[发明专利]基于EMG频率功率谱分析来诊断脑损伤的方法和设备

说明书

本发明公开了一种基于肌电图(EMG)信号分析和运动活动神经调制障碍的存在来诊断脑损伤(例如，脑震荡)的方法和装置。该方法由以下各项组成：在限定条件下记录特定EMG信号；处理获取的EMG信号；提取相关信息；以及诊断与脑病理相关联的脑损伤和故障。具体地，该方法涉及的步骤和装置包括：在受试者身体区域上放置EMG电极组；从受试者收缩的肌肉获取EMG信号；使用包括傅立叶变换的信号处理算法处理获取的EMG信号。随后，将所得的具有一频域(频率功率谱)的EMG资料与装置中储存的资料库比较分析并且判定来自受试者的该EMG功率谱中的诊断值异常。可基于反映运动神经元的神经调制障碍的变化的EMG频率功率谱来做出诊断。诊断值、判定、管理建议显示在装置上。

技术领域

本公开涉及神经评估领域，并且具体地，涉及一种用于通过记录肌电图(EMG)、将所获取的EMG信号变换成频率功率谱并且检测所述频谱的特定范围内的异常来判定脑损伤的方法和设备，所述异常是外伤性脑损伤和退化性脑疾病的一些特征或与外伤性脑损伤及退化性脑疾病相关联的一些特征。

发明背景

诸如CT、MRI、PET扫描以及fMRI的当前诊断脑成像装置可用于检测具有外伤性脑损伤患者的异常。然而，大多数脑外伤产生轻度外伤性脑损伤(mTBI)，诸如脑震荡。这些病症利用常规的诊断脑成像装置可能检测不到。例如，弥漫性轴突损伤为mTBI中最普遍的损害之一。然而，大部分临床成像技术不能捕获弥漫性病理轴突损伤。在产生诊断影像上可见的显著局灶性脑损害的脑外伤的情况下，症状、后遗症、恢复以及长期结果通常与如由成像技术所限定的脑损害的严重性不相关，表明其他因素可能对症状学和脑病理学产生更大的影响。实际上，脑尸体研究已经用脑震荡历史和慢性疾病症状揭示了脑中常见且广泛的轴突破坏、血管周围的星状细胞缠结以及神经纤维缠结。来自体内研究的证据也显示，mTBI之后白质异常的程度与脑震荡后认知问题的严重性相关。

mTBI的普遍性以及有时脑震荡的毁灭性长期后果说明需要更敏感且更客观的测试。在加拿大，每年脑震荡事件据估计有160,000件，而在美国，每年mTBI事件接近一百万件。mTBI影响各种脑功能，所述脑功能包括认知、情绪、运动控制、感觉以及神经行为。尽管脑震荡影响的种类和严重性不同，但脑震荡后遗症尤其是在诸如年轻个体、运动员以及军事人员的危险群体中趋于衰弱。

mTBI还增大发展成痴呆、早期衰老、帕金森氏症以及阿尔茨海默症的风险。尽管强调病因和病理不同，但这些疾病或障碍与mTBI具有共同的运动功能障碍和认知障碍。若干研究已证明，认知完整个体中的更快速的运动衰退预测了轻度认知障碍和阿尔茨海默症的随后发展，且运动功能丧失可出现在认知障碍之前(参见Aron S Buchman和David ABennett，Loss of motor function in preclinical Alzheimer’s disease，Expert RevNeurother，2011年5月，11(5):665–676)。

重复脑外伤还可能导致慢性外伤性脑病变，即表现出包括运动缺陷、认知障碍、抑郁以及暴力情绪变化的各种各样症状的进行性神经变性疾病。根据对已故前国家足球联盟球员的脑尸体解剖研究，这些脑的95％具有慢性外伤性脑病变，所述慢性外伤性脑病变由广泛分布的神经纤维缠结和血管周围星状细胞缠结以及神经变性生物标记的显著沉积来进行标记。然而，当前，慢性外伤性脑病变的症状仅可通过死后尸检诊断出。

mTBI诊断、预后以及管理中的挑战之一是缺乏实际且客观的诊断测试。当前，可基于对明显体征和症状的观察和评估来辨识脑震荡。然而，仍然需要对许多临床相关问题进行改进，所述问题诸如脑震荡诊断的偏差、脑受损功能区的识别、严重性和恢复过程的判定以及脑损伤与症状学的相关性。此外，缺乏对脑损伤的客观且敏感测试导致运动员的重复损伤并且增大脑损伤发展的长期影响(诸如慢性外伤性脑病变和其他神经变性疾病)的风险。mTBI的敏感测试的发展可提供将有助于解决这些临床难题中的一些的有用工具。

本发明的目的在于解决现有技术的缺点。

本发明中用于提供mTBI诊断的原理和部署策略之前并未应用或报告过。