專(zhuān)利名稱(chēng)：基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)電子工程，具體是一種基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
顱內(nèi)壓是反映腦功能狀態(tài)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。腦功能損傷后均可表現(xiàn)為顱內(nèi)壓異常。顱內(nèi)壓增高是臨床急癥，對(duì)患者顱內(nèi)壓狀況的及時(shí)、準(zhǔn)確掌握是危重病人搶救成功與否的關(guān)鍵，而顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)結(jié)果就是為準(zhǔn)確診斷、積極治療、及療效評(píng)價(jià)提供直接依據(jù)。
顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)是臨床重癥監(jiān)護(hù)的必需技術(shù)。然而，傳統(tǒng)的顱內(nèi)壓檢測(cè)的方法為腰穿或開(kāi)顱測(cè)壓，皆為有創(chuàng)性方法。對(duì)于某些高顱壓性疾病，腰穿測(cè)壓可能出現(xiàn)腦疝危險(xiǎn)，因此有禁忌，同時(shí)對(duì)一些疾病的測(cè)壓誤差也較大。開(kāi)顱測(cè)壓雖然誤差較小，但技術(shù)要求高，只有腦外科能夠施行，長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)有并發(fā)感染等危險(xiǎn)，同時(shí)對(duì)腦組織有一定的損傷，且醫(yī)療費(fèi)用較高。故傳統(tǒng)的有創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)法，臨床應(yīng)用很受局限。
國(guó)外有基于其它原理的無(wú)創(chuàng)性顱壓檢測(cè)方法及裝置，如美國(guó)PX公司的采用的基于“扁平原理”的顱壓檢測(cè)方法及顱壓監(jiān)測(cè)儀，但該方法及裝置只適用于囟門(mén)尚未閉合的嬰兒，應(yīng)用范圍非常有限。
為實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)檢測(cè)顱內(nèi)壓，國(guó)內(nèi)外同行開(kāi)始了關(guān)于利用閃光視覺(jué)誘發(fā)電位(FVEP)原理反映顱內(nèi)壓的研究，但最終由于測(cè)量誤差過(guò)大、或關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)未能攻克、或適用范圍太小，迄今沒(méi)有一個(gè)滿(mǎn)意的解決方案。
發(fā)明的內(nèi)容由于神經(jīng)元及其纖維的興奮與傳導(dǎo)需不斷從血循環(huán)得到能源，顱內(nèi)壓(ICP)升高時(shí)引起神經(jīng)元及其纖維缺血缺氧以及代謝障礙，神經(jīng)傳導(dǎo)會(huì)發(fā)生阻滯，電信號(hào)在腦內(nèi)的傳導(dǎo)速度減慢。傳導(dǎo)速度與顱內(nèi)壓有對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理對(duì)人眼發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)光刺激，拾取來(lái)自頭顱FPZ、FZ、O1、O2的FVEP信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)該電信號(hào)在腦內(nèi)的傳導(dǎo)速度從而得知顱內(nèi)壓值。
根據(jù)上述原理，本發(fā)明所構(gòu)建了顱內(nèi)壓與被測(cè)信號(hào)之間的的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系ICP＝f(Latency) (I)式(I)中ICP為顱內(nèi)壓值、L為潛伏期(Latency)、ΔL為硬件系統(tǒng)響應(yīng)延時(shí)(為常數(shù))。檢測(cè)病人得到Li、同時(shí)用有創(chuàng)法(開(kāi)顱術(shù))測(cè)得該病人的真實(shí)顱內(nèi)壓值ICPi，通過(guò)n對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)[(L1-ΔL)、ICP1]；[(L2-ΔL)、ICP2]；[(L3-ΔL)、ICP3]；…；[(Ln-ΔL)、ICPn]后回歸得到函數(shù)關(guān)系ICP＝f(L-ΔL)。將該關(guān)系式編入分析軟件，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)推算，并生成相關(guān)的特征曲線。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是基于上述原理及式(I)的特征曲線，提供一種無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)方法。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供一種基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)裝置。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題之一所采用的的技術(shù)方案是采用閃光眼罩對(duì)人眼發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)光刺激信號(hào)，經(jīng)視網(wǎng)膜光感受后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)→檢測(cè)電極拾取電信號(hào)經(jīng)放大器處理→輸入計(jì)算機(jī)→顯示閃光視覺(jué)誘發(fā)電位(FVEP)特征曲線→確定III波的波峰潛伏期(IIILatency)→應(yīng)用顱內(nèi)壓與III波波峰潛伏期的函數(shù)關(guān)系ICP＝f(IIILatency)，在顯示屏上即顯示出FVEP-Latency曲線上III波波峰(負(fù)相)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的顱內(nèi)壓值。
