥＥＧ記録から視認のためのクリーンなＥＥＧ記録を生成する工程と、
を含み、
前記第１のアーチファクト、前記第２のアーチファクト、前記第３のアーチファクト及び前記第４のアーチファクトの各々は、筋肉アーチファクト、眼球運動アーチファクト、電気的アーチファクト、心拍アーチファクト、舌運動アーチファクト、及び咀嚼アーチファクトを含む群から選択され、
前記クリーンなＥＥＧ記録が前記元のＥＥＧ記録に重ねられて、前記クリーンなＥＥＧ記録が前記元のＥＥＧ記録から視覚的に区別されるように前記ディスプレイに表示され、
前記元のＥＥＧ記録は、第１の複数のチャンネルを備え、前記クリーンなＥＥＧ記録が第２の複数のチャンネルを備え、前記クリーンなＥＥＧ記録のｘ軸が前記元のＥＥＧ記録のｘ軸と位置合わせされ、前記クリーンなＥＥＧ記録のｙ軸が前記元のＥＥＧ記録のｙ軸と位置合わせされ、前記元のＥＥＧ記録の前記第１の複数のチャンネルが前記クリーンなＥＥＧ記録の前記第２の複数のチャンネルと等価であり、前記クリーンなＥＥＧ記録及び前記元のＥＥＧ記録のｘ軸の各々が時間を示し、前記元のＥＥＧ記録の前記第１の複数のチャンネルの１つのチャンネルの前記ｘ軸上の特定の時間における活動は、前記特定の時間における前記クリーンなＥＥＧ記録の前記第２の複数のチャンネルの対応するチャンネル上で特定可能であることを特徴とする方法。
複数のＥＥＧ信号を生成するための複数の電極、前記複数の電極の各々に複数のワイヤを介して接続されて、前記複数のＥＥＧ信号の各々を増幅する少なくとも１つの増幅器、前記増幅器に接続されて前記複数のＥＥＧ信号からＥＥＧ記録を生成するプロセッサ、及び、前記プロセッサに接続されてＥＥＧ記録を表示するディスプレイを備える機械から元のＥＥＧ記録を生成する工程と、
筋肉アーチファクト、眼球運動アーチファクト、電気的アーチファクト、心拍アーチファクト、舌運動アーチファクト、及び咀嚼アーチファクトの少なくとも２つを含む複数のアーチファクトを含む前記元のＥＥＧ記録を前記ディスプレイに表示する工程と、
前記ＥＥＧ記録をフィルタリングして第１のアーチファクトを除去し、第１のフィルタリング済みＥＥＧ記録を生成する工程であって、前記プロセッサは、前記ＥＥＧ記録に第１のフィルタのプログラムを適用するように構成されている、工程と、
前記第１のフィルタリング済みＥＥＧ記録をフィルタリングして第２のアーチファクトを除去し、第２のフィルタリング済みＥＥＧ記録を生成する工程であって、前記プロセッサは、前記ＥＥＧ記録に第２のフィルタのプログラムを適用するように構成されている、工程と、
前記第２のフィルタリング済みＥＥＧ記録をフィルタリングして第３のアーチファクトを除去し、第３のフィルタリング済みＥＥＧ記録を生成する工程であって、前記プロセッサは、前記ＥＥＧ記録に第３のフィルタのプログラムを適用するように構成されている、工程と、
前記第３のフィルタリング済みＥＥＧ記録をフィルタリングして第４のアーチファクトを除去し、第４のフィルタリング済みＥＥＧ記録を生成する工程であって、前記プロセッサは、前記ＥＥＧ記録に第４のフィルタリングのプログラムを適用するように構成されている、工程と、
最終的なフィルタリング済みＥＥＧ記録から視認のためのクリーンなＥＥＧ記録を生成する工程と、
を含み、
前記第１のアーチファクト、前記第２のアーチファクト、前記第３のアーチファクト及び前記第４のアーチファクトの各々は、筋肉アーチファクト、眼球運動アーチファクト、電気的アーチファクト、心拍アーチファクト、舌運動アーチファクト、及び咀嚼アーチファクトを含む群から選択され、
前記クリーンなＥＥＧ記録が前記元のＥＥＧ記録に重ねられて、前記クリーンなＥＥＧ記録が前記元のＥＥＧ記録から視覚的に区別されるように前記ディスプレイに表示され、
前記元のＥＥＧ記録は、第１の複数のチャンネルを備え、前記クリーンなＥＥＧ記録が第２の複数のチャンネルを備え、前記クリーンなＥＥＧ記録のｘ軸が前記元のＥＥＧ記録のｘ軸と位置合わせされ、前記クリーンなＥＥＧ記録のｙ軸が前記元のＥＥＧ記録のｙ軸と位置合わせされ、前記元のＥＥＧ記録の前記第１の複数のチャンネルが前記クリーンなＥＥＧ記録の前記第２の複数のチャンネルと等価であり、前記クリーンなＥＥＧ記録及び前記元のＥＥＧ記録のｘ軸の各々が時間を示し、前記元のＥＥＧ記録の前記第１の複数のチャンネルの１つのチャンネルの前記ｘ軸上の特定の時間における活動は、前記特定の時間における前記クリーンなＥＥＧ記録の前記第２の複数のチャンネルの対応するチャンネル上で特定可能であることを特徴とする方法。
【請求項2】
ユーザインタフェースを用いて前記元のＥＥＧ記録から自動的に除去されるべき複数のアーチファクトを選択する工程と、
前記前記元のＥＥＧ記録を提示するための複数の表示モードのうちの１つの表示モードを選択する工程であって、前記複数の表示モードは、発作可能性、律動性スペクトログラム 左脳半球 １−２５Ｈｚ、律動性スペクトログラム 右脳半球 １−２５Ｈｚ、相対的非対称性スペクトログラム、大脳半球 ０−１８Ｈｚ、ピーク包絡線 大脳半球 ２−２０Ｈｚ、棘波検出、咀嚼アーチファクト可能性を含む、工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記前記元のＥＥＧ記録を提示するための複数の表示モードのうちの１つの表示モードを選択する工程であって、前記複数の表示モードは、発作可能性、律動性スペクトログラム 左脳半球 １−２５Ｈｚ、律動性スペクトログラム 右脳半球 １−２５Ｈｚ、相対的非対称性スペクトログラム、大脳半球 ０−１８Ｈｚ、ピーク包絡線 大脳半球 ２−２０Ｈｚ、棘波検出、咀嚼アーチファクト可能性を含む、工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項3】
出力波形の色及び暗度を選択する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記プロセッサは、前記ＥＥＧ記録に棘波再検討プログラムを実行して、前記ＥＥＧ記録の複数の棘波を検出し、検出された前記複数の棘波を前記複数の電極の各電極によって分類し、且つ、検出された前記複数の棘波を各電極で数学的に平均化するように構成され、前記ユーザーインターフェースは、複数のオーバビュー平均の各々の表示を可能とすることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、全体としてＥＥＧデータを表示するための方法及びシステムに関する。特に本発明は、ＥＥＧ記録の解析に関する。
【背景技術】
【0002】
脳波図（「ＥＥＧ」）は、大脳機能を評価するために人間の脳の電気的活動を測定し記録する診断ツールである。複数の電極が人間の頭部に取り付けられ、ワイヤによって機械に接続される。機械は信号を増幅して、人間の脳の電気的活動を記録する。その電気的活動は、複数のニューロンにわたる神経活動の総和によって作り出される。これらのニューロンは、小電圧電場を生成する。これらの電圧電場の総計により、人間の頭の上の電極が検出及び記録可能な電気的な読み取り値が生じる。ＥＥＧは複数のより単純な信号の重畳である。正常な成人では、ＥＥＧ信号の振幅は一般的には１μＶ乃至１００μＶの範囲にあり、硬膜下電極で測定した場合のＥＥＧ信号は概ね１０乃至２０ｍＶである。電気信号の振幅と時間的ダイナミクスのモニタリングにより、その人間の基礎的な神経活動及び医学的状態についての情報が得られる。
【0003】
ＥＥＧは、てんかんの診断のため；意識消失又は認知症に伴う問題を確認するため；昏睡状態の人間の脳の活動を確認するため；睡眠障害を調べるため；手術中の脳の活動、及びその他の身体的な問題をモニタリングするために行われる。
【0004】
ＥＥＧの間、複数の電極（一般的には１７〜２１個であるが、少なくとも７０箇所の標準位置が存在する）が人間の頭部に取り付けられる。電極は、人間の脳葉即ち脳の領域に対する電極の位置によって参照符を付される。参照符は次の通りである：Ｆ＝前頭部；Ｆｐ＝前頭極部；Ｔ＝側頭部；Ｃ＝中心部；Ｐ＝頭頂部；Ｏ＝後頭部；及びＡ＝耳朶部（耳電極）。位置を更に限定するために数字が用いられ、また「ｚ」点は人間の頭部の正中線上の電極部位に関連する。ＥＥＧディスプレイ上に、心電図（「ＥＫＧ」）が現れてもよい。
【0005】
ＥＥＧは、モンタージュと称する種々の電極の組み合わせを用いた異なる増幅器からの脳波を記録する。モンタージュは、一般的には、大脳皮質を横断するＥＥＧの空間的分布のクリアな映像を提供するために形成される。モンタージュは、記録電極の空間的アレイから得られる電気的マップであり、好ましくは特定の時点において調べられた特定の電極の組み合わせをいう。
