專利名稱：一種數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀，屬于醫(yī)用儀器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國每年活產(chǎn)嬰1800萬 2000萬，其中，圍產(chǎn)期窒息缺氧發(fā)生率為1.56%，每年約有30萬兒童由于圍產(chǎn)期因素造成腦損失，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)殘疾。但是，如果能早期診斷并及時(shí)采取神經(jīng)保護(hù)措施，可控制神經(jīng)元凋亡的發(fā)生，從而有效降低神經(jīng)元死亡率。同時(shí)，隨著我國產(chǎn)科醫(yī)療水平的提高，以及由于生活方式改變所引起的高齡產(chǎn)婦數(shù)量的增多，早產(chǎn)兒的存活率也從1985年的4.5%提高到目前的6%。而早產(chǎn)兒由于過早離開母體環(huán)境，其神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育極不成熟，從而容易出現(xiàn)異常，需要特別地監(jiān)護(hù)。
因此，對新生兒的腦功能狀態(tài)(包括腦損傷的腦發(fā)育)的評價(jià)，特別是及時(shí)評價(jià)就顯得極為重要了。
用常規(guī)EEG進(jìn)行腦功能監(jiān)護(hù)，在臨床中會遇到腦電波形變異性大、新生兒腦電波形的解讀難度大、電極多，安裝與拆卸操作繁雜、對環(huán)境要求高、常被病房內(nèi)其他設(shè)備或操作干擾、信號的可靠性得不到保障等缺點(diǎn)，因此，導(dǎo)致了常規(guī)EEG系統(tǒng)至今沒有得到廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀(CFM)，能更好地應(yīng)用于臨床實(shí)踐中，以解決上述問題。
本發(fā)明提供的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀包括信號采集系統(tǒng)、信號放大系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)，所述信號采集系統(tǒng)將采集獲得的信號經(jīng)信號放大系統(tǒng)放大后送入信號處理系統(tǒng)處理，從而獲得振幅整合腦電圖，所述信號采集系統(tǒng)為單導(dǎo)聯(lián)或雙導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，所述信號放大系統(tǒng)包括隔離放大器和主放大器，
4所述信號處理系統(tǒng)包括用于CFM濾波的模塊、用于振幅壓縮的模塊、以及
用于峰值檢測與平滑的模塊。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，信號放大系統(tǒng)中的隔離放大器使患者與
電源隔離，保證患者的安全，而主放大器可將微弱的腦電信號高保真地放大，
并通過14位高精度AD采樣，送入主CPU系統(tǒng)，進(jìn)行信號處理。
根據(jù)本發(fā)明，所述的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀還包括時(shí)間壓縮系統(tǒng)。 根據(jù)本發(fā)明，所述的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀還包括阻抗檢測系統(tǒng)。 根據(jù)本發(fā)明，所述的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀還包括顯示模塊和/
或數(shù)據(jù)輸出模塊。
根據(jù)本發(fā)明，所述的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀的顯示模塊為顯示器。 根據(jù)本發(fā)明，所述的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀的數(shù)據(jù)輸出模塊為打
印系統(tǒng)、外接存儲裝置或網(wǎng)絡(luò)通訊接口。
使用本發(fā)明提供的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀，對環(huán)境要求低，抗千
擾、抗漂移能力強(qiáng)，并能實(shí)現(xiàn)床邊長時(shí)間實(shí)時(shí)連續(xù)檢測，能及時(shí)反映病人的
腦功能改變情況。


圖1為本發(fā)明提供的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀構(gòu)成的示意圖。 圖2為本發(fā)明提供的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀的工作原理。 圖3為振幅壓縮及峰值檢測與平滑的示意圖，其中，圖中的上半部分為
經(jīng)過振幅壓縮和峰值檢測與平滑處理后的振幅整合腦電信號，圖中的下半部
分為原始采集到的腦電信號。
圖4為振幅整合腦電信號波形及阻抗顯示示意圖，其中，圖中的上半部
分為振幅整合腦電信號波形(CFMPeak-Peak),單位為微伏，圖中的下半部
分微導(dǎo)聯(lián)的實(shí)施例阻抗特性(Electrode Impendance)，單位為千歐姆。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，應(yīng)清楚，以下只是對本發(fā) 明的一個(gè)說明，而不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是對本發(fā)明的限定。本發(fā)明提供的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀，包括信號采集系統(tǒng)、信號 放大系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)，集監(jiān)護(hù)、檢測、分析、測量和記錄于一體，該數(shù) 字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀以簡化的形式采集并顯示腦電波形，即從雙頂骨 處采集腦電，經(jīng)信號放大、濾波、振幅壓縮及整合，并輸出在屏幕和記錄紙
