Abstract
في هذه التجربة، علينا أن نبرهن على مجموعة من هجين الدماغ-واجهة الكمبيوتر (بسي) النماذج التي تم تصميمها لتطبيقين: تقييم مستوى الوعي من الناس غير قادرين على توفير استجابة المحرك، وفي المرحلة الثانية، إنشاء قناة اتصال لهؤلاء الناس التي تمكنهم من الإجابة على الأسئلة إما "نعم" أو "لا". تم تصميم مجموعة من النماذج لاختبار الاستجابات الأساسية في الخطوة الأولى والاستمرار في مهام أكثر شمولا إذا كانت الاختبارات الأولى ناجحة. هذه المهام الأخيرة تتطلب المزيد من الوظائف المعرفية، ولكنها يمكن أن توفر الاتصالات، وهو أمر غير ممكن مع الاختبارات الأساسية. جميع اختبارات التقييم تنتج دقة المؤامرات التي تبين ما إذا كانت الخوارزميات قادرة على الكشف عن استجابة الدماغ للمريض للمهام معينة. إذا كان مستوى الدقة يتجاوز مستوى الدلالة، نفترض أن هذا الموضوع يفهم المهمة وكان قادرا على متابعة تسلسل الأوامر pاستاء عبر سماعات الأذن لهذا الموضوع. المهام تتطلب من المستخدمين التركيز على بعض المحفزات أو تخيل تتحرك إما اليد اليسرى أو اليمنى. تم تصميم جميع المهام حول افتراض أن المستخدم غير قادر على استخدام طريقة البصرية، وبالتالي، فإن جميع المحفزات المقدمة للمستخدم (بما في ذلك التعليمات، والإشارات، وردود الفعل) هي السمعية أو عن طريق اللمس.
Introduction
تشخيص المرضى في الدولة الخضري (فس) أو الحد الأدنى واعية الدولة (مكس) أمر صعب، وغالبا ما تحدث سوء التصنيف. دراسة في عام 2009 مقارنة دقة التشخيص بين الإجماع السريري مقابل التقييم السلوكي العصبي 1 . من أصل 44 مريضا تم تشخيصهم باستخدام فس استنادا إلى الإجماع السريري للفريق الطبي، وجد أن 18 (41٪) كانوا في نظام الرصد الميكانيكي (مس) بعد إجراء تقييم موحد مع مقياس استرداد الكوما (كرس-R). هذه النتيجة تتفق مع الدراسات السابقة، والتي أظهرت أن 37-43٪ من المرضى الذين تم تشخيصهم مع فس أظهرت علامات الوعي 2 ، 3 . وتستند جداول التصنيف على الملاحظات السلوكية أو على تقييم الوظائف السمعية والبصرية واللفظية والحركية، فضلا عن مستويات الاتصال والإثارة. التقنيات الجديدة التي يمكن أن تضيف بيانات نشاط الدماغ هي أداة مثالية للتغلب على القيود المفروضة من قبل بيهافيورال، راتينغ، المقاييس. قد يكون المرضى قادرين على تعديل ردودهم الدماغ على الرغم من عدم القدرة على إنتاج التغييرات السلوكية المطلوبة لنطاق التصنيف. مونتي إت آل. (4) أن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي يمكن أن يكشف عن التغيرات الطوعية في الاستجابات المعتمدة على مستوى الأوكسجين في الدم، والتي تتعلق بتخيل الحركات الحركية أو المهام التصويرية المكانية، في 5/54 المرضى الذين يعانون من اضطراب الوعي (دوك). وكانت أربع منها قد صنفت سابقا لتكون في نظام الرصد والإشراف. وهكذا، في عدد قليل من الحالات، والمرضى الذين يستوفون المعايير السلوكية لحالة الخضري لها وظيفة المعرفية المتبقية وحتى الوعي واعية.
كما يمكن أن تقوم أجهزة قياس ضغط الدم (إيغ) المستندة إلى تخطيط كهربية الدماغ (إيغ) بإكتشاف نشاط المخ الناتج عن الخيال أو محاولة تحركات الحركات. هناك أيضا نماذج بسي الأخرى التي يمكن أن تحدد ما إذا كان الشخص يمكن أن تظهر الوعي عن طريق طوعا اتباع تاس محددة مسبقاك. و بسي المستندة إلى إيغ لها مزايا أخرى بالنسبة للتقييمات القائمة على الرنين المغناطيسي الوظيفي. على سبيل المثال، نظم إيغ هي أكثر فعالية من حيث التكلفة والمحمولة، ويمكن استخدامها بسهولة في السرير المريض.وتشمل النهج بسي موسع الرئيسية بطيئة إمكانات القشرية (سكبس)، P300s، إمكانات البصرية ثابت الدولة (سفيبس)، والمحرك الصور (مي). وقد وفرت هذه البرامج معدلات نقل المعلومات منخفضة وتتطلب تدريبا مكثفا (انظر وولباو وآخرون ) 5 ، في حين تتطلب سفيبس الاهتمام البصري. وبالتالي لا يتم استخدام كلا النهجين في هذا البروتوكول. مع P300 سبيلر، أورتنر وآخرون. 5 وصلت إلى دقة 70٪ للمعوقين. ويمكن في نهاية المطاف زيادة هذا العدد. على سبيل المثال تورنيب وآخرون. 7 تحسين دقة التصنيف P300 باستخدام تصنيف الشبكة العصبية التكيف. لهذا البروتوكول، اخترنا النهج P300 عن طريق اللمس والسمعية بالإضافة إلى مي، لأن كلا سf يمكن استخدامها دون رؤية، ولكل منها مزايا فريدة من نوعها. مي يمكن أن توفر اتصال أسرع من P300 بسي غير المرئية، في حين أن P300 بسي تتطلب تدريبا قليلا جدا. لذلك، يمكن لهذا البروتوكول بسي الهجين تنفيذ مجموعة كاملة من النهج بسي مقرها إيغ لمرضى دوك. وعلاوة على ذلك، وبما أن المهام سريعة نسبيا وسهلة لتكرار، ويمكن استكشاف نهج مختلفة مرارا وتكرارا مع كل مريض لتقليل عدد التصنيفات غير صحيحة من مرضى دوك.