【0006】
双極モンタージュでは、あるチャンネルの電極入力２を次のチャンネルの入力１に接続することによって連続した電極の対がリンクされて、隣接するチャンネルが１つの電極を共有することになる。電極の双極チェーン（ｂｉｐｏｌａｒ ｃｈａｉｎ）は前から後に向かって（長さ方向に）又は左から右に向かって（横方向に）延びるように接続することができる。双極モンタージュ（ｂｉｐｏｌａｒ ｍｏｎｔａｇｅ）では、２つのアクティブな電極部位の間の信号どうしが比較され、記録された活動の差が得られる。他のタイプのモンタージュは、基準電極モンタージュ（ｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｏｎｔａｇｅ）、即ち単極モンタージュ（ｍｏｎｏｐｏｌａｒ ｍｏｎｔａｇｅ）である。基準電極モンタージュでは、種々の電極が各増幅器の入力１に接続され、基準電極が各増幅器の入力２に接続される。基準電極モンタージュでは、アクティブ電極部位において信号が収集され、共通基準電極と比較される。
【0007】
基準電極モンタージュは、波形の真の振幅及び形態を決定するのによい。側頭部電極については、ＣＺが一般的な良好な頭皮の基準である。
【0008】
電気的活動の起源を位置決定（「局在化（ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）」）可能であることは、ＥＥＧの解析が可能であるために重要である。双極モンタージュにおける正常又は異常な脳波の局在化は、通常、「位相反転（ｐｈａｓｅ ｒｅｖｅｒｓａｌ）」、即ちあるチェーン内の２つのチャンネルの反対方向を向いた振れ（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を特定することによって達成される。基準電極モンタージュでは、全てのチャンネルが同じ方向の振れを示し得る。アクティブな電極における電気的活動が、基準電極における活動と比較したとき正である場合は、振れは下向きとなる。電気的活動が基準電極と同一である電極は振れを示さない。一般的に、上方向に最も大きい振れを有する電極は、基準電極モンタージュにおける最大の負の活動を表す。
【0009】
いくつかのパターンは、人間の発作の傾向を示す。医師はこれらの波形を「てんかん様異常」又は「てんかん波形」と呼ぶことがある。これらには、棘波、鋭波、及び棘徐波放電が含まれる。左側頭葉等の脳の特定の領域における棘波及び鋭波は、部分的な発作がその領域からきている可能性があることを示している。一方、原発性全身性発作は、脳の両半球にわたって広がる棘徐波放電（特にそれらが両半球で同時に始まる場合）によって示唆される。
【0010】
脳波にはいくつかのタイプ、即ちα波、β波、δ波、θ波、及びγ波が存在する。α波は８乃至１２ヘルツ（Ｈｚ）の周波数を有する。α波は、通常は、人がリラックスしているときか、目を閉じているが緊張しているときの覚醒状態においてみられる。α波は、人が目を開くか、集中しているときには止まる。β波は１３Ｈｚ乃至３０Ｈｚの周波数を有する。β波は、通常、人が緊張しているとき、考えているとき、興奮しているとき、又はある特定の薬物を高用量摂取したときにみられる。δ波は、３Ｈｚ未満の周波数を有する。δ波は、通常、人が就寝（ノンレム睡眠即ち夢を見ない睡眠）中、又は若年齢の子供であるときにのみみられる。θ波は４Ｈｚ乃至７Ｈｚの周波数を有する。θ波は、通常、人が就寝（夢を見る睡眠即ちレム睡眠）中、又は若年齢の子供であるときにのみみられる。γ波は、３０Ｈｚ乃至１００Ｈｚの周波数を有する。γ波は、通常、精神活動及び運動機能が高まっている間にみられる。
【0011】
以下の定義は、本明細書で用いられる。
【0012】
「振幅（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）」とは、谷から最大ピーク（正又は負）の間の垂直方向の距離を指す。振幅は、ニューロン集団のサイズ及び成分生成時のその活動の同期に関する情報を表す。
【0013】
用語「アナログ／デジタル変換」とは、アナログ信号が、更なる処理のためにコンピュータに格納することができるデジタル信号に変換される場合を指す。アナログ信号は「現実世界での」信号（例えば、脳波図、心電図、又は眼電図等の生理学的信号）である。それらを格納してコンピュータで操作するためには、これらの信号はコンピュータが理解可能な離散デジタル形式に変換されなければならない。
【0014】
「アーチファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）」は、ＥＥＧによって頭皮に沿って検出されるが、脳でない起源から生ずる電気的信号である。患者関連アーチファクト（例えば運動、発汗、心電図、眼球運動等）と、技術的アーチファクト（５０／６０Ｈｚアーチファクト、ケーブル移動、電極ペースト関連）とが存在する。
【0015】
用語「差動増幅器（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）」とは、電気生理学的機器において重要な要素である。差動増幅器は、２つの入力の差を拡大する（１対の電極当たり１つの増幅器）。
【0016】
「持続時間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）」は、電圧変化の開始から基準値への復帰までの時間間隔である。持続時間は、成分の発生に関与するニューロンの同時活動化の測定値でもある。
【0017】
「電極（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）」は、回路の非金属部分との電気的な接触を確立するために用いられる導電体を指す。ＥＥＧ電極は、通常はステンレス鋼、錫、金、又は塩化銀コーティングで覆われた銀で作られた小型の金属ディスクである。それらは、頭皮上の特定の位置に置かれる。
【0018】
「電極ゲル（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｇｅｌ）」は、電極の柔軟な延長部として作用し、電極リードの動きによるアーチファクトを発生しにくくするものである。このゲルによって皮膚との接触が最大化され、皮膚を通しての低抵抗の記録が可能になる。
【0019】
用語「電極配置（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）」（１０／２０システム）は、古典的な脳波記録のための頭皮電極の標準的な配置を指す。このシステムの重要な点は、鼻根部−外後頭隆起及び固定点の間の１０／２０範囲のパーセンテージで表す距離である。これらの点には、前頭極部（Ｆｐ）、中心部（Ｃ）、頭頂部（Ｐ）、後頭部（Ｏ）、及び側頭部（Ｔ）と符号付けされている。正中線電極は、ゼロを表す下付文字ｚを有する符号が付される。奇数番号は左脳半球上の点のための下付文字として用いられ、偶数は右脳半球上の点のために用いられる。
【0020】
「脳波図（ｅｌｅｃｔｒｏｅｎｃｅｐｈａｌｏｇｒａｍ）」又は「ＥＥＧ」とは、脳波計によって作られる、頭皮から脳の電気的活動を記録することによる脳波波形を指す。
【0021】
「脳波計（ｅｌｅｃｔｒｏｅｎｃｅｐｈａｌｏｇｒａｐｈ）」は、脳波（脳造影図とも称する）を検出し、記録するための装置を指す。
【0022】
「てんかん様（ｅｐｉｌｅｐｔｉｆｏｒｍ）」とは、てんかんの場合に類似していることを指す。
【0023】
「フィルタリング」とは、信号から不要な周波数を除去するプロセスを指す。
【0024】
「フィルタ」は、信号の周波数成分を変化させる装置である。
【0025】
「モンタージュ（ｍｏｎｔａｇｅ）」は、電極の配置を意味する。ＥＥＧは、双極モンタージュ又は基準電極モンタージュのいずれかでモニタリングすることができる。双極は、１つのチャンネル当たり２つの電極が存在し、従って各チャンネル毎に基準電極が存在することを意味する。基準電極モンタージュは、全てのチャンネルに対して共通の基準電極が存在することを意味する。
【0026】