根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明所指的基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟1.設(shè)置刺激人眼的可控脈沖式閃光信號(hào)，由其構(gòu)成誘發(fā)電位的激勵(lì)信號(hào)；閃光頻率、閃光脈沖寬度、閃光次數(shù)、及光亮度值分別為0.75Hz～1.0Hz、5.33ms～7.33ms、50～60次、20000cd/m2～25000cd/m2；光亮度定量控制，并維持適當(dāng)?shù)?、穩(wěn)定不變的閃光刺激強(qiáng)度，以保證無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓檢測(cè)的適應(yīng)性和一致性。
2、采用無(wú)創(chuàng)性電極拾取來(lái)自被測(cè)者頭顱FPZ、FZ、O1、O2的閃光視覺(jué)誘發(fā)電位FVEP信號(hào)。
3、將拾取的FVEP信號(hào)通過(guò)放大器放大后、經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)FVEP-Latency波形進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚類(lèi)疊加、截?cái)喾〝?shù)字濾波、以及滑動(dòng)平移法光順，顯示具有高可信度、高保真度、并易于識(shí)別FVEP-Latency特征曲線，將III波的波峰處確定為潛伏期(IIILatency)；4、根據(jù)顱內(nèi)壓與III波波峰潛伏期的函數(shù)關(guān)系(單位IIILatency_ms，ICP_mmH2O)，確定顱內(nèi)壓值，即(1).根據(jù)公式ICP＝a×IIILatency+b確定急性顱內(nèi)壓增高，其中a的取值范圍為4.732×(1±5％)，b的取值范圍為-326.17×(1±5％)；或(2).根據(jù)公式ICP＝αEXP(β×IIILatency)確定非急性顱內(nèi)壓增高及正常顱內(nèi)壓，其中α的取值范圍為9.3356×(1±5％)，β的取值范圍為0.0199×(1±5％)。
在顯示屏上即顯示出FVEP-Latency曲線上III波波峰(負(fù)相)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的顱內(nèi)壓值。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題之二所采用的技術(shù)方案是這樣的，即一種基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于1、包括信號(hào)與數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)完成顱內(nèi)神經(jīng)誘發(fā)電位時(shí)序信號(hào)的檢測(cè)采樣、特征曲線的濾波和光順處理、顱內(nèi)壓計(jì)算、檢測(cè)單或監(jiān)護(hù)記錄單的生成與打印、檢測(cè)數(shù)據(jù)文件管理，保證光閃爍觸發(fā)和檢測(cè)采樣的精確定時(shí)和同步；
2、包括眼罩式閃爍光源及光源材料，該閃爍光源為脈沖式，由計(jì)算機(jī)觸發(fā)控制，發(fā)光體由發(fā)光二極管陣列構(gòu)成，并布置于一對(duì)眼罩內(nèi)；3、包括由計(jì)算機(jī)定量控制光強(qiáng)的光強(qiáng)探測(cè)器，；4、包括電極，與超微信號(hào)放大器輸入端連接；5、超微信號(hào)放大器，它包括兩個(gè)多階帶阻濾波器和一個(gè)低頻帶通濾波器等電路，用以消除外界無(wú)用干擾信號(hào)，從中提取所需的超微FVEP信號(hào)進(jìn)行放大，該放大器特定頻段；0Hz～30Hz。
所述超微信號(hào)放大器、眼罩式閃爍光源通過(guò)控制轉(zhuǎn)換及調(diào)整模塊電路和數(shù)據(jù)采集卡及輸入輸出控制模塊接受計(jì)算機(jī)的控制。光強(qiáng)探測(cè)器及超微信號(hào)放大器通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡及輸入輸出控制模塊向計(jì)算機(jī)輸入信號(hào)。
本發(fā)明所采用的基于FVEP原理的顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)方法，克服了傳統(tǒng)方法有創(chuàng)、操作復(fù)雜、適用范圍小等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)便監(jiān)測(cè)顱內(nèi)壓。與現(xiàn)有的顱內(nèi)壓檢測(cè)產(chǎn)品相比，還增加了顱內(nèi)分腔壓力檢測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)、數(shù)據(jù)回放等功能，避免了有創(chuàng)檢測(cè)的危險(xiǎn)性和患者痛苦、減少了診斷費(fèi)用。本發(fā)明具有高穩(wěn)定性超微信號(hào)放大電路，光強(qiáng)定量控制及準(zhǔn)確的ICP＝f(Latency)函數(shù)關(guān)系，裝置采用模塊化、智能化、完全漢化設(shè)計(jì)，功能豐富、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)容易，還便于功能擴(kuò)展、產(chǎn)品升級(jí)。