تم استكشاف أربعة مناهج بسي المختلفة: (1) P300 السمعي، (2) P300 فيبروتاكتيل مع اثنين من المحفزات، (إي) P300 فيبروتاكتيل مع ثلاثة المحفزات، و (إيف) مي.
يستخدم نموذج I السمعي P300 نموذج أودبول السمعي، والتي يتم توزيعها المحفزات المنحرفة (1000 هرتز الصفافير) بشكل عشوائي ضمن قطار من المحفزات القياسية أكثر احتمالا (500 هرتز الصفافير). في النموذج إي، يتم تسليم المحفزات عن طريق المنبهات فيبروتاكتيل ثفي توضع على المعصمين اليسار واليمين. تاكتور على المعصم الأيسر يسلم المحفزات القياسية، و تاكتور على المعصم الأيمن تسليم المنحازة (الهدف) المحفزات. بالنسبة للنموذج الثالث، يتم وضع مشجعا إضافيا على الكاحل الأيمن للموضوع، أو على موقع آخر، مثل منتصف الظهر. هذا مشجعا يسلم قطار من المحفزات القياسية، في حين أن اثنين من المنبهات على المعصم الأيسر والأيمن على حد سواء تقديم المحفزات المنحرفة. لتقييم الوعي مع اثنين من نماذج فيبروتاكتيل، ويقال هذا الموضوع عن طريق سماعات لعد بصمت كل التحفيز إلى معصم واحد في حين تجاهل المحفزات الأخرى. آلية عشوائية تقرر ما إذا كان اختيار المعصم الأيسر أو الأيمن، ولكل تشغيل أربع مجموعات من 30 محاكمة لكل منهما، مع يد الهدف الجديد لكل محاكمة.
تتم معالجة الإشارة التالية للنماذج i و إي و إي: يتم الحصول على ثمانية قنوات إيغ باستخدام تردد أخذ العينات من 256 هرتز. احتمال التحفيز المنحرف هو 1/8. hencه، سيكون هناك سبعة المحفزات القياسية لكل التحفيز المنحرف. كل تشغيل لديه 480 المحفزات الإجمالية. تشغيل واحد من نموذج ط يأخذ 7 دقيقة 20 ثانية، في حين أن كل تشغيل من النماذج إي و 3 يأخذ 2 دقيقة 30 ثانية. إذا كان المريض يحسب بصمت كل التحفيز المنحرف، هذه المحفزات تثير العديد من الاحتمالات ذات الصلة بالحدث (إرس)، بما في ذلك P300، ذروة إيجابية حوالي 300 مللي ثانية بعد بداية التحفيز. كل صفير يدوم 100 مللي ثانية. لكل تجربة التحفيز، يتم تخزين نافذة من 100 مللي قبل و 600 مللي ثانية بعد زمارة لمعالجة الإشارات. ثم يتم تقليص البيانات بعامل قدره 12، مما يؤدي إلى 12 عينة للفاصل الزمني بعد التحفيز مس 60. وأخيرا، يتم إدخال جميع الميزات عينة الوقت قناة في التحليل التميزي الخطي 8 ، مما أدى إلى 12 × 8 = 96 الميزات. لحساب مؤامرة دقة ( الشكل 1 و 2 )، يتم تكرار الإجراء التالي عشر مرات، ويتم حساب متوسط النتائج في مؤامرة واحدة. التجارب المنحرفة والمعياريةيتم تعيينها عشوائيا في اثنين من حمامات متساوية الحجم. يتم استخدام تجمع واحد لتدريب المصنف، ويتم استخدام بركة أخرى لاختبار المصنف. يتم اختبار المصنف على عدد متزايد من المحفزات متوسط من تجمع الاختبار. في البداية، يتم اختباره على واحد فقط المنحرف و سبعة المحفزات القياسية. إذا كشف المصنف التحفيز المنحرف بشكل صحيح، دقة الناتجة هي 100٪، وأنه هو 0٪ خلاف ذلك. وينطبق الشيء نفسه على 2 المحفزات المنحرفة المتوسط و 14 المحفزات القياسية المتوسط، لمدة 3 المحفزات المنحرفة و 21 المحفزات القياسية، وهلم جرا حتى يتم استخدام تجمع اختبار كامل. وهذا ينتج مؤامرة من 30 قيمة واحدة (لمدة 30 المحفزات المنحرفة في تجمع الاختبار)، كل واحد إما 100٪ أو 0٪. ويؤدي متوسط 10 مؤامرات مفردة إلى قيم تتراوح بين 0٪ إلى 100٪. زيادة عدد المحفزات متوسط زيادة دقة إذا كان هذا الموضوع يمكن أن تتبع المهمة، لأن متوسط المحفزات يقلل الضوضاء العشوائية في البيانات. دقة أكبر بكثير من مستوى الصدفة (12.5٪) أن استجابة P300 يمكن أن تكون أثارت في هذا الموضوع، وأن استجابة في الدماغ في الموضوع لم تظهر.يمكن استخدام باراديجمس ط والثاني فقط لتقييم الوعي. إذا كانت الدقة التي تم التوصل إليها خلال التقييم أعلى من 40٪، يمكن للمرء أن يذهب إلى أبعد من ذلك لاستخدام التواصل من النموذج الثالث أو الرابع.
في مهمة الاتصال من النموذج الثالث، ويختار الموضوع للتركيز على المحفزات على الجانب الأيسر إذا كان / انها تريد الإجابة "نعم" أو على الجانب الأيمن للرد على "لا". المصنف بالكشف عن أي يد المستخدم كان يركز على ويقدم الجواب.
