CN101716074A - 基于时间特性指标的诱发电位记录仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测神经系统的诱发电位记录仪，其能进行如下函数关系的计算与功能指标测定：L-L_min＝ae^-bx或lg(L-L_min)＝-Bx+A和

。其中，L是神经系统对某一频率刺激信号反应的延时，x是刺激信号瞬时强度或上升函数不变系数的对数；P(t)为瞬时强度；L_min、a和b、A(A＝lga)和B(B＝b/ln10)、以及K和T为与神经系统时间反应特性相关的常数。L_min是最短延时；T为时间转换系数，K为时间(声-电)转换指数，这三个指标可分别反映毛细胞的神经纤维和突触的传递特性、声的机械传递特性、听觉中枢系统神经元的敏感性、声-电转换特性等多种生理功能及其变化。

Description

基于时间特性指标的诱发电位记录仪

技术领域

本发明涉及一种以时间特性为指标的诱发电位分析方法，和基于该方法的诱发电位记录仪。

技术背景

听觉诱发电位是生物体接受一定条件声音刺激时听觉神经通路所发生的一系列电活动。在各级听觉神经核团记录该诱发电位称为近场记录方法；近场记录的听觉诱发电位幅度大，信噪比高，一般经过少量几次叠加就可以得到比较稳定的波形。在头皮表面记录该诱发电位则称为远场记录方法；远场记录的听觉诱发电位幅度小，信噪比底，一般要经过几百次叠加才能得到比较稳定的波形。

如果把生物体的神经系统用一个函数F来表示，刺激信号作为输入变量用X来表示，而诱发电位作为输出变量用Y来表示，则这三者的关系可表示为：Y＝F(X)。假如F不变，即神经系统状态不变，不同的输入变量X产生不同的输出变量Y。这样，通过刺激信号参数与诱发电位记录参数的关系，可研究神经系统的信息加工处理原理。

对于生物体的听觉神经系统而言，刺激信号为声音，假如刺激声音不变，即输入X不变，不同状态(F)的听觉神经系统则产生不同的输出变量Y，即听觉诱发电位。该听觉诱发电位可反映出听觉神经系统状态及其变化规律。因此，记录与分析处理听觉诱发电位，可对听觉系统乃至中枢神经系统功能检测和疾病诊断，如耳蜗和神经系统病变、意识与麻醉监测、神经生理与心理的研究等，起到重要的作用。

听觉诱发电位的记录有两个要点，一个是施加刺激信号即给声，另一个为电信号采集与处理。

声音是幅度和频率随时间变化的声波。一般自然声的频率成分和相应的强度比较复杂，但最基本的物理量不外乎幅度、频率和时间，即声波幅度和频率随时间的变化。为了简化研究和应用模型，刺激声音一般采用一段一定强度的短音(tone bursts)，即一个幅度由相应幅度包络波限定的短音；包络波通常分上升段(rise time)、稳态段(steady-state)和下降段(fall time)。这三段的时长称为声长(duration)。其中，上升段和下降段的幅度随幅度时间变化函数(rise or fall function)不同而不同；而其频率包括纯音、调频音、咔嗒音和噪音等。每一短音重复给声的频度为重复率(repetition)。听觉诱发电位记录的是某一特定刺激声所诱导的听觉系统随时间变化的综合电活动V(t)，其表现为幅度时间的规律性变化，如图1所示。图1中所出现的多个波分别代表听觉中枢不同水平神经元的活动情况。

目前，在临床和科研上常用的指标主要有不同波的最大幅值、最大幅值或波起始点的时间、在时域上某个区间的幅度积分、在时域上某个区间其他一些计算值等。但是，由于声刺激参数的复杂多样性，每一不同的声刺激参数诱导不同的听觉诱发电位，因此，不同声刺激参数诱导的诱发电位及其计算值不具有可比性。而且，不同个体在不同状态下对同一声音刺激的反应也不同。所以，目前临床和科研中所记录基于单声刺激的诱发电位个体间可比性差，难以成为通用的诊断标准；而且即便是在同个体同声刺激条件下，不同时间、状态和处理下，基于单声刺激的听觉诱发电位因具有声刺激依赖性只能依据其波形及其计算值提供粗略的参考价值，而不能详细、直接地反映听觉中枢系统多种生理功能及其变化，如听神经元的敏感性、毛细胞的声-电转换特性、神经纤维和突触的传递特性、声的机械传递特性等。

