用于診斷抑郁癥和其他醫學狀況的系統和方法
【專利說明】
[0001] 相關申請
[0002] 本申請要求2013年5月28日提交的美國臨時專利申請序列號No.61/828,162的權 益，在此，該申請的全部內容通過引用并入此處。
技術領域
[0003] 此處描述的實施例設及用于診斷抑郁癥的系統和方法，且具體地設及用于基于對 睡眠信息的分析而診斷抑郁癥的系統和方法。
【背景技術】
[0004] 人的情緒狀態一般可W基于每種狀態的持久性而分為兩大類(稱為情緒(mood)和 情感(affective)狀態）。情緒通常被認為是一種持續的情緒狀態，其持續數周或更長時間。 另一方面，情感狀態(或情感)通常指的是一種短時間的情緒反應，其實際上通常是短暫的。 [000引一般而言，情感反應被認為加強行為并服務于哺乳動物生理學中的重要生物學功 能。然而，運些情感反應中的一些(例如興奮、抑郁和焦慮)可W變成持續和顯著的失常。當 發生運種情況時，它們可被表征為疾病或醫學狀況，并可能需要治療。
[0006] 抑郁癥是一種特別疑難的醫學狀況，并且是我們運個時代最令人衰弱的、費用高 昂的和污名化的疾病之一。據信其影響遍布世界各地的不同社會中的估計3.5億人，并且在 過去的一年內平均每20人中約有1人據報道發生過抑郁癥片段。
[0007] 遺憾的是，盡管抑郁癥有運樣的嚴重性，然而用于其診斷和指導治療的當前技術 普遍不足。例如，抑郁癥可W通過檢查患者的臨床癥狀來診斷，例如通過使用包含在精神疾 病診斷和統計手冊(DSM-IV)中的標準來診斷。DSM-IV被設計用來識別情緒障礙(例如抑郁 癥），運通過檢查=個要素而進行:情緒片段，最近的片段的描述符，W及復發描述符。
[0008] 然而，DSM-IV技術是有問題的，特別是因為檢查運=個要素需要來自患者的輸入， 包括他們識別和描述他們自己的感覺的能力。運種能力在患者和患者之間可能是不同的， 特別是對于不同的文化背景而言，并且往往會造成結果的不一致。另外，抑郁癥的癥狀在不 同患者之間可W變化很大。運樣一來，用于診斷抑郁癥的DSM-IV方法往往會經受系統性的 錯誤，并且常導致錯誤結果。
[0009] 有一些試圖幫助診斷抑郁癥的生理測試。運些生理測試包括地塞米松抑制試驗、 促甲狀腺素釋放激素刺激試驗、生長激素對膜島素誘導的低血糖的響應試驗、W及血漿皮 質醇水平測試。不幸的是運些生理測試往往是不一致的，并且當用于診斷時可能是不可靠 的。
[0010] 在一些情況下，有可能通過對患者進行精神檢查來診斷抑郁癥。然而，運種方法往 往嚴重依賴于一個或多個檢查者的能力和使該方法主觀的且有些不可靠的其他因素。
【附圖說明】
[0011] 現在將參照W下附圖僅W舉例的方式描述一些實施例，其中：
[0012] 圖I是示出根據一個實施例的用于診斷抑郁癥的系統的示意圖；
[0013] 圖2是根據一個實施例的診斷系統的圖形用戶界面的示意圖；
[0014] 圖3是根據一個實施例的診斷系統的功能組件的示意圖；
[0015] 圖4是根據一個實施例的診斷系統的分析器模塊的詳細圖；
[0016] 圖5是根據一個實施例示出睡眠分期的例子和針對兩個隨機樣本的相應數字周期 分析(DPA)的圖；
[0017] 圖6是根據一個實施例示出REM密度的示例性估計的圖；
[0018] 圖7是根據一個實施例的REM密度估計器的功能組件的示意圖；
[0019]圖7a是EOG通道上的REM活動的例子的圖；
[0020] 圖8是在正常個體和抑郁個體之間比較成年人0雙邊相干性的圖；
[0021] 圖9是在正常個體和抑郁個體之間比較成年人左半球中的階相干性的圖；
[0022] 圖10是在正常個體和抑郁個體之間比較成年人右半球中的階相干性的圖；
[0023] 圖11是在正常個體和抑郁個體之間比較成年人中的0雙邊相干性(TCOH)的圖；
[0024] 圖12是在正常個體和抑郁個體之間比較兒童右半球中的階相干性的圖；
[0025] 圖13是在正常個體和抑郁個體之間比較兒童左半球中的階相干性的圖；
[0026] 圖14是根據一個實施例的模型人工神經元的示例性圖；
[0027] 圖15是根據一個實施例的人工神經網絡的示例性圖；
[0028] 圖16是根據另一個實施例的人工神經網絡的示例性圖；W及
[0029] 圖17是根據一個實施例的相干的估計的示例性曲線圖。