تسجل باراديجم إيف 120 تجربة، كل منها يستمر 8 ثوان، مفصولة بفواصل 1 ثانية. ينتج عن ذلك 10 سك 120 = 18 دقيقة من الوقت الكلي للجلسة. يستخدم النموذج الرابع 16 قنوات إيغ موزعة على القشرة الحسية. تردد أخذ العينات هو 256 هرتز. تبدأ كل محاكمة مع جديلة، قدمت عن طريق سماعات الأذن، أن يوجه هذا الموضوعلتخيل تتحرك إما اليد اليسرى أو اليمنى. يتم ترتيب تسلسل تعليمات اليسار واليمين عشوائيا. ولإجراء المعالجة المسبقة للإشارة، تستخدم طريقة الأنماط المكانية المشتركة (سب) 10 و 12 و 13 . هذا الأسلوب ينتج مجموعة من المرشحات المكانية المصممة لتقليل التباين من فئة واحدة مع تعظيم التباين للطبقة الأخرى. وهذا يؤدي إلى أربع ميزات، والتي تصنفها التحليل التمييزي الخطي 8 . ويرد وصف مفصل لإجراءات التصنيف بأكملها في منشور صدر مؤخرا، يبين متوسط دقة تصنيف كبيرة تبلغ 80.7 في المائة بعد 60 دقيقة فقط من التدريب على المستخدمين الصحيين 13 . ويتم حساب الدقة عبر التحقق من صحة. ويشير هذا إلى تقسيم عينة من البيانات إلى مجموعات فرعية تكميلية، وإجراء التحليل على مجموعة فرعية واحدة (تجمع التدريب)، والتحقق من صحة التحليل على مجموعة فرعية أخرى (تيستجمع تينغ). قبل فصل البيانات في برك، يتم رفض التجارب التي تحتوي على التحف. وتعتبر المحاكمة لاحتواء التحف إذا كانت القيمة المطلقة للاتساع تتجاوز 100 μV في أي وقت خلال المحاكمة. وتحسب الدقة لجميع الحركات في تجمع الاختبار ضمن إطار زمني قدره 1.5 ثانية بعد تنبيه تنبيه حتى نهاية المحاكمة، في خطوات من 0.5 ثانية. لكل نتيجة وكل تجربة، تكون نتيجة التصنيف إما 100 أو 0٪. ثم يتم حساب متوسطات جميع تجارب مجموعة الاختبار لكل خطوة واحدة، مما يؤدي إلى مستويات دقة تتراوح بين 0٪ و 100٪. وأخيرا، يظهر متوسط عشرة تكرارات لنتائج التحقق المتبادل في مؤامرة الدقة. ويمكن رؤية الأمثلة في الشكلين 3 و 4 . يتم فصل المؤامرات لحركة التصوير في اليد اليسرى (الصفراء)، اليد اليمنى (الأزرق)، وجميع الحركات معا (الأخضر). ويمثل الخط الأفقي في أرجواني الحد الأقصى للثقة، الذي يبطلدس على عدد التجارب التي استخدمت للتحليل. هذا هو عدد من مجموع التجارب ناقص عدد المحاكمات المرفوضة. فإنه يدل على فترة الثقة 95٪ باستخدام طريقة كلوبر بيرسون 9 . مستوى الدقة فوق هذا الخط يعني أن النتيجة ذات دلالة إحصائية (ألفا <0.05).
Protocol
جميع الخطوات في هذا البروتوكول هي وفقا لمبادئ إعلان هلسنكي.
1. إعداد النظام
- باستخدام كبل أوسب، قم بتوصيل مكبر الصوت إلى الكمبيوتر الذي يقوم بتشغيل البرنامج وتشغيل مكبر الصوت.
- توصيل دونجل الأجهزة إلى فتحة أوسب الحرة في الكمبيوتر.
ملاحظة: هذا ضروري لتشغيل البرنامج. - وضع عصابة المعصم الاستاتيكيه على المعصم الموضوع وتوصيله إلى قابس الطاقة الحرة.
ملاحظة: تم تصميم هذه الفرقة للمساعدة في الأرض الموضوع إلى الأرض للحد من الضوضاء التي يمكن أن تؤثر على جودة إيغ. - قم بتوصيل صندوق التشغيل باستخدام كبل أوسب إلى فتحة مجانية للكمبيوتر.
- قم بتوصيل كابل المشغل إلى صندوق التشغيل على النحو التالي:
- قم بتوصيل "g.STIMbox أوت 5" موصل -labeled إلى "أوت 5" من مربع برنامج التشغيل.
- قم بتوصيل "g.STIMbox أوت 6" موصل موصل إلى "أوت 6" من برنامج التشغيل بثور.
- قم بتوصيل "g.STIMbox أوت 7" موصل -labeled إلى "أوت 7" من مربع برنامج التشغيل.
- قم بتوصيل "g.USBamp ديو 1" موصل -labeled إلى المقبس "ديغ I / O 1" من g.USBamp.
- قم بتوصيل ثلاث تكتيكات إلى أوت 1، أوت 2، و أوت 3 من مربع السائق.
- قم بتوصیل موصل "تريغ أوت" - موصل بمصطلح "تريغ أوت" لمربع محول الزناد الصوتي.
- خذ شريط لاصق وقم بإصلاح تاكتور واحد على المعصم الأيسر، وآخر على المعصم الأيمن، والثالث على الكاحل الأيمن.
- قم بتوصیل کبل موصل صوت ذکري / ذکري بإخراج الصوت لجھاز الکمبیوتر ومقبس صندوق محول الزناد الصوتي المسمى "أوديو إن". بدوره على مربع محول الزناد الصوت وتحقق ما إذا كان الصمام حالة البطارية باللون الأخضر.
- بدء تشغيل البرنامج، ومراقبة نافذة تسمى "إضافة الطبيب." اكتب العنوان والاسم والمؤسسة والقسم في الحقول الفارغة. أنقرk على "إضافة" لفتح نافذة أخرى.
- أدخل اسم المريض، المدينة، البلد، تاريخ الميلاد، وتاريخ تسجيل الوصول في النافذة.
- انقر على الزر الأخضر "+" أسفل السهم الأزرق في القسم السفلي الأيسر من البرنامج. أدخل النص "الاختبار الأول" في حقل "الاسم" و "التعرف على البرنامج" في الحقل "تفاصيل" فارغ.
ملاحظة: من الضروري إدخال المعلومات في جميع الحقول الفارغة من أجل المضي قدما في البرنامج. - وأخيرا، انقر على زر "تحديد هذا المريض".
- إرفاق 16 قنوات إيغ لرأس الموضوع باستخدام غطاء القطب. استخدام المواقف: FC3، فز، FC4، C5، C3، C1، تشيكوسلوفاكيا، C2، C4، C6، CP3، CP1، كبز، CP2، CP4، و ف وفقا للنظام الدولي الموسع 10-20 14 . وضع قطب مرجعي على شحمة الأذن اليمنى والقطب الأرض على الجبهة.