本發(fā)明的平均相對(duì)測(cè)量誤差低于除開(kāi)顱測(cè)壓以外的其它測(cè)壓方法。本發(fā)明的一次測(cè)壓完成時(shí)間約3分鐘，遠(yuǎn)少于其它測(cè)壓方法


圖1閃光刺激、及FVEP信號(hào)拾取位置示意圖；圖2FVEP-Latency典型波形圖；圖3數(shù)字信號(hào)處理模塊流程圖；圖4截?cái)喾〝?shù)字濾波示意；
圖5硬件系統(tǒng)構(gòu)成框圖；圖6FVEP信號(hào)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換框圖；圖7～9閃光眼罩結(jié)構(gòu)示意圖；圖10眼罩內(nèi)電路圖；圖11～15 VL-C590型光亮度探頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖16轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊電路圖；圖17前置放大、中置放大電路；圖18第一級(jí)函數(shù)陷波器；圖19隔離微信號(hào)放大器；圖20低通濾波電路；圖21控制轉(zhuǎn)換及調(diào)整模塊(9)的結(jié)構(gòu)框圖；圖22非急性顱內(nèi)增高實(shí)施例ICP＝f(Latency)函數(shù)關(guān)系圖；圖23急性顱內(nèi)增高實(shí)施例ICP＝f(Latency)函數(shù)關(guān)系圖；圖24非急性顱內(nèi)壓增高實(shí)施例有創(chuàng)與無(wú)創(chuàng)數(shù)據(jù)表；圖25急性顱內(nèi)壓增高實(shí)施例有創(chuàng)與無(wú)創(chuàng)數(shù)據(jù)表。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的上述方法及裝置，可以通過(guò)具體附圖給出的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。
根據(jù)本發(fā)明，方法的步驟包括1、閃光眼罩對(duì)人眼發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)光刺激信號(hào)，經(jīng)視網(wǎng)膜光感受器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)眼罩內(nèi)的光源為脈沖式，由計(jì)算機(jī)觸發(fā)控制，構(gòu)成了誘發(fā)電位的激勵(lì)信號(hào)。閃光頻率、閃光脈沖寬度、閃光次數(shù)、及光亮度采用最優(yōu)組合值1.0Hz、5.997ms、60次、22000cd/m2。
所述光亮度需定量控制，并維持適當(dāng)?shù)摹⒎€(wěn)定不變的閃光刺激強(qiáng)度，才能夠保證無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓檢測(cè)的適應(yīng)性和一致性。
該光源的特點(diǎn)是(1)采用速率快的光電轉(zhuǎn)換，無(wú)滯后效應(yīng)；(2)采用黃色光源，褪彰性好，不易誘發(fā)視網(wǎng)膜延遲電位——該電位對(duì)本檢測(cè)系統(tǒng)為干擾信號(hào)；(3)低電壓、小電流驅(qū)動(dòng)發(fā)光，使用壽命長(zhǎng)；(4)發(fā)射光束為平行光、且亮度均勻、瞳孔為大視野受光，眼球轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)測(cè)量影響很小；(5)光強(qiáng)適中——既超過(guò)產(chǎn)生FVEP所需要的閾值、又不致產(chǎn)生視網(wǎng)膜延遲電位等干擾；(6)閃光眼罩發(fā)光亮度可自檢、并可隨時(shí)調(diào)整到所需數(shù)值，從而能夠避免光衰所導(dǎo)致的光刺激偏差及顱內(nèi)壓測(cè)量誤差。
1、采用觸阻抗小、無(wú)創(chuàng)性的葵花狀電極拾取來(lái)自FPZ、FZ、O1、O2的FVEP信號(hào)。其中無(wú)創(chuàng)性的葵花狀電極專(zhuān)利號(hào)ZL 00 2 44894.7公開(kāi)的技術(shù)結(jié)構(gòu)3、FVEP信號(hào)通過(guò)放大器(10～17)放大、再經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡(6)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，見(jiàn)圖2。
(1)計(jì)算機(jī)對(duì)FVEP-Latency特征曲線進(jìn)行數(shù)學(xué)處理后顯示，見(jiàn)圖2、圖3。
計(jì)算機(jī)對(duì)FVEP-Latency波形進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚類(lèi)疊加、截?cái)喾〝?shù)字濾波、以及滑動(dòng)平移法光順，使其具有高可信度、高保真度、并易于識(shí)別。
