中风检测及预防系统和方法与流程

1.本发明涉及中风的早期检测，尤其涉及一种早期中风检测及预防的系统和方法。


背景技术：

2.根据世界卫生组织(who)的数据，全世界每年有1500万人中风。其中500万人死亡，另外500万人永久残疾。中风是美国第三大死因，也是导致严重长期残疾的主要原因。
3.幸运的是，中风基本上是能够预防的。通过生活健康的生活方式，例如通过控制高血压、不吸烟、吃健康的饮食、积极运动、保持健康的体重、控制糖尿病等，可以降低中风的风险。此外，中风是可以治疗的。如果有人中风，时间是至关重要的。立即治疗可以最小化中风的长期影响，甚至避免死亡，并且还可以改善治疗后的临床结果(clinical outcome)。例如，对于经历缺血性卒中的患者，如果患者能够在症状发作后3.0至4.5小时内到达医院，则可以施以被称为iv alteplase(tpa)的凝块溶解(clot-dissolving)药物以进行治疗。给药越早，就越可能得到更好的效果。如果患者在最初症状开始后超过4.5小时到达医院，但仍在6至24小时内，则可以通过被称为机械血栓切开术(mechanical thrombectomy)的治疗选择来治疗中风。
4.不幸的是，患者通常直到中风变得非常严重时才识别出中风的迹象。因此，尽管中风的症状可能是众所周知的，但许多人直到情况由于诸如费用、懒惰、对自身健康过度自信、繁忙的日程安排或一些其他借口而变得严重时才寻求治疗。
5.因此，迫切需要提供用于早期检测和预防中风的解决方案。