- لوضع الغطاء بشكل صحيح على رأس الموضوع،استخدام شريط قياس لقياس المسافة بين ناسيون والبصل، فضلا عن المسافة بين اليسار واليمين النقاط قبل الأذن. تأكد من أن القطب في موقف قمة، تشيكوسلوفاكيا، هو في منتصف هذه المسافات اثنين. وضع على غطاء القطب ومحاذاة هذا الموقف قياسها مع موقف تش من غطاء القطب. غطاء القطب هو الآن في الموضع الصحيح.
- ربط الأقطاب إلى مربع اتصال القطب، بعد الإعداد الموصوفة في الخطوة 1.12. قم بتوصیل صندوق توصیل الکھرباء بمكبر الصوت البیوسیغنالي والتأكد من أن مكبر الصوت ومربع التوصیل یتم تشغیلھما.
- حقن ما يكفي من هلام القطب في الأقطاب لإنشاء اتصال بين الجلد والأقطاب.
2. تقييم P300 السمعي
- بعد إدخال معلومات المريض، انقر فوق الزر "P300 السمعي" على الجانب الأيسر من الشاشة. انقر على زر "تقييم" على ري السفليغت لبدء تشغيل التقييم.
- تحقق من جودة الإشارة من التخطيط الدماغي. الصورة مع الدماغ على الجانب الأيمن من الشاشة يوفر دليل مرمزة لجودة الإشارة من كل القطب، مع الأحمر لجودة إشارة سيئة، الأصفر للحصول على جودة إشارة مقبولة، والأخضر لجودة إشارة جيدة.
- افتح قائمة الإعدادات من خلال زر الإعدادات وتأكد من أن الصفافير السمعية يمكن سماعها. تقديم هذه الصفافير مع اثنين من ترددات مختلفة لهذا الموضوع وشرح المهمة، والتي هي لحساب كل من الصفافير عالية التردد.
- وضع سماعات الأذن في آذان المستخدم وانقر على زر البداية.
- بعد انتهاء عملية التقييم، تحقق من صفحة النتائج ومؤامرة الدقة ( الشكلان 1 و 2 ). إذا كان مستوى الدقة أقل من 40٪، كرر التشغيل.
مالحظة: إذا كانت دقة املوضوع أقل من٪ 40، فمن غري املرجح أن يكون االتصال املوثوق به، عىل األقل مع هذا النموذج ودورة التسجيل. ومع ذلك، التقييمات مع غيرهاوالنهج و / أو في أوقات مختلفة يمكن أن تسفر عن نتائج مختلفة.
3. فيبروتاكتيل P300 التقييم مع 2 المنبهات
- انقر على زر "فيبروتاكتيل 2 تاكتور " على الجانب الأيسر من الشاشة. ثم انقر فوق الزر "تقييم" في أسفل اليمين لبدء تشغيل التقييم. كرر الخطوة 2.2.
- افتح قائمة الإعدادات من خلال زر الإعدادات لتأكيد أن الاهتزازات من اللبعات يمكن أن يشعر. توجيه الموضوع أنه / انها سوف تشعر الاهتزازات على المعصمين اليسار واليمين. المهمة هي لحساب عدد من المحفزات الاهتزاز على المعصم الأيسر. بعد التعليمات، انقر على زر البداية.
- عند انتهاء تشغيل التقييم، تحقق من صفحة النتائج ومؤامرة الدقة. إذا كان مستوى الدقة أقل من 40٪، كرر التشغيل.
مالحظة: إذا كانت دقة املوضوع أقل من٪ 40، فمن غري املرجح أن يكون االتصال املوثوق به، عىل األقل مع هذا النموذج ودورة التسجيل. ومع ذلك، الحماريمكن أن تفرز الحجج ذات النهج الأخرى و / أو في أوقات مختلفة نتائج مختلفة.
4. فيبروتاكتيل P300 التقييم مع 3 المنبهات
- انقر على زر "فيبروتاكتيل 3 تاكتور" زر على الجانب الأيسر من الشاشة ثم انقر فوق الزر "تقييم" في أسفل اليمين لبدء تشغيل التقييم.
- كرر الخطوة 2.2. افتح قائمة الإعدادات من خلال زر الإعدادات لتأكيد أن الاهتزازات من اللبعات يمكن أن يشعر.
- توجيه الموضوع الذي انه / انها سوف تشعر الاهتزازات على المعصمين اليسار واليمين وعلى الكاحل الأيمن وسوف تسمع الأمر "ليفت" أو "رايت" عن طريق سماعات الرأس. نسأل هذا الموضوع لحساب المحفزات على اليد المختارة حتى يظهر الأمر المقبل أو تشغيل قد انتهت.
ملاحظة: "ليفت" يعني أن الموضوع يجب أن تحسب محفزات الاهتزاز على الجانب الأيسر، في حين أن "رايت" يوجه الموضوع لحساب المحفزات على المعصم الأيمن. قم بتوصیل السماعات في أذن الھدف وانقر فوق زر البدء. - بعد الانتهاء من تشغيل التقييم، والتحقق من صفحة النتائج ومؤامرة دقة. إذا كان مستوى الدقة أقل من 40٪، كرر التشغيل.
مالحظة: إذا كانت دقة املوضوع أقل من٪ 40، فمن غري املرجح أن يكون االتصال املوثوق به، عىل األقل مع هذا النموذج ودورة التسجيل. ومع ذلك، فإن التقييمات مع النهج الأخرى و / أو في أوقات مختلفة يمكن أن تسفر عن نتائج مختلفة.
5. فيبروتاكتيل P300 الاتصالات مع 3 المنبهات
- انقر على زر "فيبروتاكتيل 3 تاكتور" على الجانب الأيسر من الشاشة. انقر على زر "الاتصال" على الجزء السفلي لبدء تشغيل الاتصالات.
- كرر الخطوة 2.2. فتح قائمة الإعدادات عن طريق زر الإعدادات وتأكيد أن الاهتزازات من اللبعات يمكن أن يشعر. في قائمة الإعدادات، حدد المصنف مع أعلى مستوى من الدقة. هذا هو عادة المصنف معأعلى مستوى من الدقة كما يحددها النظام.