「形態（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）」とは、波形の形状を指す。波形形状又はＥＥＧパターンは、波形を形成するべく組み合わされた周波数によって、及びそれらの位相と電圧の関係によって決定される。波形パターンは、「単形性（ｍｏｎｏｍｏｒｐｈｉｃ）」であると記述することができる。個々のＥＥＧ活動が、１つの支配的な活動からなるものに見えるものである。「多形性（ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ）」。個々のＥＥＧ活動が複雑な波形を形成するべく組み合わされる複数の周波数からなるものである。「正弦波様（Ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ）」。サイン波に類似している波形である。単形性の活動は通常は正弦波様である。「過渡波形（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）」。バックグラウンドの活動とは明確に異なる独立した波形又はパターンである。
【0027】
「棘波（スパイク、ｓｐｉｋｅ）」とは、鋭いピークと２０ミリ秒〜７０ミリ秒未満の持続時間を有する過渡波形を指す。
【0028】
用語「鋭波」とは、鋭いピークと７０ミリ秒〜２００ミリ秒の持続時間を有する過渡波形を指す。
【0029】
用語「ニューラルネットワークアルゴリズム」とは、てんかん様異常である可能性が高い、鋭波である過渡波形を特定するアルゴリズムを指す。
【0030】
「ノイズ」とは、望ましい信号を改変する不要な信号を指す。ノイズは複数の起源を有し得る。
【0031】
「周期性」とは、パターン又は要素の時間的な分布（例えば、概ね一定周期での特定のＥＥＧ活動の出現）を指す。その活動は、全般性か、局在性か、又は片側性のものであり得る。
【0032】
ＥＥＧエポック（ＥＥＧ ｅｐｏｃｈ）は、時間及び周波数の関数としてのＥＥＧ信号の振幅である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0033】
ＥＥＧデータを医師又は技師に提示するための種々の技術が開発されてきた。しかし、これらの技術は依然として不十分である。何がアーチファクトであるか、根底にある信号が何であるかをどのように見いだすかを知ることは、ＥＥＧの解釈における最も難しい問題の１つである。よりクリーンなＥＥＧを発生させるべくアーチファクトをアルゴリズム的に除去するための技術が多数開発されてきたが、これらの技術が商業的に利用されるためには、どのように元の信号がクリーンな信号に変化させられたかをユーザが見ることを可能にするユーザインタフェースの開発が必要である。
【課題を解決するための手段】
【0034】
本発明は、ＥＥＧにおけるアーチファクト除去のためのユーザインタフェースを提供することによって、この問題の解決を提供する。これは、２つの主な理由のために重要である。第１に、これは、そのよりクリーンなＥＥＧが、アーチファクトがない場合に提示されるであろうものを正しく表しているという確信をユーザに与える。第２に、ユーザは、有用な情報が存在しているか否かを決定するために、元の信号か、又は部分的にクリーンにした後の信号を見ることを望むことがある。
【0035】
本発明においては、「クリーンな（ｃｌｅａｎ）」ＥＥＧを生成するプロセスが、一連のステップを有する。例えば、電気的な問題に関連するアーチファクトが１つのステップとなり得る。別のステップは、瞬目の除去であろう。別のステップは、表面の筋肉の除去となろう。更に別のステップは、舌運動の効果の除去となろう。各ステップは、アルゴリズム的フィルタの一種であるが、これは一定の周波数範囲内のすべてを除去する古典的なフィルタとは全く異なるものである。現在ＥＥＧは一般的にはチャンネルによって組織化された一連の出力波形として表示される。チャンネルは通常は２つの頭皮電極の間の電位差を表すが、チャンネルがある電極と電極グループの平均又は他の集約との差を表すこともあり得る。出力波形は、電圧である縦軸と、時間である横軸とを有する。チャンネルの組のいくつかが１つのページに表示され、あるチャンネルの組をモンタージュと称する。
【0036】
モンタージュに表示された情報は、通常は一定の周波数範囲を除去することによってフィルタリングすることができる。また、出力波形の振幅を制限する「ペンの振れ」の制限や、振幅が限度未満になるまで水平線を引くこと等の他の選択肢が存在することも多い。
【0037】
アーチファクトフィルタを導入する場合、ユーザは、どのアーチファクトフィルタが適用されているかを選択し、それをディスプレイ上で確認する能力が必要である。加えて、アーチファクトフィルタの効果を表している各チャンネルの出力波形の組を同時に示す能力も必要とする。他の選択肢は、選択済みのフィルタの組を全て適用した後の信号とともに、元の信号も同時に示すことであろう。ユーザが、元の信号とフィルタリング済み信号との差の出力波形を見ることを望むこともあり得る。ユーザが、アーチファクトフィルタリングのプロセスの異なる点における信号を示す出力波形を見ることを望むこともあり得る。例えば、ユーザが、筋肉アーチファクトは除去されているが、瞬目によるものは残されたままの出力波形を見ることを望むこともあり得る。瞬目等のいくつかのアーチファクトを除去するために、ソフトウェアはそのパターンを検出する特定の認識アルゴリズムを使用することがある。この場合、ユーザが、出力波形からパターンの効果が除去されたままの状態で、単に瞬目又は他のパターンが存在していたことの表示を見ることを望むこともあり得る。（ＥＥＧを読み取る人たちは、患者が覚醒していることを判別する一方法として瞬目を用いるが、その瞬目は大きいアーチファクトを生成し、それが影響を及ぼすチャンネルの他の情報を不明確にする。）
【0038】
本発明の他の特徴は、種々の出力波形の色及び暗度／強調度を選択できる能力である。ユーザのなかには、アーチファクトフィルタリング済み出力波形がバックグラウンドに基準として存在した状態で元の信号を主要な信号表示とすることを望む者もいる。また、ユーザのなかには、フィルタリング済み出力波形の１つを主要な信号表示とすることを望む者もいる。この理由のため、またかなりの割合の人間が一定の色に対する色覚異常をもつため、色の選択は重要である。
【0039】
アーチファクトフィルタリングプロセスの別の態様は、それが信号を基礎的な信号の組に分割することである。このことは、アーチファクトが除去された後であっても、脳からの真の信号の種々の成分を見る際に有用となり得る。例えば、個々のてんかん様パターンから分離されたゆっくりした波が存在することがある。ユーザが、真の信号の様々な部分を見るのを容易化するために、あるチャンネルにおいてこれらの成分を分離して見ることの選択を望むこともある。最も顕著なアーチファクトを除去する前にこれを行っても役に立たない可能性が高い。
【0040】
本発明の別の態様は、ＥＥＧを評価するために用いられる標準的なプログラムにおける、１組の予め選択されたアーチファクトフィルタを適用する１つの「ボタン」である。このボタンにより、技師が、技師による検討のためにフィルタリング済み出力波形及びフィルタリング前の出力波形のオンオフを切り換えることが可能となる。
【0041】
本発明の一態様は、ＥＥＧ記録の解析のための方法である。前記方法は、複数の電極、増幅器、及びプロセッサを備える機械からＥＥＧ記録を生成することを含む。前記方法は、前記ＥＥＧを処理して、解析のための処理済みＥＥＧ記録を形成することも含む。前記方法は、前記処理済みＥＥＧ記録におけるパターンを認識することも含む。
【0042】
本発明の別の態様は、ＥＥＧ記録を解析するためシステムである。前記システムは、複数のＥＥＧ信号を生成するための複数の電極と、前記複数のＥＥＧ信号の各々を増幅するために、複数のワイヤによって前記複数の電極の各々に接続された少なくとも１つの増幅器と、前記複数のＥＥＧ信号からＥＥＧ記録を生成するために、前記増幅器に接続されたプロセッサと、ＥＥＧ記録の表示のために前記プロセッサに接続されたディスプレイとを備える。前記プロセッサは、前記処理済みＥＥＧ記録におけるパターンに認識するべく構成されている。
【0043】
本発明の更に別の態様は、ＥＥＧ記録を解析するための方法である。前記方法は、複数の電極、増幅器、及びプロセッサを備える機械からＥＥＧ記録を生成することを含む。前記方法は、前記ＥＥＧを処理して、解析のための処理済みＥＥＧ記録を形成することも含む。前記方法は、前記処理済みＥＥＧ記録における複数の事象を検出することも含む。前記方法は、前記複数の事象を事象密度グラフとして提示することも含む。