①動(dòng)態(tài)聚類(lèi)疊加就是對(duì)N次(50～60)檢測(cè)采樣曲線進(jìn)行疊加并平均，再經(jīng)聚類(lèi)分析后剔除n個(gè)(N*10％)奇異樣本，以使最終的FVEP-Latency特征曲線具有高的可信度，所述“N次”代表“閃光次數(shù)”；②截?cái)喾〝?shù)字濾波包括低通數(shù)字濾波、工頻截頻濾波、肌電截頻濾波，其特征在于采用了截?cái)喾ā龜?shù)字濾波的“端點(diǎn)效應(yīng)”，使FVEP-Latency特征曲線失真極?。唤?cái)喾ㄈ鐖D4所示，設(shè)欲取用的FVEP-Latency特征曲線長(zhǎng)度為L(zhǎng)(從時(shí)刻t2～時(shí)刻t3)，則事先提取長(zhǎng)度為2L(從時(shí)刻t1～時(shí)刻t4)的區(qū)段進(jìn)行數(shù)字濾波處理，然后掐頭1/2L(從時(shí)刻t1～時(shí)刻t2)去尾1/2L(從時(shí)刻t3～時(shí)刻t4)，最終只取用所需的中間段L(從時(shí)刻t2～時(shí)刻t3)。
③滑動(dòng)平移法光順對(duì)FVEP-Latency特征曲線光順處理后，可使波形易于識(shí)別及便于III波的波峰定位。
(2)移動(dòng)光標(biāo)至III波的波峰處以確定其潛伏期(IIILatency)，見(jiàn)圖2。
(3)應(yīng)用顱內(nèi)壓與III波波峰潛伏期的函數(shù)關(guān)系式①、或式②，計(jì)算機(jī)自動(dòng)推算出顱內(nèi)壓值。
式①I(mǎi)CP＝a*IIILatency+b急性顱內(nèi)壓增高適用；公式①根據(jù)急性顱內(nèi)壓增高患者的III波波峰潛伏期值與開(kāi)顱測(cè)壓值經(jīng)數(shù)學(xué)回歸得到，。
式②ICP＝α*EXP(β*IIILatency)非急性顱內(nèi)壓增高及正常顱內(nèi)壓適用。
公式②根據(jù)非急性顱內(nèi)壓增高患者及正常人的III波波峰潛伏期值與開(kāi)顱測(cè)壓值經(jīng)數(shù)學(xué)回歸得到。
注a、b、α、β均為常數(shù)，HILatency單位ms，ICP單位mmH2O。a、b、α、β的較佳取值如下①公式ICP＝4.7432IIILatency-326.17急性顱內(nèi)壓增高適用；②公式ICP＝9.3356EXP(0.0199IIILatency)非急性顱內(nèi)壓增高及正常顱內(nèi)壓適用。
4、顯示屏上即顯示出FVEP-Latency曲線上III波波峰(負(fù)相)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的顱內(nèi)壓值。見(jiàn)圖2。
參見(jiàn)圖22、23，及附表1、2，通過(guò)48例非急性顱內(nèi)壓增高檢測(cè)數(shù)據(jù)及56例急性顱內(nèi)壓增高檢測(cè)數(shù)據(jù)，舉例說(shuō)明ICP＝f(Latency)函數(shù)關(guān)系的獲得，其誤差在臨床允許的范圍內(nèi)。實(shí)際上，本發(fā)明的給出的函數(shù)關(guān)系是經(jīng)過(guò)上千例實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)回歸獲得的。
本發(fā)明裝置的實(shí)施例中，主要由以下部件構(gòu)成(1)信號(hào)與數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)。該計(jì)算機(jī)完成顱內(nèi)神經(jīng)誘發(fā)電位時(shí)序信號(hào)的檢測(cè)采樣、特征曲線的濾波和光順處理、顱內(nèi)壓計(jì)算、檢測(cè)單或監(jiān)護(hù)記錄單的生成與打印、檢測(cè)數(shù)據(jù)文件管理。相應(yīng)的控制軟件在MS-DOS操作系統(tǒng)下運(yùn)行，以保證光閃爍觸發(fā)和檢測(cè)采樣的精確定時(shí)和同步。
(2)閃爍光源。該閃爍光源為脈沖式，由計(jì)算機(jī)觸發(fā)控制。發(fā)光體(20)由發(fā)光二極管陣列構(gòu)成，并布置于一對(duì)MK11型眼罩(21)之中，以便于臨床使用，見(jiàn)圖7～9。所述MK11型眼罩(21)由蘇州半導(dǎo)體總廠生產(chǎn)。其參數(shù)為①光源材料發(fā)光二極管(LED)，亮度9000cd/m2±5％、波長(zhǎng)590±5nm(黃光)發(fā)射角15°、(恒壓源VF＝2.0V)正向電流21.5mA±7％；②排列方式在a＝29.8mm、b＝25.0mm的橢圓面積內(nèi)點(diǎn)陣式密布，見(jiàn)圖8；其電路由穩(wěn)壓集成器SCA015與發(fā)光二極管LED構(gòu)成，見(jiàn)圖10；(3)光強(qiáng)探測(cè)器。本實(shí)施例中，采用VL-C590型高精度光亮度檢測(cè)探頭，該探頭由杭州遠(yuǎn)方公司生產(chǎn)。參見(jiàn)圖11～15。
VL-C590型光亮度探頭由光探頭(22)和遮光筒(23)構(gòu)成，其中遮光筒(23)套在閃光眼罩(21)的發(fā)光體(20)上。適用于測(cè)量λ＝590±5nm發(fā)光二極管點(diǎn)陣(眼罩式外形)的光亮度。亮度探頭將輸入的光亮度信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)比例的直流電壓信號(hào)，輸出至數(shù)據(jù)采集卡(6)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再輸入計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)根據(jù)事先編入軟件的亮度要求自動(dòng)控制閃光眼罩發(fā)光體(20)的閃光亮度。
VL-C590型光亮度探頭主要參數(shù)和性能指標(biāo)①探頭測(cè)量量程67500cd/m2、最大允許輸入100000cd/m2；②探頭額定輸出范圍DC 0V～5V；③探頭變比系數(shù)K＝13500cd/m2/V；④線性0.5％；⑤零位±0.1％量程；⑥準(zhǔn)確度一級(jí)；⑦探頭輸出阻抗1kΩ；⑧工作條件a.工作電源±12V～15V；b.環(huán)境溫度0℃～40℃；c.環(huán)境濕度55±15R.H.