上。CFM主要由信號采集、放大、濾波、振幅壓縮、峰值檢測及平滑、阻抗 檢測、時(shí)間壓縮等功能模塊組成，其整機(jī)系統(tǒng)具體如實(shí)施例所示。 實(shí)施例1、數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀的結(jié)構(gòu)
如圖1所示，包括信號采集系統(tǒng)、信號放大系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)，信號 采集系統(tǒng)將采集獲得的信號經(jīng)信號放大系統(tǒng)放大后送入信號處理系統(tǒng)處理， 從而獲得振幅整合腦電圖。為加強(qiáng)該監(jiān)護(hù)儀的功能，還包括時(shí)間壓縮系統(tǒng)和 阻抗檢測系統(tǒng)，以及顯示模塊和/或數(shù)據(jù)輸出模塊，其具體結(jié)構(gòu)如圖2所示， 包括以下部分
信號采集系統(tǒng)該系統(tǒng)可使用單導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)或雙導(dǎo)聯(lián)工作系統(tǒng)，其中， 為方便使用，數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀獲取的腦電信號可以由安放
在雙頂骨處一對電極獲取，電極位置為國際標(biāo)準(zhǔn)10-20電極安放系統(tǒng)的P3-P4
(或F3-F4)，同時(shí)Fz點(diǎn)(前額中部)接地，該模式即為單導(dǎo)聯(lián)工作模式， 使用該模式的目的在于觀察與監(jiān)護(hù)病人大腦的整體活動(dòng)情況；
而為了防止誤判的發(fā)生并同時(shí)觀察病人左右腦的活動(dòng)情況，在信號采集 系統(tǒng)還可以采用雙導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，腦電信號可以由安放在雙頂骨處兩對電極獲取， 該電極位置為國際標(biāo)準(zhǔn)10-20電極安放系統(tǒng)的P3- F3和P4-F4。
數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀是一種長時(shí)間檢測儀器，因此，其信號獲 取需要保持長時(shí)間的穩(wěn)定可靠，而確保電極與頭皮間的良好接觸是保證信號 質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀中還包括有阻抗檢測系統(tǒng)。 當(dāng)阻抗升高時(shí)，阻抗檢測系統(tǒng)會提示電極接觸不良，提醒使用者調(diào)整電極， 從而可以保證所得到的圖形正確。
信號放大系統(tǒng)腦電信號經(jīng)電極采集后，輸入隔離放大器后再輸入到主 放大器中，其中，隔離放大器使患者與儀器電源及電源地隔離開，保證了患 者的安全。而主放大器可將微弱的腦電信號高保真地放大，并通過14位高精 度AD采樣，送入主CPU系統(tǒng)。信號處理系統(tǒng)包括用于CFM濾波的模塊，通過該的模塊使得經(jīng)過采
樣的數(shù)字腦電信號在該環(huán)節(jié)中進(jìn)行了頻率篩選及振幅補(bǔ)償。使用的CFM濾 波器對不同頻帶范圍內(nèi)的信號有不同的增益，其中
對于0-2Hz頻率的信號，其增益為60db/decade;
對于2-12Hz頻率的信號，其增益為12db/decade;
對于12-16Hz頻率的信號，其增益為ldb〉10Hz水平；
對于16-30Hz頻率的信號，其增益為-120db/decade;
經(jīng)過上述濾波和補(bǔ)償后的信號可以更接近大腦皮層的真實(shí)活動(dòng)情況。
同時(shí)，在信號處理系統(tǒng)還有用于振幅壓縮的模塊和用于峰值檢測與平滑 的模塊。其中，用于振幅壓縮的模塊，用于將放大后的腦電波形在幅度軸上 按對數(shù)坐標(biāo)顯示，從而，在紙上顯示更大的原始腦電波形幅度變化的動(dòng)態(tài)范 圍；用于峰值檢測與平滑的模塊用于將壓縮后的腦電波通過一個(gè)模擬整流模 塊，提取出腦電波的包絡(luò)(即峰值)，并將獲得的一系列峰值用平滑的曲線連 接起來，使振幅整合腦電圖(aEEG)波形成為能反映原始腦電圖的最大波動(dòng) 幅度(aEEG波形的上邊緣)以及最小波動(dòng)幅度(aEEG波形的下邊緣)的波 譜帶。
為了便于醫(yī)護(hù)人員從整體上觀察病人的腦功能狀態(tài)，在數(shù)字化振幅整合 腦功能監(jiān)護(hù)儀的信號處理系統(tǒng)中還加入了時(shí)間壓縮系統(tǒng)，以用于CFM輸出 aEEG波形時(shí)，在時(shí)間軸方向?qū)EEG波形進(jìn)行壓縮。時(shí)間壓縮系統(tǒng)，使得 aEEG相鄰波形相互疊加、整合，最終表現(xiàn)為寬窄相間的波譜帶，從而使得 長達(dá)數(shù)小時(shí)的原始腦電波形能反映在aEEG非常短的一段波譜帶中。同時(shí)， 為了給與小幅度的波形以較明顯的位置，當(dāng)原始腦電的峰-峰值小于6uv， 則譜線不進(jìn)行對數(shù)壓縮，仍按線性關(guān)系顯示。
同時(shí)，為了便于結(jié)果顯示，該數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀還包括顯示 模塊和/或數(shù)據(jù)輸出模塊。其中，顯示模塊為顯示器，優(yōu)選的為觸摸式TFT 液晶顯示系統(tǒng)，數(shù)據(jù)輸出模塊為打印系統(tǒng)(優(yōu)選的為熱敏打印系統(tǒng))、外接存 儲裝置或網(wǎng)絡(luò)通訊接口 (以用于醫(yī)院監(jiān)護(hù)或與局域網(wǎng)連接)。
由于本發(fā)明提供的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀具有上述結(jié)構(gòu)，因此， 本發(fā)明提供的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀產(chǎn)生的輸出結(jié)果為振幅整合腦電
