CN101627909B - 一种数字化振幅整合脑功能监护仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字化振幅整合脑功能监护仪。该监护仪包括信号采集系统、信号放大系统和信号处理系统，信号采集系统将采集获得的信号经信号放大系统放大后送入信号处理系统处理，从而获得振幅整合脑电图，信号采集系统为单导联或双导联系统，信号放大系统包括隔离放大器和主放大器，信号处理系统包括用于CFM滤波的模块、用于振幅压缩的模块、以及用于峰值检测与平滑的模块。使用本发明提供的数字化振幅整合脑功能监护仪，对环境要求低，抗干扰、抗漂移能力强，并能实现床边长时间实时连续检测，能及时反映病人的脑功能改变情况。

Description

一种数字化振幅整合脑功能监护仪

技术领域

本发明涉及一种数字化振幅整合脑功能监护仪，属于医用仪器领域。

背景技术

我国每年活产婴1800万～2000万，其中，围产期窒息缺氧发生率为1.56％，每年约有30万儿童由于围产期因素造成脑损失，导致神经系统残疾。但是，如果能早期诊断并及时采取神经保护措施，可控制神经元凋亡的发生，从而有效降低神经元死亡率。同时，随着我国产科医疗水平的提高，以及由于生活方式改变所引起的高龄产妇数量的增多，早产儿的存活率也从1985年的4.5％提高到目前的6％。而早产儿由于过早离开母体环境，其神经系统的发育极不成熟，从而容易出现异常，需要特别地监护。

因此，对新生儿的脑功能状态(包括脑损伤的脑发育)的评价，特别是及时评价就显得极为重要了。

用常规EEG进行脑功能监护，在临床中会遇到脑电波形变异性大、新生儿脑电波形的解读难度大、电极多，安装与拆卸操作繁杂、对环境要求高、常被病房内其他设备或操作干扰、信号的可靠性得不到保障等缺点，因此，导致了常规EEG系统至今没有得到广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种数字化振幅整合脑功能监护仪(CFM)，能更好地应用于临床实践中，以解决上述问题。

本发明提供的数字化振幅整合脑功能监护仪包括信号采集系统、信号放大系统和信号处理系统，所述信号采集系统将采集获得的信号经信号放大系统放大后送入信号处理系统处理，从而获得振幅整合脑电图，所述信号采集系统为单导联或双导联系统，所述信号放大系统包括隔离放大器和主放大器，所述信号处理系统包括用于CFM滤波的模块、用于振幅压缩的模块、以及用于峰值检测与平滑的模块。

根据本发明的一个优选实施例，信号放大系统中的隔离放大器使患者与电源隔离，保证患者的安全，而主放大器可将微弱的脑电信号高保真地放大，并通过14位高精度AD采样，送入主CPU系统，进行信号处理。

根据本发明，所述的数字化振幅整合脑功能监护仪还包括时间压缩系统。

根据本发明，所述的数字化振幅整合脑功能监护仪还包括阻抗检测系统。

根据本发明，所述的数字化振幅整合脑功能监护仪还包括显示模块和/或数据输出模块。

根据本发明，所述的数字化振幅整合脑功能监护仪的显示模块为显示器。

根据本发明，所述的数字化振幅整合脑功能监护仪的数据输出模块为打印系统、外接存储装置或网络通讯接口。

使用本发明提供的数字化振幅整合脑功能监护仪，对环境要求低，抗干扰、抗漂移能力强，并能实现床边长时间实时连续检测，能及时反映病人的脑功能改变情况。

附图说明

图1为本发明提供的数字化振幅整合脑功能监护仪构成的示意图。

图2为本发明提供的数字化振幅整合脑功能监护仪的工作原理。

图3为振幅压缩及峰值检测与平滑的示意图，其中，图中的上半部分为经过振幅压缩和峰值检测与平滑处理后的振幅整合脑电信号，图中的下半部分为原始采集到的脑电信号。

图4为振幅整合脑电信号波形及阻抗显示示意图，其中，图中的上半部分为振幅整合脑电信号波形(CFM Peak-Peak)，单位为微伏，图中的下半部分微导联的实施例阻抗特性(Electrode Impendance)，单位为千欧姆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，应清楚，以下只是对本发明的一个说明，而不应当认为是对本发明的限定。

本发明提供的数字化振幅整合脑功能监护仪，包括信号采集系统、信号放大系统和信号处理系统，集监护、检测、分析、测量和记录于一体，该数字化振幅整合脑功能监护仪以简化的形式采集并显示脑电波形，即从双顶骨处采集脑电，经信号放大、滤波、振幅压缩及整合，并输出在屏幕和记录纸上。CFM主要由信号采集、放大、滤波、振幅压缩、峰值检测及平滑、阻抗检测、时间压缩等功能模块组成，其整机系统具体如实施例所示。

实施例1、数字化振幅整合脑功能监护仪的结构

如图1所示，包括信号采集系统、信号放大系统和信号处理系统，信号采集系统将采集获得的信号经信号放大系统放大后送入信号处理系统处理，从而获得振幅整合脑电图。为加强该监护仪的功能，还包括时间压缩系统和阻抗检测系统，以及显示模块和/或数据输出模块，其具体结构如图2所示，包括以下部分：

