RU2840869C1 - Systems and methods for processing retinal signal data and identifying conditions - Google Patents
Systems and methods for processing retinal signal data and identifying conditions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2840869C1 RU2840869C1 RU2022127632A RU2022127632A RU2840869C1 RU 2840869 C1 RU2840869 C1 RU 2840869C1 RU 2022127632 A RU2022127632 A RU 2022127632A RU 2022127632 A RU2022127632 A RU 2022127632A RU 2840869 C1 RU2840869 C1 RU 2840869C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- retinal signal
- signal data
- retinal
- patient
- light
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
[01] Данная заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США № 63/000,055, поданной 26 марта 2020 г., предварительной патентной заявки США № 63/038,257, поданной 12 июня 2020 г., и предварительной патентной заявки США № 63/149,508, поданной 15 февраля 2021 г., каждая из которых включена таким образом посредством ссылки в полном объеме.[01] This application claims the benefit of U.S. Provisional Patent Application No. 63/000,055, filed March 26, 2020, U.S. Provisional Patent Application No. 63/038,257, filed June 12, 2020, and U.S. Provisional Patent Application No. 63/149,508, filed February 15, 2021, each of which is hereby incorporated by reference in its entirety.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
[02] Настоящее изобретение относится к системам и способам обработки данных сетчаточного сигнала, генерируемых посредством световой стимуляции.[02] The present invention relates to systems and methods for processing retinal signal data generated by light stimulation.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY
[03] Клиницистам может понадобиться определить, подвержен ли пациент медицинскому состоянию, например, психиатрическому состоянию или неврологическому состоянию. Клиницист может сравнивать пациента с известными критериями для определения, какому состоянию подвержен пациент. В ряде случаев пациент может отвечать нескольким состояниям, и клиницисту может быть трудно или невозможно отличить состояния между собой. Может быть предпочтительно, чтобы клиницист имел инструмент, помогающий в определении и/или подтверждении, подвержен ли пациент медицинскому состоянию, и/или различении этих состояний.[03] Clinicians may need to determine whether a patient is susceptible to a medical condition, such as a psychiatric condition or a neurological condition. The clinician may compare the patient to known criteria to determine which condition the patient is susceptible to. In some cases, a patient may meet more than one condition, and it may be difficult or impossible for the clinician to distinguish between the conditions. It may be preferable for the clinician to have a tool to assist in determining and/or confirming whether a patient is susceptible to a medical condition and/or distinguishing between the conditions.
[04] Задача настоящего изобретения состоит в преодолении по меньшей мере некоторых ограничений уровня техники.[04] The object of the present invention is to overcome at least some of the limitations of the prior art.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯESSENCE OF THE INVENTION
[05] варианты осуществления настоящего изобретения разработаны на основании соображений разработчиков в отношении некоторых недостатков существующих систем для определения медицинских состояний.[05] Embodiments of the present invention are developed based on the developers' concerns regarding some of the shortcomings of existing systems for determining medical conditions.
[06] Идентификация биомаркеров и/или биоподписей состояний, например, психиатрических, ментальных или неврологических состояний, например, шизофрении, биполярного расстройства или депрессии, может позволять специалистам в области здравоохранения производить более раннее определение состояния, идентифицировать состояние, которому подвержен пациент, при наличии нескольких возможных состояний и/или осуществлять раннее и, возможно, профилактическое вмешательство. Это раннее определение медицинского состояния может улучшать лечение пациентов и/или их прогноз.[06] Identification of biomarkers and/or biosignatures of conditions, such as psychiatric, mental health, or neurological conditions such as schizophrenia, bipolar disorder, or depression, may allow healthcare professionals to make an earlier determination of the condition, identify the condition to which a patient is susceptible when there are multiple possible conditions, and/or implement early and possibly preventive intervention. This early determination of a medical condition may improve patient treatment and/or prognosis.
[07] Варианты осуществления настоящего изобретения разработаны на основании наблюдения, сделанного разработчиками, что данные, полученные из электроретинограмм (ERG), позволяют усовершенствовать определение медицинских состояний. Однако существующие способы сбора и анализа электроретинограмм (ERG) позволяют собирать и анализировать лишь ограниченный объем информации из захваченных электрических сигналов. Было обнаружено, что увеличение объема собранной информации, касающейся реакции сетчатки на световую стимуляцию, позволило генерировать данные сетчаточного сигнала с более высокой плотностью информации, увеличенным объемом информации и/или дополнительными типами информации. Эти данные сетчаточного сигнала допускают мультимодальное отображение электрических сигналов и/или других данных и позволяет обнаруживать дополнительные особенности мультимодального отображения, характерные для некоторых состояний. Мультимодальное отображение может включать в себя несколько параметров данных сетчаточного сигнала, например, время, частоту, параметры световой стимуляции и/или любой другой параметр. [07] Embodiments of the present invention are developed based on the observation made by the developers that data obtained from electroretinograms (ERGs) allow for improved detection of medical conditions. However, existing methods for collecting and analyzing electroretinograms (ERGs) allow for the collection and analysis of only a limited amount of information from the captured electrical signals. It was found that increasing the amount of collected information regarding the retinal response to light stimulation allowed for the generation of retinal signal data with a higher information density, an increased amount of information, and/or additional types of information. This retinal signal data allows for multimodal display of electrical signals and/or other data and allows for the detection of additional multimodal display features characteristic of certain conditions. The multimodal display may include multiple parameters of the retinal signal data, such as time, frequency, light stimulation parameters, and/or any other parameter.
[08] Варианты осуществления настоящего изобретения формируют основу усовершенствованной методологии определения медицинских состояний на основе обработки данных сетчаточного сигнала, которая обеспечивает больший объем информации, большую плотность информации и/или дополнительные типы информационных деталей по сравнению с традиционными данными ERG, и которая называется здесь “обработка и анализ сетчаточного сигнала” (RSPA). Эти данные сетчаточного сигнала позволяют, в некоторых вариантах осуществления, осуществлять математическое моделирование массивов данных, содержащих большие объемы информации, идентифицировать особенности сетчаточного сигнала, дают возможность идентифицировать биомаркеры и/или биоподписи в данных сетчаточного сигнала с использованием, например, особенностей сетчаточного сигнала. Некоторые, несущественные, варианты осуществления настоящего изобретения также предусматривают способы сбора данных сетчаточного сигнала, которые имеют больший объем информации, большую плотность информации и/или дополнительные типы информации по сравнению с данные ERG.[08] Embodiments of the present invention form the basis of an improved methodology for determining medical conditions based on processing retinal signal data that provides a greater volume of information, a greater information density, and/or additional types of information detail compared to traditional ERG data, and which is referred to herein as “retinal signal processing and analysis” (RSPA). These retinal signal data allow, in some embodiments, mathematical modeling of data sets containing large volumes of information, identifying retinal signal features, making it possible to identify biomarkers and/or biosignatures in retinal signal data using, for example, retinal signal features. Some non-essential embodiments of the present invention also provide methods for collecting retinal signal data that have a greater volume of information, a greater information density, and/or additional types of information compared to ERG data.
[09] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, можно добиться более точного обнаружения некоторых медицинских состояний или более дискриминантного разграничения медицинских состояниях. Обнаружение медицинских состояний или дискриминантное разграничение между состояниями можно добиться в разнообразии родственных (например, пол, возраст, наступление заболевания, пигментация сетчатки, цвет радужной оболочки) и/или смешивающих факторов (например, наступление состояний, использование наркотиков, результаты некоторых лечебных процедур, эпизоды психоза, тревожность, депрессия, перекрытие признаков и симптомов, общих для нескольких расстройств). Повышение уровня детализации и/или увеличение количества особенностей сетчаточного сигнала для захвата и анализа оказывает прямое влияние на возможность идентифицировать биоподписи с использованием данных сетчаточного сигнала для лучшей дискриминации между состояниями, например, паталогическими состояниями, а также лучшего описания состояний по сравнению с контрольным (которое может именоваться непаталогическим состоянием). Например, варианты осуществления настоящих способов могут базироваться на данных сетчаточного сигнала, захваченных на более высокой частоте дискретизации и/или в течение более длительного периода времени по сравнению с традиционной ERG. Данные сетчаточного сигнала могут включать в себя дополнительные особенности, регистрируемые с электрическими сигналами, например, но без ограничения, импедансом, длиной волны света, спектром света или интенсивностью света, достигающего сетчатки. Захват дополнительной информации, на более высокой частоте дискретизации и/или данные, собранные с расширенным диапазоном световой стимуляции сетчатки в течение расширенного периода времени, и их многомерное представление, может именоваться «данные сетчаточного сигнала высокой плотности». Данные сетчаточного сигнала, захваченные с высокой плотностью, могут содержать больше информации, чем данные, захваченные ранее в ходе ERG (именуемой «традиционная ERG»). Данные сетчаточного сигнала могут быть независимыми от напряжения и/или независимыми от времени, в отличие от традиционной ERG.[09] In some embodiments of the present invention, more accurate detection of certain medical conditions or more discriminative discrimination between medical conditions can be achieved. Detection of medical conditions or discriminative discrimination between conditions can be achieved in a variety of related (e.g., gender, age, disease onset, retinal pigmentation, iris color) and/or confounding factors (e.g., onset of conditions, drug use, results of certain treatment procedures, episodes of psychosis, anxiety, depression, overlap of signs and symptoms common to several disorders). Increasing the level of detail and/or increasing the number of retinal signal features to capture and analyze has a direct impact on the ability to identify biosignatures using retinal signal data for better discrimination between conditions, such as pathological conditions, as well as better description of conditions compared to a control (which may be referred to as a non-pathological condition). For example, embodiments of the present methods may be based on retinal signal data captured at a higher sampling rate and/or over a longer period of time compared to traditional ERG. The retinal signal data may include additional features recorded with electrical signals, such as, but not limited to, impedance, wavelength of light, spectrum of light, or intensity of light reaching the retina. Capturing additional information, at a higher sampling rate and/or data collected with an extended range of retinal light stimulation over an extended period of time, and a multidimensional representation thereof, may be referred to as "high-density retinal signal data." The retinal signal data captured at high density may contain more information than the data captured previously during an ERG (referred to as a "traditional ERG"). The retinal signal data may be voltage independent and/or time independent, unlike traditional ERG.
[10] В некоторых вариантах осуществления, возможна более эффективная обработка данных сетчаточного сигнала с использованием данных сетчаточного сигнала высокой плотности. Преимущество данных сетчаточного сигнала высокой плотности по сравнению с традиционными данными ERG состоит в увеличенном объеме информации, связанной с электрическими сигналами и дополнительными особенностями сетчаточного сигнала, и, таким образом, более детализированной биоподписью. Таким образом более высокий уровень детализации позволяет лучше дискриминировать между разными состояниями и подготавливать ряд классификаторов, представляющих особенности биоподписи каждого состояния.[10] In some embodiments, more efficient processing of retinal signal data is possible using high-density retinal signal data. The advantage of high-density retinal signal data over traditional ERG data is an increased amount of information associated with electrical signals and additional features of the retinal signal, and thus a more detailed biosignature. Thus, a higher level of detail allows for better discrimination between different conditions and the preparation of a series of classifiers representing the features of the biosignature of each condition.
[11] Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ генерации математической модели, соответствующей первому состоянию, причем способ исполняется по меньшей мере одним процессором компьютерной системы, причем способ содержит: генерирование математической модели, соответствующей первому состоянию, причем способ исполняется по меньшей мере одним процессором компьютерной системы, причем способ содержит: прием множества массивов данных из помеченных данных сетчаточного сигнала, соответствующих множеству пациентов, при этом каждый массив данных содержит данные сетчаточного сигнала пациента и метку, причем метка указывает, подвержен ли пациент первому состоянию; извлечение набора особенностей из данных сетчаточного сигнала; выбор поднабора особенностей из набора особенностей, причем поднабор особенностей соответствует биомаркерам первого состояния; и определение, на основании поднабора особенностей, одного или более классификаторов, которые позволяют отличить первое состояние от второго состояния.[11] According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for generating a mathematical model corresponding to a first condition, wherein the method is executed by at least one processor of a computer system, wherein the method comprises: generating a mathematical model corresponding to the first condition, wherein the method is executed by at least one processor of a computer system, wherein the method comprises: receiving a plurality of data arrays of labeled retinal signal data corresponding to a plurality of patients, wherein each data array comprises retinal signal data of the patient and a label, wherein the label indicates whether the patient is susceptible to the first condition; extracting a set of features from the retinal signal data; selecting a subset of features from the set of features, wherein the subset of features corresponds to biomarkers of the first condition; and determining, based on the subset of features, one or more classifiers that make it possible to distinguish the first condition from the second condition.
[12] В некоторых вариантах осуществления способа, набор особенностей содержит напряжение, импеданс цепи, время сбора сигналов, частоту дискретизации, время синхронизации световой стимуляции, смещение световой стимуляции или указания освещенных областей сетчатки.[12] In some embodiments of the method, the set of features comprises a voltage, a circuit impedance, a signal acquisition time, a sampling frequency, a light stimulation synchronization time, a light stimulation offset, or indications of illuminated areas of the retina.
[13] В некоторых вариантах осуществления способа, набор особенностей содержит положение глаза, размер зрачка, интенсивность применяемого освещения, частоту световой стимуляции, частоту дискретизации сетчаточного сигнала, длину волны освещения, время освещения, фоновую длину волны или фоновую освещенность.[13] In some embodiments of the method, the set of features comprises the position of the eye, the size of the pupil, the intensity of the applied illumination, the frequency of the light stimulation, the sampling frequency of the retinal signal, the wavelength of the illumination, the time of illumination, the background wavelength, or the background illumination.
[14] В некоторых вариантах осуществления способа, один или более классификаторов позволяют отличить биоподпись первого состояния от биоподписи второго состояния.[14] In some embodiments of the method, one or more classifiers allow distinguishing a biosignature of a first state from a biosignature of a second state.
[15] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит ранжирование набора особенностей на основании релевантности каждой особенности биоподписи первого состояния, и при этом выбор поднабора особенностей содержит выбор особенностей наивысшего ранга из набора особенностей.[15] In some embodiments of the method, the method further comprises ranking the set of features based on the relevance of each feature of the biosignature of the first state, and wherein selecting the subset of features comprises selecting the highest ranked features from the set of features.
[16] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит: прием кофакторов клинической информации, соответствующих множеству пациентов, при этом каждый массив данных содержит кофакторы клинической информации пациента; и выбор поднабора клинических кофакторов, причем клинические кофакторы в поднаборе клинических кофакторов влияют на обнаружение биомаркеров.[16] In some embodiments of the method, the method further comprises: receiving clinical information cofactors corresponding to a plurality of patients, wherein each data set comprises cofactors of the patient's clinical information; and selecting a subset of the clinical cofactors, wherein the clinical cofactors in the subset of the clinical cofactors influence the detection of biomarkers.
[17] В некоторых вариантах осуществления способа, кофакторы клинической информации указывают возраст, пол, пигментацию кожи или цвет радужной оболочки соответствующего пациента.[17] In some embodiments of the method, the clinical information cofactors indicate the age, gender, skin pigmentation, or iris color of the respective patient.
[18] В некоторых вариантах осуществления способа, определение одного или более классификаторов содержит определение, на основании поднабора клинических кофакторов, одного или более классификаторов.[18] In some embodiments of the method, determining one or more classifiers comprises determining, based on a subset of clinical cofactors, one or more classifiers.
[19] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит генерирование математической модели на основании одного или более классификаторов.[19] In some embodiments of the method, the method further comprises generating a mathematical model based on one or more classifiers.
[20] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит: ввод в математическую модель данных сетчаточного сигнала и кофакторов клинической информации, соответствующих пациенту; и вывод из математической модели предсказанной вероятности того, что пациент подвержен первому состоянию.[20] In some embodiments of the method, the method further comprises: inputting into the mathematical model retinal signal data and clinical information cofactors corresponding to the patient; and outputting from the mathematical model a predicted probability that the patient is susceptible to the first condition.
[21] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит: ввод в математическую модель данных сетчаточного сигнала и кофакторов клинической информации, соответствующих пациенту; и вывод из математической модели предсказанной вероятности того, что пациент не подвержен первому состоянию.[21] In some embodiments of the method, the method further comprises: inputting into the mathematical model retinal signal data and clinical information cofactors corresponding to the patient; and outputting from the mathematical model a predicted probability that the patient is not susceptible to the first condition.
[22] В некоторых вариантах осуществления способа, первым состоянием является шизофрения, биполярное расстройство, большое депрессивное расстройство или психоз.[22] In some embodiments of the method, the first condition is schizophrenia, bipolar disorder, major depressive disorder, or psychosis.
[23] В некоторых вариантах осуществления способа, первым состоянием является посттравматическое стрессовое расстройство, припадок, субстанциональная зависимость, обсессивно-компульсивное расстройство, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз, аутизм или дефицитарное расстройство внимания.[23] In some embodiments of the method, the first condition is post-traumatic stress disorder, seizure, substance abuse, obsessive-compulsive disorder, Alzheimer's disease, Parkinson's disease, multiple sclerosis, autism, or attention deficit disorder.
[24] В некоторых вариантах осуществления способа, данные сетчаточного сигнала имеет частоту дискретизации от 4 до 24 кГц.[24] In some embodiments of the method, the retinal signal data has a sampling frequency of 4 to 24 kHz.
[25] В некоторых вариантах осуществления способа, данные сетчаточного сигнала собираются в течение времени сбора сигналов от 200 миллисекунд до 500 миллисекунд.[25] In some embodiments of the method, the retinal signal data is collected over a signal collection time of 200 milliseconds to 500 milliseconds.
[26] В некоторых вариантах осуществления способа, данные сетчаточного сигнала содержат импедансную компоненту приемной цепи, непрерывно регистрируемую в ходе захвата данных сетчаточного сигнала.[26] In some embodiments of the method, the retinal signal data comprises an impedance component of the receiving circuit that is continuously recorded during acquisition of the retinal signal data.
[27] В некоторых вариантах осуществления способа, данные сетчаточного сигнала содержат один или более оптических параметров.[27] In some embodiments of the method, the retinal signal data comprises one or more optical parameters.
[28] В некоторых вариантах осуществления способа, оптические параметры содержат интенсивность световой стимуляции сетчатки или размер зрачка.[28] In some embodiments of the method, the optical parameters comprise the intensity of light stimulation of the retina or the size of the pupil.
[29] Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ предсказания вероятности того, что пациент подвержен одному или более состояниям, причем способ исполняется по меньшей мере одним процессором компьютерной системы, причем способ содержит этапы, на которых: прием данных сетчаточного сигнала, соответствующих пациенту; извлечение, из данных сетчаточного сигнала, одной или более особенностей сетчаточного сигнала; извлечение, из особенностей сетчаточного сигнала, одного или более описателей; применение одного или более описателей к первой математической модели и второй математической модели, причем первая математическая модель соответствует первому состоянию, и вторая математическая модель соответствует второму состоянию, таким образом генерируя первую предсказанную вероятность для первого состояния и вторую предсказанную вероятность для второго состояния; и вывод первой предсказанной вероятности и второй предсказанной вероятности. [29] According to another aspect of the present invention, there is provided a method for predicting the probability that a patient is susceptible to one or more conditions, wherein the method is executed by at least one processor of a computer system, wherein the method comprises the steps of: receiving retinal signal data corresponding to the patient; extracting, from the retinal signal data, one or more features of the retinal signal; extracting, from the features of the retinal signal, one or more descriptors; applying the one or more descriptors to a first mathematical model and a second mathematical model, wherein the first mathematical model corresponds to a first condition and the second mathematical model corresponds to a second condition, thereby generating a first predicted probability for the first condition and a second predicted probability for the second condition; and outputting the first predicted probability and the second predicted probability.
[30] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит отображение интерфейса, содержащего первую предсказанную вероятность и вторую предсказанную вероятность.[30] In some embodiments of the method, the method further comprises displaying an interface comprising the first predicted probability and the second predicted probability.
[31] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит сохранение первой предсказанной вероятности и второй предсказанной вероятности.[31] In some embodiments of the method, the method further comprises storing the first predicted probability and the second predicted probability.
[32] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит массив данных сетчаточного сигнала.[32] In some embodiments of the method, the method further comprises an array of retinal signal data.
[33] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит: получение кофакторов клинической информации, извлеченных из клинической информации, соответствующей пациенту; и применение кофакторов клинической информации к первой математической модели и второй математической модели.[33] In some embodiments of the method, the method further comprises: obtaining clinical information cofactors extracted from clinical information corresponding to the patient; and applying the clinical information cofactors to the first mathematical model and the second mathematical model.
[34] В некоторых вариантах осуществления способа, кофакторы клинической информации соответствуют возрасту, полу, пигментации кожи или цвету радужной оболочки пациента.[34] In some embodiments of the method, the clinical information cofactors correspond to the age, gender, skin pigmentation, or iris color of the patient.