技术实现要素：

6.本发明公开了帮助检测中风并帮助患者更快地获得医学治疗以获得更好的临床结果的系统和相关方法。
7.为了实现本发明的目的，提供了一种检测中风可能存在的方法。在该方法的第一步骤中，使用磁强计从患者的第一位置的皮肤处获取神经脉冲的第一测量结果。在第二步骤中，将第一测量结果与使用磁强计从患者的第二位置的皮肤处获取的神经脉冲的基线测量结果或第二测量结果进行比较。在第三步骤中，如果第一测量结果与基线测量结果或第二测量结果之间不存在对称性或与基线存在显著差异，则传送指示可能中风的信号。
8.根据本发明的另一实施例，检测中风的可能存在的方法可以包括以下步骤：使用光学图像捕获装置获取患者的第一位置处的第一图像，将第一图像与基线图像或使用光学图像捕获装置从患者的第二位置处获取的第二图像进行比较，以及如果第一图像与基线图像或第二图像之间不存在对称性或与基线存在显著差异，则传输指示可能中风的信号。
附图说明
9.图1示出了根据本发明的用于中风检测的系统的一个实施例的示意图。
10.图2示出了根据本发明的中风检测系统的另一实施例的示意图。
11.图3示出了根据本发明的用于中风检测的系统的又一实施例的示意图。
12.图4示出了根据本发明的用于中风检测的系统的再一实施例的示意图。
13.图5示出了可用于本发明的原子磁强计的示意图。
14.图6示出了根据本发明的用于中风检测的系统的又一实施例的示意图。
15.图7示出了根据本发明的一般方法的流程图。
具体实施方式
16.以下详细描述是目前考虑的实施本发明的最佳方式。该描述不是限制性的，而仅仅是为了说明本发明实施例的一般原理。本发明的范围由所附权利要求书最佳地限定。
17.本发明提供了一种用于中风检测和预防的系统和方法，其通过利用原子磁强计或光学原子磁强计对神经脉冲进行无创检测(non-invasive detection)，所述原子磁强计或光学原子磁强计使用接近患者皮肤表面或者接触患者皮肤表面的探测器或传感器。所述皮肤表面包括任何皮肤表面，例如舌头、鼻子、鼻尖、脸、头部表面、手臂、手掌、手指和腿等。传感器或探测器可以附接在上述身体部位的一侧或两侧的皮肤表面上或附近。例如，探测器可首先附接到或放置在鼻子或鼻尖的左侧附近以检测神经脉冲，然后，传感器或探测器可附接到或放置在鼻子或鼻尖的右侧附近以检测神经脉冲。来自左侧和右侧的结果各自可以独立地用于中风检测，或者可以同时用于比较，以检测可能发生的中风的存在，因为如果中风发生在大脑的一侧，则该神经脉冲可能不同于身体的另一侧或不同于相同侧上的基线神经脉冲。该示例也可以应用于上述用于中风检测的其它身体部位。
18.磁场测量允许真正测量轴突的轴向净电流(axial net current)，所述轴突的轴向净电流是驱动动作电位(神经脉冲)的去极化波前。磁场记录还使得可以无创地测量神经的传导速度，这可以用于检测/诊断神经系统中的异常，并因此检测中风或其他疾病。
19.在这方面，人脑和神经系统产生磁场。磁场作为来自神经的动作电位(神经脉冲)可被磁强计检测。原子磁强计或光学原子磁强计具备了通过附着于人皮肤或接近人皮肤的传感器或探测器检测人神经脉冲所需的灵敏度。通过将传感器或探测器定位在皮肤上或皮肤附近，其中神经位于皮肤下，由动作电位(神经脉冲)产生的磁场可以由磁强计检测和记录。磁场的测量可用于确定神经的活动和神经脉冲的时间波形。来自身体一侧的磁场测量结果可以独立地用于中风检测(与来自同一侧的基线信号进行比较)，或者可以与来自身体另一侧的测量结果结合使用，以比较和检测可能指示中风或其他疾病存在的任何异常。换句话说，本发明基于同时检测当中风发生时身体的受影响侧和非受影响侧的神经脉冲差异，以及通过将该信号与来自相同侧的基线信号进行比较来检测中风。
20.神经脉冲的使用和神经交流的概念在文献“thinking about the nerve impulse:the prospects for the development of a comprehensive account of nerve impulse propagation(drukarch et al.,progress in neurobiology 169(2018),pages 172-185)”中有更详细的解释。
21.磁场的测量可用于确定神经的活动和神经脉冲的时间波形。例如，传感器或检测装置(例如，指环或具有其它形状/几何尺寸的装置)可佩戴在人的手指上以检测神经的活动和神经脉冲的时间波形。如果检测到没有神经脉冲(或检测到弱脉冲信号)，则检测到中风。此外，该装置可以戴在一只手的一只手指上，或双手的手指上，如果在两只手之间检测
到神经脉冲的差异，则检测到中风。当然，指环形或其他形状的检测设备可以检测神经脉冲并通过声音信号、视觉信号、光、振动、结果的显示读数等直接由其自身提供反馈，或者也可以通过一些app、平台或软件与诸如智能手机的其他设备连接，以传达已检测到可能中风的警告或其它信号。
22.参照图1，磁强计20可以以芯片的形式实现，该芯片嵌入或固定到手持式携带装置22(例如，钥匙链、手表类装置或佩戴在身体部位上的类似装置等)，该手持式携带装置22还包括探测器，该探测器包括电联接到磁强计20和携带装置22的传感器24。参考图1，标号22表示一个壳体或物体，其包含了图5中所示的磁强计20的部件。
23.参考图5，传统的原子磁强计通常包括三个主要部件：谐振光源50，碱蒸气室(alkali vapor cell)52和监测通过蒸气室52透射的光的强度的传感器24。在一个实施例中，光源50可以是激光。此外，传感器24可以是光电检测器、光电二极管或任何其它检测机构。