中国专利95211755.X公开了一种诱发电位仪输出器，其一端能与诱发电位仪输出端D相连，且带有刻度的可变电阻器R₁和与其相连的输出头A，以及与R₁相并联且接有另一输出头B的电阻R₂所组成。该仪器能够缩短诊断时间，提高诊断疾病的程度，有利于左右侧肢体进行比较检查。

中国专利200420081185.5公开了一种事件相关电位刺激器，包括控制器、靶/非靶触发输出装置、靶/非靶声音发生器、触发输入装置、声-光发生器、即时控制器、发声装置和发光装置；控制器产生诱发P300和诱发CNV的刺激信号，分别通过靶/非靶声音发生器和声-光发生器转换为相应的声音刺激和声-光刺激信号，经由发声装置和发光装置刺激受试者以诱发出P300和CNV。该电位刺激器与诱发电位仪或生物信号处理系统配合使用，能够检测事件相关电位P300和CNV。

中国专利申请200610054506.6公开了一种诱发电位单次提取的自参考自相关自适应干扰对消方法。该方法的核心思想是在获取含有诱发电位的综合脑电信号前，用同一电极获取一段较长时间的自参考信号，将获取的自参考信号和综合信号输入电生理检查系统的放大器进行放大，再进行A/D转换变为数字信号，然后利用根据特殊公式(1)～(5)编写的软件对数据进行处理，包括自相干分析、计算对消因子W、干扰对消以获取诱发电位EP，最后进行EP参数计算。所得EP可为新型的诱发电位仪的开发提供方法基础，为基因型与诱发电位表现型的研究提供更可靠、更具特征性的EP信息。

但是，现有临床和科研中使用的以及各专利所描述的诱发电位仪均不具备计算并输出直接反映听觉系统(甚至神经系统)生理功能(如声-电转换、声音的机械传递和生物电在神经系统的传递、神经元的敏感性)及其状态变化的指标；而给声刺激时为单一声音的多次重复，过于单调，系统误差大；同时往往忽略了短音上升段和下降段及其幅度时间变化函数的作用，不仅所获得结果(如短潜伏期波的延时)的变异性大，也因数据连续性不足导致所获得数据不能系统有效处理。

如果能够测定出直接反映听觉系统(甚至神经系统)生理功能(如声-电转换、声音的机械传递和生物电在神经系统的传递、神经元的敏感性)及其状态变化的指标，即一些与声刺激参数变化无关而能够反映听觉中枢多种生理功能和状态变化的指标，则对于临床和科研具有重大的意义。因此，有必要提供一种能够测定直接反映听觉系统(甚至神经系统)多种生理功能和状态变化指标的仪器或系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够测定或分析出直接反映听觉系统(甚至神经系统)多种生理功能和状态变化指标的仪器或系统，即该仪器或系统能够检测并提供一些与声刺激参数变化无关且能直接反映听觉系统(甚至神经系统)多种生理功能和状态变化的指标。

为了实现上述的发明目的，本发明提供了一种用于检测听觉中枢乃至神经系统生理功能和病理变化的诱发电位记录仪，该诱发电位记录仪能够进行如下函数关系的计算与相关功能指标的测定：

L-L_min＝ae^-bx或lg(L-L_min)＝-Bx+A(延时-不变系数函数关系)和

(经阈值的时间-瞬时强度转换关系)

其中，L是神经系统对某一频率刺激信号反应的延时，x是刺激信号瞬时强度或上升函数不变系数的对数；P(t)为瞬时强度；L_min、a和b、A(A＝lg a)和B(B＝b/ln10)，以及K和T为与神经系统时间反应特性相关的常数；

L_min是当刺激信号强度趋于无限时在Y轴上趋于恒定的延时，定义为最短延时；T定义为时间转换系数，相当于神经元阈值，K定义为时间(声-电)转换指数。这三个指标与刺激信号无关并分别可反映毛细胞的神经纤维和突触的传递特性、声的机械传递特性、听觉中枢系统神经元的敏感性、声-电转换特性等多种生理功能及其变化。

上述的技术方案是基于我们在实验室中的发现：以神经系统的反应延时来代表外来刺激比反应幅度更准确可靠；而且，听觉神经元单位放电和综合电活动的延时均与声强的动态变化(瞬时幅度和不变系数)相关而与其稳态幅度、速度、加速度和上升时间等变化无关，并呈现很规律的指数关系：L-L_min＝ae^-bx或lg(L-L_min)＝-Bx+A和