[35] В некоторых вариантах осуществления способа, данные сетчаточного сигнала имеет частоту дискретизации от 4 до 24 кГц.[35] In some embodiments of the method, the retinal signal data has a sampling frequency of 4 to 24 kHz.
[36] В некоторых вариантах осуществления способа, данные сетчаточного сигнала собираются в течение времени сбора сигналов от 200 миллисекунд до 500 миллисекунд.[36] In some embodiments of the method, retinal signal data is collected over a signal collection time of 200 milliseconds to 500 milliseconds.
[37] В некоторых вариантах осуществления способа, данные сетчаточного сигнала содержат импедансную компоненту приемной цепи, непрерывно регистрируемую в ходе захвата данных сетчаточного сигнала.[37] In some embodiments of the method, the retinal signal data comprises an impedance component of the receiving circuit that is continuously recorded during acquisition of the retinal signal data.
[38] В некоторых вариантах осуществления способа, данные сетчаточного сигнала содержат один или более оптических параметров.[38] In some embodiments of the method, the retinal signal data comprises one or more optical parameters.
[39] В некоторых вариантах осуществления способа, оптические параметры содержат интенсивность световой стимуляции сетчатки или размер зрачка.[39] In some embodiments of the method, the optical parameters comprise the intensity of light stimulation of the retina or the size of the pupil.
[40] В некоторых вариантах осуществления способа, первым состоянием является медицинское состояние, и при этом вторым состоянием является контрольное состояние.[40] In some embodiments of the method, the first condition is a medical condition and the second condition is a control condition.
[41] В некоторых вариантах осуществления способа, первым состоянием или вторым состоянием является шизофрения, биполярное расстройство, большое депрессивное расстройство или психоз.[41] In some embodiments of the method, the first condition or the second condition is schizophrenia, bipolar disorder, major depressive disorder, or psychosis.
[42] В некоторых вариантах осуществления способа, первым состоянием или вторым состоянием является посттравматическое стрессовое расстройство, припадок, субстанциональная зависимость, обсессивно-компульсивное расстройство, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз, аутизм или дефицитарное расстройство внимания.[42] In some embodiments of the method, the first condition or the second condition is post-traumatic stress disorder, seizure, substance abuse, obsessive-compulsive disorder, Alzheimer's disease, Parkinson's disease, multiple sclerosis, autism, or attention deficit disorder.
[43] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит прием пользовательский ввод, указывающий выбор первого состояния и второго состояния.[43] In some embodiments of the method, the method further comprises receiving user input indicating a selection of the first state and the second state.
[44] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит: выбор лекарства на основании первой предсказанной вероятности и второй предсказанной вероятности; и ввод лекарства пациенту. [44] In some embodiments of the method, the method further comprises: selecting a drug based on the first predicted probability and the second predicted probability; and administering the drug to the patient.
[45] Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ определения биоподписи состояния, причем способ исполняется по меньшей мере одним процессором компьютерной системы, причем способ содержит: прием множества массивов данных из помеченных данных сетчаточного сигнала, соответствующих множеству пациентов, при этом каждый массив данных содержит данные сетчаточного сигнала пациента и метку, причем метка указывает, подвержен ли пациент состоянию; извлечение набора особенностей из данных сетчаточного сигнала; выбор поднабора особенностей из набора особенностей, причем поднабор особенностей соответствует биомаркерам состояния; и определение, на основании поднабора особенностей, одного или более классификаторов, которые идентифицируют биоподпись состояния.[45] According to another aspect of the present invention, there is provided a method for determining a biosignature of a condition, wherein the method is executed by at least one processor of a computer system, wherein the method comprises: receiving a plurality of data arrays of labeled retinal signal data corresponding to a plurality of patients, wherein each data array comprises retinal signal data of the patient and a label, wherein the label indicates whether the patient is susceptible to the condition; extracting a set of features from the retinal signal data; selecting a subset of features from the set of features, wherein the subset of features corresponds to biomarkers of the condition; and determining, based on the subset of features, one or more classifiers that identify a biosignature of the condition.
[46] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит: прием кофакторов клинической информации, соответствующих множеству пациентов, при этом каждый массив данных содержит кофакторы клинической информации пациента; и выбор поднабора клинических кофакторов, причем клинические кофакторы в поднаборе клинических кофакторов влияют на обнаружение биомаркеров, и при этом определение одного или более классификаторов содержит определение, на основании поднабора клинических кофакторов, одного или более классификаторов.[46] In some embodiments of the method, the method further comprises: receiving clinical information cofactors corresponding to a plurality of patients, wherein each data set comprises cofactors of the patient's clinical information; and selecting a subset of clinical cofactors, wherein the clinical cofactors in the subset of clinical cofactors influence the detection of biomarkers, and wherein determining the one or more classifiers comprises determining, based on the subset of clinical cofactors, the one or more classifiers.
[47] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит ранжирование набора особенностей на основании релевантности каждой особенности биоподписи первого состояния, и при этом выбор поднабора особенностей содержит выбор особенностей наивысшего ранга из набора особенностей.[47] In some embodiments of the method, the method further comprises ranking the set of features based on the relevance of each feature of the biosignature of the first state, and wherein selecting the subset of features comprises selecting the highest ranked features from the set of features.
[48] Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрена система для предсказания вероятности того, что пациент подвержен одному или более состояниям, причем система содержит: световой стимулятор; один или более датчиков; компьютерную систему, содержащую систему, содержащую по меньшей мере один процессор и память, где хранится множество исполнимых инструкций, которые, при исполнении по меньшей мере одним процессором, предписывают системе: предписывать световому стимулятору подавать сигналы световой стимуляции на сетчатку пациента; собирать, через один или более датчиков, электрические сигналы в ответ на световую стимуляцию; генерировать, на основании электрических сигналов, данные сетчаточного сигнала, соответствующие пациенту; извлекать, из данных сетчаточного сигнала, одну или более особенностей сетчаточного сигнала; извлекать, из особенностей сетчаточного сигнала, один или более описателей; применять один или более описателей к первой математической модели и второй математической модели, причем первая математическая модель соответствует первому состоянию, и вторая математическая модель соответствует второму состоянию, таким образом генерируя первую предсказанную вероятность для первого состояния и вторую предсказанную вероятность для второго состояния; и выводить первую предсказанную вероятность и вторую предсказанную вероятность.[48] According to another aspect of the present invention, there is provided a system for predicting the probability that a patient is susceptible to one or more conditions, the system comprising: a light stimulator; one or more sensors; a computer system comprising the system comprising at least one processor and a memory storing a plurality of executable instructions that, when executed by the at least one processor, cause the system to: cause the light stimulator to apply light stimulation signals to the retina of the patient; collect, via the one or more sensors, electrical signals in response to the light stimulation; generate, based on the electrical signals, retinal signal data corresponding to the patient; extract, from the retinal signal data, one or more features of the retinal signal; extract, from the features of the retinal signal, one or more descriptors; apply the one or more descriptors to a first mathematical model and a second mathematical model, wherein the first mathematical model corresponds to a first state and the second mathematical model corresponds to a second state, thereby generating a first predicted probability for the first state and a second predicted probability for the second state; and output the first predicted probability and the second predicted probability.
[49] В некоторых вариантах осуществления системы, данные сетчаточного сигнала содержат компоненту длины волны света регистрируемый в ходе захвата данных сетчаточного сигнала.[49] In some embodiments of the system, the retinal signal data comprises a wavelength component of light recorded during acquisition of the retinal signal data.
[50] В некоторых вариантах осуществления системы, данные сетчаточного сигнала содержат компоненту спектра света, регистрируемую в ходе захвата данных сетчаточного сигнала.[50] In some embodiments of the system, the retinal signal data comprises a component of the light spectrum recorded during acquisition of the retinal signal data.
[51] В некоторых вариантах осуществления системы, данные сетчаточного сигнала содержат компоненту интенсивность света, регистрируемую в ходе захвата данных сетчаточного сигнала.[51] In some embodiments of the system, the retinal signal data comprises a light intensity component recorded during acquisition of the retinal signal data.
[52] В некоторых вариантах осуществления системы, данные сетчаточного сигнала содержат компоненту освещенной поверхности сетчатки, регистрируемую в ходе захвата данных сетчаточного сигнала. Компонента поверхности сетчатки может указывать освещенную область поверхности сетчатки.[52] In some embodiments of the system, the retinal signal data comprises a component of the illuminated retinal surface recorded during acquisition of the retinal signal data. The retinal surface component may indicate an illuminated region of the retinal surface.
[53] Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрена система для предсказания вероятности того, что пациент подвержен одному или более состояниям, причем система содержит компьютерную систему, содержащую по меньшей мере один процессор и память, где хранится множество исполнимых инструкций, которые, при исполнении по меньшей мере одним процессором, предписывают компьютерной системе: принимать данные сетчаточного сигнала, соответствующие пациенту; извлекать, из данных сетчаточного сигнала, одну или более особенностей сетчаточного сигнала; извлекать, из особенностей сетчаточного сигнала, один или более описателей; применять один или более описателей к первой математической модели и второй математической модели, причем первая математическая модель соответствует первому состоянию, и вторая математическая модель соответствует второму состоянию, таким образом генерируя первую предсказанную вероятность для первого состояния и вторую предсказанную вероятность для второго состояния; и выводить первую предсказанную вероятность и вторую предсказанную вероятность.[53] According to another aspect of the present invention, there is provided a system for predicting the probability that a patient is susceptible to one or more conditions, wherein the system comprises a computer system comprising at least one processor and a memory storing a plurality of executable instructions that, when executed by the at least one processor, cause the computer system to: receive retinal signal data corresponding to the patient; extract, from the retinal signal data, one or more features of the retinal signal; extract, from the features of the retinal signal, one or more descriptors; apply the one or more descriptors to a first mathematical model and a second mathematical model, wherein the first mathematical model corresponds to a first state and the second mathematical model corresponds to a second state, thereby generating a first predicted probability for the first state and a second predicted probability for the second state; and output the first predicted probability and the second predicted probability.
[54] В некоторых вариантах осуществления системы, система дополнительно содержит световой стимулятор и один или более датчиков, и инструкции, при исполнении по меньшей мере одним процессором, предписывают компьютерной системе: предписывать световому стимулятору подавать сигналы световой стимуляции на сетчатку пациента; собирать, через один или более датчиков, электрические сигналы в ответ на световую стимуляцию; и генерировать, на основании электрических сигналов, данные сетчаточного сигнала.[54] In some embodiments of the system, the system further comprises a light stimulator and one or more sensors, and instructions, when executed by at least one processor, cause the computer system to: cause the light stimulator to apply light stimulation signals to the retina of the patient; collect, via the one or more sensors, electrical signals in response to the light stimulation; and generate, based on the electrical signals, retinal signal data.
[55] В некоторых вариантах осуществления системы, система дополнительно содержит дисплей, и при этом инструкции, при исполнении по меньшей мере одним процессором, предписывают системе выводить, через дисплей, интерфейс, содержащий первую предсказанную вероятность и вторую предсказанную вероятность.[55] In some embodiments of the system, the system further comprises a display, and wherein the instructions, when executed by the at least one processor, cause the system to output, via the display, an interface comprising the first predicted probability and the second predicted probability.
[56] Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ отслеживания состояния пациента, причем способ исполняется по меньшей мере одним процессором компьютерной системы, причем способ содержит: прием данных сетчаточного сигнала, соответствующих пациенту; извлечение, из данных сетчаточного сигнала, одной или более особенностей сетчаточного сигнала; извлечение, из особенностей сетчаточного сигнала, одного или более описателей; применение одного или более описателей к математической модели, соответствующей состоянию, таким образом генерируя предсказанную вероятность для состояния; и вывод предсказанной вероятности.[56] According to another aspect of the present invention, a method for monitoring a patient's condition is provided, the method being executed by at least one processor of a computer system, the method comprising: receiving retinal signal data corresponding to the patient; extracting, from the retinal signal data, one or more features of the retinal signal; extracting, from the features of the retinal signal, one or more descriptors; applying the one or more descriptors to a mathematical model corresponding to the condition, thereby generating a predicted probability for the condition; and outputting the predicted probability.
[57] В некоторых вариантах осуществления способа, способ дополнительно содержит: выбор лекарства на основании предсказанной вероятности; и ввод лекарства пациенту.[57] In some embodiments of the method, the method further comprises: selecting a drug based on the predicted probability; and administering the drug to the patient.
[58] В некоторых вариантах осуществления способа, данные сетчаточного сигнала содержат данные сетчаточного сигнала, захваченные в ходе лечения пациента для состояния.[58] In some embodiments of the method, the retinal signal data comprises retinal signal data captured during treatment of a patient for a condition.
[59] В некоторых вариантах осуществления способа, состоянием является шизофрения, биполярное расстройство, большое депрессивное расстройство, психоз, посттравматическое стрессовое расстройство, припадок, субстанциональная зависимость, обсессивно-компульсивное расстройство, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз, аутизм или дефицитарное расстройство внимания.[59] In some embodiments of the method, the condition is schizophrenia, bipolar disorder, major depressive disorder, psychosis, post-traumatic stress disorder, seizure, substance abuse, obsessive-compulsive disorder, Alzheimer's disease, Parkinson's disease, multiple sclerosis, autism, or attention deficit disorder.
[60] В контексте настоящего описания изобретения, если явно не указано иное, под компьютерной системой подразумевается, но без ограничения, “электронное устройство”, “операционная система”, “система”, “компьютерная система”, “блок управления”, “устройство управления” и/или любая их комбинация пригодная для решения текущей задачи.[60] In the context of the present description of the invention, unless expressly stated otherwise, a computer system means, but is not limited to, an “electronic device”, “operating system”, “system”, “computer system”, “control unit”, “control device” and/or any combination thereof suitable for solving the current problem.
[61] В контексте настоящего описания изобретения, если явно не указано иное, выражение “компьютерно-считываемый носитель” и “память” призваны включать в себя носители любой природы и вида, неограничительные примеры которых включают в себя RAM, ROM, диски (CD-ROMs, DVDs, флоппи-диски, жесткие диски и т.д.), USB-ключи, карты флеш-памяти, твердотельные диски и лентопротяжные механизмы.[61] In the context of the present description of the invention, unless expressly stated otherwise, the expression “computer-readable medium” and “memory” are intended to include media of any nature and kind, non-limiting examples of which include RAM, ROM, disks (CD-ROMs, DVDs, floppy disks, hard disks, etc.), USB keys, flash memory cards, solid state disks and tape drives.
[62] В контексте настоящего описания изобретения, “база данных” представляет собой любой структурированный массив данных, независимо от его конкретной структуры, программное обеспечение управления базой данных или компьютерное оборудование, на котором хранятся данные, реализованные или иным образом сделанные доступными для использования. База данных может располагаться на том же оборудовании, что и процесс, который сохраняет или использует информацию, хранящуюся в базе данных, или может располагаться на отдельном оборудовании, например, специальном сервере или множестве серверов.[62] In the context of the present description of the invention, a “database” is any structured data array, regardless of its specific structure, database management software, or computer hardware on which data is stored, implemented, or otherwise made available for use. A database may be located on the same hardware as the process that stores or uses the information stored in the database, or may be located on separate hardware, such as a dedicated server or multiple servers.
[63] В контексте настоящего описания изобретения, если явно не указано иное, слова “первый”, “второй”, “третий” и т.д. используются только как прилагательные, позволяющие отличать друг от друга однотипные существительные, но не в целях описания какого-либо конкретного соотношения между этими существительными.[63] In the context of the present description of the invention, unless expressly stated otherwise, the words “first”, “second”, “third”, etc. are used only as adjectives to distinguish similar nouns from each other, but not for the purpose of describing any specific relationship between these nouns.
[64] Каждый из вариантов осуществления настоящего изобретения имеет по меньшей мере один из вышеупомянутых задач и/или аспектов, не обязательно имеет их все. Следует понимать, что некоторые аспекты настоящего изобретения, обусловленные попытками решить вышеупомянутую задачу, могут не соответствовать этой задаче и/или могут соответствовать другим задачам, конкретно не упомянутым здесь.[64] Each of the embodiments of the present invention has at least one of the above-mentioned problems and/or aspects, not necessarily all of them. It should be understood that some aspects of the present invention, due to attempts to solve the above-mentioned problem, may not correspond to this problem and/or may correspond to other problems not specifically mentioned herein.
[65] Дополнительные и/или альтернативные особенности, аспекты и преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения явствуют из нижеследующего описания, прилагаемых чертежей и нижеследующей формуле изобретения.[65] Additional and/or alternative features, aspects and advantages of embodiments of the present invention will be apparent from the following description, the accompanying drawings and the following claims.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
[66] Для лучшего понимания настоящего изобретения, а также других его аспектов и дополнительных особенностей, обратимся к нижеследующему описанию, которое подлежит использованию совместно с прилагаемыми чертежами, где:[66] For a better understanding of the present invention, as well as its other aspects and additional features, reference is made to the following description, which is to be used in conjunction with the accompanying drawings, where:
[67] фиг. 1 - блок-схема иллюстративной вычислительной среды в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;[67] Fig. 1 is a block diagram of an illustrative computing environment in accordance with various embodiments of the present invention;
[68] фиг. 2 - блок-схема системы обработки сетчаточного сигнала в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;[68] Fig. 2 is a block diagram of a retinal signal processing system in accordance with various embodiments of the present invention;
[69] фиг. 3 - иллюстративная функциональная архитектура способа обработки информации, приводящего к построению математических функций для предсказания, подвержен ли пациент состоянию в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;[69] Fig. 3 is an illustrative functional architecture of a method for processing information resulting in the construction of mathematical functions for predicting whether a patient is susceptible to a condition in accordance with various embodiments of the present invention;
[70] фиг. 4 - блок-схема операций способа предсказания вероятности медицинского состояния в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;[70] Fig. 4 is a flow chart of operations of a method for predicting the likelihood of a medical condition in accordance with various embodiments of the present invention;
[71] фиг. 5 - блок-схема операций способа генерации математической модели для предсказания, подвержен ли пациент состоянию в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;[71] Fig. 5 is a flow chart of operations of a method for generating a mathematical model for predicting whether a patient is susceptible to a condition in accordance with various embodiments of the present invention;
[72] фиг. 6 - блок-схема операций способа тренировки алгоритма машинного обучения (MLA) для предсказания вероятности медицинского состояния в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;[72] Fig. 6 is a flow chart of operations of a method for training a machine learning algorithm (MLA) for predicting the likelihood of a medical condition in accordance with various embodiments of the present invention;
[73] фиг. 7 - блок-схема операций способа использования MLA для предсказания вероятности медицинского состояния в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.[73] Fig. 7 is a flow chart of operations of a method of using MLA to predict the likelihood of a medical condition in accordance with various embodiments of the present invention.
[74] фиг. 8-27 - примеры временно-частотного анализа и выбора дискриминантных областей на основании статистической значимости более высокой частоты в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения;[74] Fig. 8-27 are examples of time-frequency analysis and selection of discriminant regions based on statistical significance of higher frequency in accordance with various embodiments of the present invention;
[75] фиг. 28-42 - примеры выбора особенностей сетчаточного сигнала и отображения статистической значимости выбранных особенностей сетчаточного сигнала в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения; и[75] Figs. 28-42 are examples of selecting retinal signal features and displaying the statistical significance of the selected retinal signal features in accordance with various embodiments of the present invention; and
[76] фиг. 43-58 - примеры выбора и отображения описателей на основании величины дискриминации между двумя состояниями, в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.[76] Figs. 43-58 are examples of selecting and displaying descriptors based on the amount of discrimination between two states, in accordance with various embodiments of the present invention.
[77] Следует отметить, что, если здесь явно не указано иное, чертежи не выполнены в масштабе.[77] It should be noted that unless expressly stated herein, the drawings are not drawn to scale.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
[78] Некоторые аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам и системам обработки сетчаточных сигналов. В широком смысле, некоторые аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения основаны на данных сетчаточного сигнала с более высокой плотностью, которые могут быть получены любым способом, например, увеличением количества состояний для световой стимуляции (например, количества и диапазон интенсивностей света), добавлением динамического сопротивления (импеданса) цепи, используемой для сбора электрических сигналов, захватом данных сетчаточного сигнала в течение более длительного периода времени и/или захватом данных сетчаточного сигнала на более высокой частоте. Настоящие компьютерно-реализуемые способы предусмотрены для анализа данных сетчаточного сигнала и извлечения особенностей сетчаточного сигнала, совместно используемых для дополнительного дешифрования биомаркеров и/или биоподписей для минимизации, снижения или устранения ограничений, свойственных уровню техники. В некоторых необязательных вариантах осуществления предусмотрены способы и системы захвата данных сетчаточного сигнала высокой плотности.[78] Some aspects and embodiments of the present invention relate to methods and systems for processing retinal signals. In a broad sense, some aspects and embodiments of the present invention are based on higher density retinal signal data, which can be obtained by any method, such as increasing the number of states for light stimulation (e.g., the number and range of light intensities), adding dynamic resistance (impedance) to the circuit used to collect electrical signals, capturing retinal signal data over a longer period of time, and/or capturing retinal signal data at a higher frequency. The present computer-implemented methods are provided for analyzing retinal signal data and extracting retinal signal features that are used together to further decipher biomarkers and/or biosignatures to minimize, reduce, or eliminate the limitations of the prior art. In some optional embodiments, methods and systems for capturing high density retinal signal data are provided.