24.可用于生物医学应用的原子磁强计的一个示例可参考文献“a compact,high performance atomic magnetometer for biomedical applications”(by shah&wakai,phys med biol.2013november 21)”。此外，传统磁力计背后的基本操作原理可参考“non-invasive detection of animal nerve impulses with an atomic magnetometer operating near quantum limited sensitivity”(jensen et al.,scientific reports,january 2016,|6:29638|doi:10.1038/srep29638)”。所述两篇参考文献在此通过引用并入本文，如同在此完全阐述。
25.磁强计20也可以是光学磁强计。光学磁强测定利用各种光学技术来测量磁强。
26.如果需要，可以将信号放大器和/或滤波器添加到磁强计20中以增强信号。
27.在使用中，如图1所示的，探测器可保持抵靠人的皮肤表面，且传感器24检测神经脉冲，该神经脉冲被用于通过本领域公知的技术(包括上述技术)计算磁场。
28.磁强计20可以结合在可穿戴设备中。图2示出了用作传感器的指环24a。患者将指环24a戴在他或她的手指26外周，指环24a上的传感器24检测神经脉冲。
29.图3示出了用作携带装置22a的指环。磁强计20b和传感器24b都结合在指环中，并且彼此电联接，并且电联接到反应器(reactor)或显示器28b。反应器或显示器28b可以是提供检测到中风的信号或其它指示的显示器。例如，该信号可以是指示正检测到中风的闪烁红光，而恒定的不闪烁的光信号可以用于指示没有检测到中风。指环22b可以同时戴在两只手的手指上，以便产生期望的信号。
30.图4示出了与图3中所示的相同的系统，除了显示器28b由传输器或发射器28c代替之外。磁强计20c和传感器24c都结合在指环中，且彼此电联接，并电联接到发射器28c。发射器28c适于向智能设备30c(例如，智能电话)或计算机发射信号，智能设备30c或计算机将显示由传感器24c检测并由磁强计20c计算的结果。中风的存在或不存在将在智能设备30c或计算机处显示或指示。例如，智能电话可以向用户提供关于神经脉冲测量结果的即时反馈，使得如果检测到中风，患者可以立即接收警告，并且提示用户立即就医。
31.本发明的系统和方法可以适用于各种应用场合。
32.例如，原子磁强计也可以与人的眼睛结合使用。传感器24可以放置或定位在邻近上眼睑、下眼睑、眼球、视网膜等处的皮肤上，以用于中风检测。
33.作为对图4的实施例的变形，当检测到中风时，来自发射器28c的信号可以通过互联网直接传输到医院或急救服务处。
34.携带装置22还可以制成可穿戴装置，其可以在医院环境、护理所环境或家庭中使用。
35.本发明还提供用于中风的光学检测的系统。例如，参照图6，可以使用类似于光学显微镜的装置60来检测中风，该装置60包括放大镜头62和图像分析系统64。这种光学显微镜将从一个正面角度观察和捕获鼻子或鼻尖的图像，使用图像分析软件分析鼻子的左侧和右侧的几何对称性，并且如果检测到差异(例如，两侧具有不同的几何形状或外观)，则检测到中风。设备60可以体现为智能设备(例如，智能电话或平板电脑)的形式，其中处理器用作系统64并且具有用于分析所捕获的图像的软件。图像分析将使用本领域公知的图像分析和比较技术来分析几何形状的对称性。例如，如果两个眼睑(或鼻子的两侧、或眼球、或眼睛的瞳孔等)的几何形状不对称，则检测到可能的中风。
36.在这方面，智能电话上的相机还可以用于从正面角度捕获鼻子或鼻尖的图像，使用图像分析软件分析鼻子的左侧和右侧的几何对称性，并且如果检测到差异(例如，两侧具有不同的几何形状或外观)，则检测到可能的中风。
37.此外，视网膜照相机可用于收集患者眼球和/或视网膜的几何信息和/或光学信息以用于中风检测。使用类似的方法，可以使用左侧和右侧的眼球或视网膜之间的几何比较来检测用于中风检测的两侧之间的任何不对称性。视网膜的扫描图像也可以通过用于中风检测的软件来分析。
38.图7示出了本发明的一般方法或过程。在第一步骤100中，获取第一测量结果。如上所述，该第一测量结果可以是从磁强计获取的神经脉冲的测量结果，或由图像捕获装置捕获的患者身体的期望位置的图像。在第二步骤200中，将第一测量结果与基线或第二测量结果进行比较。基线可以是已知的基线测量结果，其在本发明的系统最初被设置用于特定患者时取得。可选地，第二测量结果可以是从患者身体的另一部分(例如，相对侧的手或眼睛)获取的用于比较的测量结果。与基线或第二测量结果的比较将指示是否存在对称性，或者是否与初始测量的基线存在显著差异。当基线用于比较时，如果第一测量结果与基线基本相同，则存在对称性。当第二测量结果用于比较时，如果第一测量结果与第二测量结果基本相同，则存在对称性。在第三步骤300中，传输信号以指示是存在对称性(即，没有中风)或不存在对称性(即，可能中风)。可以使用上述通道中的任何通道来发射和处理该信号，包括声音信号、光信号、传输到智能设备或直接传输到诊所或医院的信号等。
39.虽然以上描述涉及本发明的特定实施例，但是应当理解，在不脱离本发明的精神的情况下，可以进行多种修改。所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真实范围和精神内的此类修改。