基本信息
- 项目名称：
- 癫痫病灶定位仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品旨在为癫痫病灶定位提供准确的检测分析办法。 作品设计包括硬件与软件部分。 硬件部分为一自主研发的脑电监测仪。 软件部分的设计工作主要集中在算法的选取与实现上。 本产品的设计在理论上采用了先进的算法，在实现上应用了高科技含量的计算机电子技术。产品不仅为我国在癫痫病灶定位领域提供了很好的临床技术保证，打破了国外的技术封锁。同时也在脑电信号的应用研究方面实现了突破。
- 详细介绍：
- 本作品旨在为癫痫病灶定位提供准确的检测分析办法。 作品设计包括硬件与软件部分。 硬件部分为一自主研发的脑电监测仪。通过32通道脑电采集仪是对一个EMU中的2个患颞叶内侧癫痫(Mesial Temporal Lobe Epilepsy, MTLE)的病人的长时间EEG记录。 软件部分的设计工作主要集中在算法的选取与实现上。 在收集到EEG之后，就要进行发作检测。通过观察EEG，可以主观的判断癫痫的发作，采用一种客观的、可复制的方式来定义发作的开始和结束时刻，癫痫样EEG主要包括高幅慢波或低幅快波，故选取绝对坡度(Slope)来同时可检测两者的特征。 最后取癫痫发作时间段内的数据，进行癫痫病灶定位，将所有通道数据分段，每段长4s，50% 交叠，分别计算delta（1-4Hz），theta（4-8Hz），alpha（8-12Hz），beta（12-30Hz），gamma（30-80Hz）上两两通道之间的同步。我们利用谐波小波变换(harmonic wavelet transform, HWT)提取所需频带上的相位信息。 最后我们利用本系统算出了这位癫痫病人的病灶，结果证实算出的数据正是准确的数据，可以应用于临床。 本产品的设计在理论上采用了先进的算法，在实现上应用了高科技含量的计算机电子技术。产品不仅为我国在癫痫病灶定位领域提供了很好的临床技术保证，打破了国外的技术封锁。同时也在脑电信号的应用研究方面实现了突破。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 癫痫发作就是由于神经元同步性活动急剧增强，在EEG测量中可以明显的看到阵发性活动。医疗实践中的黄金标准为EEG数据提供了可视化分析，但是与此同时，数学方法已经得以发展并应用于癫痫预测，检测以及癫痫恢复，另外动态分析特征的研究也会有助于癫痫发现，诊断以及治疗。本作品旨在为癫痫病灶定位提供准确的检测分析办法。 设计基本思路： 作品包括硬件与软件部分。 硬件部分为32导脑电监测仪，用来获得患者脑电数据。 软件部分采用了先进的算法，记录并分析患者癫痫病发时，多个通道间的同步现象，进而算出病灶。 创新点： 1.自主研发32导脑电放大器，可任意改变测试区域，用以长时间测量患者脑电数据。 2.运用先进算法，计算通道间同步指数。 3.运用前沿理论，对数据进行分析，进而精确定位病灶。 4.自主设计配套软件，方便实用。 5.加入临床实验环节，并验证了系统的准确性与可信度。 技术关键： 1.采集数据部分，通过32通道脑电采集仪。 2.发作检测部分，通过观察EEG，可以主观的判断癫痫的发作。 3.最后取癫痫发作时间段内的数据，进行癫痫病灶定位。
科学性、先进性