[79] Некоторые аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают способы и системы, которые могут анализировать данные сетчаточного сигнала и обеспечивать предсказанную вероятность для конкретных состояний с учетом количества разных кофакторов клинической информации. Состояния могут представлять собой психиатрические состояния, психологические состояния, неврологические состояния и/или медицинское состояние любого другого типа. Предсказанная вероятность может указывать, что пациент в настоящее время подвержен состоянию и/или что пациенту угрожает развитие состояния. Например, если родитель пациента подвержен состоянию, данные сетчаточного сигнала пациента можно анализировать для определения, насколько вероятно, что пациент подвержен тому же состоянию, что и его родитель.[79] Some aspects and embodiments of the present invention provide methods and systems that can analyze retinal signal data and provide a predicted probability for specific conditions given a number of different cofactors of clinical information. The conditions may be psychiatric conditions, psychological conditions, neurological conditions, and/or any other type of medical condition. The predicted probability may indicate that a patient is currently susceptible to the condition and/or that the patient is at risk of developing the condition. For example, if a patient's parent is susceptible to the condition, the patient's retinal signal data may be analyzed to determine how likely it is that the patient is susceptible to the same condition as his or her parent.
[80] Описанные здесь системы и способы допускают полную или по меньшей мере частичную автоматизацию для минимизации ввода клинициста при определении медицинского состояния или плана лечения для медицинского состояния. Предсказания, выводимые описанными здесь системами и способами, могут использоваться в помощь клиницисту при определении медицинского состояния и/или разработке плана лечения для пациента.[80] The systems and methods described herein allow for full or at least partial automation to minimize clinician input in determining a medical condition or a treatment plan for a medical condition. Predictions derived from the systems and methods described herein can be used to assist a clinician in determining a medical condition and/or developing a treatment plan for a patient.
[81] Описанные здесь системы и способы могут содержать генерирование математической модели для идентификации расстояния пациента от биоподписи состояния, посредством: 1) сбор данных сетчаточного сигнала от пациентов 2) помечания каждых данных сетчаточного сигнала пациента меткой, указывающей потенциальное медицинское состояние пациента (которое может быть диагностировано клиницистом), 3) извлечения особенностей сетчаточного сигнала из данных сетчаточного сигнала, 4) выбора поднабора особенностей, которые соответствуют биомаркерам состояния и/или 5) определения классификаторов, которые отличают биоподпись состояния от биоподписи других состояний. Биоподпись может содержать участки данных сетчаточного сигнала, характерные для состояния. Данные сетчаточного сигнала могут содержать несколько биоподписей, где каждая биоподпись характерна для состояния. Состоянием может быть, но без ограничения, шизофрения, биполярное расстройство, большое депрессивное расстройство, психоз, посттравматическое стрессовое расстройство, припадок, субстанциональная зависимость, обсессивно-компульсивное расстройство, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз, аутизм, дефицитарное расстройство внимания, и/или любое другое состояние. Эти этапы могут использоваться для построения математической модели любого состояния, которая имеет биомаркер, внедренный в данные сетчаточного сигнала. Описанные здесь этапы сбора данных сетчаточного сигнала можно применять к анализу особенностей, характерных для любых состояний, которые выражаются в данных сетчаточного сигнала.[81] The systems and methods described herein may comprise generating a mathematical model for identifying a distance of a patient from a biosignature of a condition by: 1) collecting retinal signal data from patients, 2) tagging each retinal signal data of a patient with a label indicating a potential medical condition of the patient (that may be diagnosed by a clinician), 3) extracting retinal signal features from the retinal signal data, 4) selecting a subset of features that correspond to biomarkers of the condition, and/or 5) defining classifiers that distinguish the biosignature of the condition from the biosignature of other conditions. A biosignature may comprise portions of the retinal signal data that are characteristic of a condition. The retinal signal data may comprise multiple biosignatures, where each biosignature is characteristic of a condition. The condition may be, but is not limited to, schizophrenia, bipolar disorder, major depressive disorder, psychosis, post-traumatic stress disorder, seizure, substance abuse disorder, obsessive-compulsive disorder, Alzheimer's disease, Parkinson's disease, multiple sclerosis, autism, attention deficit disorder, and/or any other condition. These steps may be used to build a mathematical model of any condition that has a biomarker embedded in the retinal signal data. The retinal signal data collection steps described herein may be applied to the analysis of features characteristic of any condition that are expressed in the retinal signal data.
[82] Описанные здесь системы и способы могут содержать предсказание, подвержен ли пациент состоянию, посредством: 1) сбора данных сетчаточного сигнала пациента, 2) приема выбора состояний для обследования, 3) извлечения математических моделей, соответствующих выбранным состояниям, 4) извлечения особенностей сетчаточного сигнала из данных сетчаточного сигнала, 5) извлечения описателей из особенностей сетчаточного сигнала, где описатели относятся к биоподписям выбранных состояний в данных сетчаточного сигнала, 6) применения описателей к математическим моделям и/или 7) вывода предсказанных вероятностей того, что пациент подвержен каждому состоянию. Клиническую информацию пациента можно собирать. Кофакторы клинической информации могут генерироваться с использованием клинической информации. Кофакторы клинической информации также можно применять к математическим моделям.[82] The systems and methods described herein may comprise predicting whether a patient is susceptible to a condition by: 1) collecting retinal signal data of the patient, 2) receiving a selection of conditions for examination, 3) extracting mathematical models corresponding to the selected conditions, 4) extracting retinal signal features from the retinal signal data, 5) extracting descriptors from the retinal signal features, where the descriptors refer to biosignatures of the selected conditions in the retinal signal data, 6) applying the descriptors to the mathematical models, and/or 7) outputting predicted probabilities that the patient is susceptible to each condition. Clinical information of the patient may be collected. Cofactors of the clinical information may be generated using the clinical information. Cofactors of the clinical information may also be applied to the mathematical models.
[83] Описанные здесь системы и способы могут базироваться на данных сетчаточного сигнала, имеющих более высокий уровень информации по сравнению с данными, захваченными традиционной ERG. Собранные данные сетчаточного сигнала могут анализироваться с использованием математических и статистических вычислений для извлечения конкретных признаков сетчаточного сигнала. Особенности сетчаточного сигнала могут содержать параметры данных сетчаточного сигнала и/или особенности, генерируемые с использованием данных сетчаточного сигнала. Описатели могут извлекаться из особенностей сетчаточного сигнала. Графические представления полученных данных можно прорабатывать и выводить, и они могут обеспечивать визуальную поддержку вариантов выбора, сделанных при выборе релевантные особенности и/или описатели сетчаточного сигнала. Приложения могут применять математический и/или статистический анализ результатов, позволяя количественно определять эти особенности и/или описатели сетчаточного сигнала, и сравнения различных состояний. На основании данных сетчаточного сигнала и/или любой другой клинической информации, можно построить классификаторы, которые описывают биоподпись состояния, идентифицированного в данных сетчаточного сигнала. Данные сетчаточного сигнала пациента можно собирать, и расстояние между данными сетчаточного сигнала пациента и идентифицированными биоподписями можно определять, например, с использованием классификаторов.[83] The systems and methods described herein may be based on retinal signal data having a higher level of information compared to data captured by traditional ERG. The collected retinal signal data may be analyzed using mathematical and statistical computations to extract specific features of the retinal signal. The retinal signal features may comprise parameters of the retinal signal data and/or features generated using the retinal signal data. Descriptors may be extracted from the retinal signal features. Graphical representations of the obtained data may be processed and output and may provide visual support for the choices made in selecting relevant features and/or descriptors of the retinal signal. Applications may apply mathematical and/or statistical analysis of the results, allowing for the quantification of these features and/or descriptors of the retinal signal and comparisons of different conditions. Based on the retinal signal data and/or any other clinical information, classifiers may be constructed that describe the biosignature of the condition identified in the retinal signal data. The patient's retinal signal data can be collected and the distance between the patient's retinal signal data and the identified biosignatures can be determined, for example, using classifiers.
Вычислительная средаComputing environment
[84] На фиг. 1 показана вычислительная среда 100, которая может использоваться для осуществления и/или выполнения любого из описанных здесь способов. В некоторых вариантах осуществления, вычислительная среда 100 может быть реализована любым из традиционного персонального компьютера, сетевого устройства и/или электронного устройства (например, но без ограничения, мобильного устройства, планшетного устройства, сервера, блока управления, устройства управления и т.д.) и/или любой их комбинации, пригодной для решения текущей задачи. В некоторых вариантах осуществления, вычислительная среда 100 содержит различные аппаратные компоненты, включающие в себя один или более одно- или многоядерных процессоров, совместно представленные процессором 110, твердотельным диском 120, оперативной памятью 130 и интерфейсом 150 ввода/вывода. Вычислительная среда 100 может быть компьютером, специально предназначенным для выполнения алгоритма машинного обучения (MLA). Вычислительная среда 100 может быть универсальной компьютерной системой.[84] Fig. 1 shows a
[85] В некоторых вариантах осуществления, вычислительная среда 100 также может быть подсистемой одной из вышеперечисленных систем. В некоторых других вариантах осуществления, вычислительная среда 100 может быть “готовой” универсальной компьютерной системой. В некоторых вариантах осуществления, вычислительная среда 100 также может быть распределена между несколькими системами. Вычислительная среда 100 также может быть специально предназначена для реализации настоящего изобретения. Специалист в данной области техники может предложить несколько вариантов реализации вычислительной среды 100, не выходящих за рамки объема настоящего изобретения.[85] In some embodiments, the
[86] Специалистам в данной области техники очевидно, что процессор 110 обычно представляет обрабатывающую способность. В некоторых вариантах осуществления, вместо или помимо одного или более традиционных центральных процессоров (CPU), можно обеспечивать одно или более специализированных ядер обработки. Например, помимо или вместо одного или более CPU можно обеспечить один или более графических процессоров 111 (GPU), тензорных процессоров (TPU) и/или других так называемых ускоренных процессоров (или ускорителей обработки).[86] It will be apparent to those skilled in the art that the
[87] Системная память обычно включают в себя оперативную память 130, но в более общем случае призвана охватывать системную память любого типа, например, статическую оперативную память (SRAM), динамическую оперативную память (DRAM), синхронную DRAM (SDRAM), постоянную память (ROM) или их комбинацию. Твердотельный диск 120 показан в качестве примера запоминающего устройства большой емкости, но в более общем случае такое хранилище данных большой емкости может содержать запоминающее устройство любого типа, выполненное с возможностью хранения данных, программ и другой информации, и делать данные, программы и другую информацию доступными через системную шину 160. Например, хранилище данных большой емкости может содержать один или более из твердотельного диска, жесткого диска, привод магнитных дисков и/или привод оптических дисков.[87] The system memory typically includes the
[88] Связь между различными компонентами вычислительной среды 100 может обеспечиваться системной шиной 160, содержащий одну или более внутренних и/или внешних шин (например, шину PCI, универсальную последовательную шину, шину IEEE 1394 “Firewire”, шину SCSI, шину Serial-ATA, шину ARINC и т.д.), к которой электронно подключены различные аппаратные компоненты.[88] Communication between the various components of the
[89] Интерфейс 150 ввода/вывода обеспечивает сетевые возможности, например, проводной или беспроводной доступ. В качестве примера, интерфейс 150 ввода/вывода может содержать сетевой интерфейс, например, но без ограничения, сетевой порт, сетевой сокет, контроллер сетевого интерфейса и пр. Специалисты в данной области техники могут предложить несколько вариантов реализации сетевого интерфейса. Например, сетевой интерфейс может реализовать конкретные стандарты физического уровня и канального уровня, например, Ethernet, Fibre Channel, Wi-Fi, Token Ring или последовательные протоколы связи. Конкретный физический уровень и канальный уровень могут обеспечивать основу для полного сетевого стека протоколов, обеспечивая связь между малыми группами компьютеров в одной и той же локальной сети (LAN) и крупномасштабную сетевую связь через маршрутизируемые протоколы, например, интернет-протокол (IP).[89] The input/
[90] Интерфейс 150 ввода/вывода может подключаться к сенсорному экрану 190 и/или к одной или более внутренних и/или внешних шин 160. Сенсорный экран 190 может входить в состав дисплея. В некоторых вариантах осуществления, сенсорный экран 190 является дисплеем. Сенсорный экран 190 может также именоваться экраном 190. Согласно вариантам осуществления, проиллюстрированным на фиг. 1, сенсорный экран 190 содержит тактильное оборудование 194 (например, ячейки, чувствительные к давлению, внедренные в слой дисплея, позволяющие обнаруживать физическое взаимодействие между пользователем и дисплеем) и контроллером 192 тактильного ввода/вывода, обеспечивающее связь с интерфейсом 140 дисплея и/или одной или более внутренних и/или внешних шин 160. В некоторых вариантах осуществления, интерфейс 150 ввода/вывода может подключаться к клавиатуре (не показана), мыши (не показана) или сенсорной панели (не показана), позволяя пользователю взаимодействовать с вычислительным устройством 100 помимо или вместо сенсорного экрана 190.[90] The input/
[91] Согласно некоторым реализациям настоящего изобретения, твердотельный диск 120 сохраняет программные инструкции, пригодные для загрузки в оперативную память 130 и исполняемые процессором 110 для выполнения действий описанных здесь одного или более способов. Например, по меньшей мере некоторые из программных инструкций могут входить в состав библиотеки или приложения.[91] According to some implementations of the present invention, the solid-
Система обработки сетчаточного сигналаRetinal signal processing system
[92] На фиг. 2 показана блок-схема системы 200 обработки сетчаточного сигнала в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Система 200 обработки сетчаточного сигнала может собирать данные сетчаточного сигнала от пациента. Как описано выше, по сравнению с традиционной ERG, данные сетчаточного сигнала, захваченные с использованием системы 200 обработки сетчаточного сигнала может содержать дополнительные особенности и/или данные, например, импеданс, более высокую частоту измерения, расширенный диапазон световой стимуляции сетчатки и/или более длительное время измерения. Система 200 обработки сетчаточного сигнала может обрабатывать и/или анализировать собранные данные. Система 200 обработки сетчаточного сигнала может выводить предсказанную вероятность того, что пациент подвержен данному состоянию, например, медицинскому состоянию.[92] Fig. 2 shows a block diagram of a retinal
[93] Нужно отчетливо понимать, что описанная система 200 является всего лишь иллюстративной реализацией настоящего изобретения. Таким образом, в нижеприведенном описании представлены лишь иллюстративные примеры настоящего изобретения. Это описание не служит для задания объема или границ применения настоящего изобретения. В ряде случаев, предположительно полезные примеры модификаций системы 200 также могут быть изложены ниже. Это делается лишь как помощь в понимании, и, опять же, не для задания объема или границ применения настоящего изобретения. Этот перечень модификацией не является исчерпывающим, и, как понятно специалисту в данной области техники, возможны другие модификации. Дополнительно, когда это не сделано (т.е. когда не приведено ни одного примера модификаций), не следует думать, что никакие модификации не возможны и/или что был описан единственный способ реализации этого элемента настоящего изобретения. Как понятно специалисту в данной области техники, это, вероятно, не тот случай. Кроме того, следует понимать, что система 200 может обеспечивать в ряде случаев простую реализацию настоящего изобретения, и если бы это было так, они были представлены в соответствии с этим способом в качестве помощи для понимания. Как понятно специалистам в данной области техники, различные реализации настоящего изобретения могут быть более сложными.[93] It should be clearly understood that the described
[94] Система 200 обработки сетчаточного сигнала может содержать световой стимулятор 205, которым может быть оптический стимулятор, для подачи сигналов световой стимуляции на сетчатку пациента. Система 200 обработки сетчаточного сигнала может содержать датчик 210 для сбора электрических сигналов, которые возникают в ответ на оптическую стимуляцию. Система 200 обработки сетчаточного сигнала может содержать систему 215 сбора данных, которая может быть вычислительной средой 100, для управления световым стимулятором 205 и/или сбора данных, измеренных датчиком 210. Например, световой стимулятор 205 и/или датчик 210 может быть коммерчески доступной системой ERG, например, Espion Visual Electrophysiology System от DIAGNOSYS, LLC или UTAS и системами RETEVAL производства LKC TECHNOLOGIES, INC.[94] The retinal
[95] Световой стимулятор 205 может представлять собой любого вида источник или источники света, которые, самостоятельно или совместно, могут генерировать свет в указанном диапазоне длины волны, интенсивности, частоты и/или длительности. Световой стимулятор 205 может направлять генерируемый свет на сетчатку пациента. Световой стимулятор 205 может содержать светодиоды (LEDs) совместно с другими источниками света, например, одной или более ксеноновыми лампами. Световой стимулятор 205 может обеспечивать фоновый источник света.[95] The
[96] Световой стимулятор 205 может быть выполнен с возможностью подавать сигнал световой стимуляции на сетчатку пациента. Собранные данные сетчаточного сигнала могут зависеть от условий световой стимуляции. Чтобы максимизировать возможность генерировать релевантные особенности сетчаточного сигнала в данных сетчаточного сигнала, световой стимулятор 205 может быть выполнен с возможностью обеспечивать самые разные условия освещения. Световой стимулятор 205 может быть выполнен с возможностью управления фоновым светом и/или светом стимуляции, направленным на сетчатку в качестве вспышек света.[96] The
[97] Световой стимулятор может содержать любые источники света, способные генерировать световые пучки, отличающиеся длиной волны (например, от около 300 до около 800 нанометров), интенсивностью света (например, от около 0,001 до около 3000 кд⋅с/м2), временем освещения (например, от около 1 до около 500 миллисекунд), временем между последовательными вспышками света (например, от около 0,2 до около 50 секунд) с разными фоновыми длинами волны (например, от около 300 до около 800 нанометров) и фоновой освещенностью (например, от около 0,01 до около 900 кд/м2).[97] The light stimulator may comprise any light sources capable of generating light beams that differ in wavelength (e.g., from about 300 to about 800 nanometers), light intensity (e.g., from about 0.001 to about 3000 cd⋅s/ m2 ), illumination time (e.g., from about 1 to about 500 milliseconds), time between successive flashes of light (e.g., from about 0.2 to about 50 seconds) with different background wavelengths (e.g., from about 300 to about 800 nanometers) and background illuminance (e.g., from about 0.01 to about 900 cd/ m2 ).