(4)電極。本實(shí)施例中，電極采用SEF-1型葵花狀電極，參見(jiàn)專(zhuān)利ZL 00 244894.7，為FVEP信號(hào)的拾取器。電極也可選用針狀電極。
(5)放大器。該放大器是為實(shí)現(xiàn)特定頻段的超微FVEP信號(hào)的正常放大而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，它由(10)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換電路，(11)輸入級(jí)保護(hù)電路，(12)前置放大器，(13)中置放大器，(15)隔離放大器，兩個(gè)函數(shù)陷波器(14)、(17)及一個(gè)低頻帶通濾波器(16)電路優(yōu)化組合而成的，見(jiàn)圖6。
其特征在于開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換電路(10)由光繼電器組成接收信號(hào)電路；前置放大器(12)由微信號(hào)差分放大器構(gòu)成；中置放大器(13)由微信號(hào)放大器構(gòu)成；函數(shù)陷波器(14)、(17)由有源函數(shù)型帶阻放大電路構(gòu)成；隔離放大器(15)由一個(gè)輸出、輸入、電源三端隔離的放大器構(gòu)成；低頻帶通濾波器(16)由五階橢圓低通有源濾波電路構(gòu)成。FVEP信號(hào)經(jīng)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換電路(10)分別由兩條信號(hào)線通過(guò)前置放大器(12)的輸入端與前置放大器連接，再通過(guò)輸出端與中置放大器(13)的輸入端連接，再通過(guò)中置放大器的輸出端與第一級(jí)函數(shù)型帶阻濾波器(14)的輸入端連接，再通過(guò)第一級(jí)函數(shù)型帶阻濾波器的輸出端與隔離放大器(15)的輸入端連接，再通過(guò)隔離放大器的輸出端與低頻帶通濾波器(16)的輸入端連接，再通過(guò)低頻帶通濾波器的輸出端與第二級(jí)函數(shù)型帶阻濾波器(17)的輸入端連接，最后再通過(guò)第二級(jí)函數(shù)型帶阻濾波器的輸出端輸出至數(shù)據(jù)卡(6)，見(jiàn)圖6。
其主要技術(shù)指標(biāo)放大倍數(shù)≥2.8×105；信號(hào)輸入范圍0.01μV～10.00μV；信號(hào)頻率范圍0Hz～30Hz；共模抑制比≥60dB；幅頻特性在10Hz～30Hz范圍內(nèi)輸出信號(hào)變化幅度不超過(guò)1V；阻帶特性50Hz時(shí)，輸出電壓不大于0.08V(無(wú)輸入信號(hào))。
放大器結(jié)構(gòu)中，由于各單元電路采用了上述連接方式，可抑制消除外界無(wú)用干擾信號(hào)，從輸入信號(hào)的特定頻段中提取出所需檢測(cè)的FVEP信號(hào)，見(jiàn)圖6。
放大器工作流程如圖6所示FVEP信號(hào)由電極輸入轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊(10)進(jìn)入輸入級(jí)保護(hù)電路(11)后，依次通過(guò)前置放大器(12)中置放大器(13)的全頻段信號(hào)處理后，進(jìn)入第一級(jí)有源函數(shù)型帶阻濾波器(14)進(jìn)行干擾頻段信號(hào)的濾波處理，再由隔離微信號(hào)放大器(15)隔離后進(jìn)入大信號(hào)處理階段。再經(jīng)低頻帶通濾波器(16)和第二級(jí)有源函數(shù)型帶阻濾波器(17)提取FVEP信號(hào)所在頻段的有效信號(hào)，輸入數(shù)據(jù)采集卡(6)再提供給計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算分析并將結(jié)果顯示、記錄。
在具體實(shí)施例中①參見(jiàn)圖16圖中電路由光繼電器U8，U9，U10，U18組成信號(hào)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換通道，由緩沖驅(qū)動(dòng)器U13及電阻R3，R48-R51組成控制電路，由電容C43，C44，電阻R52-R56組成衰耗輸入電路，微信號(hào)通過(guò)葵花電極拾取進(jìn)入高靈敏度微信號(hào)放大器的通道轉(zhuǎn)換模塊(10)。其特征在于，所述電路輸入端接收來(lái)自Fpz、Fz、O1、O2四點(diǎn)的FVEP信號(hào)(參見(jiàn)附圖6)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)模塊由無(wú)感的低阻抗高速光繼電器組成開(kāi)關(guān)陣列，實(shí)時(shí)傳輸被測(cè)信號(hào)。
②參見(jiàn)圖17圖中電路由電容C33-C36，電阻R42，R43組成輸入級(jí)濾波及自激消除電路，可通過(guò)關(guān)斷信號(hào)通路來(lái)控制消除電路的自激。由雙端差分輸入放大集成電路U7，電阻R41，電容C31，C32組成高靈敏度、高增益的前置輸入級(jí)，由集成電路U6A，U6B，電容C2，C27-C30，電阻R36組成中置放大電路。由其構(gòu)成低噪聲、低漂移的三運(yùn)放放大系統(tǒng)，極大的提高了系統(tǒng)檢測(cè)弱信號(hào)的能力，同時(shí)也提高了雙通道之間的平衡度，降低了外界干擾信號(hào)對(duì)前置放大級(jí)的干擾。