【0044】
本発明の別の態様は、処理済みＥＥＧレポートを生のＥＥＧレポートに重ねて、医師又は技師が報告された活動をクリアに見ることができるようにするＥＥＧシステム及び方法を提供する。
【0045】
この実施形態は、各エポックからのアーチファクト除去の結果が、次の及び前のエポックからの結果と結合（ｓｔｉｔｃｈｅｄ）されている短い重複エポック（ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ ｅｐｏｃｈｓ）を選択する能力を提供する。この結合は多くの方法で行うことができるが、好ましい方法では、２つのエポックからの信号を、重み付けがエポック中心からの距離の割合に比例する加重平均を用いて結合される。
【0046】
例えば、２秒間のエポックの長さが、１秒間のインクリメント（エポックステップ）とともに選択される。ＢＳＳ及び他の技術を用いたアーチファクト除去を、秒１及び２のチャンネルの組に対して行い、２秒間の長さの「クリーンな」結果を生成する。次にアーチファクト除去を秒２及び３に対して行い、重複したクリーンな結果を生成する。この結果は、記録の第２の秒に重複する。各チャンネルについて、２つの重複する結果を加重平均して、不連続のない最終的な結果を生成する。第１のエポックの中心により近い秒の部分において、第１のエポックからの値をより高く重み付けし、第２のエポックの中心により近い部分についても同様にする。当業者は、記録を通して移動中に異なる又は可変であるエポック長又はステップを選択できるということを理解されよう。同様に、異なる結合技術を用いてもよい。
【0047】
本発明の一態様は、ＥＥＧ信号からアーチファクトをフィルタリングするための方法である。前記方法は、複数の電極、増幅器、及びプロセッサを備える機械からＥＥＧ記録を生成することを含む。前記方法は、チャンネルの組からの前記ＥＥＧ信号を複数のエポックに変換することも含む。前記複数のエポックの各々は、２秒間以下のエポック持続時間長さと、１秒間以下のインクリメントとを有する。前記方法は、ブラインド信号源分離アルゴリズムを用いて前記複数のエポックの各々からのアーチファクトをフィルタリングし、複数のクリーンなエポックを生成することも含む。前記方法は、前記複数のクリーンなエポックを結合して処理済みＥＥＧ記録を生成することも含む。
【0048】
本発明の更に別の態様は、ブラインド信号源分離アルゴリズムを用いてＥＥＧ信号からアーチファクトをフィルタリングする方法である。前記方法は、複数の電極、増幅器、及びプロセッサを備える機械からＥＥＧ記録を生成することを含む。前記方法は、チャンネルの組からの前記ＥＥＧ信号を複数のエポックに変換することも含む。前記方法は、ブラインド信号源分離アルゴリズムを用いて前記複数のエポックの各々からのアーチファクトをフィルタリングし、複数のクリーンなエポックを生成することも含む。前記方法は、前記複数のクリーンなエポックを結合して処理済みＥＥＧ記録を生成することも含む。
【0049】
本発明の更に別の態様は、ＥＥＧ信号からアーチファクトをフィルタリングするためのシステムである。前記システムは、電極と、増幅器と、プロセッサと、ディスプレイとを備える。前記電極は、ＥＥＧ信号を生成する。前記増幅器は、複数のワイヤによって前記複数の電極の各々に接続され、前記ＥＥＧ信号を増幅する。前記プロセッサは、前記増幅器に接続され、前記ＥＥＧ信号からのＥＥＧ記録を生成する。前記ディスプレイは、前記プロセッサに接続され、ＥＥＧ記録を表示する。前記プロセッサは、チャンネルの組からの前記複数のＥＥＧ信号の各々を複数のエポックに変換し、ブラインド信号源分離アルゴリズムを用いて前記複数のエポックの各々からアーチファクトを除去して複数のクリーンなエポックを生成し、前記複数のクリーンなエポックを結合して、表示のための処理済みＥＥＧ記録を生成するべく構成されている。
【0050】
本発明の更に別の態様は、アーチファクト除去アルゴリズムを用いてＥＥＧ信号からアーチファクトをフィルタリングするための方法である。前記方法は、複数の電極、増幅器、及びプロセッサを備える機械からＥＥＧ信号を生成することを含む。前記方法は、チャンネルの組からの前記ＥＥＧ信号を複数のエポックに変換することも含む。前記方法は、アーチファクト除去アルゴリズムを用いて前記複数のエポックの各々からアーチファクトをフィルタリングして、複数のクリーンなエポックを生成することも含む。前記方法は、前記複数のクリーンなエポックを結合して、処理済みＥＥＧ記録を生成することも含む。
【0051】
本発明の更に別の態様は、エポック時間及びインクリメントを選択することによってＥＥＧ信号からアーチファクトをフィルタリングするための方法である。前記方法は、患者のＥＥＧ信号を、患者に取り付けられた複数の電極、増幅器、及びプロセッサを備える機械から生成することを含む。前記方法は、エポック時間長さ及びエポック時間インクリメントを選択することも含む。前記方法は、アーチファクト除去アルゴリズムを用いて複数のエポックの各々のアーチファクトをフィルタリングし、複数のクリーンなエポックを生成することも含む。前記方法は、前記複数のクリーンなエポックの各々に加重平均を割り当てることも含む。前記方法は、前記複数のクリーンなエポックを結合して重複させ、不連続のない処理済みＥＥＧ記録を生成することも含む。
【0052】
本発明の更に別の態様は、ＥＥＧ信号からアーチファクトをフィルタリングするためのシステムである。前記システムは、電極、プロセッサ、及びディスプレイを備える。前記電極は、ＥＥＧ信号を生成する。前記プロセッサは前記電極に接続され、前記ＥＥＧ信号からＥＥＧ記録を生成する。前記ディスプレイは前記プロセッサに接続され、ＥＥＧ記録を表示する。前記プロセッサは、エポック時間長さ及びエポック時間インクリメントを選択し、アーチファクト除去アルゴリズムを用いて複数のエポックの各々のアーチファクトをフィルタリングして複数のクリーンなエポックを生成し、前記複数のクリーンなエポックの各々に加重平均を割り当て、前記複数のクリーンなエポックを結合して重複させ、不連続のない処理済みＥＥＧ記録を生成するべく構成されている。
【0053】
本発明の更に別の態様は、ＥＥＧデータを表示するための方法である。前記方法は、ＥＥＧ信号から元のＥＥＧレポートを生成することを含む。前記元のＥＥＧレポートは、複数の電極とプロセッサとを備えるＥＥＧ機械から生成される。前記元のＥＥＧレポートは第１の複数のチャンネルを含む。前記方法は、前記元のＥＥＧ信号にアーチファクト低減を行って処理済みＥＥＧレポートを生成することも含む。前記処理済みＥＥＧレポートは第２の複数のチャンネルを含む。前記方法は、前記処理済みＥＥＧレポートを前記元のＥＥＧレポートに重ねて、結合されたＥＥＧレポートを生成することも含む。前記処理済みＥＥＧレポートのｘ軸は、前記元のＥＥＧレポートのｘ軸と位置合わせされる。前記処理済みＥＥＧレポートのｙ軸は、前記元のＥＥＧレポートのｙ軸と位置合わせされる。前記元のＥＥＧレポートの前記第１の複数のチャンネルは、前記処理済みＥＥＧレポートの前記第２の複数のチャンネルと等価である。前記方法は、前記結合されたＥＥＧレポートを表示することも含み、このとき前記処理済みＥＥＧレポートは前記元のＥＥＧレポートから視覚的に区別される。元のＥＥＧレポートの前記第１の複数のチャンネルの１つのチャンネルの上の特定の時間における活動は、その特定の時間における前記処理済みＥＥＧレポートの前記第２の複数のチャンネルの対応するチャンネル上で特定可能である。前記活動は、好ましくは、棘波、鋭波、棘徐波放電、アーチファクト等である。
【0054】
本発明の更に別の態様は、結合されたＥＥＧレポートを表示するための方法である。前記方法は、ＥＥＧ信号から元のＥＥＧレポートを生成することを含む。前記元のＥＥＧレポートは、複数の電極とプロセッサとを備えるＥＥＧ機械から生成される。前記元のＥＥＧレポートは第１の複数のチャンネルを含む。前記方法は、前記元のＥＥＧ信号にアーチファクト低減を行って処理済み連続ＥＥＧレポートを生成することも含む。前記処理済みＥＥＧレポートは第２の複数のチャンネルを含む。前記方法は、前記処理済み連続ＥＥＧレポートを前記元のＥＥＧレポートに重ねて、結合されたＥＥＧレポートを生成することも含む。前記処理済み連続ＥＥＧレポートのｘ軸は、前記元のＥＥＧレポートのｘ軸と位置合わせされる。前記処理済み連続ＥＥＧレポートのｙ軸は、前記元のＥＥＧレポートのｙ軸と位置合わせされる。前記元のＥＥＧレポートの前記第１の複数のチャンネルは、前記処理済み連続ＥＥＧレポートの前記第２の複数のチャンネルと等価である。前記方法は、前記結合されたＥＥＧレポートを表示することも含み、このとき前記処理済みＥＥＧレポートは前記元のＥＥＧレポートから視覚的に区別される。元のＥＥＧレポートの前記第１の複数のチャンネルの１つのチャンネルの上の特定の時間における活動は、その特定の時間における前記処理済み連続ＥＥＧレポートの前記第２の複数のチャンネルの対応するチャンネル上で特定可能である。