[98] Система 200 обработки сетчаточного сигнала может содержать датчик 210. Датчик 210 может быть выполнен с возможностью обнаружения электрических сигналов от сетчатки. Датчик 210 может содержать один или более электродов. Датчиком 210 может быть электроретинографический датчик. Заземляющий электрод может располагаться на коже посередине лба. Референтный электрод для каждого глаза может располагаться на мочках ушей или височных зонах вблизи глаз или других участках кожи.[98] The retinal
[99] Электрические сигналы от сетчатки могут инициироваться посредством световой стимуляции от светового стимулятора 205 и собираться датчиком 210 в качестве данных сетчаточного сигнала. Данные сетчаточного сигнала могут собираться датчиком 210, например, электродом, расположенным на глазном яблоке или в окологлазных областях. Свет может инициировать электрический сигнал малой амплитуды, генерируемый сетчаточными клетками пациента. В зависимости от природы света (например, интенсивности, длины волны, спектра, частоты и длительности вспышек) и условий световой стимуляции (например, фонового света, адаптации к темноте или свету индивида, подвергнутого этому процессу), могут генерироваться разные электрические сигналы, поскольку разные типы сетчаточных клеток будут инициироваться. Этот сигнал распространяется в глазу и в конце концов достигает зрительной зоны мозга через оптический нерв. Однако, как и любой электрический сигнал, он распространяется во всех возможных направлениях в зависимости от электропроводности тканей. Таким образом, электрический сигнал можно собирать в тканях за пределами глазного яблока, доступных извне, например, конъюнктиве.[99] Electrical signals from the retina may be initiated by light stimulation from the
[100] Существует несколько типов электродов, которые могут использоваться для сбора электрического сигнала. Они основаны на конкретное электропроводности и геометрии проволоки. Следует понимать, что возможны разнообразные конструкции регистрирующих электродов и что может использоваться любая пригодная конструкция или комбинация конструкций датчика 210. Датчик 210 может содержать контактную линзу, золотую фольгу, золотую проволоку, роговичный фитиль, проволочные петли, микроволокна, и/или кожные электроды. Каждый тип электрода имеет свои собственные характеристики регистрации и собственные артефакты.[100] There are several types of electrodes that can be used to collect the electrical signal. These are based on the specific electrical conductivity and geometry of the wire. It should be understood that a variety of recording electrode designs are possible and that any suitable design or combination of designs of the
[101] Помимо датчика 210, система 200 также может включать в себя другие устройства для отслеживания положения глаза и/или размера зрачка, которые оказывают влияние на количество света, достигающего сетчатки и, таким образом, на электрический сигнал, инициируемый в ответ на этот стимул. Система 200 может включать в себя датчики для регистрации длины волны света, спектра света и/или интенсивности света, например, спектрометр и/или фотодатчик.[101] In addition to the
[102] Электрический сигнал может быть получен между активным глазным электродом (расположенным на глазу) и референтным электродом, с дифференциальной регистрацией от заземляющего электрода. Электроды датчика 210 могут подключаться к системе 215 сбора данных, которое может содержать устройство записи. Система 215 сбора данных может допускать усиление электрических сигналов и/или преобразование электрических сигналов в цифровые сигналы для дополнительной обработки. Система 215 сбора данных может реализовать процессы частотной фильтрации, которая может применяться к электрическим сигналам от датчика 210. Система 215 сбора данных может сохранять электрические сигналы в базе данных в формате напряжения в зависимости от моментов времени.[102] An electrical signal may be obtained between an active eye electrode (located on the eye) and a reference electrode, with differential registration from a ground electrode. The electrodes of the
[103] Система 215 сбора данных может быть выполнена с возможностью принимать измеренные электрические сигналы пациента, например, от датчика 210, и/или данные стимулирующего света, например, от светового стимулятора 205, и сохранять эти собранные данные в качестве данных сетчаточного сигнала. Система 215 сбора данных может оперативно подключаться к световому стимулятору 205, который может быть выполнен с возможностью инициировать электрические сигналы и подавать данные в систему 215 сбора данных. Система 215 сбора данных может синхронизировать световую стимуляцию с захватом и регистрацией электрического сигнала.[103] The data acquisition system 215 may be configured to receive measured electrical signals of the patient, such as from the
[104] Собранные данные можно подавать в систему 215 сбора данных любым пригодным способом, например, через запоминающее устройство (не показано) и/или сеть. Система 215 сбора данных может подключаться к датчику 210 и/или световому стимулятору 205 через сеть связи (не показана). Сетью связи может быть интернет и/или интрасеть. Специалисты в данной области техники могут предложить несколько вариантов осуществления сети связи.[104] The collected data may be fed to the data collection system 215 in any suitable manner, such as via a storage device (not shown) and/or a network. The data collection system 215 may be connected to the
[105] Данные сетчаточного сигнала могут содержать данные электрической характеристики (например, напряжение и импеданс цепи), собранные в течение нескольких времен сбора сигнала (например, от 5 до 500 миллисекунд) на нескольких частотах дискретизации (например, от 0,2 до 24 кГц) с временем синхронизации световой стимуляции (временем вспышки) и/или смещением (напряжение и импеданс базовой линии до световой стимуляции). Система 215 сбора данных может собирать данные сетчаточного сигнала на частотах (т.е. частоте дискретизации) от 4 до 16 кГц или выше. Эта частота может быть выше, чем в традиционной ERG. Данные электрической характеристики можно собирать непрерывно или время от времени.[105] The retinal signal data may comprise electrical characteristic data (e.g., voltage and circuit impedance) collected over multiple signal acquisition times (e.g., 5 to 500 milliseconds) at multiple sampling rates (e.g., 0.2 to 24 kHz) with the synchronization time of the light stimulation (flash time) and/or offset (baseline voltage and impedance before the light stimulation). The data acquisition system 215 may collect retinal signal data at frequencies (i.e., sampling rate) from 4 to 16 kHz or higher. This frequency may be higher than in a traditional ERG. The electrical characteristic data may be collected continuously or intermittently.
[106] Система 215 сбора данных может содержать датчик процессор для измерения импеданса электрической цепи, используемой для сбора данных сетчаточного сигнала. Импеданс электрической цепи может регистрироваться одновременно с захватом других электрических сигналов. Собранные данные импеданса могут храниться в данных сетчаточного сигнала. Способ определения импеданса цепи одновременно с захватом электрических сигналов может базироваться на процессе инжекции опорного сигнала известных частоты и амплитуды через канал регистрации электрических сигналов. Затем этот опорный сигнал может отфильтроваться отдельно и обрабатываться. Путем измерения величины выхода на частоте сигнала возбуждения, можно вычислять импеданс электрода. Затем импеданс можно использовать как со-переменную для повышения плотности сигнала с сопротивлением цепи в каждый момент времени регистрации электрических сигналов. [106] The data acquisition system 215 may comprise a sensor processor for measuring the impedance of an electrical circuit used to acquire retinal signal data. The impedance of the electrical circuit may be recorded simultaneously with the acquisition of other electrical signals. The collected impedance data may be stored in the retinal signal data. A method for determining the impedance of the circuit simultaneously with the acquisition of electrical signals may be based on the process of injecting a reference signal of known frequency and amplitude through a channel for recording electrical signals. This reference signal may then be filtered separately and processed. By measuring the magnitude of the output at the frequency of the excitation signal, the impedance of the electrode may be calculated. The impedance may then be used as a co-variable to increase the signal density with the resistance of the circuit at each time point in the recording of electrical signals.
[107] Система 220 анализа данных может обрабатывать данные, собранные системой 215 сбора данных. Система 220 анализа данных может извлекать особенности и/или описатели сетчаточного сигнала из данных сетчаточного сигнала, и/или осуществлять любую другую обработку на данных сетчаточного сигнала. Система 220 анализа данных может принимать клиническую информацию пациента и/или извлекать кофакторы клинической информации из клинической информации.[107] The
[108] Система 225 вывода предсказания может принимать данные из системы 220 анализа данных и генерировать выход для использования клиницистом. Выходом может быть выходной пользовательский интерфейс, отчет или другой документ и т.д. Выход может указывать предсказанную вероятность того, что пациент подвержен одному или более состояниям. Для каждого состояния, выход может указывать предсказанную вероятность того, что пациент подвержен этому состоянию. Выход может указывать подверженность пациента патологии. Выход может использоваться клиницистом для помощи при определении, подвержен ли пациент медицинскому состоянию и/или определении, какому медицинскому состоянию подвержен пациент.[108] The
[109] К системе 215 сбора данных, системе 220 анализа данных и/или системе 225 вывода предсказания могут обращаться один или более пользователей, например, через свои соответствующие клиники и/или через сервер (не показан). Система 215 сбора данных, система 220 анализа данных и/или система 225 вывода предсказания также может быть подключена к программному обеспечению управления назначениями, которая может планировать назначения или последующее врачебное наблюдение на основании определения состояния вариантами осуществления системы 200.[109] The data collection system 215, the
[110] Система 215 сбора данных, система 220 анализа данных и/или система 225 вывода предсказания могут распределяться между несколькими системами и/или объединяться в систему или несколько систем. Система 215 сбора данных, система 220 анализа данных и/или система 225 вывода предсказания могут быть географически распределены.[110] The data acquisition system 215, the
[111] Описанные здесь системы и способы могут содержать: 1) извлечение данных сетчаточного сигнала, собранных от нескольких индивидов, например, из памяти компьютерной системы, 2) извлечение и/или генерирование особенностей сетчаточного сигнала из данных сетчаточного сигнала, например, напряжения, импеданса цепи, времен сбора сигнала, частот дискретизации, время и/или смещение синхронизации световой стимуляции и/или данных любого другого типа, которые можно извлекать из данных сетчаточного сигнала или генерировать с использованием данных сетчаточного сигнала, 3) объединение особенностей сетчаточного сигнала с кофакторами из клинической информации, относящейся к состояниям, наблюдаемым у соответствующего индивида, 4) выбор особенностей сетчаточного сигнала из извлеченных особенностей и объединенных особенностей и определение иерархии с ранжированием в зависимости от релевантности особенностей сетчаточного сигнала, 5) сборка этой информации в математические описатели, 6) оценивание классификаторов из этих математических описателей, 7) построение математических доменов классификаторов, относящихся к этим состояниям, и/или 8) получение функций плотности из этих классификаторов.[111] The systems and methods described herein may comprise: 1) extracting retinal signal data collected from multiple individuals, such as from the memory of a computer system, 2) extracting and/or generating retinal signal features from the retinal signal data, such as voltage, circuit impedance, signal acquisition times, sampling rates, timing and/or offset of light stimulation, and/or any other type of data that can be extracted from the retinal signal data or generated using the retinal signal data, 3) combining the retinal signal features with cofactors from clinical information related to conditions observed in the relevant individual, 4) selecting retinal signal features from the extracted features and the combined features and defining a hierarchy with a ranking depending on the relevance of the retinal signal features, 5) assembling this information into mathematical descriptors, 6) evaluating classifiers from these mathematical descriptors, 7) constructing mathematical domains of classifiers related to these conditions, and/or 8) obtaining density functions from these classifiers.
[112] Математические описатели могут быть математическими функциями, объединяющими особенности из данных сетчаточного сигнала и/или клинических кофакторов. Описатели могут указывать особенность сетчаточного сигнала, характерную для состояния или популяции ввиду дополнительной дискриминации между группами пациентов. Примеры описателей, которые могут использоваться, включают в себя перекос, эксцесс, компактность, собственные векторы, координаты центроида, локальные двоичные шаблоны, коэффициенты регрессии временного ряда, спектральную энтропию, квантовую энтропию в любой форме, энтропию Реньи, энтропию фон Неймана, энтропию Хартли, энтропию Цаллиса, унифицированную энтропию, моменты Ху, особенности Харалика и/или функции на основе собственных значений. Описатели могут использоваться для получения классификаторов. Классификаторы могут представлять собой математические или статистические функции, которые используют описатели для отображения данных в категорию или класс информации путем ранжирования описателей согласно их статистической значимости. Описатели могут ранжироваться на основании своей релевантности для изображения конкретных компонентов биоподписи. Описатели могут группироваться в каталог описателей. Каталог описателей может использоваться во время тренировки MLA.[112] Mathematical descriptors may be mathematical functions that combine features from the retinal signal data and/or clinical cofactors. Descriptors may indicate a feature of the retinal signal that is characteristic of a condition or population due to additional discrimination between patient groups. Examples of descriptors that may be used include skew, kurtosis, compactness, eigenvectors, centroid coordinates, local binary patterns, time series regression coefficients, spectral entropy, quantum entropy of any form, Renyi entropy, von Neumann entropy, Hartley entropy, Tsallis entropy, uniform entropy, Hu's moments, Haralick features, and/or eigenvalue functions. Descriptors may be used to derive classifiers. Classifiers may be mathematical or statistical functions that use descriptors to map data into a category or class of information by ranking the descriptors according to their statistical significance. Descriptors can be ranked based on their relevance to depicting specific components of a biosignature. Descriptors can be grouped into a descriptor catalog. The descriptor catalog can be used during MLA training.
[113] Описанные здесь системы и способы могут содержать: 1) извлечение данных сетчаточного сигнала, собранных от индивида, например, из памяти компьютерной системы, 2) извлечение и/или генерирование особенностей сетчаточного сигнала из данных сетчаточного сигнала, например, напряжения, импеданса цепи, времен сбора сигнала, частот дискретизации, время и/или смещение синхронизации световой стимуляции и/или данных любого другого типа, которые можно извлекать из данных сетчаточного сигнала или генерировать с использованием данных сетчаточного сигнала, 3) объединение особенностей сетчаточного сигнала с кофакторами из клинической информации, относящейся к состояниям, наблюдаемым у индивида, 4) вычисление вероятностей того, что индивид принадлежит одному или нескольким доменам (т.е. подвержен состоянию) и/или 5) определение математической близости к тем доменам для этого индивида как предсказанной вероятности того, что пациент подвержен состоянию, соответствующему домену. [113] The systems and methods described herein may comprise: 1) extracting retinal signal data collected from an individual, such as from the memory of a computer system, 2) extracting and/or generating retinal signal features from the retinal signal data, such as voltage, circuit impedance, signal acquisition times, sampling rates, timing and/or offset of light stimulation, and/or any other type of data that can be extracted from the retinal signal data or generated using the retinal signal data, 3) combining the retinal signal features with cofactors from clinical information related to conditions observed in the individual, 4) calculating probabilities that the individual belongs to one or more domains (i.e., is susceptible to the condition), and/or 5) determining the mathematical proximity to those domains for the individual as a predicted probability that the patient is susceptible to the condition corresponding to the domain.
[114] Клиническая информация может включать в себя информацию, указывающую состояния общего здоровья индивида, например, информацию, касающуюся сопутствующих заболеваний, лечебных процедур, предыдущих медицинских состояний, употребления кофе, алкоголя или табака, субстанциональной зависимости и/или любые другие данные состояния общего здоровья. Клиническая информация может включать в себя информацию, связанную с конкретными психиатрическими состояниями, например, информацию из структурированных опросников, характерную для психиатрических болезней. Эти структурированные опросники могут включать в себя вопросы, связанные с тревожностью, компонентами эмоций и настроения, когнитивными нарушениями, чувствами, привычками, галлюцинациями, поведенческими реакциями и/или другие вопросы, относящиеся к психиатрическим болезням. Из клинической информации могут извлекаться кофакторы клинической информации, например, кофакторы клинической информации, указывающие возраст, пол, цвет радужной оболочки и/или пигментацию кожи вместо пигментации сетчатки и т.д.[114] Clinical information may include information indicating the general health status of the individual, such as information regarding comorbidities, medical procedures, previous medical conditions, coffee, alcohol or tobacco use, substance abuse, and/or any other general health status data. Clinical information may include information related to specific psychiatric conditions, such as information from structured questionnaires specific to psychiatric illnesses. These structured questionnaires may include questions related to anxiety, components of emotion and mood, cognitive impairment, feelings, habits, hallucinations, behavioral reactions, and/or other questions related to psychiatric illnesses. Cofactors of clinical information may be extracted from clinical information, such as cofactors of clinical information indicating age, gender, iris color and/or skin pigmentation instead of retinal pigmentation, etc.
[115] Данные сетчаточного сигнала могут содержать несколько биоподписей, где каждая биоподпись характерна для состояния. Биоподпись, соответствующую состоянию для данного пациента, можно идентифицировать с использованием классификаторов. Состояние может быть психиатрическим состоянием, например, но без ограничения, биполярным расстройством, шизофренией и депрессией. Состояние также может быть неврологическим состоянием, непсихиатрическим состоянием или угрозой такого состояния. Описанные здесь этапы анализа данных сетчаточного сигнала можно применять к анализу особенностей сетчаточного сигнала, характерных для любых состояний, которые выражаются в данных сетчаточного сигнала.[115] The retinal signal data may contain multiple biosignatures, where each biosignature is characteristic of a condition. The biosignature corresponding to a condition for a given patient may be identified using classifiers. The condition may be a psychiatric condition, such as, but not limited to, bipolar disorder, schizophrenia, and depression. The condition may also be a neurological condition, a non-psychiatric condition, or a threat of such a condition. The retinal signal data analysis steps described herein may be applied to the analysis of retinal signal features characteristic of any conditions that are expressed in the retinal signal data.
[116] Графические представления полученных данных можно прорабатывать и выводить, и они могут обеспечивать визуальную поддержку вариантов выбора, сделанных при выборе особенностей сетчаточного сигнала, для использования в математических моделях. Приложения могут применять математический и/или статистический анализ результатов для оценивания пригодности данных, устойчивости информации и точности результатов, генерируемых в ходе процесса анализа.[116] Graphical representations of the obtained data can be processed and displayed, and can provide visual support for the choices made in selecting retinal signal features for use in mathematical models. Applications can employ mathematical and/or statistical analysis of the results to evaluate the suitability of the data, the robustness of the information, and the accuracy of the results generated by the analysis process.
[117] Особенности сетчаточного сигнала, извлеченные из регистрируемых данных сетчаточного сигнала, могут содержать электрические параметры, например, напряжение и импеданс цепи, времена сбора сигнала (например, от 5 до 500 миллисекунд), частоты дискретизации (например, от 0,2 до 24 кГц), время синхронизации световой стимуляции (время вспышки) и смещение (напряжение и импеданс базовой линии до световой стимуляции), освещенные области сетчатки и/или другие особенности сетчаточного сигнала, влияющие на данные сетчаточного сигнала. Особенности сетчаточного сигнала могут генерироваться на основании извлеченных особенностей сетчаточного сигнала, например, путем осуществления математической операции на одной или более из извлеченных особенностей сетчаточного сигнала. Особенности сетчаточного сигнала, извлеченные из данных сетчаточного сигнала, могут включать в себя данные, связанные с сетчаточным сигналом, например, положение глаза, размер зрачка, расстояние от источника света до глаза или части глаза (зрачка, сетчатки) и/или параметры применяемого освещения (интенсивность, длину волны, спектр, частоту световой стимуляции, частоту дискретизации сетчаточного сигнала, длину волны, время освещения, фоновую длину волны, фоновую освещенность). Особенности сетчаточного сигнала могут быть независимыми от напряжения и/или независимыми от времени. Все или часть этих особенностей можно анализировать с использованием описанных здесь систем и способов.[117] The retinal signal features extracted from the recorded retinal signal data may include electrical parameters such as circuit voltage and impedance, signal acquisition times (e.g., 5 to 500 milliseconds), sampling rates (e.g., 0.2 to 24 kHz), light stimulation timing (flash time) and offset (baseline voltage and impedance before light stimulation), illuminated retinal areas, and/or other retinal signal features that affect the retinal signal data. The retinal signal features may be generated based on the extracted retinal signal features, such as by performing a mathematical operation on one or more of the extracted retinal signal features. The retinal signal features extracted from the retinal signal data may include data related to the retinal signal, such as the position of the eye, the size of the pupil, the distance from the light source to the eye or part of the eye (pupil, retina) and/or the parameters of the applied illumination (intensity, wavelength, spectrum, frequency of light stimulation, sampling frequency of the retinal signal, wavelength, illumination time, background wavelength, background illumination). The retinal signal features may be voltage independent and/or time independent. All or part of these features may be analyzed using the systems and methods described herein.
Способы обработки данных сетчаточного сигналаMethods of processing retinal signal data
[118] На фиг. 3 показана иллюстративная функциональная архитектура способа 300 обработки информации, приводящего к построению математических функций для предсказания, подвержен ли пациент состоянию. Способ 300 может использоваться для моделирования математических доменов информации из данных сетчаточного сигнала, собранных от пациентов, подверженных состояниям. Полностью или частично способ 300 может выполняться на этапе 310 ввода информации, этапе 320 извлечения особенностей, этапе 330 выбора и размещения особенностей, этапе 340 взвешивания и сборки особенностей, этапе 350 ранжирования и дискриминации классификаторов, этапе 360 сопоставления и/или этап 370 вывода предсказания.[118] Fig. 3 shows an exemplary functional architecture of a
[119] Данные сетчаточного сигнала и собранная клиническая информация может обрабатываться по-разному в зависимости от уровня и специфичности информации. Особенностями сетчаточного сигнала могут быть классы или категории индикаторов придаваемые пояснительными переменными атрибутам. Описателями могут быть релевантные особенности, характерные для состояния или популяции, которые определяются после процесса дискриминации. Классификаторы могут представлять собой математические или статистические функции, которые используют описатели для отображения данных в категорию или класс после процесса ранжирования. Зоны можно идентифицировать как поднабор диапазонов математических функций или сбор функций, построенных с классификаторами. Домен можно идентифицировать как зону, характерную для состояния.[119] Retinal signal data and collected clinical information can be processed differently depending on the level and specificity of the information. Retinal signal features can be classes or categories of indicators attached to attribute variables by explanatory variables. Descriptors can be relevant features characteristic of a condition or population that are determined after a discrimination process. Classifiers can be mathematical or statistical functions that use descriptors to map data into a category or class after a ranking process. Regions can be identified as a subset of ranges of mathematical functions or a collection of functions constructed with classifiers. A domain can be identified as a region characteristic of a condition.
[120] Нужно отчетливо понимать, что функциональная архитектура, изображенная на фиг. 3, является всего лишь иллюстративной реализацией настоящего изобретения. Таким образом, в нижеприведенном описании представлены лишь иллюстративные примеры настоящего изобретения. Это описание не служит для задания объема или границ применения настоящего изобретения.[120] It should be clearly understood that the functional architecture depicted in Fig. 3 is merely an illustrative implementation of the present invention. Accordingly, the following description provides merely illustrative examples of the present invention. This description does not serve to define the scope or limits of the present invention.