- توجيه الموضوع أنه / انها سوف تشعر الاهتزازات على المعصمين اليسار واليمين وعلى الكاحل الأيمن. توجيه الموضوع الذي هو / انها سوف تسمع سؤال ويفترض أن يجيب إما "نعم" أو "لا". للإجابة على "نعم"، اطلب من هذا الموضوع لحساب المحفزات على اليد اليسرى. للرد على "لا"، اطلب من هذا الموضوع لحساب المحفزات على اليد اليمنى.
- اسأل المريض عن السؤال الذي يمكن الإجابة عليه مع "نعم" أو "لا". بعد ذلك، انقر فوق الزر "ابدأ سؤال جديد" .
ملاحظة: عند الانتهاء من تسلسل، يعرض البرنامج الجواب. يمكن أن يكون "نعم"، "لا"، أو أي إجابة (إذا كان البرنامج غير قادر على الكشف بدقة عن أنماط الدماغ).
6. تقييم مي
- انقر على زر "صور السيارات" على الجانب الأيسر من الشاشة. انقر على الزر "تقييم"أسفل اليمين لبدء تشغيل التقييم.
- كرر الخطوة 2.2. افتح قائمة الإعدادات عبر زر الإعدادات وتأكد من إمكانية سماع الأوامر الصوتية عبر سماعات الأذن.
- قم بتوجيه الموضوع الذي سوف يسمع صوت تنبيه، يليه أمر يقول إما "ليفت" أو "رايت". توجيه الموضوع لمحاولة الضغط على الكرة مع اليد اليسرى بعد الأمر "اليسار" والضغط على الكرة مع اليد اليمنى بعد الأمر "رايت". اطلب من هذا الموضوع التوقف عن تخيل الضغط بمجرد أن يسمع الموضوع الأمر "ريلاكس".
ملاحظة: في المجموع، سيتم تشغيل 60 الأوامر في ترتيب العشوائية. - يكون المدى تستمر لمدة 8 دقائق. انقر على زر وقفة بعد حوالي 4 دقائق، والانتظار لمدة 1 دقيقة، ومواصلة تشغيل.
ملاحظة: تم تصميم وقفة للمساعدة في الحفاظ على تركيز الموضوع طوال المدى. - بعد التقييم، تحقق من صفحة النتائج ومؤامرة دقة (الشكلان 3 و 4).
ليسE: إذا كان مستوى الدقة أقل من مستوى الأهمية، كرر التشغيل. وإذا بقيت الدقة دون مستوى الدلالة هذا، فإن الاتصال الموثوق به أمر غير مرجح، على الأقل مع هذا النموذج وتسجيل الدورة. ومع ذلك، فإن التقييمات مع النهج الأخرى و / أو في أوقات مختلفة يمكن أن تسفر عن نتائج مختلفة.
7. مي الاتصالات
- انقر على زر "صور السيارات" على الجانب الأيسر من الشاشة. انقر على زر "الاتصال" في أسفل اليسار لبدء تشغيل الاتصالات. كرر الخطوة 2.2.
- افتح قائمة الإعدادات مع زر الإعداد وحدد المصنف بأعلى دقة للتصنيف.
- قم بتدريس الموضوع قولي أنه بعد زمارة يمكن أن تقدم إجابة على السؤال الذي سئل سابقا. ليقول "نعم"، اطلب من المريض أن يتصور الضغط على الكرة مع اليد اليسرى. ليقول "لا"، يجب على المريض أن يتصور الضغط على الكرة مع الحق hو.
- اسأل المريض عن السؤال الذي يمكن الإجابة عليه مع "نعم" أو "لا". بعد ذلك، انقر فوق الزر "ابدأ سؤال جديد" .
ملاحظة: عند الانتهاء من تسلسل، يعرض البرنامج الجواب ( الشكل 5 ). ويمكن أن يكون إما "نعم" أو "لا".
Representative Results
ويظهر الشكلان 1 و 2 نتائج من عمليتي تقييم P300 (النماذج i و إي و إي). في الشكل 1، وصلت دقة 100٪. وبالتالي، يشير الدماغ في الموضوع بوضوح إنجاز المهمة الناجحة. في الشكل 2، تتقلب دقة حول مستوى فرصة 12.5٪. لا يمكن الكشف عن استجابة الدماغ موثوق بها لهذه المهمة. عندما الدقة هو الفقراء، ونحن نوصي المزدوج-- التحقق من جودة إشارة إيغ عبر جميع الأقطاب الكهربائية والموصلات. النتيجة مع مستوى دقة 12.5٪ كما سيتم النظر إذا كان واحد لا يكتسب إيغ ولكن ببساطة الضوضاء البيضاء. إذا زاد مستوى الدقة مع عدد من التجارب ولكن لا يحصل على أعلى من 40٪، وجد فقط استجابة ضعيفة في الدماغ. في هذه الحالة، نوصي بالتحقيق في القطع الأثرية في الإشارة باستخدام نطاق البيانات الخام. نوصي أيضا بتكرار الإجراء في يوم آخر، في وقت آخر. يمكن للمريض أن يكونوأكثر استجابة في وقت آخر وتوليد نتائج أفضل.
أرقام 3 و 4 تظهر نتائج ممثل نموذج 4. يتم وضع علامة على مستوى الأهمية مع خط أرجواني اللون. يمثل الخط الرأسي الأحمر وقت بدء الأمر. قبل ظهور الأمر (خط عمودي أحمر)، دقة حوالي 50٪ لكلا المؤامرات. في هذا الوقت، والمريض لا يعرف ما إذا كان الأمر سيكون "ليفت" أو "رايت" وبالتالي لا يمكن أن تؤدي الخيال المحرك الصحيح. في الشكل 3 ، يزيد من دقة بعد عرض الأمر إلى أكثر من 90٪. وهذا يعني أن الشخص كان على بينة واعية، لأنه كان قادرا على اتباع الأوامر العشوائية. في الشكل 4، دقة التصنيف تتقلب حوالي 50٪. وهذا يعني أن النظام لم يكن قادرا على الكشف عن مي بعد الأوامر المقدمة. يمكن أن تكون نماذج مي تحديا في بسي r إسيرتش، حيث لا يمكن لجميع المستخدمين التحكم في مي بسي دون تدريب، وأقلية لا يمكن تحقيق السيطرة حتى مع التدريب 11 . لذلك، في هذه الحالة، يمكن أن دقة سيئة يعني ببساطة أن المريض غير قادر على السيطرة على بسي عن طريق مي، على الأقل من دون تدريب. وعلاوة على ذلك، فإننا نوصي بفحص جودة الإشارة بعد نتيجة سيئة، كما هو موضح أعلاه.