信号采集系统：该系统可使用单导联系统或双导联工作系统，其中，

为方便使用，数字化振幅整合脑功能监护仪获取的脑电信号可以由安放在双顶骨处一对电极获取，电极位置为国际标准10-20电极安放系统的P3-P4(或F3-F4)，同时Fz点(前额中部)接地，该模式即为单导联工作模式，使用该模式的目的在于观察与监护病人大脑的整体活动情况；

而为了防止误判的发生并同时观察病人左右脑的活动情况，在信号采集系统还可以采用双导联系统，脑电信号可以由安放在双顶骨处两对电极获取，该电极位置为国际标准10-20电极安放系统的P3-F3和P4-F4。

数字化振幅整合脑功能监护仪是一种长时间检测仪器，因此，其信号获取需要保持长时间的稳定可靠，而确保电极与头皮间的良好接触是保证信号质量的关键。因此，数字化振幅整合脑功能监护仪中还包括有阻抗检测系统。当阻抗升高时，阻抗检测系统会提示电极接触不良，提醒使用者调整电极，从而可以保证所得到的图形正确。

信号放大系统：脑电信号经电极采集后，输入隔离放大器后再输入到主放大器中，其中，隔离放大器使患者与仪器电源及电源地隔离开，保证了患者的安全。而主放大器可将微弱的脑电信号高保真地放大，并通过14位高精度AD采样，送入主CPU系统。

信号处理系统：包括用于CFM滤波的模块，通过该的模块使得经过采样的数字脑电信号在该环节中进行了频率筛选及振幅补偿。使用的CFM滤波器对不同频带范围内的信号有不同的增益，其中：

对于0-2Hz频率的信号，其增益为60db/decade；

对于2-12Hz频率的信号，其增益为12db/decade；

对于12-16Hz频率的信号，其增益为1db＞10Hz水平；

对于16-30Hz频率的信号，其增益为-120db/decade；

经过上述滤波和补偿后的信号可以更接近大脑皮层的真实活动情况。

同时，在信号处理系统还有用于振幅压缩的模块和用于峰值检测与平滑的模块。其中，用于振幅压缩的模块，用于将放大后的脑电波形在幅度轴上按对数坐标显示，从而，在纸上显示更大的原始脑电波形幅度变化的动态范围；用于峰值检测与平滑的模块用于将压缩后的脑电波通过一个模拟整流模块，提取出脑电波的包络(即峰值)，并将获得的一系列峰值用平滑的曲线连接起来，使振幅整合脑电图(aEEG)波形成为能反映原始脑电图的最大波动幅度(aEEG波形的上边缘)以及最小波动幅度(aEEG波形的下边缘)的波谱带。

为了便于医护人员从整体上观察病人的脑功能状态，在数字化振幅整合脑功能监护仪的信号处理系统中还加入了时间压缩系统，以用于CFM输出aEEG波形时，在时间轴方向将aEEG波形进行压缩。时间压缩系统，使得aEEG相邻波形相互叠加、整合，最终表现为宽窄相间的波谱带，从而使得长达数小时的原始脑电波形能反映在aEEG非常短的一段波谱带中。同时，为了给与小幅度的波形以较明显的位置，当原始脑电的峰-峰值小于6μv，则谱线不进行对数压缩，仍按线性关系显示。

同时，为了便于结果显示，该数字化振幅整合脑功能监护仪还包括显示模块和/或数据输出模块。其中，显示模块为显示器，优选的为触摸式TFT液晶显示系统，数据输出模块为打印系统(优选的为热敏打印系统)、外接存储装置或网络通讯接口(以用于医院监护或与局域网连接)。

由于本发明提供的数字化振幅整合脑功能监护仪具有上述结构，因此，本发明提供的数字化振幅整合脑功能监护仪产生的输出结果为振幅整合脑电图(aEEG)，其提取了EEG波形的振幅特性，可将长时间的EEG振幅波形经过压缩整合显示出来，同时，该数字化振幅整合脑功能监护仪采用了独有的数字CFM补偿滤波技术和数字对数整流振幅提取技术，可以更好的应用于临床实践中。

因此，相对于常规EEG，使用本发明提供的数字化振幅整合脑功能监护仪，具有对环境要求低，抗干扰、抗漂移能力强，并能实现床边长时间实时连续检测，能及时反映病人的脑功能改变情况等优点。

Claims (2)

1.一种数字化振幅整合脑功能监护仪，包括信号采集系统、信号放大系统和信号处理系统，所述信号采集系统将采集获得的信号经所述信号放大系统放大后送入所述信号处理系统处理，从而获得振幅整合脑电图，其特征在于通过CFM模块使经过采样的数字电信号进行了频率筛选及振幅补偿；使用的CFM滤波器对不同频带范围内的信号有不同的增益，其中：

对于0-2Hz频率的信号，其增益为60db/decade；

对于2-12Hz频率的信号，其增益为12db/decade；

对于12-16Hz频率的信号，其增益为1db＞10Hz水平；

对于16-30Hz频率的信号，其增益为-120db/decade。

2.如权利要求1所述的监护仪，其特征在于所述的监护仪集监护、检测、分析、测量和记录于一体，实现床边长时间实施连续检测。

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