[121] В ряде случаев, предположительно полезные примеры модификаций функциональной архитектуры, изображенной на фиг. 3, также могут быть изложены ниже. Это делается лишь как помощь в понимании, и опять же не для задания объема или границ применения настоящего изобретения. Этот перечень модификацией не является исчерпывающим, и, как понятно специалисту в данной области техники, возможны другие модификации. Дополнительно, когда это не сделано (т.е. когда не приведено ни одного примера модификаций), не следует думать, что никакие модификации не возможны и/или что был описан единственный способ реализации этого элемента настоящего изобретения. Как понятно специалисту в данной области техники, это, вероятно, не тот случай. Кроме того, следует понимать, что функциональная архитектура, изображенная на фиг. 3 могут обеспечивать, в ряде случаев, простую реализацию настоящего изобретения, и если бы это было так, они были представлены в соответствии с этим способом в качестве помощи для понимания. Как понятно специалистам в данной области техники, различные реализации настоящего изобретения могут быть более сложными.[121] In a number of instances, supposedly useful examples of modifications to the functional architecture shown in Fig. 3 may also be set forth below. This is done merely as an aid to understanding, and again is not intended to define the scope or limits of the present invention. This list of modifications is not exhaustive, and other modifications are possible, as will be understood by those skilled in the art. Additionally, where this is not done (i.e., where no example of modifications is given), it should not be assumed that no modifications are possible and/or that the only way to implement this element of the present invention has been described. As will be understood by those skilled in the art, this is likely not the case. Furthermore, it should be understood that the functional architecture shown in Fig. 3 may provide, in a number of instances, a simple implementation of the present invention, and if so, they have been presented in this manner as an aid to understanding. As will be understood by those skilled in the art, various implementations of the present invention may be more complex.
[122] В одном или более аспектах, способ 300 или один или более его этапов может осуществляться вычислительной системой, например, вычислительной средой 100. Способ 300 или один или более его этапов могут быть реализованы в компьютерно-исполняемых инструкциях, которые хранятся на компьютерно-считываемом носителе, например, запоминающем устройстве большой емкости, загружаться в память и исполняться на CPU. Способ 300 является иллюстративным, и следует понимать, что некоторые этапы или часть этапов в схеме могут быть опущены и/или переставлены в другом порядке.[122] In one or more aspects, the
[123] В некоторых вариантах осуществления, возможность конкретного математического моделирования состояния поддерживается графическим представлением доменов информации, характерных для состояний, которые рассматривались в ходе демонстраций и затем использовались для описания понятия математических доменов. Результаты анализов устойчивости и точности используются для демонстрации релевантности и специфичности математических доменов, построенных согласно настоящему изобретению.[123] In some embodiments, the ability to specifically model a state mathematically is supported by a graphical representation of state-specific information domains that were discussed during the demonstrations and then used to describe the concept of mathematical domains. The results of the robustness and accuracy analyses are used to demonstrate the relevance and specificity of the mathematical domains constructed according to the present invention.
[124] За счет увеличения стратегии анализа до дополнительных вычислительных процессов, с последующим генерированием дополнительных математических описателей, способы дешифрования биоподписи, включенной в данные сетчаточного сигнала, могут обогащаться.[124] By extending the analysis strategy to additional computational processes, followed by generation of additional mathematical descriptors, the methods for deciphering the biosignature included in the retinal signal data can be enriched.
Ввод информацииEntering information
[125] На этапе 311 ввод информации может осуществляться с использованием собранных данных сетчаточного сигнала с устранением или без устранения артефактов, которые могут включать в себя искаженные сигналы, помехи и/или артефакты любого другого типа. Артефакты могут возникать по одной или более причинам: непреднамеренный захват электрических сигналов, исходящих не от сетчатки, сдвиги при размещении глазного электрода, изменения в контакте заземляющего или референтного электрода, моргание и/или движения глаз.[125] At
[126] На этапе 312 собранные данные сетчаточного сигнала могут преобразоваться, например, посредством транспозиции данных сетчаточного сигнала в другую одномерную или многомерную шкалу, например, масштабирования, сдвига, преобразования с помощью элементарных функций (например, логарифмической, полиномиальной, степенной, тригонометрической), временного ряда (приводящего к изменению формы распределения), вейвлет-преобразований (приводящих к шкалограммам), эмпирического разложения на моды (приводящего к функциям разложения на внутренние моды (IMF)), градиентных преобразований (приводящих к вектору) и/или разложения на ядра (приводящего к изменению формы распределения и/или шкал длины и дисперсий сигнала). Фильтрация (с конечной импульсной характеристикой, бесконечной импульсной характеристикой) может осуществляться на данных сетчаточного сигнала, например, фильтр верхних частот, фильтр нижних частот, полосовой фильтр, режекторные фильтры. Преобразование Гильберта-Хуанга (мгновенная частота IMF).[126] At
[127] На этапе 313 клиническая информация могут преобразоваться, например, посредством транспозиции клинические данные в другую одномерную или многомерную шкалу, например, масштабирования, сдвига, преобразования с помощью элементарных функций (например, логарифмической, полиномиальной, степенной, тригонометрической) и/или перегруппировки переменных в составных переменных.[127] At
[128] На этапе 314 пригодность данных для данных, генерируемых на этапе 310 ввода информации, может тестироваться и подтверждаться, например, гарантируя, что все данные, подлежащие обработке, удовлетворяют стандартизированному формату, пригодному для предстоящей обработки.[128] At
Извлечение особенностейFeature extraction
[129] На этапе 321, особенности сетчаточного сигнала, которые предположительно содержат компоненты биоподписи, может получить, например, посредством временно-частотного анализа (величины конкретного положения на шкалограммах, позиций минимумов и максимумов величины), разложения на ядра, анализа главных компонент (PCA), геометрических (алгебраических) операций в различных временно-частотных интервалах, например, min (например, a-волна), max (например, b-волна), латентность, наклон, градиент, кривизна, интеграл, энергия (сумма квадратов амплитуд), дисперсия, когезия-дисперсия (однородность, плотность) и/или любые другие способы извлечения или генерирования особенностей сетчаточного сигнала из данных сетчаточного сигнала.[129] In step 321, the features of the retinal signal that are suspected of containing components of the biosignature may be obtained, for example, by time-frequency analysis (magnitudes of a particular position on scalegrams, positions of minima and maxima of the magnitude), kernel decomposition, principal component analysis (PCA), geometric (algebraic) operations in various time-frequency intervals, such as min (e.g., a-wave), max (e.g., b-wave), latency, slope, gradient, curvature, integral, energy (sum of squared amplitudes), variance, cohesion-variance (homogeneity, density) and/or any other methods of extracting or generating features of the retinal signal from the retinal signal data.
[130] На этапе 322 потенциальные кофакторы клинической информации, которые предположительно влияют на компоненты биоподписи, можно получать из клинической информации, посредством, например, многокомпонентного анализа (хи-квадрат, объединенный с дисперсиями) и последующим группированием, прямого выбора на основании ступенчатой регрессии, регрессии наилучших поднаборов (с использованием указанного набора кофакторов), из клинической практики (т.е. кофакторов к состоянию, например, длительности заболевания, количество кризисов/госпитализаций) и/или любые другие способы для получения кофакторов клинической информации из клинической информации.[130] At
[131] На этапе 323 может оцениваться устойчивость информации и точность результатов, генерируемых на этапе 320 извлечения особенностей.[131] At
Выбор и размещение особенностейSelecting and Placing Features
[132] На этапе 331 особенности сетчаточного сигнала, которые содержат наиболее значимые компоненты биоподписи, могут выбираться, например, посредством временно-частотных визуальных анализов или шкалограмм (в этом случае, особенностями сетчаточного сигнала являются абсолютные величины сигнала в некоторых временно-частотных окнах, которые оказались дискриминантными), ступенчатой регрессии с перекрестной проверкой, отрегулированной или не отрегулированной по кофактору классификации на основе разреженных представлений (SRC) с заранее заданными порогами, выбора и комбинации наиболее релевантных особенностей сетчаточного сигнала для генерации главных компонент, например, в процессе контролируемого PCA (SPCA), оператора наименьшего абсолютного сжатия и выбора (LASSO), гребневой регрессии, гибкой сети, байесового или "шип и плита" способов и/или любого другого способа выбора.[132] In
[133] На этапе 332 может определяться иерархия кофакторов (смешение, медиатор, модератор), т.е. оцениваться направление влияния и иерархия наиболее важных особенностей сетчаточного сигнала и кофакторов клинической информации, как компоненты биоподписи, которые совместно вносят большой вклад в модели анализа, например, посредством i) способов смешения (рандомизации, ограничения и согласования); стратификации, сопровождаемой оценивателем Мантеля-Хэнзеля; и/или многомерных способов, например, ANCOVA, линейных и логистических регрессий, и/или ii) способов медиации и модерации: например, способа Барона и Кенни; способа Фейрчайла и макКиннона и/или других подходящих способов.[133] At
[134] На этапе 333, кофакторы клинической информации с высоким вкладом в математические модели могут выбираться из клинической информации, т.е. тех кофакторов клинической информации, которые влияют на компоненты биоподписи и совместно вносят большой вклад в математические модели (таким образом, становясь ‘квалифицированными’ кофакторами).[134] At
[135] На этапе 334 может оцениваться устойчивость информации и точность результатов, генерируемых на этапе 330 выбора и размещения особенностей.[135] At
Взвешивание и сборка особенностейWeighing and assembling features
[136] На этапе 341 для генерации описателей может осуществляться реструктуризация и/или взвешивание релевантных особенностей сетчаточного сигнала. Например, можно определять и/или отображать вклад особенностей сетчаточного сигнала. Особенности сетчаточного сигнала, которые содержат описатели биоподписи и оказывают влияние на модели, можно идентифицировать, например, посредством анализа многомерной регрессии или родственных процессов.[136] At
[137] На этапе 342 описатели могут собираться с наиболее значимыми кофакторами клинической информации (т.е. квалифицированными кофакторами). Затем описатели могут выбираться для получения компонентов биоподписи, которые совместно вносят наибольший вклад в математические модели, например, путем сопоставления при слиянии описателей и кофакторов с использованием математических выражений или соотношений, с использованием, например, PCA, SPCA или других способов, используемых при выборе и/или объединении особенностей данных сетчаточного сигнала.[137] At
[138] На этапе 343 может оцениваться устойчивость информации и точность результатов, генерируемых на этапе 340 взвешивания и сборки особенностей.[138] At
Ранжирование и дискриминация классификаторовRanking and discrimination of classifiers
[139] На этапе 351 классификаторы могут оцениваться с использованием собранных описателей и/или кофакторов клинической информации для тренировки классификаторов. Классификаторы можно выбирать и/или ранжировать на основании их характеристик, например, посредством логистических регрессий, пробит-регрессий, вероятностного моделирования (гауссова процесса, моделей оценивания ядра, байесовского моделирования), регрессии наилучших подмножеств (с использованием указанного набора предсказателей), SVM, нейронно-сетевых способов, дерева решений, случайного леса, взвешенного голосования, бустинга и бэггинга, анализ Каплана-Майера, регрессии Кокса и/или других способов выбора или ранжирования.[139] At
[140] На этапе 352 зоны и домены могут строиться путем выбора и отображая классификаторов, характерных для состояний, в математические функции, которые представляют их наиболее конкретную биоподпись, например, путем визуализации результатов регрессии, улучшенных математическими конструктами (например, вейвлетами, дивергенцией Куллбека-Лейблера и т.д.), согласно критерию Неймана-Пирсона для дискриминации между доменами и/или другими родственными способами.[140] At
[141] На этапе 353 может оцениваться устойчивость информации и точность результатов, генерируемых на этапе 350 ранжирования и дискриминации классификаторов.[141] At
Сопоставление полученных данных из дешифрования сетчаточного сигналаComparison of the obtained data from the decoding of the retinal signal
[142] На этапе 361 функции плотности могут получаться и сравниваться, т.е. путем получения математических функций, которые содержат наивысшую плотность компонент биоподписи, из данных сетчаточного сигнала и клинических кофакторов, и сравнения этих функций между состояниями, например, с помощью гистограммы; оценивания плотности ядра (например, окон Парцена-Rosenblatt, выбора полосы), плотности характеристической функции и других релевантных оценивателей, методов кластеризации данных, включающих в себя векторное квантование, способов реконструкции, либо на основании распределения накопленной вероятности выборки либо на основании выборочных моментов, и/или другими способами.[142] At
Завершение дешифрования сетчаточного сигналаCompletion of retinal signal decoding
[143] На этапе 371 вероятности можно вычислять из математических функций, которые содержат соответствующую плотность компонент биоподписи из данных сетчаточного сигнала и кофакторов клинической информации в сравнении полученными в различных состояниях, например, с использованием функции плотности; путем оценивания CPF (функции накопленной вероятности) и/или другими родственными способами.[143] At
[144] На этапе 372, расстояния от зон можно определять путем идентификации компонентов биоподписи, наиболее релевантных расстояниям между зонами или доменами высокой плотности информации, в различных состояниях, и вычисления расстояний как математических выражений, например, путем сравнения вероятностей с байесовскими статистическими априорными распределениями. Энтропийные способы, параметр дивергенции Куллбека-Лейблера для оценивания направления изменений, и критерий Неймана-Пирсона для оценивания расстояний между зонами. Для процедуры полупараметрического оценивания максимальной вероятности может использоваться алгоритм объединения смежных нарушителей (PAVA), а также другие способы испытания медицинского состояния, присвоенного каждой отдельной части модели (т.е. зонам) и переоценки их принадлежности этой модели с использованием IPWE (взвешивающего оценивателя обратной вероятности) или родственные способы.[144] At
[145] На этапе 373 может оцениваться устойчивость информации и точность результатов, генерируемых на этапе 370 завершения.[145] At
Способы предсказанияMethods of prediction
[146] На фиг. 4 показана блок-схема операций способа 400 предсказания вероятности того, что пациент подвержен состоянию в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Полностью или частично способ 400 может выполняться системой 215 сбора данных, системой 220 анализа данных и/или системой 225 вывода предсказания. В одном или более аспектах, способ 400 или один или более его этапов может осуществляться вычислительной системой, например, вычислительной средой 100. Способ 400 или один или более его этапов могут быть реализованы в компьютерно-исполняемых инструкциях, которые хранятся на компьютерно-считываемом носителе, например, запоминающем устройстве большой емкости, загружаться в память и исполняться на CPU. Способ 400 является иллюстративным, и следует понимать, что некоторые этапы или часть этапов в блок-схеме операций могут быть опущены и/или переставлены в другом порядке.[146] Fig. 4 shows a flow chart of operations of a
[147] Способ 400 содержит осуществление различных действий, например, извлечение особенностей сетчаточного сигнала из данных сетчаточного сигнала, выбор особенностей сетчаточного сигнала, наиболее релевантных конкретным состояниям, объединение и сравнение этих особенностей сетчаточного сигнала для генерации математических описателей, наиболее дискриминантных состояниям, подлежащим анализу или сравнению, генерирование мультимодального отображения, идентификацию биомаркеров и/или биоподписей состояний и/или предсказание вероятности того, что пациент подвержен любому из состояний, как будет более подробно описано ниже.[147] The
[148] На этапе 405 данные сетчаточного сигнала могут захватываться от пациента. Данные сетчаточного сигнала могут захватываться с использованием заранее заданного протокола сбора. Данные сетчаточного сигнала могут включать в себя измеренные электрические сигналы, захваченные электродами, размещенными на пациенте. Данные сетчаточного сигнала могут включать в себя параметры системы, используемые для захвата данных сетчаточного сигнала, например, параметры световой стимуляции. Данные сетчаточного сигнала могут включать в себя импеданс приемной электрической цепи, используемой в устройстве, измеряющем электрические сигналы. В некоторых вариантах осуществления, этот этап 405 опущен.[148] At
[149] Данные сетчаточного сигнала могут содержать измерения импеданса и/или другие электрические параметры. Данные сетчаточного сигнала могут содержать оптические параметры, например, изменения размера зрачка и/или параметры применяемого освещения (интенсивность, длина волны, спектр, частота световой стимуляции, частоту дискретизации сетчаточного сигнала).[149] The retinal signal data may include impedance measurements and/or other electrical parameters. The retinal signal data may include optical parameters, such as changes in pupil size and/or parameters of the applied illumination (intensity, wavelength, spectrum, frequency of light stimulation, sampling frequency of the retinal signal).
[150] Для генерации данных сетчаточного сигнала сетчатку пациента можно стимулировать, например, с использованием светового стимулятора 205, который может представлять собой один или более оптических стимуляторов. Данные сетчаточного сигнала могут собираться датчиком, например, датчиком 210, который может содержать один или более электродов и/или других датчиков.[150] To generate retinal signal data, the retina of the patient may be stimulated, for example, using a
[151] Световой стимулятор может содержать любые источники света, способные генерировать световые пучки, отличающиеся длиной волны (например, от около 300 до около 800 нанометров), интенсивность света (например, от около 0,01 до около 3000 кд⋅с/м2), временем освещения (например, от около 1 до около 500 миллисекунд), временем между последовательными вспышками света (например, от около 0,2 до около 50 секунд) с разными фоновыми длинами волны (например, от около 300 до около 800 нанометров) и фоновой освещенностью (например около 0,1 до около 800 кд/м2).[151] The light stimulator may comprise any light sources capable of generating light beams that differ in wavelength (e.g., from about 300 to about 800 nanometers), light intensity (e.g., from about 0.01 to about 3000 cd⋅s/ m2 ), illumination time (e.g., from about 1 to about 500 milliseconds), time between successive flashes of light (e.g., from about 0.2 to about 50 seconds) with different background wavelengths (e.g., from about 300 to about 800 nanometers) and background illuminance (e.g., about 0.1 to about 800 cd/ m2 ).
[152] Данные сетчаточного сигнала могут содержать данные электрической характеристики (например, напряжение и импеданс цепи), собранные в течение нескольких времен сбора сигнала (например, от 5 до 500 миллисекунд) на нескольких частотах дискретизации (например, от 0,2 до 24 кГц) с временем синхронизации световой стимуляции (временем вспышки) и смещением (напряжением и импедансом базовой линии до световой стимуляции). Таким образом, этап 405 может содержать сбор данных сетчаточного сигнала на частотах от 4 до 16 кГц.[152] The retinal signal data may comprise electrical characteristic data (e.g., voltage and circuit impedance) collected over multiple signal collection times (e.g., 5 to 500 milliseconds) at multiple sampling rates (e.g., 0.2 to 24 kHz) with a light stimulation synchronization time (flash time) and an offset (baseline voltage and impedance before light stimulation). Thus, step 405 may comprise collecting retinal signal data at frequencies from 4 to 16 kHz.
[153] После сбора данных сетчаточного сигнала, например, практикующим врачом, данные сетчаточного сигнала могут выгружаться на сервер, например, систему 220 анализа данных, для анализа. Данные сетчаточного сигнала могут храниться в памяти 130 компьютерной системы. [153] After collecting the retinal signal data, such as by a medical practitioner, the retinal signal data may be uploaded to a server, such as a
[154] На этапе 410, если этап 405 опущен, данные сетчаточного сигнала могут извлекаться из памяти 130. Особенности сетчаточного сигнала могут извлекаться из данных сетчаточного сигнала. Извлечение особенностей сетчаточного сигнала может базироваться на обработке данных сетчаточного сигнала и/или их преобразовании с использованием нескольких способов анализа сигнала, например, полиномиальных регрессий, вейвлет-преобразований и/или эмпирического разложение на моды (EMD). Извлечение особенностей сетчаточного сигнала может базироваться на параметрах, выведенных из этих анализов или конкретного моделирования, например, главных компонентах и наиболее дискриминантных предсказателях, параметрах из линейных или нелинейных регрессивных функций, более высокой частоте, расстоянии Кульбака-Лейблера разности, особенностях гауссовых ядер, логарифмическом правдоподобии разности и/или областях высокой энергии. Эти анализы могут использоваться для определения вклада каждой конкретной особенности сетчаточного сигнала и статистического сравнения особенностей сетчаточного сигнала.[154] At
[155] Извлекаемые особенности сетчаточного сигнала могут быть определены ранее. Особенности сетчаточного сигнала для извлечения могут определяться путем анализа помеченных массивов данных из данных сетчаточного сигнала для нескольких пациентов. Каждый пациент, представленный в массивах данных, может иметь одно или более связанных медицинских состояний, которым подвержен пациент и/или одно или более медицинских состояний, которым пациент не подвержен. Эти медицинские состояния могут быть меткой массива данных каждого пациента. Путем анализа набора данных сетчаточного сигнала от пациентов, совместно использующих медицинское состояние, можно определить особенности сетчаточного сигнала, подлежащие извлечению. Мультимодальная карта может генерироваться на основании особенностей сетчаточного сигнала. Домены можно определять на основании мультимодальной карты.[155] The features of the retinal signal to be extracted may be determined in advance. The features of the retinal signal to be extracted may be determined by analyzing labeled data sets of retinal signal data for multiple patients. Each patient represented in the data sets may have one or more associated medical conditions to which the patient is susceptible and/or one or more medical conditions to which the patient is not susceptible. These medical conditions may be a label of each patient's data set. By analyzing a set of retinal signal data from patients sharing a medical condition, the features of the retinal signal to be extracted may be determined. A multimodal map may be generated based on the features of the retinal signal. Domains may be defined based on the multimodal map.