ويبين الشكل 5 نتيجة تشغيل الاتصالات التي يمكن القيام بها مع نماذج الثالث و الرابع. العدسة علامة الإجابة المكتشفة، وهو "نعم" في هذا المثال. إذا كان الجواب لا، فإن العدسة تتحرك إلى "نو". إذا كان النظام غير قادر على الكشف عن إجابة، فإن العدسة ستبقى في منتصف الجوابين المحتملين. إذا بقيت العدسة في منتصف الأجوبة، يمكن اختيار مصنف سيء. نوصي بمصنف آخر في نافذة الإعداد.
together.within- بادج = "1"> قد تكون الدورة الطويلة قد استنفدت المريض. ولتحقيق نتائج أفضل مع الاتصالات، قد يكون من الأفضل التقليل إلى أدنى حد من عمليات التقييم والمضي قدما بأسرع ما يمكن في الخطوات الموصوفة للاتصال. هذا سيكون الخطوات 4 و 5 للاتصال عن طريق اللمس و 6 و 7 للاتصالات مي.
الشكل 1. مؤامرة دقة للنماذج i، إي، & إي.
نتيجة جيدة الأداء في دقة، تصل إلى 100٪. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2. مؤامرة دقة أخرى للنماذج i، إي، & إي.
هذه المرة، لا حمالة الصدر في استجابة يمكن الكشف عنها من قبل النظام. وبالتالي، تتذبذب الدقة حول مستوى فرصة 12.5٪. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3. مؤامرة دقة للنموذج الرابع (مي).
تصل الدقة إلى أكثر من 90٪ في هذا المثال. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4. مؤامرة دقة للنموذج الرابع (مي).
لا يمكن للكشف عن استجابة الدماغ من قبل النظام. وبالتالي، فإن الدقة تتقلب حول مستوى فرصة 50٪.تب: //ecsource.jove.com/files/ftp_upload/53639/53639fig4large.jpg "تارجيت =" _ بلانك "> الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5. نتيجة مهمة الاتصال.
العدسة علامة الإجابة المكتشفة، "نعم". الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Discussion
وقد أظهرت الأبحاث السابقة من العديد من المجموعات أن بعض مرضى دوك قد تظهر وعي واعية من خلال تقييم الرنين المغناطيسي الوظيفي أو التقييم القائم على التخطيط الدماغي، على الرغم من التقييمات على أساس السلوك تشير خلاف ذلك. وبالتالي، هناك حاجة واضحة لنظم جديدة ونماذج يمكن أن تقيم بدقة الوعي الواعي وحتى توفير التواصل. ومن الناحية المثالية، ينبغي أن تكون هذه النظم غير مكلفة ومحمولة وقوية للضوضاء في إعدادات العالم الحقيقي، وسهلة الاستخدام (لكل من المريض ومشغل النظام).
البروتوكولات والنظام المقدم هنا تخدم هدفين: للمساعدة في تقييم مستوى الوعي في الأشخاص الذين يعانون من دوك وإنشاء قناة اتصال جديدة للأشخاص غير قادرين على التواصل عن طريق الكلام، نشاط العين، أو غيرها من المهام التي تتطلب السيطرة على العضلات. تم تصميم النماذج داخل البروتوكول لاختبار الاستجابات الأساسية في الخطوات الأولى. إذا تم الكشف عن ردود الدماغ الأساسية المتوقعة، فمن الممكن أن تذهب أبعد و tري نماذج أكثر تعقيدا، والتي هي P300 فيبروتاكتيل مع ثلاث تاكتورس و مي. ويمكن استخدام هذين النموذجين أيضا لإنشاء قناة اتصال. جودة إشارة إيغ أمر بالغ الأهمية في كل هذه البروتوكولات. في بعض الأحيان، لا يمكن تمييز البيانات إيغ من الضوضاء. هناك حاجة إلى بعض الخبرة في تحليل التخطيط الدماغي للتعرف على البيانات الصاخبة وإدارتها.
أساليب التقييم القياسية الحالية، بالإضافة إلى كونها غير موثوق بها، وتستهلك وقتا طويلا وتتطلب فريق من الخبراء. لذلك، غالبا ما يتم تقييم المرضى مرة واحدة فقط، على الرغم من الوعي الواعي للمريض قد تتقلب بشكل كبير في أوقات مختلفة. بروتوكول المعروضة هنا يمكن تكرارها بسهولة عدة مرات. المرضى الذين لا يظهرون الوعي الواعي قد تنتج نتائج مختلفة في وقت آخر. أيضا، يمكن إجراء تقييم واحد تقييم قبل كل محاولة الاتصال للتأكد من أن هذا الموضوع هو حاليا في حالة واعية.
عنوتإيه سبب لتنفيذ نماذج مختلفة في البروتوكول لأن بعض الناس قد أداء سيئة مع نموذج واحد ولكن أداء جيد جدا مع آخر. وبالمثل، قد يفضل الناس نموذجا واحدا لأنه يبدو أسهل لهم. بعد استكشاف خيارات مختلفة مع نماذج مختلفة، يمكن للمرضى اختيار النهج الذي يفضلونه. وهذا يتفق مع نهج "هجين" بسي، الذي يدعم توفير خيارات اتصال متعددة لتحسين فعالية الاتصالات ورضا المستخدمين.
وتؤدي المؤامرات الدقيقة، بالاقتران مع مستوى النسبة المئوية للتصنيفات الصحيحة، إلى نتيجة موضوعية تعكس مدى قدرة خوارزمية التعرف على الأنماط على التمييز بين حالات المخ المختلفة أثناء المهام. لذلك، لا يوجد تفسير شخصي لأنماط الدماغ أو الاستجابات المتوسطة.