③參見(jiàn)圖18圖中的第一函數(shù)陷波器由集成電路U1A，U1B，電阻R4，R19，R22，R25-R29，R32，R33，電位器W6-W8，電容C1，C11-C13，C15，C16，C19，C20，C23組成，并利用中置放大器和第一級(jí)函數(shù)陷波器組成一級(jí)組合電路，此種組合有效的將被測(cè)信號(hào)和與被測(cè)信號(hào)同樣大小的人體本體干擾信號(hào)一起放大后進(jìn)入第一級(jí)函數(shù)陷波器，使后者更有效的針對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行抑制處理，函數(shù)陷波器的變形電路結(jié)構(gòu)有較好的通阻帶特性。用于抑制無(wú)用的干擾信號(hào)和電源雜波的干擾。
④參見(jiàn)圖19圖中電路由隔離放大集成電路U5，電阻R11，R44-R47，電容C24，C25，C37-C42組成隔離放大電路，由U14光電隔離器，線圈T2，電阻R59，R60，電容C47-C49組成電源供給及檢測(cè)電路。由其實(shí)現(xiàn)隔離微信號(hào)放大級(jí)和采樣級(jí)的電氣隔離，以達(dá)到系統(tǒng)的安全性。并向前、后級(jí)提供高品質(zhì)的工作電源。
⑤參見(jiàn)圖20圖中電路由放大集成電路U2，U3，U4，電阻R2，R6，R8-R12，R14-R18，R20，R21，R23，R24，R61，R62，R65，電容C1-C3，C5，C6，C17，C18，C21，C22，C50，C55，C60，C61組成五階橢圓函數(shù)低通有源濾波電路，低頻帶通濾波器其特征在于，通過(guò)低頻帶通濾波器可提取特定頻段FVEP信號(hào)。特定頻段為0Hz～30Hz。
⑥第二級(jí)函數(shù)陷波器的結(jié)構(gòu)與第一級(jí)函數(shù)陷波器的結(jié)構(gòu)相同，但有關(guān)元器件的取值存在不同。
第二級(jí)函數(shù)陷波器，采用的是單一頻率阻帶濾波電路(50Hz)。用于消除來(lái)自于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工頻干擾。
整個(gè)放大系統(tǒng)采用模塊優(yōu)化布置，加裝多種屏蔽，隔離各種干擾源。放大器具有優(yōu)良的抗干擾能力和弱信號(hào)高保真放大能力，具有很高的穩(wěn)定性、可靠性。
(6)數(shù)據(jù)采集卡及輸入輸出控制。見(jiàn)圖5、6數(shù)據(jù)采集卡及輸入輸出控制電路由高速高精度16位A/D構(gòu)成，負(fù)責(zé)將放大和濾波處理后的FVEP信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于計(jì)算機(jī)的處理。還可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)源用于整個(gè)系統(tǒng)的自測(cè)及自動(dòng)調(diào)整。
(7)打印機(jī)。略。
(8)顯示器。略。
(9)控制轉(zhuǎn)換及調(diào)整模塊。見(jiàn)圖21圖中電路由LED驅(qū)動(dòng)器(MK10A)U30，U31，光繼電器U32，U33，數(shù)字電位器U34，U35組成。由其實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)控制下由光繼電器產(chǎn)生脈沖控制信號(hào)用于眼罩的閃爍發(fā)光，并利用LED驅(qū)動(dòng)器(MK10A)和數(shù)字電位器對(duì)眼罩的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。
根據(jù)樣機(jī)在重慶醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院臨床試驗(yàn)證明，所作的急性顱內(nèi)壓增高29例，非急性顱內(nèi)壓增高22例驗(yàn)證試驗(yàn)中，有創(chuàng)與無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓檢測(cè)值相關(guān)、一致，平均相對(duì)誤差低于11.1％，在臨床允許的范圍之內(nèi)，證明兩者具有可互換性，本發(fā)明顱內(nèi)監(jiān)測(cè)儀臨床應(yīng)用有效。
權(quán)利要求
1.一種基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟(1)、設(shè)置刺激人眼的可控脈沖式閃光信號(hào)，由其構(gòu)成誘發(fā)電位的激勵(lì)信號(hào)；閃光頻率、閃光脈沖寬度、閃光次數(shù)、及光亮度值分別為0.75Hz～1.0Hz、5.33ms～7.33ms、50～60次、20000cd/m2～25000cd/m2；光亮度定量控制，并維持適當(dāng)?shù)?、穩(wěn)定不變的閃光刺激強(qiáng)度，以保證無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓檢測(cè)的適應(yīng)性和一致性。(2)、采用無(wú)創(chuàng)性電極拾取來(lái)自被測(cè)者頭顱FPZ、FZ、O1、O2的閃光視覺(jué)誘發(fā)電位FVEP信號(hào)。