[156] На этапе 415 описатели могут извлекаться из особенностей сетчаточного сигнала. Математические описатели могут быть математическими функциями, объединяющими особенности из данных сетчаточного сигнала и/или клинических кофакторов. Описатели могут указывать особенность сетчаточного сигнала, характерную для состояния или популяции ввиду дополнительной дискриминации между группами пациентов. Как описано выше на этапе 342 способа 300, описатели может выбираться для получения компонентов биоподписи, которые совместно вносят наибольший вклад в математические модели, например, путем сопоставления при слиянии описателей и кофакторов с использованием математических выражений или соотношений, с использованием, например, PCA, SPCA или других способов, используемых при выборе и/или объединении особенностей данных сетчаточного сигнала.[156] At step 415, descriptors may be extracted from the retinal signal features. Mathematical descriptors may be mathematical functions that combine features from the retinal signal data and/or clinical cofactors. The descriptors may indicate a retinal signal feature that is characteristic of a condition or population due to additional discrimination between patient groups. As described above at
[157] На этапе 420 может приниматься клиническая информация пациента. Клиническая информация может включать в себя медицинскую документацию и/или любые другие собранные данные, касающиеся пациента. Клинические данные могут включать в себя результаты опроса и/или клинического обследования практикующим врачом системы здравоохранения.[157] At step 420, clinical information of the patient may be received. The clinical information may include medical records and/or any other collected data regarding the patient. The clinical data may include the results of a survey and/or clinical examination by a healthcare practitioner.
[158] На этапе 425 кофакторы клинической информации могут генерироваться с использованием клинической информации. Кофакторы клинической информации можно выбирать на основании их влияния на данные сетчаточного сигнала. Кофакторы клинической информации могут включать в себя указания возраста, пола, пигментации кожи пациента, которые можно использовать вместо пигментации сетчатки и/или любой другой клинической информации, соответствующей пациенту.[158] At
[159] На этапе 430 кофакторы клинической информации и/или описатели могут применяться к математическим моделям состояний. Может использоваться любое количество математических моделей. Клиницист может использовать математические модели по своему выбору. Каждая модель может соответствовать конкретному состоянию или управлению. [159] At
[160] На этапе 435 каждая модель может определять расстояние между пациентом и биоподписью состояния модели. главные компоненты данных сетчаточного сигнала могут располагаться в доменах, соответствующих состояниям. Описатели и/или кофакторы клинической информации можно сравнивать с биоподписью каждой модели.[160] At
[161] На этапе 440 каждая модель может выводить предсказанную вероятность того, что пациент подвержен состоянию модели. Вероятность того, что пациент подвержен состоянию можно предсказывать на основании уровня статистической значимости в сравнении величины и положения описателей индивида с модельными. Предсказанная вероятность может быть двоичной и указывать, присутствует или отсутствует ли биоподпись состояния в данных сетчаточного сигнала пациента. Предсказанная вероятность может быть процентом, указывающим, насколько вероятно, что пациент подвержен состоянию.[161] At
[162] На этапе 445 может выводиться предсказанная вероятность того, что пациент подвержен каждому состоянию. Может выводиться интерфейс и/или отчет. Интерфейс может выводиться на дисплее. Интерфейс и/или отчет может выводиться клиницисту. Выход может указывать вероятность того, что пациент подвержен одному или более состояниям. Выход может указывать подверженность пациента патологии. Предсказанные вероятности могут сохраняться.[162] At
[163] Выход может включать в себя определение медицинского состояния, предсказанную вероятность медицинского состояния, и/или степень согласования данных сетчаточного сигнала пациента с состоянием и/или другими состояниями. Предсказанная вероятность может выражаться как процент соответствия для медицинского состояние, который может обеспечивать объективную нейрофизиологическую меру для дополнительной помощи клиницисту в медицинской диагностики.[163] The output may include a definition of the medical condition, a predicted probability of the medical condition, and/or a degree of agreement between the patient's retinal signal data and the condition and/or other conditions. The predicted probability may be expressed as a percentage of agreement for the medical condition, which may provide an objective neurophysiological measure to further assist the clinician in medical diagnosis.
[164] Выход может использоваться совместно с предварительной медицинской диагностики клинициста для повышения уровня комфорта с определением медицинского состояния клинициста и/или начала плана более раннего или более эффективного лечения. Выход может использоваться, чтобы начинать лечение раньше, вместо того, чтобы тратить дополнительное время на уточнение медицинского состояния и плана лечения. Выход может снижать уровень неопределенности клинициста и/или пациента предварительной медицинской диагностики клинициста. Выход может использоваться для выбора лекарства, назначаемого пациента. Затем выбранное лекарство можно назначать пациенту. [164] The output may be used in conjunction with the clinician's preliminary medical diagnosis to increase the comfort level with determining the clinician's medical condition and/or to initiate an earlier or more effective treatment plan. The output may be used to initiate treatment earlier rather than spending additional time clarifying the medical condition and treatment plan. The output may reduce the clinician's and/or the patient's level of uncertainty about the clinician's preliminary medical diagnosis. The output may be used to select a medication to be prescribed to the patient. The selected medication may then be prescribed to the patient.
[165] Способ 400 может использоваться для отслеживания состояния пациента. Состояние пациента может диагностироваться заранее. Способ 400 может использоваться для отслеживания прогресса состояния. Способ 400 может использоваться для отслеживания и/или изменения плана лечения состояния. Например, способ 400 может использоваться для отслеживания эффективности лекарства, используемого для лечения состояния. Данные сетчаточного сигнала можно собирать до, в ходе и/или после прохождения пациентом лечения состояния.[165] The
[166] Способ 400 может использоваться для идентификации и/или отслеживания неврологических симптомов инфекции, например, вирусной инфекции. Например, способ 400 может использоваться для идентификации и/или отслеживания неврологических симптомов пациентов, зараженных COVID-19. Данные сетчаточного сигнала можно собирать от пациентов, которые заражены или были заражены COVID-19. Данные сетчаточного сигнала могут оцениваться с использованием способа 400 определения, страдает ли пациент неврологическими симптомами, тяжести неврологических симптомов и/или для выработки плана лечения неврологических симптомов.[166] The
Генерирование математических моделейGenerating mathematical models
[167] На фиг. 5 показана блок-схема операций способа 500 генерации математической модели для предсказания, подвержен ли пациент состоянию в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Полностью или частично способ 500 может выполняться системой 215 сбора данных, системой 220 анализа данных и/или системой 225 вывода предсказания. В одном или более аспектах, способ 500 или один или более его этапов может осуществляться вычислительной системой, например, вычислительной средой 100. Способ 500 или один или более его этапов могут быть реализованы в компьютерно-исполняемых инструкциях, которые хранятся на компьютерно-считываемом носителе, например, запоминающем устройстве большой емкости, загружаться в память и исполняться на CPU. Способ 500 является иллюстративным, и следует понимать, что некоторые этапы или часть этапов в блок-схеме операций могут быть опущены и/или переставлены в другом порядке.[167] Fig. 5 shows a flow chart of operations of a
[168] Способ 500 может обрабатывать массивы данных из данных сетчаточного сигнала и/или другой клинической информации для создания классификационной модели на основе доменов, характерных для различных состояний. Математическое моделирование данных сетчаточного сигнала может осуществляться с использованием нескольких последовательных анализов, которые обрабатывают данные сетчаточного сигнала и/или кофакторы клинической информации для генерации метрик классификации на основе доменов, которые характерны для состояний. Анализ имеет несколько механизмов, которые объединяют данные сетчаточного сигнала и кофакторы клинической информации, например, конкретные описатели в сетчаточных биоподписях, для выбора наиболее дискриминантных компонент в качестве описателей. Эти описатели, которые могут объединяться с кофакторами клинической информации, может использоваться для тренировки классификаторов последующего выбора их на основании их характеристики при обеспечении фактора вероятности подверженности пациента состоянию. Описатели могут использоваться для построения функций плотности, характерных для каждого из состояний. Кластеры доменов могут формироваться с использованием мультимодального анализа дискриминантных особенностей, главных компонент и отображений описателей высокой статистической значимости.[168] The
[169] На этапе 505 данные сетчаточного сигнала можно собирать от пациентов. Собранные данные сетчаточного сигнала может содержать измерения импеданса и/или другие электрические параметры. Данные сетчаточного сигнала могут содержать оптические параметры, например, расстояние от источника света до глаза или части глаза (зрачка, сетчатки), изменения размера зрачка, и/или параметры применяемого освещения (интенсивность света, длина волны света, спектр света, частота световой стимуляции, частота дискретизации сетчаточного сигнала). В некоторых вариантах осуществления этап 505 может быть опущен.[169] At step 505, retinal signal data may be collected from patients. The collected retinal signal data may comprise impedance measurements and/or other electrical parameters. The retinal signal data may comprise optical parameters, such as the distance from the light source to the eye or part of the eye (pupil, retina), changes in pupil size, and/or parameters of the applied illumination (light intensity, light wavelength, light spectrum, light stimulation frequency, retinal signal sampling frequency). In some embodiments, step 505 may be omitted.
[170] На этапе 510 каждые данные сетчаточного сигнала пациента могут помечаться состоянием. Меткой может быть одно или более состояний, которые могут быть диагностированы у пациента. Метка может указывать, что у пациента не диагностировано ни одно из состояний, и в этом случае пациент может именоваться контрольным испытуемым. Состоянием может быть шизофрения, биполярное расстройство, большое депрессивное расстройство, психоз, посттравматическое стрессовое расстройство, припадок, субстанциональная зависимость, обсессивно-компульсивное расстройство, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, рассеянный склероз, аутизм, дефицитарное расстройство внимания, и/или любое другое состояние. Если этап 505 опущен, этап 510 может содержать извлечение сохраненных данных сетчаточного сигнала из памяти, например, памяти 130 вычислительной среды 100.[170] At
[171] На этапе 515 могут приниматься кофакторы клинической информации для пациентов. Кофакторы клинической информации могут извлекаться из медицинской документации. Кофакторы клинической информации могут включать в себя указания параметров популяции, например, возраста, пола и/или пигментации кожи вместо пигментации сетчатки, цвета радужной оболочки и т.д. Кофакторы клинической информации могут приниматься для всех или поднабора пациентов, для которых были собраны данные сетчаточного сигнала.[171] At
[172] На этапе 520 для каждого пациента может генерироваться массив данных. Массив данных может включать в себя данные сетчаточного сигнала пациента, метку или метки, назначенные пациенту, и/или кофакторы клинической информации пациента. Массив данных может храниться в базе данных и/или сохраняться в любом другом пригодном формате.[172] At
[173] На этапе 525 особенности сетчаточного сигнала могут извлекаться из данных сетчаточного сигнала в массивах данных. Любой пригодный процесс математического выбора может использоваться для выбора особенностей сетчаточного сигнала для извлечения, например, анализа главных компонент (PCA), обобщенных линейных моделей (GLM), классификации на основе разреженных представлений (SRC), оператора наименьшего абсолютного сжатия и выбора (LASSO) и/или комбинации нескольких моделей, предназначенных для преобразования выбранных особенностей сетчаточного сигнала и генерирования описателей, представляющих интерес, в отношении когезии и плотности (плотности информации) с целью выбора наиболее дискриминантных особенностей сетчаточного сигнала и генерирования отображений статистической значимости. Для анализа собранных данных сетчаточного сигнала могут использоваться различные способы, например, но без ограничения, временно-частотный анализ, материнские вейвлеты-прототипы, генерируемые из опорных массивов данных, вероятностное моделирование, когезия и дисперсия информации, анализ главных компонент (PCA), который может быть контролируемым или неконтролируемым, обобщенные линейные модели (GLM), классификация на основе разреженных представлений (SRC), оператор наименьшего абсолютного сжатия и выбора (LASSO) и/или аналогичные способы выбора или комбинация нескольких способов. Отображения могут использоваться для разграничения областей данных сетчаточного сигнала (n-мерных) которые имеют наибольшую дискриминантную силу для отделения домена каждого состояния и положения индивида в этих доменах (расстояниях).[173] At
[174] Биоподпись состояния может содержать части данных сетчаточного сигнала, специфичные для состояния. Один или более из наиболее дискриминантных особенностей сетчаточного сигнала могут выбираться в качестве описателей некоторого состояния. Описатели могут объединяться в процессе мультимодального вычисления. [174] A state biosignature may contain portions of the retinal signal data that are specific to the state. One or more of the most discriminative features of the retinal signal may be selected as descriptors of some state. The descriptors may be combined in a multimodal computation.
[175] Возможность конкретного математического моделирования поддерживается графическим представлением доменов информации, характерных для состояний, которые рассматривались в ходе демонстраций и затем использовались для описания доменов. Кластеры релевантных предсказателей можно задать между особенностями сетчаточного сигнала, полученными с использованием мультимодального анализа.[175] The possibility of concrete mathematical modeling is supported by a graphical representation of the domains of information characteristic of the states that were observed during the demonstrations and then used to describe the domains. Clusters of relevant predictors can be specified between the features of the retinal signal obtained using multimodal analysis.
[176] За счет увеличения стратегии анализа до дополнительных вычислительных процессов, с последующим генерированием дополнительные особенности сетчаточного сигнала, компоненты, используемые для дешифрования биоподписи, включенные в данные сетчаточного сигнала, могут обогащаться.[176] By extending the analysis strategy to additional computational processes, followed by generation of additional retinal signal features, the components used to decipher the biosignature included in the retinal signal data can be enriched.
Частотный (спектральный) анализFrequency (spectral) analysis
[177] Временно-частотный анализ может осуществляться с использованием материнских вейвлетов, например, для дискретных вейвлет-преобразований (DWT) или непрерывных вейвлет-преобразований (CWT), и/или фильтрации на основе эмпирического разложения на моды (EMD). Могут визуализироваться и/или вычисляться широко используемые особенности, например, более высокая частота, время возникновения, частотное отображение (шкалограммы), временно-частотные домены, вейвлетный коэффициент как выход вейвлет-преобразования, относительная частота возникновения вейвлетного коэффициента и/или составные параметры.[177] Time-frequency analysis can be performed using mother wavelets, such as discrete wavelet transforms (DWT) or continuous wavelet transforms (CWT), and/or empirical mode decomposition (EMD) filtering. Commonly used features such as higher frequency, time of occurrence, frequency mapping (scalegrams), time-frequency domains, wavelet coefficient as the output of the wavelet transform, relative frequency of occurrence of the wavelet coefficient, and/or composite parameters can be visualized and/or calculated.
[178] Особые материнские вейвлеты (вейвлеты-прототипы) можно построить и отрегулировать до природы данных (либо контрольных групп или группы индивидов с конкретными патологиями). Особые материнские вейвлеты можно подтверждать (конструкция вейвлета) с предобработкой и частотами фильтрации, которые не рассматриваются как значимые особенности. Эта стратегия может использоваться для регулировки известного заранее заданного материнского вейвлета и осуществления более конкретного временно-частотного анализа с временем кластеризации или без него (т.е. временно-частотного анализа с материнским вейвлетом, отрегулированным в зависимости от части анализируемой формы волны сетчаточного сигнала).[178] Specific mother wavelets (prototype wavelets) can be constructed and tuned to the nature of the data (either control groups or a group of individuals with specific pathologies). Specific mother wavelets can be validated (wavelet construction) with preprocessing and filter frequencies that are not considered as significant features. This strategy can be used to tune a known pre-defined mother wavelet and perform more specific time-frequency analysis with or without clustering time (i.e. time-frequency analysis with a mother wavelet tuned to the portion of the retinal waveform being analyzed).
[179] Приложения могут использоваться для сравнения анализов и демонстрации различия между данными сетчаточного сигнала от пациентов с состояниями, например, психиатрическими состояниями, и данными сетчаточного сигнала от индивидов, у которых не диагностированы эти состояния (контрольных испытуемых).[179] Applications can be used to compare analyses and demonstrate differences between retinal signal data from patients with conditions, such as psychiatric conditions, and retinal signal data from individuals not diagnosed with these conditions (control subjects).
Анализ главных компонентPrincipal Component Analysis
[180] Может осуществляться анализ главных компонент (PCA). PCA может быть контролируемым (SPCA) или неконтролируемым (PCA) для извлечения наиболее дискриминантных особенностей сетчаточного сигнала из данных сетчаточного сигнала. PCA может определять так называемые “главные компоненты”, которыми могут быть особенности сетчаточного сигнала с максимальной зависимостью от переменных характеристики, в этом случае подозрительные состояния. PCA может анализировать зависимость между особенностями сетчаточного сигнала и состояниями и позволять выбор этих особенностей сетчаточного сигнала с максимальной зависимостью.[180] Principal component analysis (PCA) can be performed. PCA can be supervised (SPCA) or unsupervised (PCA) to extract the most discriminative retinal signal features from the retinal signal data. PCA can identify so-called “principal components”, which may be the retinal signal features with the maximum dependence on the feature variables, in this case the suspicious states. PCA can analyze the dependence between the retinal signal features and the states and allow the selection of these retinal signal features with the maximum dependence.
[181] Особенности сетчаточного сигнала можно анализировать совместно с дополнительными демографическими или клиническими переменными, характерными для сопутствующих паталогий или медицинских состояний. Эти анализы могут приводить к конкретным векторам данных (показателям главных компонент), используемым при задании особенностей сетчаточного сигнала, которые затем можно объединять и повторно анализировать (“сопоставлять”) для получения классификации наиболее дискриминантных особенностей сетчаточного сигнала на основании их статистической значимости с заранее заданным порогом. Такая классификация может позволять выбор особенностей сетчаточного сигнала, которые можно использовать для построения векторизованных доменов конкретный состояний.[181] Retinal signal features can be analyzed in conjunction with additional demographic or clinical variables characteristic of associated pathologies or medical conditions. These analyses can yield specific data vectors (principal component scores) used to define the retinal signal features, which can then be combined and reanalyzed (“matched”) to produce a classification of the most discriminatory retinal signal features based on their statistical significance at a pre-specified threshold. Such a classification can allow the selection of retinal signal features that can be used to construct vectorized domains of specific conditions.
Вероятностное моделированиеProbabilistic modeling
[182] Вероятностное моделирование может использоваться для отыскания областей, представляющих интерес, в данных сетчаточного сигнала. Стандартный процесс гауссова и/или негауссова моделирования может использоваться для задания вероятности событий в массе собранной информации. Особенности сетчаточного сигнала, выбранные для построения моделей (для тренировки модели), можно выбирать на основании массивов данных, характерных для данных сетчаточного сигнала от пациентов с конкретными состояниями и контрольными, испытуемые (массивы данных пациентов, которые не подвержены состояниям).[182] Probabilistic modeling can be used to find regions of interest in the retinal signal data. A standard Gaussian and/or non-Gaussian modeling process can be used to assign probabilities to events in the collected data set. The features of the retinal signal selected for building models (for training the model) can be selected based on data sets that are specific to retinal signal data from patients with specific conditions and controls (data sets of patients who are not exposed to conditions).