7圖(aEEG)，其提取了 EEG波形的振幅特性，可將長時(shí)間的EEG振幅波形 經(jīng)過壓縮整合顯示出來，同時(shí)，該數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀采用了獨(dú)有 的數(shù)字CFM補(bǔ)償濾波技術(shù)和數(shù)字對數(shù)整流振幅提取技術(shù)，可以更好的應(yīng)用 于臨床實(shí)踐中。
因此，相對于常規(guī)EEG，使用本發(fā)明提供的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù) 儀，具有對環(huán)境要求低，抗干擾、抗漂移能力強(qiáng)，并能實(shí)現(xiàn)床邊長時(shí)間實(shí)時(shí) 連續(xù)檢測，能及時(shí)反映病人的腦功能改變情況等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1、一種數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀，其特征在于，所述數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀包括信號采集系統(tǒng)、信號放大系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)，所述信號采集系統(tǒng)將采集獲得的信號經(jīng)所述信號放大系統(tǒng)放大后送入所述信號處理系統(tǒng)處理，從而獲得振幅整合腦電圖，所述信號采集系統(tǒng)為單導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)或雙導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，所述信號放大系統(tǒng)包括隔離放大器和主放大器，所述信號處理系統(tǒng)包括用于CFM濾波的模塊、用于振幅壓縮的模塊、以及用于峰值檢測與平滑模塊。
2、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀，其特征在于，所 述CFM濾波的模塊對采樣的數(shù)字腦電信號進(jìn)行頻率篩選及振幅補(bǔ)償。
3、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀，其特征在于，所 述振幅壓縮環(huán)節(jié)用于將放大后的腦電波形在幅度軸上按對數(shù)坐標(biāo)顯示。
4、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀，其特征在于，所 述峰值檢測與平滑模塊用于將壓縮后的腦電波通過模擬整流模塊，提取出腦 電波的包絡(luò)，并將獲得的一系列峰值用平滑的曲線連接起來，使振幅整合腦 電圖波形成為能反映原始腦電圖的最大波動(dòng)幅度以及最小波動(dòng)幅度的波譜 帶。
5、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀，其特征在于，所 述數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀還包括顯示模塊和/或數(shù)據(jù)輸出模塊。
6、 如權(quán)利要求5所述的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀，其特征在于，所 述顯示模塊為顯示器；所述數(shù)據(jù)輸出模塊為打印系統(tǒng)、外接存儲裝置或網(wǎng)絡(luò) 通訊接口 。
7、 如權(quán)利要求5或6所述的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀，其特征在于 所述顯示模塊為觸摸式TFT液晶顯示系統(tǒng)；所述打印系統(tǒng)為熱敏打印系統(tǒng)； 所述外接存儲裝置式網(wǎng)絡(luò)接口為醫(yī)院監(jiān)護(hù)用局域網(wǎng)。
8、 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀，其特征在于，所 述數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀還包括時(shí)間壓縮系統(tǒng)，用于CFM輸出aEEG 波形時(shí)，在時(shí)間軸方向?qū)EEG波形進(jìn)行壓縮。
9、如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀，其特征在于，所 述數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀還包括阻抗檢測系統(tǒng)，以確保電極與頭皮間 的良好接觸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀。該監(jiān)護(hù)儀包括信號采集系統(tǒng)、信號放大系統(tǒng)和信號處理系統(tǒng)，信號采集系統(tǒng)將采集獲得的信號經(jīng)信號放大系統(tǒng)放大后送入信號處理系統(tǒng)處理，從而獲得振幅整合腦電圖，信號采集系統(tǒng)為單導(dǎo)聯(lián)或雙導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)，信號放大系統(tǒng)包括隔離放大器和主放大器，信號處理系統(tǒng)包括用于CFM濾波的模塊、用于振幅壓縮的模塊、以及用于峰值檢測與平滑的模塊。使用本發(fā)明提供的數(shù)字化振幅整合腦功能監(jiān)護(hù)儀，對環(huán)境要求低，抗干擾、抗漂移能力強(qiáng)，并能實(shí)現(xiàn)床邊長時(shí)間實(shí)時(shí)連續(xù)檢測，能及時(shí)反映病人的腦功能改變情況。
文檔編號A61B5/0476GK101627909SQ20091005060
公開日2010年1月20日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者周文浩, 王志中, 程國強(qiáng), 強(qiáng) 虞, 邵肖梅, 鄭豪杰 申請人:復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院;上海麗捷儀器設(shè)備有限公司;鄭豪杰