【0055】
本発明の更に別の態様は、ＥＥＧデータを表示するためのシステムである。前記システムは、患者コンポーネント、機械コンポーネント、及びディスプレイスクリーンを備える。前記患者コンポーネントは、ＥＥＧ信号を生成するための複数の電極を備える。前記ＥＥＧ機械コンポーネントは、増幅器とプロセッサとを備える。前記プロセッサは、ＥＥＧ信号から元のＥＥＧレポートを生成するように構成されている。前記元のＥＥＧレポートは第１の複数のチャンネルを含む。前記プロセッサは、前記元のＥＥＧ信号にアーチファクト低減を行って処理済みＥＥＧレポートを生成するようにも構成されている。前記処理済みＥＥＧレポートは第２の複数のチャンネルを含む。前記プロセッサは、前記処理済みＥＥＧレポートを前記元のＥＥＧレポートに重ねて、結合されたＥＥＧレポートを生成するようにも構成されている。前記処理済みＥＥＧレポートのｘ軸は、前記元のＥＥＧレポートのｘ軸と位置合わせされる。前記処理済みＥＥＧレポートのｙ軸は、前記元のＥＥＧレポートのｙ軸と位置合わせされる。前記元のＥＥＧレポートの前記第１の複数のチャンネルは、前記処理済みＥＥＧレポートの前記第２の複数のチャンネルと等価である。前記ディスプレイスクリーンは、結合されたＥＥＧレポートを表示し、前記処理済みＥＥＧレポートは前記元のＥＥＧレポートから視覚的に区別され、前記元のＥＥＧレポートの前記第１の複数のチャンネルの１つのチャンネルの上の特定の時間における活動は、その特定の時間における前記処理済み連続ＥＥＧレポートの前記第２の複数のチャンネルの対応するチャンネル上で特定可能である。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図4】図４は、生のＥＥＧレポートに重ねられた処理済みＥＥＧレポートを有する結合されたＥＥＧレポートの一部を示す図である。図４Ａは、図４の円Ａの拡大図である。図４Ｂは、図４の円Ｂの拡大図である。図４Ｃは、図４の円Ｃの拡大図である。
【図10】図１０は、ＥＥＧの電極配置のための詳細なマップである。図１０は、ＥＥＧの電極配置のための、米国脳波学会（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｅｎｃｅｐｈａｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ）によって標準化された中間１０％電極位置を表す詳細なマップである。
【発明を実施するための形態】
【0057】
生のＥＥＧレポート、即ち元のＥＥＧレポート１００が図１に示されている。元のＥＥＧレポート１００は、レポートのＹ軸１０５に示すように、複数のチャンネルＦＰ１−Ｒｅｆ乃至Ｏ２−Ｒｅｆを有する。レポートのＸ軸は時間である。元のＥＥＧレポート１００は、アーチファクト低減を施されていない。元のＥＥＧレポートは、筋肉運動、眼球運動、発汗、電極ケーブル等の種々の起源からのアーチファクトを含む。しかし、ＥＥＧは、医師又は技師が、患者の脳の活動を正確に解析するためにＥＥＧレポートから探し出そうとしているある一定の活動も有し得る。例えば、時間６５５．０００における図１Ａに示す活動は、医師又は技師にとって重要な患者の脳活動の一定の段階を示している可能性がある。しかし、通常は医師又は技師は、アーチファクトが存在するため、生のＥＥＧレポート１００を検討しようとはしない。
【0058】
図２は、アーチファクト低減とＥＥＧレポートを再形成するためにエポックの結合処理を受けている、図１の元のＥＥＧレポート１００の処理済みＥＥＧレポート１１０の図である。処理済みＥＥＧレポート１１０は、レポートのＹ軸１１５に示すように、複数のチャンネルＦＰ１−Ｒｅｆ乃至Ｏ２−Ｒｅｆを有する。レポートのＸ軸は時間である。図２Ａに示すように、時間６５５．０００における処理済みＥＥＧレポート１１０は、時間６５５．０００における元のＥＥＧレポート１００とは見かけが全く異なっている。これは主としてＥＥＧレポートを再形成するためのエポックの結合に起因するが、医師又は技師が処理済みＥＥＧレポート１１０のみしか見ていない場合には、医師又は技師が時間６５５．０００における真の活動を知ることはない。
【0059】
図３は、アーチファクト低減とＥＥＧレポートを再形成するために重複するエポックの結合処理を受けている、図１の元のＥＥＧレポート１００の処理済み連続ＥＥＧレポート１２０の図である。処理済みＥＥＧレポート１２０は、レポートのＹ軸１２５に示すように、複数のチャンネルＦＰ１−Ｒｅｆ乃至Ｏ２−Ｒｅｆを有する。レポートのＸ軸は時間である。図３Ａに示すように、時間６５５．０００における処理済みＥＥＧレポート１２０は、図２の処理済みＥＥＧレポート１１０より時間６５５．０００における元のＥＥＧレポート１００に見かけがより類似している。しかし、元のＥＥＧレポート１００と処理済みＥＥＧレポート１１０又は処理済み連続ＥＥＧレポート１２０との間で交互に切り換えることによって患者の脳活動を解析する際には、依然として困難が伴う。
【0060】
図４は、元のＥＥＧレポート１００と処理済みＥＥＧレポート１１０を含む結合されたＥＥＧレポート１３０の図である。結合されたＥＥＧレポート１３０の図は、発明を明示する目的で５つのチャネルしか有していないが、当業者であれば、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、結合ＥＥＧレポート１３０が、１６、２０、２７又は任意の数のチャンネルを有し得ることを理解されよう。
【0061】
図４、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃに示すように、元のＥＥＧレポート１００は第１の線種を有し、処理済みＥＥＧレポート１１０は、医師及び技師が元のＥＥＧレポート１００と処理済みＥＥＧレポート１１０とを容易に視覚的に区別できるようにするために第１の線種とは区別される第２の線種を有する。別の実施形態では、元のＥＥＧレポート１００は第１の色（例えば、青）を有し、処理済みＥＥＧレポート２００は、医師及び技師が元のＥＥＧレポート１００と処理済みＥＥＧレポート１１０とを容易に視覚的に区別できるようにするために第１の色とは区別される第２の色（例えば、赤）を有する。
【0063】
図４、特に図４Ａに示すように、元のＥＥＧレポート１００のｘ軸は、結合されたＥＥＧレポート１３０における２つのＥＥＧレポートの時間的整合を有するように処理済みＥＥＧレポート１１０のｘ軸と位置合わせされる。
【0064】
更に、元のＥＥＧレポート１００と処理済みＥＥＧレポート１１０の両方の振幅は、信号の重複を避けるために各々のチャンネル内に収められる。
【0065】
図４Ｂに示すように、元のＥＥＧレポート１００は処理済みＥＥＧレポート１１０とは全く異なっており、医師又は技師は、処理済みＥＥＧレポート１１０と比較して元のＥＥＧレポート１００に示す活動に関心を向けることができる。
【0066】
元のＥＥＧレポート１００と処理済み連続ＥＥＧレポート１２０との比較を示すために、処理済み連続ＥＥＧレポート１２０を、図４に示す処理済みＥＥＧレポート１１０に置き換え可能であることを当業者は理解されよう。
【0067】
図５は、図３のＥＥＧレポート１２０に基づくＥＥＧレポート１４０の図であり、より明確なチャンネルの表示のためにチャンネルが除いて示されている。結合されたＥＥＧレポート１４０の図は、発明を明示するために５つのチャネルしか有していないが、当業者であれば、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、結合ＥＥＧレポート１４０が、１６、２０、２７又は任意の数のチャンネルを有し得ることを理解されよう。
【0068】