[183] На этапе 530 может выбираться поднабор особенностей сетчаточного сигнала, которые соответствуют биомаркеру состояния. Особенности сетчаточного сигнала могут ранжироваться на основании их релевантности состоянию. Некоторые или все из особенностей наивысшего ранга сетчаточного сигнала могут выбираться в поднаборе.[183] At
[184] На этапе 535 может определяться классификатор, который отличает биоподпись состояния от биоподписи других состояний. Классификатор может включать в себя поднабор особенностей сетчаточного сигнала и/или кофакторов клинической информации. Классификатором может быть математическая модель, указывающая биоподпись. Для предсказания вероятности того, что пациент подвержен состоянию, можно определять расстояние между данными сетчаточного сигнала пациента и классификатором состояния.[184] At
[185] На фиг. 6 показана блок-схема операций способа 600 тренировки алгоритма машинного обучения (MLA) для предсказания вероятности медицинского состояния, например, психиатрическому состоянию или неврологическому состоянию в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Полностью или частично способ 600 может выполняться системой 215 сбора данных, системой 220 анализа данных и/или системой 225 вывода предсказания. В одном или более аспектах, способ 600 или один или более его этапов может осуществляться вычислительной системой, например, вычислительной средой 100. Способ 600 или один или более его этапов могут быть реализованы в компьютерно-исполняемых инструкциях, которые хранятся на компьютерно-считываемом носителе, например, запоминающем устройстве большой емкости, загружаться в память и исполняться на CPU. Способ 600 является иллюстративным, и следует понимать, что некоторые этапы или часть этапов в блок-схеме операций могут быть опущены и/или переставлены в другом порядке.[185] Fig. 6 shows a flow chart of a
[186] На этапе 605 могут извлекаться массивы данных из данных сетчаточного сигнала. Массивы данных могут генерироваться на этапах 505-520 способа 500, как описано выше. Каждый массив данных может включать в себя данные сетчаточного сигнала пациента, одну или более меток, соответствующих состояниям, диагностированных у пациента, и кофакторы клинической информации, соответствующие пациенту. Данные сетчаточного сигнала могут соответствовать нескольким пациентам. Данные сетчаточного сигнала могут выбираться на основании конкретной популяции пациентов. Например, могут извлекаться все данные сетчаточного сигнала, соответствующие указанным полу и диапазону возрастов.[186] At
[187] Извлеченные массивы данных могут содержать измерения импеданса и/или другие электрические параметры. Извлеченные массивы данных могут содержать оптические параметры, например, изменения размера зрачка и/или параметры применяемого освещения (интенсивность света, длину волны, спектр, частоту световой стимуляции, частоту дискретизации сетчаточного сигнала). Извлеченные массивы данных могут содержать параметры популяции, например, возраст, пол, цвет радужной оболочки и/или пигментацию кожи вместо пигментации сетчатки, и т.д.[187] The extracted data sets may contain impedance measurements and/or other electrical parameters. The extracted data sets may contain optical parameters, such as pupil size changes and/or parameters of the applied illumination (light intensity, wavelength, spectrum, frequency of light stimulation, sampling frequency of the retinal signal). The extracted data sets may contain population parameters, such as age, gender, iris color and/or skin pigmentation instead of retinal pigmentation, etc.
[188] Данные сетчаточного сигнала могут помечаться. Для каждого пациента, представленного в данных, могут указываться одно или более состояний, диагностированных у пациента. Для пациентов, у которых не было диагностировано ни одного из доступных состояний, ни одно состояние не может быть указано, или могут указываться метка, указывающая, что пациент является контрольным испытуемым.[188] The retinal signal data may be labeled. For each patient represented in the data, one or more conditions diagnosed in the patient may be listed. For patients who have not been diagnosed with any of the available conditions, no condition may be listed, or a label may be provided indicating that the patient is a control subject.
[189] На этапе 610 могут генерироваться особенности сетчаточного сигнала. Особенности сетчаточного сигнала могут генерироваться с использованием процесса преобразования. Особенности сетчаточного сигнала могут генерироваться для каждого набора данных сетчаточного сигнала, извлеченного на этапе 605. [189] At
[190] На этапе 615 описатели могут извлекаться из особенностей сетчаточного сигнала в массивах данных. Описателями могут быть особенности, выбранные как наиболее репрезентативные состояния.[190] At step 615, descriptors may be extracted from features of the retinal signal in the data arrays. The descriptors may be features selected as the most representative states.
[191] На этапе 620 описатели могут ранжироваться. Каждый описатель может ранжироваться на основании уровня статистической значимости описателя при тестировании вклада описателя в дискриминирование между состояниями и/или между состоянием и управлением (т.е. в отсутствие диагностированного состояния).[191] At
[192] На этапе 625 описатели могут выбираться на основании их рангов. Может выбираться заранее определенный объем описателей наивысшего ранга.[192] At
[193] На этапе 630 MLA может тренироваться с использованием выбранных описателей. Массивы данных, извлеченные на этапе 605, могут подвергаться фильтрации для удаления описателей, отличных от описателей, выбранных на этапе 625. Затем все или часть массивов данных можно использовать для тренировки MLA. MLA может тренироваться для предсказания, на основании набора описателей, соответствующих пациенту, вероятности того, что пациент подвержен состоянию.[193] At
[194] После тренировки MLA, MLA может использоваться для предсказания, на основании измеренных данных сетчаточного сигнала, вероятности того, что пациент подвержен состоянию. На фиг. 7 показана блок-схема операций способа 700 использования MLA для предсказания вероятности психиатрического состояния в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Полностью или частично способ 700 может выполняться системой 215 сбора данных, системой 220 анализа данных и/или системой 225 вывода предсказания. В одном или более аспектах, способ 700 или один или более его этапов может осуществляться вычислительной системой, например, вычислительной средой 100. Способ 700 или один или более его этапов могут быть реализованы в компьютерно-исполняемых инструкциях, которые хранятся на компьютерно-считываемом носителе, например, запоминающем устройстве большой емкости, загружаться в память и исполняться на CPU. Способ 700 является иллюстративным, и следует понимать, что некоторые этапы или часть этапов в блок-схеме операций могут быть опущены и/или переставлены в другом порядке.[194] After training the MLA, the MLA may be used to predict, based on measured retinal signal data, the likelihood that a patient is susceptible to a condition. Fig. 7 shows a flow chart of a
[195] На этапе 705 данные сетчаточного сигнала пациента могут собираться. Действия, осуществляемые на этапе 505, могут быть аналогичны описанным выше в связи с этапом 405.[195] At step 705, the patient's retinal signal data may be collected. The actions performed at step 505 may be similar to those described above in connection with
[196] На этапе 710 особенности и/или описатели сетчаточного сигнала могут извлекаться из данных сетчаточного сигнала. Описатели могут извлекаться в соответствии с MLA, например, MLA, генерируемого с использованием способа 600. [196] At
[197] На этапе 715 описатели могут вводиться в MLA. Кофакторы клинической информации пациента также могут вводиться в MLA. MLA может быть выполнен с возможностью предсказания вероятности того, что пациент подвержен состоянию, на основании описателей и/или кофакторов клинической информации. MLA может представлять собой MLA, генерируемый с использованием способа 600.[197] At
[198] На этапе 720 может осуществляться определение, нужно ли вводить в MLA дополнительные данные. MLA может определять, что ввод данных на этапе 715 недостаточен для совершения предсказания. MLA может определять, что объем данных недостаточен. MLA может определять, что данные недостаточно точны для совершения предсказания, например, при наличии ошибок в данных. MLA может выводить уровень доверительности предсказания, и может осуществляться определение, что уровень доверительности ниже порогового уровня доверительности, например, заранее определенного порогового уровня доверительности. Если MLA требует дополнительных данных, дополнительные данные могут захватываться на этапе 705. Иными словами, если MLA имеет достаточный объем данных, чтобы сделать предсказание способ 700 может перейти к этапу 725.[198] At
[199] На этапе 725 MLA может выводить предсказанную вероятность того, что пациент подвержен одному или более состояниям. Для каждого состояния, MLA может выводить предсказанную вероятность того, что пациент подвержен состоянию. Подверженность пациента патологии может выводиться MLA и/или может определяться на основании предсказаний, выводимых MLA. Подверженность пациента может указывать расстояние пациента от биоподписи состояния. Пользовательский интерфейс и/или отчет может генерироваться и выводиться клиницисту для использования в качестве помощи при определении медицинского состояния пациента и/или подтверждении медицинского состояния.[199] At step 725, the MLA may output a predicted probability that the patient is susceptible to one or more conditions. For each condition, the MLA may output a predicted probability that the patient is susceptible to the condition. The patient's susceptibility to the pathology may be output by the MLA and/or may be determined based on the predictions output by the MLA. The patient's susceptibility may indicate the patient's distance from the biosignature of the condition. A user interface and/or a report may be generated and output to a clinician for use as an aid in determining the patient's medical condition and/or confirming the medical condition.
[200] Примеры для временно-частотного анализа и выбора дискриминантных областей на основании статистической значимости более высокой частоты проиллюстрированы на фиг. 8-27. В этих примерах данные сетчаточного сигнала от пациентов с шизофренией, биполярным расстройством или большим депрессивным расстройством, молодежной популяции с угрозой психоза (т.е. молодых людей, родители которых страдают шизофренией, биполярным расстройством или депрессией) и от контрольных испытуемых, не подверженных этим состояниям, подвергались временно-частотному анализу (вейвлет-преобразованию с разными материнскими вейвлетами) и сравнивались. Временно-частотный анализ проводится с любым известным материнским вейвлетом или особым материнским вейвлетом, подготовленным (материнские вейвлеты-прототипы) из опорных массивов данных (контрольный испытуемый или индивиды с конкретными состояниями).[200] Examples for time-frequency analysis and selection of discriminant regions based on statistical significance of higher frequency are illustrated in Figs. 8-27. In these examples, retinal signal data from patients with schizophrenia, bipolar disorder, or major depressive disorder, a youth population at risk for psychosis (i.e., young people whose parents have schizophrenia, bipolar disorder, or depression), and from control subjects not affected by these conditions were time-frequency analyzed (wavelet transform with different mother wavelets) and compared. Time-frequency analysis is performed with any known mother wavelet or with a specific mother wavelet prepared (prototype mother wavelets) from reference data sets (control subject or individuals with specific conditions).
[201] Примеры для выбора и отображения статистической значимости особенностей сетчаточного сигнала проиллюстрированы на фиг. 28-42. В этих примерах, выбирались и сравнивались особенности сетчаточного сигнала, полученные с помощью частотного анализа сигнала у пациентов с шизофренией, биполярным расстройством или большим депрессивным расстройством, молодежной популяции с угрозой психоза (т.е. молодых людей, родители которых страдают шизофренией, биполярным расстройством или депрессией) и от контрольных испытуемых, не подверженных этим состояниям. Затем отображения наиболее дискриминантных особенностей подготавливались из выбора особенностей.[201] Examples for selecting and displaying statistical significance of retinal signal features are illustrated in Figs. 28-42. In these examples, retinal signal features obtained by frequency analysis of the signal from patients with schizophrenia, bipolar disorder, or major depressive disorder, a youth population at risk for psychosis (i.e., young people whose parents suffer from schizophrenia, bipolar disorder, or depression), and from control subjects not affected by these conditions were selected and compared. Displays of the most discriminatory features were then prepared from the selection of features.
[202] Примеры для выбора и отображения статистической значимости описателей сетчаточного сигнала проиллюстрированы на фиг. 43-58. В этих примерах описатели сетчаточного сигнала полученный у пациентов с шизофренией, биполярным расстройством или большим депрессивным расстройством, молодежной популяции с угрозой психоза (т.е. молодых людей, родители которых страдают шизофренией, биполярным расстройством или депрессией) и от контрольных испытуемых, не подверженных этим состояниям, объединялись, и их потенциал для дискриминирования в нескольких состояниях оценивался. Затем из этого выбора подготавливались отображения наиболее дискриминирующих описателей, на основании их различительного потенциала и их положения в объеме информации.[202] Examples for selecting and displaying the statistical significance of retinal signal descriptors are illustrated in Figs. 43-58. In these examples, retinal signal descriptors obtained from patients with schizophrenia, bipolar disorder, or major depressive disorder, a youth population at risk for psychosis (i.e., young people whose parents have schizophrenia, bipolar disorder, or depression), and from control subjects not affected by these conditions were pooled and their potential for discrimination across conditions was assessed. From this selection, displays of the most discriminatory descriptors were then prepared based on their discriminatory potential and their position in the information volume.
[203] На фиг. 8 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с шизофренией (более светлые точки) и у индивидов, у которых не диагностировано нарушений психического здоровья (контрольными испытуемыми; более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации формы волны Морле в качестве материнского вейвлета. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[203] Figure 8 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with schizophrenia (lighter dots) and individuals not diagnosed with mental health disorders (control subjects; darker dots) using a discrete approximation of the Morlet waveform as the mother wavelet. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[204] На фиг. 9 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с шизофренией (более светлые точки) и у индивидов, у которых не диагностировано нарушений психического здоровья (контрольными испытуемыми; более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[204] Figure 9 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with schizophrenia (lighter dots) and individuals not diagnosed with mental health disorders (control subjects; darker dots) using a discrete approximation of a mother wavelet of a certain design with retinal signal data sets from control subjects. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[205] На фиг. 10 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с биполярным расстройством (более светлые точки) и у индивидов, у которых не диагностировано нарушений психического здоровья (контрольными испытуемыми; более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации формы волны Морле в качестве материнского вейвлета. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[205] Figure 10 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with bipolar disorder (lighter dots) and individuals not diagnosed with mental health disorders (control subjects; darker dots) using a discrete approximation of the Morlet waveform as the mother wavelet. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[206] На фиг. 11 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с биполярным расстройством (более светлые точки) и у индивидов, у которых не диагностировано нарушений психического здоровья (контрольными испытуемыми; более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[206] Figure 11 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with bipolar disorder (lighter dots) and individuals not diagnosed with mental health disorders (control subjects; darker dots) using a discrete mother wavelet approximation of a particular design with retinal signal data sets from control subjects. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[207] На фиг. 12 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с большим депрессивным расстройством (более светлые точки) и у индивидов, у которых не диагностировано нарушений психического здоровья (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации формы волны Морле в качестве материнского вейвлета. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[207] Figure 12 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with major depressive disorder (lighter dots) and individuals not diagnosed with mental health disorders (darker dots) using a discrete approximation of the Morlet waveform as the mother wavelet. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[208] На фиг. 13 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с большим депрессивным расстройством (более светлые точки) и у индивидов, у которых не диагностировано нарушений психического здоровья (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[208] Figure 13 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with major depressive disorder (lighter dots) and from individuals not diagnosed with mental health disorders (darker dots) using a discrete approximation of a mother wavelet of a certain design with retinal signal data sets from control subjects. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[209] На фиг. 14 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с угрозой психоза (более светлые точки) и у индивидов, у которых не диагностировано нарушений психического здоровья (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации формы волны Морле в качестве материнского вейвлета. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[209] Figure 14 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients at risk of psychosis (lighter dots) and from individuals not diagnosed with mental health disorders (darker dots) using a discrete approximation of the Morlet waveform as the mother wavelet. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[210] На фиг. 15 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с угрозой психоза (более светлые точки) и у индивидов, у которых не диагностировано нарушений психического здоровья (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[210] Figure 15 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients at risk of psychosis (lighter dots) and from individuals not diagnosed with mental health disorders (darker dots) using a discrete approximation of a mother wavelet of a certain design with retinal signal data sets from control subjects. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[211] На фиг. 16 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с шизофренией (более светлые точки) и у пациентов с биполярным расстройством (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации формы волны Морле в качестве материнского вейвлета. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[211] Figure 16 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with schizophrenia (lighter dots) and from patients with bipolar disorder (darker dots) using a discrete approximation of the Morlet waveform as the mother wavelet. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[212] На фиг. 17 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с шизофренией (более светлые точки) и у пациентов с биполярным расстройством (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[212] Figure 17 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with schizophrenia (lighter dots) and from patients with bipolar disorder (darker dots) using a discrete approximation of a mother wavelet of a certain design with retinal signal data sets from control subjects. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[213] На фиг. 18 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с большим депрессивным расстройством (более светлые точки) и у пациентов с биполярным расстройством (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации формы волны Морле в качестве материнского вейвлета. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[213] Figure 18 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with major depressive disorder (lighter dots) and from patients with bipolar disorder (darker dots) using a discrete approximation of the Morlet waveform as the mother wavelet. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[214] На фиг. 19 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с большим депрессивным расстройством (более светлые точки) и у пациентов с биполярным расстройством (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[214] Figure 19 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with major depressive disorder (lighter dots) and from patients with bipolar disorder (darker dots) using a discrete approximation of a mother wavelet of a certain design with retinal signal data sets from control subjects. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[215] На фиг. 20 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с большим депрессивным расстройством (более светлые точки) и у пациентов с шизофренией (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации формы волны Морле в качестве материнского вейвлета. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[215] Figure 20 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with major depressive disorder (lighter dots) and from patients with schizophrenia (darker dots) using a discrete approximation of the Morlet waveform as the mother wavelet. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[216] На фиг. 21 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с большим депрессивным расстройством (более светлые точки) и у пациентов с шизофренией (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[216] Figure 21 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with major depressive disorder (lighter dots) and from patients with schizophrenia (darker dots) using a discrete approximation of a mother wavelet of a certain design with retinal signal data sets from control subjects. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[217] На фиг. 22 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с биполярным расстройством (более светлые точки) и у пациентов с угрозой психоза (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации формы волны Морле в качестве материнского вейвлета. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[217] Figure 22 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with bipolar disorder (lighter dots) and from patients at risk of psychosis (darker dots) using a discrete approximation of the Morlet waveform as the mother wavelet. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[218] На фиг. 23 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с биполярным расстройством (более светлые точки) и у пациентов с угрозой психоза (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[218] Figure 23 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with bipolar disorder (lighter dots) and from patients at risk of psychosis (darker dots) using a discrete approximation of a mother wavelet of a certain design with retinal signal data sets from control subjects. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[219] На фиг. 24 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с шизофренией (более светлые точки) и у пациентов с угрозой психоза (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации формы волны Морле в качестве материнского вейвлета. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[219] Figure 24 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with schizophrenia (lighter dots) and from patients at risk of psychosis (darker dots) using a discrete approximation of the Morlet waveform as the mother wavelet. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[220] На фиг. 25 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с шизофренией (более светлые точки) и у пациентов с угрозой психоза (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[220] Figure 25 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with schizophrenia (lighter dots) and from patients at risk of psychosis (darker dots) using a discrete approximation of a mother wavelet of a certain design with retinal signal data sets from control subjects. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[221] На фиг. 26 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с большим депрессивным расстройством (более светлые точки) и у пациентов с угрозой психоза (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации формы волны Морле в качестве материнского вейвлета. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[221] Figure 26 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with major depressive disorder (lighter dots) and from patients at risk of psychosis (darker dots) using a discrete approximation of the Morlet waveform as the mother wavelet. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[222] На фиг. 27 показано сравнение частотного анализа данных сетчаточного сигнала у пациентов с большим депрессивным расстройством (более светлые точки) и у пациентов с угрозой психоза (более темные точки) с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Величина коэффициентов SRC в зависимости от времени и частоты составляет 90% от порога.[222] Figure 27 shows a comparison of frequency analysis of retinal signal data from patients with major depressive disorder (lighter dots) and from patients at risk of psychosis (darker dots) using a discrete approximation of a mother wavelet of a certain design with retinal signal data sets from control subjects. The magnitude of the SRC coefficients as a function of time and frequency is 90% of the threshold.
[223] На фиг. 28 показаны наиболее дискриминантные предсказатели из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в этом примере), проводимого с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) при вейвлетном коэффициенте с порогом p≤0,05 у пациентов с биполярным расстройством в сравнении с пациентами с шизофренией с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Цвета представляют собой шкалы величины SRC в конкретном положении. Более темные точки изображают позиции SRC, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет от 70% до 100%).[223] Figure 28 shows the most discriminant predictors from a selection of features (the frequency analysis components in this example) performed with sparse representation classification (SRC) at a wavelet coefficient threshold of p≤0.05 in patients with bipolar disorder compared to patients with schizophrenia using a discrete approximation of a mother wavelet of a particular design with retinal signal data sets from control subjects. The colors represent scales of the magnitude of the SRC at a particular position. Darker dots depict SRC positions where the SRC exceeds a given threshold (in the illustrated example, the threshold is from 70% to 100%).
[224] На фиг. 29 показаны наиболее дискриминантные предсказатели из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в этом примере), проводимого с классификацией посредством анализа главных компонент на основании статистической значимости с порогом статистического значения p≤0,05 у пациентов с биполярным расстройством в сравнении с пациентами с шизофренией, с использованием материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. [224] Figure 29 shows the most discriminant predictors from a selection of features (frequency analysis components in this example) performed with classification by principal component analysis based on statistical significance with a statistical significance threshold of p≤0.05 in patients with bipolar disorder compared to patients with schizophrenia, using a mother wavelet of a specific design with retinal signal datasets from control subjects.
[225] На фиг. 30 показаны отображения наиболее дискриминантных предсказателей и их уровней значимости (статистических значений p) из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в этом примере), проводимого с классификацией посредством анализа главных компонент, ранжированных статистической значимостью у пациентов с биполярным расстройством в сравнении с пациентами с шизофренией, с использованием материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. В этом примере, две наиболее дискриминантные компоненты рассматривались с порогом p≤0,05. Цвета (в шкале серого) являются шкалами величины дискриминантной силы.[225] Figure 30 shows the displays of the most discriminant predictors and their significance levels (statistical p-values) from a selection of features (frequency analysis components in this example) performed with classification by principal component analysis ranked by statistical significance in patients with bipolar disorder versus patients with schizophrenia, using a mother wavelet of a particular design with retinal signal data sets from control subjects. In this example, the two most discriminant components were considered with a threshold of p≤0.05. The colors (in gray scale) are scales of the magnitude of discriminant power.