- 作品科学先进性： 1、在数据采集上采用了自主研发的可满足多种需求的脑电监测仪， 2、从算法上比传统的监护仪算法复杂度低， 3、在系统实现上充分考虑到成本和可靠性， 4、在实际验证上从中国的临床为依据。 本作品的数据采集部分采用了自主研发的32通道脑电监测仪，更为准确的记录病人的脑电信息。 在判断发作检测部分，结合目前临床采用的判断方法，使用多通道相位同步这一较为精确的方法，更为精确地描述发作开始时刻。 在病灶分析部分，在选取癫痫发作时间段内的数据的基础上，将所有通道数据分段，每段长4s，50% 交叠，分别计算delta（1-4Hz），theta（4-8Hz），alpha（8-12Hz），beta（12-30Hz），gamma（30-80Hz）上两两通道之间的同步。利用谐波小波变换(harmonic wavelet transform, HWT)提取所需频带上的相位信息。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 临床应用调试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品、磁盘、现场演示、图片、录像、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势 该产品完全为自主开发，以性能稳定的工业级主板为实体，以嵌入式系统为平台，保证设备工作的可靠性能，同时高速信号采集系统，降低成本。 本设计的优势主要分为以下几个部分： （1）使用DSP实现了对信号的带通滤波与工频陷波处理。 （2）采用intel公司的工业级atom 凌动处理平台，适合不同的客户应用。 （3）病灶定位算法经过了大量的数据验证，具有很好的可靠性和鲁棒性。 （4）系统能够存储多于10G以上的数据，并可以进行离线分析。可以为病灶定位的深入研究提供原始数据研究。 适用范围： 本产品适合广泛应于临床，产品相对国外的同类型产品成本低，适合在国内推广。 市场分析和经济效益预测： 目前我国大力推行医疗卫生机构的改革，癫痫病灶定位仪已成为医院必备设施。中国医疗器械市场已成为缺口巨大的市场。 海外资金将对产品极为感兴趣，因为海外许多国家都是公费医疗制度，治疗的成本相对来说极为重要，从这一方面来说，本产品具有广阔的国际市场。
同类课题研究水平概述
- 目前国内外关于癫痫病灶定位的EEG方法大体上有以下几种。 1.常规脑电图 目前，常规脑电图(EEG)仍是诊断癫痫的首选检查。由于癫痫发作具有无序的周期性，呈非持续性、以短暂爆发形式出现，EEG描记时间短，描记时常常是在发作间期，因此，一般而言，常规EEG很难对癫痫致病灶做出正确判断。 2.24小时动态脑电图 24小时动态脑电图(AEEG)是用携带式的长程盒式记录仪，或在监测室记录存储病人24小时的EEG，记录期间患者照样从事日常活动，监测时间长，信息较完全，对睡眠过程中痫样放电的频率明显增高有一定的关系，大大提高了痫样放电的检出率，尤其对颞叶癫痫的定位诊断具有很重要的意义。AEEG可为手术切除痫性灶时进行术前定侧，定位提供可靠信息。 3.长程视频脑电图 长程视频脑电图(VEEG)描计时间长，采用录像系统及脑电图同步描计的方法将患者发作全过程与患者脑电信号同步记录并存储(根据计算机存储量可连续记录1～2周)，回放时可同步观察患者发作症状和脑电图，从而实现视频图像、声音和脑电图三者的统一，通过多导联变换阅图，棘波检出率高，并且能确定脑电与临床发作的关系，发作时或发作前数秒钟脑电图出现明显突出于背景的棘、尖波放电或突然的电压减低或突然的节律改变都提示发作的起始源，通过癫痫的临床发作特征和EEG异常起源部位对局灶性癫痫定侧、定位诊断，尤其是发作最初数秒的临床表现和EEG对定位最有参考价值，明显提高了癫痫类型，局灶性定位诊断的准确率。长程VEEG是目前获得发作期EEG和临床表现的唯一有效的办法。目前，脑电图三维立体定位与结构显像的融合定位是研究的难点与热门。 4.蝶骨电极脑电图 众所周知，蝶骨电极可以明显地提高颞叶痫样放电检出率，对确定棘波来源于颞叶内侧还是颞叶外侧很重要，国内外文献均有报道，并早已被临床实践所证明。在对经MRI证实一侧海马硬化的难治性颞叶内侧癫痫病人脑电图随访发现，发作间期常表现为颞区慢波，插入蝶骨电极则表现为高波幅尖波、棘波，其余电极部位出现的位相倒置在定位致痫灶中意义较大。