ＥＥＧデータを表示するための方法７００の流れ図が、図６に示されている。ブロック７０１において、ＥＥＧ信号から元のＥＥＧレポートを生成する。元のＥＥＧレポートは、複数の電極、増幅器、及びプロセッサを備えるＥＥＧ機械から生成される。元のＥＥＧレポートは、第１の複数のチャンネルを含む。ブロック７０２において、元のＥＥＧ信号をチャンネルの組からエポックに分割する。エポックの各々は所定の持続時間長さと重複インクリメントとを有する。ブロック７０３において、エポックにアーチファクト低減を行い、アーチファクト低減エポックを生成する。ブロック７０４では、アーチファクト低減エポックを、連続ＥＥＧ記録のための重複する隣接エポックと結合して処理済み連続ＥＥＧレポートを生成する。結合された重複するエポック及び連続処理済みＥＥＧレポートは、ディスプレイスクリーン、好ましくはモニタ上に表示される。結合された重複するエポック及び連続処理済みＥＥＧレポートは、結合からタイムフレームを消失すること、即ち医師又は技師が読み取るＥＥＧレポートにおける不連続の形成はない。エポックの重複以降も全ての脳活動が残る。脳活動は、好ましくは棘波、鋭波、棘徐波放電、アーチファクト等である。
【0069】
図７は、ＥＥＧデータを表示するための好ましい方法８００の流れ図である。ブロック８０１において、好ましくは患者に取り付けられた電極、増幅器、及びプロセッサを備える機械からの患者のＥＥＧ信号から、元のＥＥＧレポートを生成する。ブロック８０２では、元のＥＥＧ信号を、チャンネルの組から複数のエポックに分割する。複数のエポックの各々はエポック持続時間長さと重複インクリメントを有する。ブロック８０３では、複数のエポックに対して第１のアーチファクト低減を行って電極アーチファクトを除去する。ブロック８０４では、複数のエポックに対して第２のアーチファクト低減を行って筋肉アーチファクトを除去する。ブロック８０５では、複数のエポックに対して第３のアーチファクト低減を行って眼球運動アーチファクトを除去する。ブロック８０６では、複数のエポックを結合して重複させる。複数のエポックの各々は隣接エポックと重複して処理済み連続ＥＥＧレポートを形成する。ブロック８０７では、処理済み連続ＥＥＧ記録を結合されたエポックから生成する。
【0070】
複数のエポックの各々は、好ましくは２秒間のエポック持続時間長さと１秒間のインクリメントとを有する。或いは、複数のエポックの各々が４秒間のエポック持続時間長さと２秒間のインクリメントとを有する。アーチファクト除去アルゴリズムは、好ましくはブラインド信号源分離アルゴリズムである。ブラインド信号源分離アルゴリズムは、好ましくはＣＣＡアルゴリズム又はＩＣＡアルゴリズムである。クリーンなエポックは好ましくは加重平均を用いて結合し、加重平均の重み付けは好ましくはエポック中心からの距離の割合に比例したものとする。
【0071】
図８に示すように、ＥＥＧシステムは全体に符号２０が付されている。システムは、好ましくは患者コンポーネント３０、ＥＥＧ機械コンポーネント４０、及びディスプレイコンポーネント５０を備える。患者コンポーネント３０は、患者１５に取り付けられ、かつＥＥＧ機械コンポーネント４０にケーブル３８によって配線された複数の電極３５ａ、３５ｂ、３５ｃを備える。ＥＥＧ機械コンポーネント４０は、ＣＰＵ４１と増幅器コンポーネント４２とを備える。ＥＥＧ機械コンポーネント４０は、結合されたＥＥＧレポートの表示のため、及び処理済みＥＥＧレポートから結合されたＥＥＧレポートへ若しくは処理済みＥＥＧレポートから元のＥＥＧレポートへの切り換えのためにディスプレイコンポーネント５０に接続される。図１１に示すように、ＥＥＧ機械コンポーネント４０は、好ましくは結合エンジン６５、アーチファクト低減エンジン６６、オーバレイエンジン６７、メモリ６１、メモリコントローラ６２、マイクロプロセッサ６３、ＤＲＡＭ６４、及び入力／出力部６８を備える。当業者であれば、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、機械コンポーネント４０が他のコンポーネントも備え得ることは理解されよう。
【0072】
患者は、患者の頭部に取り付けられた複数の電極を有し、電極からのワイヤは、プロセッサへの信号を増幅するための増幅器に接続され、プロセッサは、電極からの信号を解析し、ＥＥＧ記録を形成するために用いられる。脳は、患者の頭部の異なる点において異なる信号を発生する。複数の電極が、図９及び図１０に示すように患者の頭部に配置される。例えば、図９のＦｐ１は、図５ではチャンネルＦＰ１−Ｒｅｆにおいて表される。電極の数によってＥＥＧのチャンネルの数が決まる。チャンネル数が多くなるほど、より詳細な患者の脳活動の表示が生成される。好ましくは、ＥＥＧ機械コンポーネント４０の増幅器４２の各々は、患者１５の頭部に取り付けられた２つの電極３５に対応する。ＥＥＧ機械コンポーネント４０からの出力は、２つの電極によって検出される電気的活動の差である。各電極の配置はＥＥＧレポートのために重要である。電極対が相互に近づくほど、ＥＥＧ機械コンポーネント４０によって記録される脳波の差が小さくなるからである。ＥＥＧは、自動化アーチファクトフィルタリングのために最適化される。次にニューラルネットワークアルゴリズムを用いてＥＥＧ記録を処理して処理済みＥＥＧ記録を生成する。この処理済みＥＥＣ記録は表示のために解析される。
【0073】
ＥＥＧからのアーチファクトの除去のためのアルゴリズムは、一般的にはＣＣＡ（ｃａｎｏｎｉｃａｌ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ，正準相関分析）及びＩＣＡ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ，独立成分分析）のようなブラインド信号源分離（Ｂｌｉｎｄ Ｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ，ＢＳＳ）アルゴリズムを用いて、チャンネルの組からの信号を成分波即ち「信号源（ｓｏｕｒｃｅ）」の組に変換する。アーチファクトを含むものと判定された信号源を除去し、残余信号源をチャンネルの組に再構成する。
【0074】
図１２は、隣接する未処理エポック１及び２の分離された図である。エポック１は重複部分３を有し、エポック２は重複部分４を有する。この例において、重複部分３及び４は概ね２秒間の長さを有する。したがって、重複部分３及び４は、生のＥＥＧ記録における同じタイムフレーム（２秒）を表す。
【0075】
図１３は、隣接する処理済みエポック５及び６の図である。アーチファクト低減は、これらのエポック５及び６に対して行われている。処理済みエポック５及び６は、未処理エポック１及び２と同じタイムフレームを表す。したがって、エポック５は未処理エポック１のアーチファクト低減の結果であり、エポック６は未処理エポック２のアーチファクト低減の結果である。処理済みエポック５は重複部分７を有し、処理済みエポック６は重複部分８を有する。したがって、重複部分７及び８は、処理済みＥＥＧ記録における同じタイムフレーム（２秒）を表す。更に、重複部分７は重複部分３と同じタイムフレームであり、重複部分８は重複部分４と同じタイムフレームである。更に、重複部分３、４、７、及び８は全て同じタイムフレームを表す。
【0076】
図１４は、隣接する処理済みエポック５及び６の連続処理済みＥＥＧ記録の部分９への結合を示す図である。部分１０は、隣接する処理済みエポック５及び６からの重複部分７及び８である。図示するように、一切の情報は失われておらず、処理済みＥＥＧ記録は、エポックがともに結合されたところに急な終了点を有していない、連続なものとなる。
【0077】
図１５は、従来技術による重複部分のないエポックの結合方法を示す図である。処理済みＥＥＧ記録の部分１２は結合部分１１を有し、この結合部分は処理済みエポック５及び６の同じタイムフレームから変化したものである。結合部分１１は、図１４の部分１０とは異なる。
【0078】