(3)、將拾取的FVEP信號(hào)通過(guò)放大器放大后、經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)FVEP-Latency波形進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚類(lèi)疊加、截?cái)喾〝?shù)字濾波、以及滑動(dòng)平移法光順，顯示具有高可信度、高保真度、并易于識(shí)別FVEP-Latency特征曲線，并確定III波的波峰處的潛伏期(IIILatency)值；(4)、根據(jù)顱內(nèi)壓與III波波峰潛伏期的函數(shù)關(guān)系(單位IIILatency_ms，ICP_mmH2O)，確定顱內(nèi)壓值，即①.根據(jù)公式ICP＝a×IIILatency+b確定急性顱內(nèi)壓增高患者的顱內(nèi)壓，其中a的取值范圍為4.732×(1±5％)，b的取值范圍為-326.17×(1±5％)；或②.根據(jù)公式ICP＝αEXP(β×IIILatency)確定非急性顱內(nèi)壓增高患者及正常人的顱內(nèi)壓，其中α的取值范圍為9.3356×(1±5％)，β的取值范圍為0.0199×(1±5％)。在顯示屏上即顯示出FVEP-Latency曲線上III波波峰(負(fù)相)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的顱內(nèi)壓值。
2.一種基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于(1)、包括信號(hào)與數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)完成顱內(nèi)神經(jīng)誘發(fā)電位時(shí)序信號(hào)的檢測(cè)采樣、特征曲線的濾波和光順處理、顱內(nèi)壓計(jì)算、檢測(cè)單或監(jiān)護(hù)記錄單的生成與打印、檢測(cè)數(shù)據(jù)文件管理，保證光閃爍觸發(fā)和檢測(cè)采樣的精確定時(shí)和同步；(2)、包括眼罩式閃爍光源及光源材料，該閃爍光源為脈沖式，由計(jì)算機(jī)觸發(fā)控制，發(fā)光體由發(fā)光二極管陣列構(gòu)成，并布置于一對(duì)眼罩內(nèi)；(3)、包括光強(qiáng)探測(cè)器；(4)、包括無(wú)創(chuàng)性電極，與超微信號(hào)放大器輸入端連接；(5)、超微信號(hào)放大器，它包括兩個(gè)多階帶阻濾波器和一個(gè)低頻帶通濾波器等電路，用以消除外界無(wú)用干擾信號(hào)，從中提取所需的超微FVEP信號(hào)進(jìn)行放大，該放大器特定頻段0Hz～30Hz。所述超微信號(hào)放大器、眼罩式閃爍光源通過(guò)控制轉(zhuǎn)換及調(diào)整模塊電路和數(shù)據(jù)采集卡及I/O控制電路接受計(jì)算機(jī)的控制。光強(qiáng)探測(cè)器及超微信號(hào)放大器通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡及I/O控制電路向計(jì)算機(jī)輸入信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)方法，其特征在于采用觸阻抗小、無(wú)創(chuàng)性的葵花狀電極拾取來(lái)自FPZ、FZ、O1、O2的FVEP信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)方法，其特征在于對(duì)FVEP-Latency波形進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚類(lèi)疊加、截?cái)喾〝?shù)字濾波、滑動(dòng)平移法光順處理，其中①動(dòng)態(tài)聚類(lèi)疊加對(duì)N次(50～60)檢測(cè)采樣曲線進(jìn)行疊加并平均，再經(jīng)聚類(lèi)分析后剔除n個(gè)(N*10％)奇異樣本，所述“N次”代表“閃光次數(shù)”；②截?cái)喾〝?shù)字濾波包括低通數(shù)字濾波、工頻截頻濾波、肌電截頻濾波，其中截?cái)喾樵O(shè)欲取用的FVEP-Latency特征曲線長(zhǎng)度為L(zhǎng)(從時(shí)刻t2～時(shí)刻t3)，則事先提取長(zhǎng)度為2L(從時(shí)刻t1～時(shí)刻t4)的區(qū)段進(jìn)行數(shù)字濾波處理，然后掐頭1/2L(從時(shí)刻t1～時(shí)刻t2)去尾1/2L(從時(shí)刻t3～時(shí)刻t4)，最終只取用所需的中間段L(從時(shí)刻t2～時(shí)刻t3)；③滑動(dòng)平移法光順。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于閃爍光源為脈沖式，其發(fā)光體由發(fā)光二極管陣列構(gòu)成，并布置于一對(duì)眼罩之中；其中光源材料發(fā)光二極管，亮度9000cd/m2±5％、波長(zhǎng)590±5nm(黃光)發(fā)射角15°、(恒壓源VF＝2.0V)正向電流21.5mA±7％；排列方式在a＝29.8mm、b＝25.0mm的橢圓面積內(nèi)點(diǎn)陣式密布，其電路由穩(wěn)壓集成器SCA015與發(fā)光二極管LED構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于放大器由開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換電路(10)，輸入級(jí)保護(hù)電路(11)，前置放大器(12)，中置放大器(13)，隔離放大器(