تم اختبار الاتصالات فيبروتاكتيل مع ثلاث تاكتورس على مجموعة من ستة مزمن مغلق باتينتيسي 15 . وبلغ متوسط الدقة خلال التواصل 55.3٪، وكلها كانت أعلى من مستوى فرصة 12.5٪. تم اختبار مهمة الاتصالات مي على مجموعة من عشرين مستخدما صحي 13 ، مما يدل على متوسط دقة حوالي 80٪. وكان واحد فقط من بين عشرين شخصا دقة التحكم تحت مستوى الفرصة.
من المهم أن نذكر أن تشغيل أو حتى جلسة كاملة مع ضعف الدقة لا تثبت بشكل قاطع أنه لا يوجد استجابة الدماغ أو أي وعي داخل هذا الموضوع. وهذا يعني فقط أن النظام لم يتمكن من الكشف عن ردود الدماغ الطوعية. يمكن أن يحدث هذا بسبب ضعف جودة الإشارة أو صعوبة في السمع أو فهم تعليمات المهمة، أو ببساطة لأن أقلية من الموضوعات لا يمكن أن تنتج النشاط إيغ المطلوب على الرغم من أداء المهمة.
وتمشيا مع العمل السابق من مجموعتنا وغيرها، يظهر العمل المقدم أنه من المستحسن تقييمومستوى الوعي في المرضى الذين يعانون من دوك مع تقنيات التصوير الدماغ. الرنين المغناطيسي الوظيفي هو أيضا تقنية مفيدة لتتبع نشاط الدماغ الحالي للمريض. وقد تبين أن النماذج الغريبة التي تثير إمكانات أثارت، فضلا عن الصور الحركية وغيرها من المهام، يمكن أن تنتج ردود الدورة الدموية التي يمكن تتبعها من قبل الرنين المغناطيسي الوظيفي 17 ، 18 . وبالمقارنة مع الرنين المغناطيسي الوظيفي، و إيغ لديها مزايا ملحوظة: الأدوات القائمة على إيغ يمكن تطبيقها على السرير، دون المعدات التي هي مكلفة وغير المحمولة ويتطلب خبرة كبيرة. نقل المريض إلى الماسح الضوئي والضوضاء الصوتية من الماسح الضوئي يمكن أن تكون مرهقة للمريض. بالقرب من مطياف الأشعة تحت الحمراء (نيرس) هو محمول ويمكن أن يكون القرار المكاني أفضل قليلا من إيغ، ولكن لديها قرار الزماني أسوأ 19 . نيرس هو مناسبة لمراقبة مي 20 ، 21 ، ولكن ليس لبوت أثارntials. على سبيل المثال، أظهرت نصير وهونغ 22 دقة تصنيف عالية ل مي-بسي باستخدام فنيرس. مع التجارب التي استمرت كل 50 ثانية، أنها حققت 77.35٪ لل مي اليسرى و 83٪ لل مي اليمنى. مع بسي مقرها إيغ، غوجر وآخرون. 23 وجدوا أن حوالي 20٪ من 99 جلسة وصلت إلى دقة أعلى من 80٪ و 70٪ أخرى من 99 جلسة وصلت دقة فوق 60٪. أورتنر وآخرون. أظهرت دقة ذروة متوسطة تبلغ حوالي 80٪ باستخدام طريقة سب. هذا الأسلوب يحتاج المزيد من أقطاب إيغ من تلك المستخدمة من جوجر والزملاء، ولكنه يؤدي إلى معدلات دقة أعلى. باستخدام طريقة سب، راموسر وآخرون. 23 أظهرت أن زيادة الأقطاب الكهربائية من 18 - 56 لا تحسن بشكل كبير من الأداء؛ لذلك نستنتج أن العدد المختار من 16 أقطاب في طريقة لدينا كافية. مؤخرا، كويل وآخرون . تستخدم سب لتصنيف وتدريب مي في دوك باتينيتس 16 . أظهرت جميع المواضيع الأربعة تفعيل الدماغ بشكل كبير ومناسب خلال التقييم.
تقييم مي من خلال الهجين نيرس-إيغ بسي يمكن أن يؤدي إلى دقة تصنيف عالية، كما خان وآخرون. 20 . يمكن أن يكون هذا الاتجاه المستقبلي واعد، على الرغم من أن أداة التصوير العصبي إضافية يزيد من تعقيد وتكاليف الجهاز.
بروتوكول المقدمة هنا يوفر أداة سهلة نسبيا لتقييم ردود الدماغ ضمن إشارة التخطيط الدماغي للمرضى دوك. تفسير هذه النتائج التصنيف وتنفيذ أي تغييرات في العلاج والعلاج، أو العلاجات الطبية الأخرى لا تزال تتطلب خبراء طبيين. الاتجاهات المستقبلية لهذه الطريقة يمكن أن تكون تقنيات التحفيز أكثر تقدما باستخدام عدد أعلى من درجات الحرية. على سبيل المثال، بدلا من تقديم أدوات ليقول "يس" أو "نو"، يمكن للأجهزة المستقبلية أن تسمح بإجابة أكثررس إلى سؤال واحد. في خطوة أخرى، يمكن للمرء أيضا استخدام الإجابات القائمة على السياق. على سبيل المثال، إذا كان المريض لديه مشغل موسيقى قيد التشغيل، يمكن للمرء أن يوفر إمكانية التحكم في مستوى الصوت أو التبديل إلى الأغنية التالية. أيضا، نموذج مي يحتاج إلى اختبار في المرضى دوك.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| g.USBamp | g.tec medical engineering GmbH | 1 | Biosignal amplifier |
| Power supply | GlobTek Inc. | 1 | Medical mains power supply for the g.USBamp |
| USB cable | g.tec medical engineering GmbH | 1 | Connects the g.USBamp to the computer |
| EEG electrodes gSCARABEO | g.tec medical engineering GmbH | 16 | Active EEG electrodes |
| EEG electrode gSCARABEOgnd | g.tec medical engineering GmbH | 1 | passive ground electrode |
| EEG electrode g.GAMMAearclip | g.tec medical engineering GmbH | 1 | active reference electrode |
| g.GAMMAbox | g.tec medical engineering GmbH | 1 | Connects the amplifier to the EEG electrodes |
| g.USBampGAMMAconnector | g.tec medical engineering GmbH | 1 | Connects the g.GAMMAbox to the g.USBamp |
| EEG cap | g.tec medical engineering GmbH | 1 | To position electrodes |
| Computer | Hewlett-Packard | 1 | To run the software. Alternatively computers from other manufacturers could be used. |
| g.VIBROstim | g.tec medical engineering GmbH | 3 | Tactors for sensory stimulation |
| Audio trigger adapter box | g.tec medical engineering GmbH | 1 | To split up the audio signal into audio commands for the headphones and trigger signals. This box connects to the amplifier. |
| Anti static wrist band | g.tec medical engineering GmbH | 1 | To suppress noise in the EEG |
| Trigger cable | g.tec medical engineering GmbH | 1 | To connect the audio trigger adapter box and the g.STIMbox to the g.USBamp |
| Audio connector cable | g.tec medical engineering GmbH | 1 | Audio cable to connect the audio trigger adapter box to the computer |
| Hardlock | g.tec medical engineering GmbH | 1 | To run the software |
| SE215-K | Shure Europe GmbH | 1 | Noise suppressing earphones. Alternatively other earphones could be used. |
| g.STIMbox | g.tec medical engineering GmbH | 1 | Driver box for tactile stimulators |
| mindBEAGLE software | g.tec medical engineering GmbH | 1 | software package |
| g.GAMMAgel | g.tec medical engineering GmbH | 1 | conductive electrode gel |
References
- Schnakers, C., Vanhaudenhuyse, A., et al. Diagnostic accuracy of the vegetative and minimally conscious state: Clinical consensus versus standardized neurobehavioral assessment. BMC Neurol. 9, (2009).