ＥＥＧデータを表示するための方法９００の流れ図が図１６に示されている。ブロック９０１において、ＥＥＧ信号から元のＥＥＧレポートが生成される。元のＥＥＧレポートは、複数の電極、及びプロセッサを備えるＥＥＧ機械から生成される。元のＥＥＧレポートは、第１の複数のチャンネルを含む。ブロック９０２において、元のＥＥＧ信号にアーチファクト低減を行い、処理済みＥＥＧレポートを生成する。処理済みＥＥＧレポートは、第２の複数のチャンネルを含む。ブロック９０３では、処理済みＥＥＧレポートを元のＥＥＧレポートに重ねて、結合されたＥＥＧレポートを生成する。処理済みＥＥＧレポートのｘ軸は、元のＥＥＧレポートのｘ軸と位置合わせされる。処理済みＥＥＧレポートのｙ軸は、元のＥＥＧレポートのｙ軸と位置合わせされる。元のＥＥＧレポートの第１の複数のチャンネルは、処理済みＥＥＧレポートの第２の複数のチャンネルと等価である。ブロック９０４では、結合されたＥＥＧレポートを、ディスプレイスクリーン上、好ましくはモニタ上に表示する。処理済みＥＥＧレポートは元のＥＥＧレポートから視覚的に区別される。元のＥＥＧレポートの第１の複数のチャンネルの１つのチャンネルの上の特定の時間における活動は、その特定の時間における処理済みＥＥＧレポートの第２の複数のチャンネルの対応するチャンネル上で特定可能である。前記活動は、好ましくは、棘波、鋭波、棘徐波放電、アーチファクト等である。
【0079】
図１７は、生のＥＥＧデータのアーチファクト低減のための好ましい方法９０２の流れ図である。ブロック９０２ａにおいて、元のＥＥＧ信号を、チャンネルの組から複数のエポックに分ける。複数のエポックの各々はエポック持続時間長さと重複インクリメントとを有する。ブロック９０２ｂでは、複数のエポックに対して第１のアーチファクト低減を行って電極アーチファクトを除去する。ブロック９０２ｃでは、複数のエポックに対して第２のアーチファクト低減を行って筋肉アーチファクトを除去する。ブロック５０２ｄでは、複数のエポックに対して第３のアーチファクト低減を行って眼球運動アーチファクトを除去する。ブロック９０２ｅでは、複数のエポックを結合して重複させる。複数のエポックの各々は隣接エポックと重複して処理済み連続ＥＥＧレポートを形成する。
【0080】
複数のエポックの各々は、好ましくは２秒間のエポック持続時間長さと１秒間のインクリメントとを有する。或いは、複数のエポックの各々が４秒間のエポック持続時間長さと２秒間のインクリメントとを有する。アーチファクト除去アルゴリズムは、好ましくはブラインド信号源分離アルゴリズムである。ブラインド信号源分離アルゴリズムは、好ましくはＣＣＡアルゴリズム又はＩＣＡアルゴリズムである。クリーンなエポックは好ましくは加重平均を用いて結合し、加重平均の重み付けは好ましくはエポック中心からの距離の割合に比例したものとする。
【0081】
図１８は、ＥＥＧの自動化アーチファクトフィルタリングのためのユーザインタフェースのためのシステム２５を示す。患者１５は電極キャップ３１を着用する。電極キャップは複数の電極３５ａ〜３５ｃからなり、これらの電極は患者の頭部に取り付けられるとともに電極３５からのワイヤ３８がＥＥＧ機械コンポーネント４０に接続される。ＥＥＧ機械コンポーネントはプロセッサを備えたコンピュータ４１への信号を増幅するための増幅器４２から構成され、プロセッサは、電極３５からの信号を解析しＥＥＧ記録５１を形成するために用いられる。ＥＥＧ記録はディスプレイ５０上に視認することが可能となる。コンピュータ４１上のボタンは、キーボードとディスプレイ５０上のタッチスクリーンボタンのいずれを介した場合であっても、それによってＥＥＧから複数のアーチファクトを除去するための複数のフィルタを適用してクリーンなＥＥＧの生成を可能とするものである。本発明とともに利用される電極の更なる詳細な説明は、Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｆｏｒ Ｑｕｉｃｋ Ｐｒｅｓｓ Ｏｎ ＥＥＧ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅという名称のＷｉｌｓｏｎらに付与された米国特許第８１１２１４１号に記載されており、この米国特許は、参照によりその全体を本明細書に組み入れるものとする。そのＥＥＧは、自動化アーチファクトフィルタリングのために最適化される。次にＥＥＧ記録はニューラルネットワークアルゴリズムを用いて処理され、処理済みＥＥＧ記録が生成され、処理済みＥＥＧ記録は表示のために解析される。
【0082】
図１９乃至図２３は、解析されたＥＥＧ記録を示す。Ｅａｓｙ ＳｐｉｋｅＲｅｖｉｅｗプログラムを開くと、初めに図１９に示すようにオーバビューウィンドウ２００が提示される。このオーバビューは、棘波検出メカニズムによって検出された種々の棘波焦点からの平均を示す。これらのオーバビュー平均を形成するため、棘波の検出を検出焦点（電極）によって分類し、次に特定の焦点での全検出を数学的に平均する。例えば、ＥＥＧの第１列は、Ｔ３電極での検出の最大点を有する２９６９の事象の平均を表す。ＥＥＧの列は、好ましくは、白色の細い帯によって他の列から分離されるのが好ましい。ＥＥＧの列の各々は、別個のグループの平均を表す。各平均の主要電極局在点、及び各平均に組み入れられた検出事象の数、２０５は、ＥＥＧの列の上に示されている。検出局在点電極を含むチャンネルは、赤色で強調表示２１５される。引き起こされる電位と同様に、複数の検出値を平均することにより、信号対ノイズ比が高くなり、てんかん様異常の分布の領域を描出することが容易になる。
【0083】
Ｅａｓｙ ＳｐｉｋｅＲｅｖｉｅｗウィンドウの種々の機能には、ページ当たり棘波検出を選択する能力２２３、ＥＥＧ電圧振幅セレクタ２２４、モンタージュセレクタ２２５、ＬＦＦ（ＴＣ）２２６、ＨＦＦ２２７、刻み２２８、及びカスタムフィルタ２２９が含まれる。現在のビューに含まれない他のタブへのナビゲーションも、前後タブ２２２を用いて可能である。オーバビュー平均のページが２ページ以上存在する場合には、下側バー２３０をクリックすることで次のページに進む。モンタージュバー２１０を右クリックするとモンタージュコントロールが表示される。
【0084】
ＳｐｉｋｅＤｅｔｅｃｔｏｒ出力の感度は、再検討プロセスの間に動的に調節することができる。これは再検討プロセスはラベル付けされた検出感度スライダ２２０を用いて行われる。Ｅａｓｙ ＳｐｉｋｅＲｅｖｉｅｗが初めに開かれるとき、検出感度スライダ２２０は左端の位置にセットされている。この位置では、ＳｐｉｋｅＤｅｔｅｃｔｏｒニューラルネットワークアルゴリズムが、てんかん様異常である可能性が高い鋭い過渡波形を特定する。即ち、検出器が、実際のてんかん様異常である可能性が高いものに割り当てる事象が存在する。この設定では偽陽性検出の割合は最小となる。従って、この設定では、偽陽性ノイズに対する真のてんかん様シグナルの比率は最大である。しかし、あまりよい形で形成されていない棘波及び鋭波は、その最小感度に設定されたスライダでは明確ではなくなることがある。検出器の感度は、スライダ２２０を右側のドラッグすることによって速やかに調節することができ、これにより感度を高め、従ってあまりよい形で形成されていない、又は振幅がより小さい過渡波形を特定する可能性を高められる。次に新しいグループが棘波平均のオーバビュー表示に現れてもよい。真の棘波検出の増加に応じて、偽陽性検出も増加する。
【0085】
まれなてんかん様異常を有する記録、又は最低感度に設定されたＳｐｉｋｅＤｅｔｅｃｔｏｒニューラルネットワークがてんかん様異常をよく認識できない記録では、検出感度スライダ２２０を最大に切り換えることで、実際のてんかん様異常を可視化が可能になることがある。そのような場合、まれな事象を特定するためには、個々の生の検出の評価が必要となることが多い。オーバビューページ上の棘波平均の後に全ての生の検出を連続して表示することによって、又は図２０に示すように、ＥＥＧウィンドウの上部の位置タブ２２１を段階的に選択することにより各電極位置での検出を再検討することによって、この評価を行うことができる。既に見た検出は、痕跡アスタリスク３２５でマーク付けされる。
【0086】
ＥＥＧウィンドウの上部の電極位置タブ２２１のいずれかをクリックすることにより、特定の電極位置から生ずる生の（非平均化）棘波検出３００が表示される。個々の検出は白色の細い帯で分離され、検出点はＥＥＧの１秒セグメントに中心が置かれ、淡い垂直な灰色の線によって示され、その上部に検出時間の表示３０５が設けられる。検出に関与した電極を含むチャンネルは赤色強調表示３１０される。個々の検出３３５のいずれかの上でマウスを左ダブルクリックすると、その特定の検出３５５が現れる、図２１に示すような拡大ＥＥＧビュー４００が表示されることになる。拡大ビュー４００上での左ダブルクリックにより、ユーザは、連続した個々の検出３００の表示に戻ることになる。
【0087】