【具體實施方式】
[0030] 為了說明的簡單性和清楚性起見，在認為合適時，附圖標記可W在多個附圖中重 復，W指示相應的或類似的要素或步驟。此外，對大量具體細節進行了闡述，W提供此處所 描述的示例性實施例的透徹理解。然而，本領域普通技術人員將理解，此處所描述的實施例 可W在沒有運些具體細節的情況下實踐。在其他情況下，沒有對公知的方法、程序和組件進 行詳細描述，W不使此處一般地描述的實施例變得模糊。
[0031] 此外，本說明書不應被視為W任何方式限制此處所描述的實施例的范圍，而應視 為僅僅描述各種實施例的實現方式。
[0032] 在一些情況下，此處所描述的系統和方法的實施例可W在硬件中、在軟件中、或者 在硬件和軟件的組合中實現。例如，一些實施例可W在一個或多個計算機程序中實現，該一 個或多個計算機程序在一個或多個可編程計算裝置上執行，該可編程計算裝置包括至少一 個處理器、數據存儲裝置(在一些情況下包括易失性和非易失性存儲器和/或數據存儲元 件）、至少一個輸入裝置W及至少一個輸出裝置。
[0033] 在一些實施例中，程序可W W面向過程或面向對象高級編程語言和/或腳本語言 來實現，從而與計算機系統通信。然而，如果需要的話，程序也可W W匯編或機器語言來實 現。在任何情況下，語言可W是編譯語言或解釋語言。
[0034] 在一些實施例中，如此處所描述的系統和方法也可W實現為配置有計算機程序的 非暫時性計算機可讀存儲介質，其中如此配置存儲介質使計算機W特定和預定義的方式操 作，從而執行如此處所描述的至少一些功能。
[0035] 如W上所簡要描述的，用于診斷抑郁癥的已知方法往往是不足的。具體地，現有的 診斷方法往往是費力的、昂貴的、主觀的、耗時的、不完全的（即，它們可能不能覆蓋該疾病 的全譜），或者它們的一些組合。此外，一些用于診斷抑郁癥的已知方法可能只能通過訓練 有素的醫務人員（即，精神病醫生)來進行，可能不容易復制，并且可能會經歷錯誤或很難標 準化。
[0036] 此處至少一些教導針對用于診斷抑郁癥的系統和方法，該系統和方法與至少一些 先前已知的技術相比可W提供改善的結果。
[0037] 現在轉到圖1，其中示出根據一個實施例的用于診斷抑郁癥的系統10的示意圖。
[0038] -般地，系統10可W是可操作的用于在不同的地點使用，例如在睡眠診所或實驗 室中使用，或者在其他醫療機構中使用。在一些實施例中，系統10可W可操作于其他環境 中，例如在人的家里。
[0039] -般地，系統10使用腦電圖描記術化EG)監測患者（即，圖1中的患者12)的睡眠模 式。腦電圖描記術巧EG)是指沿著患者頭皮的電活動的記錄測量。更具體地說，EEG現慢由患 者大腦的神經元內的變化的電流所導致的電壓波動。
[0040] EEG對于監測患者的睡眠模式可W是有用的，運是因為大腦功能在醒著的時候和 在睡眠的不同階段期間是變化的。運種變化可W通過EEG來檢測。具體地，當人睡眠時，他們 的大腦通常在不同的活動階段之間切換，不同腦電波模式與每個階段相關聯。
[0041] 例如，階段1是睡眠周期的開始，該階段是相對較淺的睡眠。在運個階段期間，大腦 產生a波。在階段2睡眠期間，大腦往往產生0波，并且能夠產生快速的、有節奏的腦電波活 動，運種腦電波活動被稱為睡眠紡鍵波。在階段3(該階段是淺睡眠和深睡眠之間的過渡階 段），大腦開始產生S波，其深而慢。在階段4,大腦處于深度睡眠，并產生許多深而慢的S波。 根據所使用的特定睡眠分類系統，在某些情況下，階段3和階段4睡眠可W合在一起，并簡稱 為慢波睡眠(SWS)。
[0042] 最后，在階段5，大腦進入快速眼動(REM)睡眠，也被稱為主動睡眠。運是其中大多 數夢將發生的階段。
[0043] 如圖1中所示，為了監測患者12的睡眠模式，腦電圖描記器22化EG測量裝置）的電 極20可W禪接到患者12的頭皮14W觀察腦電波活動。
[0044] 在一些實施例中，電極20可W使用導電凝膠或糊劑放置在頭皮14上。當在睡眠診 所或其它醫療機構處使用系統10時，運種技術可能是特別合適的，并且在運種情況下可W 有另一個人40(即，睡眠臨床醫生)來協助在頭皮14上正確放置電極。