- Childs, N. L., Mercer, W. N., Childs, H. W. Accuracy of diagnosis of persistent vegetative state. Neurol. 43 (8), 1465-1465 (1993).
- Andrews, K., Murphy, L., Munday, R., Littlewood, C. Misdiagnosis of the vegetative state: retrospective study in a rehabilitation unit. Bmj. 313 (7048), 13-16 (1996).
- Monti, M. M., Vanhaudenhuyse, A., et al. Willful modulation of brain activity in disorders of consciousness. New England Journal of Medicine. 362 (7), 579-589 (2010).
- Wolpaw, J. R., Birbaumer, N., McFarland, D. J., Pfurtscheller, G., Vaughan, T. M. Brain-computer interfaces for communication and control. Clinical Neurophysiology. 113, 767-791 (2002).
- Ortner, R., Aloise, F., et al. Accuracy of a P300 Speller for People with Motor Impairments: a Comparison. Clinical EEG and Neuroscience. 42 (4), 214-218 (2011).
- Turnip, A., Hong, K. -S. Classifying mental activities from EEG-P300 signals using adaptive neural network. Int. J. Innov. Comp. Inf. Control. 8 (9), 6429-6443 (2012).
- Lugger, K., Flotzinger, D., Schlögl, A., Pregenzer, M., Pfurtscheller, G. Feature extraction for on-line EEG classification using principal components and linear discriminants. Med. Biol. Eng. Comput. 36 (3), 309-314 (1998).
- Johnson, N. L., Kemp, A. W., Kotz, S. Univariate discrete distributions. 444, John Wiley & Sons. (2005).
- Guger, C., Ramoser, H., Pfurtscheller, G. Real-Time EEG Analysis with Subject-Specific Spatial Patterns for a Brain-Computer Interface (BCI). IEEE Trans. Rehab. Eng. 8, 447-456 (2000).
- Vidaurre, C., Blankertz, B. Towards a Cure for BCI Illiteracy. Brain Topography. 23 (2), 194-198 (2010).
- Blankertz, B., Tomioka, R., Lemm, S., Kawanabe, M., Müller, K. -R. Optimizing Spatial Filters for Robust EEG Single-Trial Analysis. IEEE Signal Process. Mag. 25 (1), 41-56 (2008).
- Ortner, R., Scharinger, J., Lechner, A., Guger, C. How many people can control a motor imagery based BCI using common spatial patterns. Proceedings of the 7th Annual International IEEE EMBS Conference on Neural Engineering. , (2015).
- Chatrian, G. Ten percent electrode system for topographic studies of spontaneous and evoked EEG activity. Am J Electroencephalogr Technol. 25, 83-92 (1985).
- Lugo, Z. R., Rodriguez, J., et al. A vibrotactile p300-based brain-computer interface for consciousness detection and communication. Clin. EEG Neurosci. 45 (1), 14-21 (2014).
- Coyle, D., Stow, J., McCreadie, K., McElligott, J., Carroll, Á Sensorimotor Modulation Assessment and Brain-Computer Interface Training in Disorders of Consciousness. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 96 (3), 62-70 (2015).
- Kiehl, K. A., Laurens, K. R., Duty, T. L., Forster, B. B., Liddle, P. F. Neural sources involved in auditory target detection and novelty processing: an event-related fMRI study. Psychophysiology. 38 (1), 133-142 (2001).
- Opitz, B., Mecklinger, A., Cramon, D., Kruggel, F. Combining electrophysiological and hemodynamic measures of the auditory oddball. Psychophysiology. 36 (1), 142-147 (1999).
- Min, B. -K., Marzelli, M. J., Yoo, S. -S.
- Khan, M. J., Hong, M. J., Hong, K. -S. Decoding of four movement directions using hybrid NIRS-EEG brain-computer interface. Frontiers in Human Neuroscience. 8, (2014).
- Naseer, N., Hong, K. -S. fNIRS-based brain-computer interfaces: a review. Frontiers in Human Neuroscience. 9, (2015).
- Naseer, N., Hong, K. -S. Classification of functional near-infrared spectroscopy signals corresponding to the right- and left-wrist motor imagery for development of a brain-computer interface. Neuroscience Letters. 553, 84-89 (2013).
- Guger, C., Edlinger, G., Harkam, W., Niedermayer, I., Pfurtscheller, G. How many people are able to operate an EEG-based brain-computer interface (BCI)? Neural Systems and Rehabilitation Engineering, IEEE Transactions on. 11 (2), 145-147 (2003).
- Ramoser, H., Mueller-Gerking, J., Pfurtscheller, G. Optimal spatial filtering of single trial EEG during imagined hand movement. IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering. 8 (4), 441-446 (2000).
