用较少的错误警报检测癫痫发作

新的脑植入软件可以更准确地检测即将发生的癫痫发作,这可以显着减少误报和不必要的电击。

在使用脑波记录而不是现场患者的早期测试中,升级后的系统显着减少了发送到大脑的不需要的电流脉冲数量,这是一项重要的改进,生物医学工程师Sridevi V. Sarma说,他正在领导这项研究。

“如果你经常向大脑引入电流,我们就不知道健康会对健康产生什么影响,”她说。“此外,过多的误报可缩短为设备供电的电池寿命,必须通过外科手术进行更换。”


全世界5000万癫痫患者中约三分之一的药物无法控制癫痫发作。一种解决方案是向大脑射出短脉冲电流,以便在它开始爆发时消除癫痫发作。但目前的大脑植入物引发了太多的错误警报。

“这些设备使用算法 - 一系列数学步骤 - 来确定何时进行治疗,” 约翰霍普金斯大学助理教授Sarma说“他们非常善于发现癫痫发作何时会发生,但他们也会产生大量的误报,有时甚至会产生数百次。”

她的新软件在4名患有耐药性癫痫患者的实时大脑活动记录中进行了测试,这些患者在监测期间经历了癫痫发作。

发表在“ 癫痫与行为 ”杂志上的一项研究表明,该系统产生了优异的结果,包括实际癫痫发作的完美检测,以及未发生癫痫发作时报警减少80%。

“我们在开发足够敏感的软件方面取得了很大进展,可以在不引发大量误报的情况下检测即将发生的癫痫发作,”Sarma说。目前正在进行进一步的微调,使用约翰霍普金斯医院100多名癫痫患者的大脑记录,几位癫痫医生参与了这项研究。

Sarma希望在两到四年内,她的系统将被整合到脑部植入物中,可以对患有耐药性癫痫的人进行测试。

“对癫痫发作的治疗采用反应性或闭环治疗的兴趣越来越大,”约翰霍普金斯大学神经病学教授,癫痫中心主任Gregory K. Bergey说。

“这样做的装置已经在人体中进行了测试,但是这种治疗对癫痫患者有用,需要及早发现注定会癫痫发作的大脑活动异常。检测必须在癫痫发作的几秒钟内进行。癫痫发作导致致残症状,如意识改变。

“开发能够提供这种早期检测并且不会被不会成为临床癫痫发作的大脑活动触发的检测方法一直是一项真正的挑战。萨玛博士的小组很欣赏这是多么重要。他们的检测算法的应用产生了有希望的初步结果,值得进一步研究更多患者的癫痫发作。“

在试图解决癫痫发作的误报问题时,Sarma利用她在电气工程方面的培训,特别是一门称为控制理论的学科。“我们决定从大脑中信号的起源开始,”她说。

Sarma的团队比较了癫痫患者在癫痫发作之前,期间和之后的大脑电子数据,并研究了这种活动随时间的变化情况,特别是在癫痫发作开始时。

“我们想知道什么时候才能成为治疗停止癫痫发作的最佳时机,”她说。团队成员“训练”他们的系统以寻找那一刻,而不会引发误报。

通过约翰霍普金斯技术转让办公室获得的专利保护了新的癫痫发作检测系统,减少了错误警报。主要作者是Sarma实验室的博士后研究员Sabato Santaniello。