15)，兩個(gè)函數(shù)陷波器(14)、(17)及一個(gè)低頻帶通濾波器(16)電路組合而成的，其中開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換電路(10)由光繼電器組成接收信號(hào)電路；前置放大器(12)由微信號(hào)差分放大器構(gòu)成；中置放大器(13)由微信號(hào)放大器構(gòu)成；函數(shù)陷波器(14)、(17)由有源函數(shù)型帶阻放大電路構(gòu)成；隔離放大器(15)由一個(gè)輸出、輸入、電源三端隔離的放大器構(gòu)成；低頻帶通濾波器(16)由五階橢圓低通有源濾波電路構(gòu)成；FVEP信號(hào)經(jīng)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換電路(10)分別由兩條信號(hào)線通過(guò)前置放大器(12)的輸入端與前置放大器連接，再通過(guò)輸出端與中置放大器(13)的輸入端連接，再通過(guò)中置放大器的輸出端與第一級(jí)函數(shù)型帶阻濾波器(14)的輸入端連接，再通過(guò)第一級(jí)函數(shù)型帶阻濾波器的輸出端與隔離放大器(15)的輸入端連接，再通過(guò)隔離放大器的輸出端與低頻帶通濾波器(16)的輸入端連接，再通過(guò)低頻帶通濾波器的輸出端與第二級(jí)函數(shù)型帶阻濾波器(17)的輸入端連接，最后再通過(guò)第二級(jí)函數(shù)型帶阻濾波器的輸出端輸出至高精度A/D轉(zhuǎn)換及信號(hào)發(fā)生器(6)；該電路的放大倍數(shù)≥2.8×105；信號(hào)輸入范圍0.01μV～10.00μV；信號(hào)頻率范圍0Hz～30Hz；共模抑制比≥60dB；幅頻特性在10Hz～30Hz范圍內(nèi)輸出信號(hào)變化幅度不超過(guò)1V；阻帶特性50Hz時(shí)，輸出電壓不大于0.08V(無(wú)輸入信號(hào))。
7.根據(jù)權(quán)利要求2、6所述的基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于由電容(C33-C36)，電阻(R42，R43)組成輸入級(jí)濾波及自激消除電路，由雙端差分輸入放大集成電路(U7)，電阻(R41)，電容(C31，C32)組成高靈敏度、高增益的前置輸入級(jí)，由集成電路(U6A，U6B)，電容(C2，C27-C30)，電阻(R36)組成中置放大電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求2、6所述的基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于函數(shù)陷波器由集成電路(U1A，U1B)，電阻(R4，R19，R22，R25-R29，R32，R33)，電位器(W6-W8)，電容(C1，C11-C13，C15，C16，C19，C20，C23)組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求2、6所述的基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于由放大集成電路(U2，U3，U4)，電阻(R2，R6，R8-R12，R14-R18，R20，R21，R23，R24，R61，R62，R65)，電容(C1-C3，C5，C6，C17，C18，C21，C22，C50，C55，C60，C61)組成五階橢圓函數(shù)低通有源濾波電路，通過(guò)低頻帶通濾波器提取特定頻段FVEP信號(hào)，特定頻段為0Hz～30Hz。
全文摘要
本發(fā)明涉及的一種基于閃光視覺(jué)誘發(fā)電位原理的無(wú)創(chuàng)顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)方法，采用閃光眼罩對(duì)人眼發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)光刺激信號(hào)，經(jīng)視網(wǎng)膜光感受后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)→檢測(cè)電極拾取電信號(hào)經(jīng)放大器處理→輸入計(jì)算機(jī)→顯示閃光視覺(jué)誘發(fā)電位(FVEP)特征曲線→確定III波的波峰潛伏期(IIILatency)→應(yīng)用顱內(nèi)壓與III波波峰潛伏期的函數(shù)關(guān)系ICP＝f(IIILatency)，在顯示屏上即顯示出FVEP－Latency曲線上III波波峰(負(fù)相)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的顱內(nèi)壓值。所述裝置包括眼罩式閃爍光源、光強(qiáng)探測(cè)器；電極；超微信號(hào)放大器。本方法實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)便監(jiān)測(cè)顱內(nèi)壓。裝置臨床驗(yàn)證應(yīng)用有效。
文檔編號(hào)A61B5/03GK1404793SQ0213360
公開(kāi)日2003年3月26日 申請(qǐng)日期2002年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月13日
發(fā)明者朱光輝, 楊凱, 丁玉成, 董為偉, 張建國(guó), 周冀英 申請(qǐng)人:重慶海威康醫(yī)療儀器有限公司