（ＥＥＧウィンドウの上のタブ２２１からアクセスされた）個々の棘波検出を視認する場合、事例となる棘波には、必要な例の上でマウスを左クリックすることによって手でマーク付けすることができる。選択された棘波３３０の輪郭を描く矩形が現れる。全ての検出のマーク付け又はマーク解除は、ツールバーのＭａｒｋ Ａｌｌ又はＵｎＭａｒｋ Ａｌｌボタン３１５で行うことができる。手でマーク付けされた検出は、ＦｉｎａｌＲｅｐｏｒｔに現れる棘波平均に含められる。これらの手でマーク付けされた事象は、図２２に示すように、ＦｉｎａｌＲｅｐｏｒｔ５００におけるそれらの平均の直後に連続して表示することも可能であり、また資料保存の目的又は他の検討者による評価のために印刷５２３することが可能である。
【0088】
ＥＥＧウィンドウの上部のＦｉｎａｌＲｅｐｏｒｔタブ５２８をクリックすると、選択された焦点５０５における全ての手でマーク付けされた実例の棘波又は鋭波５１０の概略が表示される。初めのデフォルトビューには、電極焦点５０５によって分類された、ユーザが選択した手でマーク付けされた事象の数学的平均が示される。説明した通り、頭部電圧の二次元画像表示（ｔｏｐｏｇｒａｍ）及び連続する個々のユーザが選択した事象は、メニューオプションの選択又はマウスの右クリックでの選択によって表示される。電圧の二次元画像表示は、基準電極モンタージュにおけるＥＥＧを見るときにのみ形成される。図２３は、１８個のユーザが選択した棘波６０５及び構成成分である棘波６１０ａ〜６１０ｃのグループ平均を示すＦｉｎａｌＲｅｐｏｒｔの印刷プレビュー６００の図である。プログラムが閉じられるとき５２２、ユーザがマーク付けした棘波及び見られた事象も含めて全ての変化は自動的に保存される。
【0089】
図２４は、ＥＥＧ記録からアーチファクトを除去するための一般的な方法１０００の流れ図である。ブロック１００１において、ユーザインタフェースを用いて、ＥＥＧ記録から自動的に除去されるべき複数のアーチファクトを選択する。ブロック１００２では、ＥＥＧを生成する。ブロック１００３では、ＥＥＧから複数のアーチファクトを除去するために複数のフィルタを適用する。ブロック１００４では、クリーンなＥＥＧを生成する。
【0090】
図２５は、ＥＥＧ記録からアーチファクトを除去するための別の方法１１００の流れ図である。ブロック１１０１において、複数の電極、増幅器、及びプロセッサを備える機械からＥＥＧを生成する。ブロック１１０２では、ＥＥＧからアーチファクトを除去するために複数のフィルタを順次適用する。ブロック１１０３では、クリーンなＥＥＧを生成する。ブロック１１０４では、クリーンなＥＥＧを表示する。
【0091】
図２６は、ＣＺ基準電極モンタージュ１４００の図である。
【0092】
一実施例では、ＢＳＳ−ＣＣＡと呼ばれるアルゴリズムを用いて、ＥＥＧから筋肉活動の効果を除去する。記録されたモンタージュに対してそのアルゴリズムを用いても、最適な結果が得られないことが多い。この場合、基準電極が国際１０−２０標準におけるＣＺ等の頭頂部電極の１つであるモンタージュを用いるのが概ね適切である。このアルゴリズムでは、アーチファクト除去の前に、記録されたモンタージュが初めにＣＺ基準電極モンタージュに変換される。ＣＺにおける信号が、それが最適な選択ではないことを示している場合は、アルゴリズムは最適となるものを見つけるために利用可能な基準電極のリストを漸次確認してゆく。
【0093】
ユーザが選択したモンタージュに対して直接ＢＳＳ−ＣＣＡを行うことも可能である。しかし、これには２つの問題がある。第１に、これにはユーザが視認するために選択されたモンタージュの各々に対して高額なアーチファクト除去プロセスを行う必要がある。第２に、アーチファクト除去はモンタージュ毎に変化するものであり、ユーザが最適基準電極を用いて基準電極モンタージュを選択したときにしか最適なものとならない。ＥＥＧを検討するために必要となるモンタージュは、アーチファクト除去のために最適なモンタージュと同一でない場合が多いため、これは良い解決とはならない。
【0094】
アーチファクト除去アルゴリズムは、好ましくはブラインド信号源分離アルゴリズムである。ブラインド信号源分離アルゴリズムは、好ましくはＣＣＡアルゴリズム又はＩＣＡアルゴリズムである。
【0095】
図２７乃至図２９は、どのようにＥＥＧ信号からのアーチファクト除去が、読み手に対して脳の真の活動をより明確に示すことを可能とするかを示す。図２７は、発作、筋肉アーチファクト、及び眼球運動アーチファクトを含むＥＥＧ記録の図１５００である。図２８は、図２７のＥＥＧ記録から筋肉アーチファクトを除去した図１６００である。図２９は、図２８のＥＥＧ記録から眼球運動アーチファクトを除去した図１７００である。
【0096】
図３０は、発作を示す棘波検出の図１８００である。即ち、発作可能性１８１０；律動性スペクトログラム、左脳半球、１−２５Ｈｚ １８２０；律動性スペクトログラム、右脳半球、１−２５Ｈｚ １８３０；相対的非対称性スペクトログラム、大脳半球、０−１８Ｈｚ １８４０；ピーク包絡線、大脳半球、２−２０Ｈｚ １８５０；棘波検出（５秒エポック当たりカウント）１８６０；咀嚼アーチファクト可能性１８７０を示す。
【0097】
図３１、図３３、及び図３５は、記録されたモンタージュを用いて筋肉アーチファクトを除去した後のＥＥＧ記録の３つの期間（第３の期間では、患者が麻痺状態とされて筋肉活動が存在しない２３００）での患者の麻痺性ＥＥＧ記録の図である。図３２、図３４、及び図３６は、ＣＺ基準電極モンタージュを用いて筋肉アーチファクトを除去した後のＥＥＧ記録の３つの期間（第３の期間では、患者が麻痺状態とされて筋肉活動が存在しない２４００）での患者の麻痺性ＥＥＧ記録の図である。赤色は元の信号１９０５であり、黒色は再構成１９１０である。記録されたモンタージュを用いて、全ての脳の活動を除去し、黒色の再構成はほとんどフラット１９００、２１００、２３００に現れる。しかし、ＣＺ基準電極モンタージュを用いると、脳の活動は保持された状態で、患者が麻痺状態にあるときの第３の期間２４００と類似した初めの２つの期間２０００、２２００が現れる。
【0098】
図３７は、ＥＥＧ信号からのアーチファクトのフィルタリングのための一般的な方法１２００の流れ図である。ブロック１２０１において、複数の電極、増幅器、及びプロセッサを備える機械からＥＥＧ信号を生成する。ブロック１２０２では、ＥＥＧ信号をチャンネルの組から複数のエポックに変換する。ブロック１２０３では、アーチファクト除去アルゴリズムを用いて、複数のエポックの各々からのアーチファクトをフィルタリングして、複数のクリーンなエポックを生成する。ブロック１２０４では、クリーンなエポックを結合して、処理済みＥＥＧ記録を生成する。
【0099】
複数のエポックの各々は、好ましくは２秒間のエポック持続時間長さと１秒間のインクリメントとを有する。或いは、複数のエポックの各々が４秒間のエポック持続時間長さと２秒間のインクリメントとを有する。
【0100】
アーチファクト除去アルゴリズムは、好ましくはブラインド信号源分離アルゴリズムである。ブラインド信号源分離アルゴリズムは、好ましくはＣＣＡアルゴリズム又はＩＣＡアルゴリズムである。
【0101】
クリーンなエポックは好ましくは加重平均を用いて結合し、加重平均の重み付けは好ましくはエポック中心からの距離の割合に比例したものとする。
【0102】
図３８は、ＥＥＧ信号からアーチファクトをフィルタリングするための特定の方法１３００の流れ図である。ブロック１３０１において、機械からＥＥＧ信号を生成する。ブロック１３０２では、そのＥＥＧ記録信号に対してエポック時間長さ及びエポック時間インクリメントを選択する。ブロック１３０３では、アーチファクト除去アルゴリズムを用いて、複数のエポックの各々からのアーチファクトをフィルタリングする。ブロック１３０４では、アーチファクト除去済みエポックから複数のクリーンなエポックを生成する。ブロック１３０５では、複数のクリーンなエポックの各々に加重平均を割り当てる。ブロック１３０６では、クリーンなエポックを結合して処理済みＥＥＧ記録を生成する。
【0103】
複数のエポックの各々は、好ましくは２秒間のエポック持続時間長さと１秒間のインクリメントとを有する。或いは、複数のエポックの各々が４秒間のエポック持続時間長さと２秒間のインクリメントとを有する。
【0104】
アーチファクト除去アルゴリズムは、好ましくはブラインド信号源分離アルゴリズムである。ブラインド信号源分離アルゴリズムは、好ましくはＣＣＡアルゴリズム又はＩＣＡアルゴリズムである。
【0105】
クリーンなエポックは好ましくは加重平均を用いて結合し、加重平均の重み付けは好ましくはエポック中心からの距離の割合に比例したものとする。