[226] На фиг. 31 показаны наиболее дискриминантные предсказатели из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в этом примере), проводимого с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) при вейвлетном коэффициенте с порогом p≤0,05 у пациентов с биполярным расстройством в сравнении с пациентами с большим депрессивным расстройством, с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Затенение иллюстрирует шкалы величины SRC в конкретном положении. Более темные точки изображают позиции SRC, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет от 70% до 100%).[226] Figure 31 shows the most discriminant predictors from a selection of features (the frequency analysis components in this example) performed with sparse representation classification (SRC) at a wavelet coefficient threshold of p≤0.05 in patients with bipolar disorder compared to patients with major depressive disorder, using a discrete approximation of a mother wavelet of a particular design with retinal signal data sets from control subjects. The shading illustrates the scales of the SRC magnitude at a particular position. Darker dots depict SRC positions where the SRC exceeds a given threshold (in the illustrated example, the threshold is from 70% to 100%).
[227] На фиг. 32 показаны наиболее дискриминантные предсказатели из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в иллюстрируемом примере), проводимого с классификацией посредством анализа главных компонент на основании статистической значимости с порогом статистического значения p≤0,05 у пациентов с биполярным расстройством в сравнении с пациентами с большим депрессивным расстройством, с использованием материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых.[227] Figure 32 shows the most discriminant predictors from a selection of features (frequency analysis components in the illustrated example) performed with classification by principal component analysis based on statistical significance with a statistical significance threshold of p≤0.05 in patients with bipolar disorder compared to patients with major depressive disorder, using a mother wavelet of a specific design with retinal signal data sets from control subjects.
[228] На фиг. 33 показаны отображения наиболее дискриминантных предсказателей и их уровней значимости (статистических значений p) из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в этом примере), проводимого с классификацией посредством анализа главных компонент, ранжированных статистической значимостью у пациентов с биполярным расстройством в сравнении с пациентами с большим депрессивным расстройством, с использованием материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. В иллюстрируемом примере, две наиболее дискриминантные компоненты рассматривались с порогом p≤0,05. Затенение в шкале серого указывает шкалы величины дискриминантной силы.[228] Figure 33 shows the displays of the most discriminant predictors and their significance levels (statistical p-values) from a selection of features (frequency analysis components in this example) conducted with classification by principal component analysis ranked by statistical significance in patients with bipolar disorder compared to patients with major depressive disorder, using a mother wavelet of a particular design with retinal signal data sets from control subjects. In the illustrated example, the two most discriminant components were considered with a threshold of p≤0.05. The shading in the gray scale indicates the scales of magnitude of discriminant power.
[229] На фиг. 34 показаны наиболее дискриминантные предсказатели из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в этом примере), проводимого с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) при вейвлетном коэффициенте с порогом p≤0,05 у пациентов с биполярным расстройством в сравнении с пациентами с угрозой психоза, с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Затенение указывает шкалы величины SRC в конкретном положении. Более темные точки обозначают позиции SRC, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет от 70% до 100%).[229] Figure 34 shows the most discriminant predictors from a selection of features (the frequency analysis components in this example) performed with sparse representation classification (SRC) at a wavelet coefficient threshold of p≤0.05 in patients with bipolar disorder compared to patients at risk of psychosis, using a discrete approximation of a mother wavelet of a particular design with retinal signal data sets from control subjects. Shading indicates the scale of the SRC magnitude at a particular position. Darker dots indicate SRC positions where the SRC exceeds a given threshold (in the illustrated example, the threshold is between 70% and 100%).
[230] На фиг. 35 показаны наиболее дискриминантные предсказатели из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в этом примере), проводимого с классификацией посредством анализа главных компонент на основании статистической значимости с порогом статистического значения p≤0,05 у пациентов с биполярным расстройством в сравнении с пациентами с угрозой психоза, с использованием материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых.[230] Figure 35 shows the most discriminant predictors from a selection of features (frequency analysis components in this example) performed with classification by principal component analysis based on statistical significance with a statistical significance threshold of p≤0.05 in patients with bipolar disorder compared to patients at risk of psychosis, using a mother wavelet of a specific design with retinal signal datasets from control subjects.
[231] На фиг. 36 показаны отображения наиболее дискриминантных предсказателей и их уровней значимости (статистических значений p) из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в этом примере), проводимого с классификацией посредством анализа главных компонент, ранжированных статистической значимостью у пациентов с биполярным расстройством в сравнении с пациентами с угрозой психоза, с использованием материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. В иллюстрируемом примере, две наиболее дискриминантные компоненты рассматривались с порогом p≤0,05. Затенение указывает шкалы величины дискриминантной силы.[231] Figure 36 shows the displays of the most discriminant predictors and their significance levels (statistical p-values) from a selection of features (frequency analysis components in this example) conducted with classification by principal component analysis ranked by statistical significance in patients with bipolar disorder versus patients at risk of psychosis, using a mother wavelet of a particular design with retinal signal data sets from control subjects. In the illustrated example, the two most discriminant components were considered with a threshold of p≤0.05. Shading indicates scales of magnitude of discriminant power.
[232] На фиг. 37 показаны наиболее дискриминантные предсказатели из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в этом примере), проводимого с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) при вейвлетном коэффициенте с порогом p≤0,05 у пациентов с шизофренией в сравнении с пациентами с угрозой психоза, с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Затенение указывает шкалы величины SRC в конкретном положении. Более темные точки обозначают позиции SRC, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет от 70% до 100%).[232] Figure 37 shows the most discriminant predictors from a selection of features (the frequency analysis components in this example) performed with sparse representation classification (SRC) at a wavelet coefficient threshold of p≤0.05 in patients with schizophrenia compared to patients at risk of psychosis, using a discrete approximation of a mother wavelet of a particular design with retinal signal data sets from control subjects. Shading indicates the scale of the SRC magnitude at a particular position. Darker dots indicate SRC positions where the SRC exceeds a given threshold (in the illustrated example, the threshold is between 70% and 100%).
[233] На фиг. 38 показаны наиболее дискриминантные предсказатели из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в этом примере), проводимого с классификацией посредством анализа главных компонент на основании статистической значимости с порогом статистического значения p≤0,05 у пациентов с шизофренией в сравнении с пациентами с угрозой психоза, с использованием материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых.[233] Figure 38 shows the most discriminant predictors from a selection of features (frequency analysis components in this example) performed with classification by principal component analysis based on statistical significance with a statistical significance threshold of p≤0.05 in patients with schizophrenia compared to patients at risk of psychosis, using a mother wavelet of a specific design with retinal signal datasets from control subjects.
[234] На фиг. 39 показаны отображения наиболее дискриминантных предсказателей и их уровней значимости (статистических значений p) из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в этом примере), проводимого с классификацией посредством анализа главных компонент, ранжированных статистической значимостью у пациентов с шизофренией в сравнении с пациентами с угрозой психоза, с использованием материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. В этом примере, две наиболее дискриминантные компоненты рассматривались с порогом p≤0,05. Затенение указывает шкалы величины дискриминантной силы.[234] Figure 39 shows the plots of the most discriminant predictors and their significance levels (statistical p-values) from a selection of features (frequency analysis components in this example) performed with classification by principal component analysis ranked by statistical significance in patients with schizophrenia versus patients at risk of psychosis, using a mother wavelet of a particular design with retinal signal data sets from control subjects. In this example, the two most discriminant components were considered with a threshold of p≤0.05. Shading indicates scales of magnitude of discriminant power.
[235] На фиг. 40 показаны наиболее дискриминантные предсказатели из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в этом примере), проводимого с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) при вейвлетном коэффициенте с порогом p≤0,05 у пациентов с большим депрессивным расстройством в сравнении с пациентами с угрозой психоза, с использованием дискретной аппроксимации материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. Затенение указывает шкалы величины SRC в конкретном положении. Более темные точки обозначают позиции SRC, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет от 70% до 100%).[235] Figure 40 shows the most discriminant predictors from a selection of features (the frequency analysis components in this example) performed with sparse representation classification (SRC) at a wavelet coefficient threshold of p≤0.05 in patients with major depressive disorder compared to patients at risk of psychosis, using a discrete approximation of a mother wavelet of a particular design with retinal signal data sets from control subjects. Shading indicates the scale of the SRC magnitude at a particular position. Darker dots indicate SRC positions where the SRC exceeds a given threshold (in the illustrated example, the threshold is between 70% and 100%).
[236] На фиг. 41 показаны наиболее дискриминантные предсказатели из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в иллюстрируемом примере), проводимого с классификацией посредством анализа главных компонент на основании статистической значимости с порогом статистического значения p≤0,05 у пациентов с большим депрессивным расстройством в сравнении с пациентами с угрозой психоза, с использованием материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых.[236] Figure 41 shows the most discriminant predictors from a selection of features (frequency analysis components in the illustrated example) performed with classification by principal component analysis based on statistical significance with a statistical significance threshold of p≤0.05 in patients with major depressive disorder compared to patients at risk of psychosis, using a mother wavelet of a specific design with retinal signal data sets from control subjects.
[237] На фиг. 42 показаны отображения наиболее дискриминантных предсказателей и их уровней значимости (статистических значений p) из выбора особенностей (компоненты частотного анализа в этом примере), проводимого с классификацией посредством анализа главных компонент, ранжированных статистической значимостью у пациентов с большим депрессивным расстройством в сравнении с пациентами с угрозой психоза, с использованием материнского вейвлета определенной конструкции с массивами данных сетчаточного сигнала от контрольных испытуемых. В этом примере две наиболее дискриминантные компоненты рассматривались с порогом p≤0,05. Затенение указывает шкалы величины дискриминантной силы.[237] Figure 42 shows the displays of the most discriminant predictors and their significance levels (statistical p-values) from a selection of features (frequency analysis components in this example) conducted with classification by principal component analysis ranked by statistical significance in patients with major depressive disorder versus patients at risk of psychosis, using a mother wavelet of a particular design with retinal signal data sets from control subjects. In this example, the two most discriminant components were considered with a threshold of p≤0.05. Shading indicates scales of magnitude of discriminant power.
[238] На фиг. 43 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (спектральной энтропии в этом примере), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с индивидами, у которых не диагностировано нарушений психического здоровья (контрольными испытуемыми). Более темные точки указывают положение более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%).[238] Figure 43 shows the display of the most discriminant selected descriptors (spectral entropy in this example) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to individuals not diagnosed with mental health disorders (control subjects). Darker dots indicate the position of higher discrimination, where the SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%).
[239] На фиг. 44 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (эксцесса в иллюстрируемом примере), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с индивидами, у которых не диагностировано нарушений психического здоровья (контрольными испытуемыми). Более темные точки являются позициями более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%).[239] Figure 44 shows the display of the most discriminant selected descriptors (kurtosis in the illustrated example) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to individuals not diagnosed with mental health disorders (control subjects). Darker dots are positions of higher discrimination, where SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%).
[240] На фиг. 45 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (момент Ху в этом примере), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с индивидами, у которых не диагностировано нарушений психического здоровья (контрольными испытуемыми). Более темные точки указывают положение более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%).[240] Figure 45 shows the display of the most discriminative selected descriptors (the Hu's moment in this example) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to individuals not diagnosed with mental health disorders (control subjects). Darker dots indicate the position of higher discrimination, where the SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%).
[241] На фиг. 46 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (трех описателей в этом примере: спектральной энтропии, эксцесса и момента Ху), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с индивидами, у которых не диагностировано нарушений психического здоровья (контрольными испытуемыми). Более темные точки указывают положение более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%). Преимущество дополнительных извлекаемых конкретных описателей сетчаточного сигнала (как по положению, так и статистической значимости информации) можно понять, сравнивая описатели с представленными на фиг. 43, 44 и 45.[241] Figure 46 shows the display of the most discriminant selected descriptors (three descriptors in this example: spectral entropy, kurtosis, and Hu's moment) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to individuals not diagnosed with mental health disorders (control subjects). Darker dots indicate the position of higher discrimination, where the SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%). The advantage of additional extracted specific descriptors of the retinal signal (both in position and statistical significance of the information) can be understood by comparing the descriptors with those presented in Figures 43, 44, and 45.
[242] На фиг. 47 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (спектральной энтропии в этом примере), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с пациентами с биполярным расстройством. Более темные точки являются позициями более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%).[242] Figure 47 shows the display of the most discriminant selected descriptors (spectral entropy in this example) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to patients with bipolar disorder. Darker dots are positions of higher discrimination, where SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%).
[243] На фиг. 48 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (эксцесса в этом примере), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с пациентами с биполярным расстройством. Более темные точки являются позициями более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%).[243] Figure 48 shows the display of the most discriminant selected descriptors (kurtosis in this example) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to patients with bipolar disorder. Darker dots are positions of higher discrimination, where the SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%).
[244] На фиг. 49 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (момент Ху в этом примере), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с пациентами с биполярным расстройством. Более темные точки являются позициями более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%).[244] Figure 49 shows the display of the most discriminant selected descriptors (Hu's moment in this example) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to patients with bipolar disorder. Darker dots are positions of higher discrimination, where the SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%).
[245] На фиг. 50 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (трех описателей в этом примере: спектральной энтропии, эксцесса и момента Ху), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с пациентами с биполярным расстройством. Более темные точки являются позициями более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%). Преимущество дополнительных извлекаемых конкретных описателей сетчаточного сигнала (как по положению, так и статистической значимости информации) можно понять, сравнивая описатели с представленными на фиг. 47, 48 и 49.[245] Figure 50 shows the display of the most discriminant selected descriptors (three descriptors in this example: spectral entropy, kurtosis, and Hu's moment) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to patients with bipolar disorder. The darker dots are the positions of higher discrimination, where the SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%). The advantage of additional extracted specific descriptors of the retinal signal (both in terms of position and statistical significance of the information) can be understood by comparing the descriptors with those presented in Figures 47, 48, and 49.
[246] На фиг. 51 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (спектральной энтропии в этом примере), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с пациентами с шизофренией. Более темные точки указывают положение более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%).[246] Figure 51 shows the display of the most discriminant selected descriptors (spectral entropy in this example) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to patients with schizophrenia. Darker dots indicate the position of higher discrimination, where the SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%).
[247] На фиг. 52 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (эксцесса в этом примере), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с пациентами с шизофренией. Более темные точки являются позициями более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%).[247] Figure 52 shows the display of the most discriminant selected descriptors (kurtosis in this example) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to patients with schizophrenia. Darker dots are positions of higher discrimination, where the SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%).
[248] На фиг. 53 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (момент Ху в этом примере), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с пациентами с шизофренией. Более темные точки являются позициями более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%).[248] Figure 53 shows the mapping of the most discriminant selected descriptors (Hu's moment in this example) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to patients with schizophrenia. Darker dots are positions of higher discrimination, where the SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%).
[249] На фиг. 54 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (трех описателей в этом примере: спектральной энтропии, эксцесса и момента Ху), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с пациентами с шизофренией. Более темные точки являются позициями более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%). Преимущество дополнительных извлекаемых конкретных описателей сетчаточного сигнала (как по положению, так и статистической значимости информации) можно понять, сравнивая описатели с представленными на фиг. 51, 52 и 53.[249] Figure 54 shows the display of the most discriminant selected descriptors (three descriptors in this example: spectral entropy, kurtosis, and Hu's moment) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to patients with schizophrenia. Darker dots are the positions of higher discrimination, where the SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%). The advantage of additional extracted specific descriptors of the retinal signal (both in terms of position and statistical significance of the information) can be understood by comparing the descriptors with those presented in Figures 51, 52, and 53.
[250] На фиг. 55 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (спектральной энтропии в этом примере), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с пациентами с большим депрессивным расстройством. Более темные точки являются позициями более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%).[250] Figure 55 shows the display of the most discriminant selected descriptors (spectral entropy in this example) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to patients with major depressive disorder. Darker dots are positions of higher discrimination, where SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%).
[251] На фиг. 56 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (эксцесса в этом примере), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с пациентами с большим депрессивным расстройством. Более темные точки являются позициями более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%).[251] Figure 56 shows the display of the most discriminant selected descriptors (kurtosis in this example) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to patients with major depressive disorder. Darker dots are positions of higher discrimination, where the SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%).
[252] На фиг. 57 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (момент Ху в этом примере), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с пациентами с большим депрессивным расстройством. Более темные точки являются позициями более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%).[252] Figure 57 shows the display of the most discriminant selected descriptors (Hu's moment in this example) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to patients with major depressive disorder. Darker dots are positions of higher discrimination, where the SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%).
[253] На фиг. 58 показано отображение наиболее дискриминантных выбранных описателей (трех описателей в этом примере: спектральной энтропии, эксцесса и момента Ху), проводимое с классификацией на основе разреженных представлений (SRC) с порогом p≤0,05 у пациентов с угрозой психоза в сравнении с пациентами с большим депрессивным расстройством. Более темные точки являются позициями более высокой степени дискриминирования, где SRC превышает заданный порог (в иллюстрируемом примере, порог составляет 80%). Преимущество дополнительных извлекаемых конкретных описателей сетчаточного сигнала (как по положению, так и статистической значимости информации) можно понять, сравнивая описатели с представленными на фиг. 55, 56 и 57.[253] Figure 58 shows the display of the most discriminant selected descriptors (three descriptors in this example: spectral entropy, kurtosis, and Hu's moment) performed with sparse representation classification (SRC) with a threshold of p≤0.05 in patients at risk of psychosis compared to patients with major depressive disorder. Darker dots are the positions of higher discrimination, where the SRC exceeds the given threshold (in the illustrated example, the threshold is 80%). The advantage of additional extracted specific descriptors of the retinal signal (both in terms of position and statistical significance of the information) can be understood by comparing the descriptors with those presented in Figures 55, 56, and 57.
[254] Нетрудно понять, что не все упомянутые здесь технические результаты гарантированы в каждом варианте осуществления настоящего изобретения.[254] It is readily understood that not all technical results mentioned herein are guaranteed in every embodiment of the present invention.
[255] Специалисты в данной области техники могут предложить модификации и усовершенствования вышеописанных реализаций настоящего изобретения. Вышеприведенное описание служит для иллюстрации, а не для ограничения. Таким образом, объем настоящего изобретения подлежит ограничению только объемом нижеследующей формулы изобретения.[255] Those skilled in the art may suggest modifications and improvements to the above-described embodiments of the present invention. The above description serves for illustration and not limitation. Accordingly, the scope of the present invention is limited only by the scope of the following claims.
Claims (42)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US63/000,055 | 2020-03-26 | ||
| US63/038,257 | 2020-06-12 | ||
| US63/149,508 | 2021-02-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2840869C1 true RU2840869C1 (en) | 2025-05-29 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gómez et al. | Automatic seizure detection based on imaged-EEG signals through fully convolutional networks | |
| US12115005B2 (en) | Systems and methods for processing retinal signal data and identifying conditions | |
| US20240415442A1 (en) | Neuroanal ytic, neurodiagnostic, and therapeutic tools | |
| Miller et al. | Basis profile curve identification to understand electrical stimulation effects in human brain networks | |
| AU2018285950A1 (en) | Mental state indicator | |
| Garcia-Ponsoda et al. | Feature engineering of EEG applied to mental disorders: a systematic mapping study | |
| Jibon et al. | Parkinson's disease detection from EEG signal employing autoencoder and RBFNN-based hybrid deep learning framework utilizing power spectral density | |
| Busia et al. | Reducing false alarms in wearable seizure detection with EEGformer: A compact transformer model for MCUs | |
| Sisodia et al. | Handbook of research on advancements of artificial intelligence in healthcare engineering | |
| Xia et al. | Dynamic viewing pattern analysis: Towards large-scale screening of children with ASD in remote areas | |
| Qananwah et al. | Cardiac arrhythmias classification using photoplethysmography database | |
| Jiang et al. | Classification of depression using machine learning methods based on eye movement variance entropy | |
| Abbas et al. | Brain and Heart Rate Variability Patterns Recognition for Depression Classification of Mental Health Disorder. | |
| Hosseini | Brain-computer interface for analyzing epileptic big data | |
| Ciravegna et al. | Non-invasive AI-powered Diagnostics: The case of Voice-Disorder Detection-Vision paper | |
| RU2840869C1 (en) | Systems and methods for processing retinal signal data and identifying conditions | |
| US20240021313A1 (en) | System and a method for detecting and quantifying electroencephalographic biomarkers in alzheimer's disease | |
| Nirmala Devi et al. | EEG data based human attention recognition using various machine learning techniques: a review | |
| Subudhi et al. | Deen: deep ensemble framework for neuroatypicality classification | |
| Luckett | Nonlinear methods for detection and prediction of epileptic seizures | |
| Takawale et al. | Metaheuristic-assisted hybrid recognition model for brain activity detection | |
| US20250364100A1 (en) | Systems and methods of eeg-based biomarker discovery and commercialization for personalized diagnosis and treatment of brain disorders | |
| Singhal et al. | Exploring Human Brain Activity Classification: A Comprehensive Analysis Using Machine Learning and Deep Learning Techniques | |
| Vij | Exploring Human Brain Activity Classification: A Comprehensive Analysis Using Machine Learning and Deep Learning Techniques | |
| Dey et al. | U-Healthcare Monitoring Systems: Volume 1: Design and Applications |