[0045] 在一些實施例中，電極20可位于隨后可W放置在患者12頭上的帽或網內，使得電 極20正確定位在頭皮14上。當在人的家中或其他類似環境使用系統10時，運種方法可能是 特別合適的，運是因為其可W允許更容易地控制電極20在頭皮14上的放置，特別是當可能 找不到臨床醫生來協助電極放置時。
[0046] 一般地，經由電極20接收的腦電波信息可W通過腦電圖描記器22進行處理，W產 生一些代表患者12的睡眠行為的睡眠數據。根據系統10的具體配置，該睡眠數據隨后可W 被發送到用于分析的一個或多個裝置或診斷工具。在一些情況下，睡眠數據可W是原始狀 態（即，通常未處理的腦電波數據）。在其他情況下，睡眠數據可W被處理（即，轉換為睡眠結 構圖或其他處理過的數據）。
[0047] 在一些實施例中，來自腦電圖描記器22的睡眠數據可W被發送到診斷裝置30。診 斷裝置30例如可W是可操作W解釋睡眠數據并產生關于患者12的抑郁癥診斷的獨立裝置。
[0048] 在一些情況下，運種診斷可W由診斷裝置30來完成，而無需臨床醫生或其他用戶 的任何干預。在其他情況下，診斷裝置30可W接收來自用戶的輸入，例如W幫助校正診斷 (即，W補償某些變量，例如性別、年齡等）。
[0049] 在一些情況下，所述診斷裝置30可具有專用的硬件部件或軟件模塊(或兩者），并 且可W具有各種形狀因素。例如，在一些實施例中，診斷裝置30可W是便攜式電子裝置，該 便攜式電子裝置可W包括顯示屏幕、輸入裝置、電源和其他功能組件。當診斷裝置30適于在 家庭環境中使用時，該實施例可能是特別有用的。
[0050] 在一些情況下，診斷裝置30和腦電圖描記器22可W提供為同一個物理單元的一部 分。例如，診斷裝置30和腦電圖描記器22可W具有提供于單個整體式殼體或主體內的集成 的硬件或軟件組件(或兩者）。
[0051] 在其他實施例中，診斷裝置30和EEG測量裝置20可W是分開的和不同的，并且可W W各種方式(例如通過有線或無線通信通道)通信。
[0052] 在一些實施例中，來自腦電圖描記器22的睡眠數據可被發送到處理裝置32，其可 操作運行用于診斷抑郁癥的診斷軟件應用。一般地，處理裝置32可W是任何合適的計算裝 置，例如服務器、個人計算機、筆記本電腦、平板電腦、智能電話等。具體地，處理裝置32可W 是運行運樣的軟件應用的通用計算機，該軟件應用被設計W根據此處的教導來解釋睡眠數 據并從其生成關于患者12的診斷。
[0053] 一般地，處理裝置32可W包括一個或多個處理器、一個或多個數據存儲裝置、一個 或多個輸入和輸出裝置，等等，運將適合于控制軟件應用的運行。
[0054] 在一些實施例中，來自腦電圖描記器22的睡眠數據可W被發送到不同位置用于分 析。例如，睡眠數據可W通過互聯網18或另一通信網絡發送到遠離患者12而定位的診斷系 統。當患者12正在家中接受EEG分析時，運種方法可能尤其合適，因為，其允許提供診斷作為 服務，而不需要將診斷裝置物理地與患者12和/或腦電圖描記器22呈現在一起。
[005引在一些實施例中，如上面簡要討論的，來自邸G測量裝置20中的睡眠數據可W是原 始睡眠數據，例如與患者12的腦電波相關的測量到的電活動。
[0056] 在其他實施例中，來自邸G測量裝置22的睡眠數據可W被處理，W產生處理過的數 據(例如，其可能包括睡眠結構圖），該處理過的數據隨后被發送到診斷裝置30、處理裝置32 等，使得患者12可W被診斷。
[0057] 在一些情況下，原始睡眠數據可W自動被處理W生成處理過的睡眠數據，例如通 過運樣的硬件或軟件應用，該硬件或軟件應用設計成解釋EEG數據并由此生成根據時間顯 示睡眠的各個階段的睡眠結構圖（或其他處理過的數據）。
[0058] 在其他實施例中，原始睡眠數據可W被人工處理（即，由臨床醫生40或其他用戶）， 該臨床醫生40或其他用戶可W被訓練W解釋原始邸G數據并生成睡眠結構圖或其他處理過 的數據。
[0059] 現在轉到圖2,根據一個實施例示出了用于診斷系統的圖形用戶界面(GUI)SO的示 意圖。例如，GUI 50可W呈現在診斷裝置30上、呈現在處理裝置32上，作為web服務（即，作為 可通過互聯網18訪問的網頁），或者在一些其他環境中。
[0060] 一般地，GUI 50可W包含允許用戶在一個或多個患者上進行診斷的各種控件和顯 示信息。例如，GUI 50可W包含第一顯示區域52W及第二顯示區域54,該第一顯示區域52顯 示關于邸G剪輯(montage)的信息，該第二