最短延时(L_min)、时间转换指数(K)、时间转换系数(T)等指标与刺激信号如声刺激参数无关，且能直接反映听觉系统(甚至神经系统)生理功能及其病理变化，如声-电转换、声音的机械传递和生物电在神经系统的传递、神经元的敏感性：不同波的最短延时，而不是延时，分别反映外周声传和中枢神经纤维与突触传递的部位特性和改变；诱发电位各波的时间(声-电)转换指数(K)，主要反映感受器声-电转换功能(毛细胞功能)；各波的时间转换系数(T)，主要反映听觉系统不同部位神经元的反应敏感性。

以上这些能直接反映听觉系统(甚至神经系统)生理功能及其病理变化的指标，是来自于对设置一组系统规律性变化的刺激声，从而获取一组规律变化的诱发电位波形，进而通过以上分析计算方法为临床和科研提供能直接反映听觉系统(甚至神经系统)生理功能及其病理变化的最短延时(L_min)、时间转换指数(K)、时间转换系数(T)等指标。

优选地，本发明的诱发电位记录仪是用于听觉神经系统、视觉神经系统、体感神经系统、味觉神经系统或嗅觉神经系统等神经系统的检测。

本发明的诱发电位记录仪可用于不同的神经系统，所采用的刺激信号可以同。例如，体感刺激、视觉刺激、甚至嗅觉味觉刺激等。

本发明的诱发电位记录仪包括计算机的虚拟部分，例如刺激信号编辑模块、扫描任务控制模块和波形显示和分析模块等。

进一步地，本发明的诱发电位记录仪还可以进一步包括信号驱动部分和/或信号采集部分等硬件。

作为一种实施方式，信号驱动部分可以包括USB接口电路、刺激信号控制电路、D/A转换电路以及刺激信号放大电路等。而信号采集部分则可以包括刺激信号采集电极、放大电路、滤波电路和A/D转化电路。

上述的信号采集部分还可以进一步包括前置放大电路和/或USB接口电路。

本发明可进行同一化回归后比较最短延时(L_min)、时间转换指数(K)、时间转换系数(T)三个反映检测系统的生理信息量。最短延时(L_min)、时间转换指数(K)、时间转换系数(T)的计算将为临床和科研提供直接明了的指标和依据，并极大地节省工作量、减少人为分析的不准确性。

下面，结合附图，以听觉神经系统为例，通过具体的实施方式对本发明做进一步地描述。但本领域的普通技术人员应当理解，本发明的范围决不仅仅局限于这些具体的实施方式。本发明的诱发电位记录仪可以用于任何生命体的神经系统。

附图说明

图1是听觉脑干诱发电位波形图；

图2是本发明一实施方式的系统组成方框图；

图3是本发明一实施方式中信号采集部分的组成框图；

图4是本发明一实施方式中音频驱动部分的组成框图。

具体实施方式

为获取上述能直接反映听觉系统(甚至神经系统)生理功能及其病理变化的指标：最短延时(L_min)、时间转换指数(K)、时间转换系数(T)等指标，必需对多样复杂的声刺激参数进行系统组织和对所记录诱发电位的特殊处理。

下面的具体实施方式涉及：(一)、完整的声刺激系统；(二)、以时间特性为指标的听觉诱发电位分析处理方法；(三)、听觉诱发电位记录仪器。

(一)、完整声刺激系统的实施方式

各种复杂声刺激信号可由两部分完成，短声信号和短声发放。短声发放主要为各种给声方式，如单次、随机、混合、规律等。而一个短声信号最基本的物理量不外乎幅度、频率和时间，即声波幅度和频率随时间的变化。声刺激信号幅度由声音时间包络波调控：包括上升时间、稳态时间和下降时间(三段的时长为声长)，上升和下降段的幅度时间变化函数；声刺激信号频率包括纯音、调频音、咔嗒音和噪音等，由频率发生器生成。完整的声刺激方案包括声音刺激信号编辑和扫描任务控制。

1、刺激声音信号编辑

刺激声音信号编辑是指：用软件的方法设置作为刺激的短音包络和载波。

声音的包络包括：时程、上升时间和上升函数、下降时间和下降函数，用一个分段的窗函数来实现：

$H\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}R\left(t\right)& 0<t\&le;R_t\\ 1& R_t<t\&le;D_t-F_t\\ F\left(t\right)& D_t-F_t<t<D_t\\ 0& \mathrm{Other}\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，D_t是短音的时程

R_t是上升时间。

R(t)是上升时间函数，函数的取值范围为0-1，函数类型可选，其类型及编号如表一。

表一

F_t是下降时间。

F(t)是下降时间函数，函数取值和类型同R(t)。

声音载波函数由主信号发生器和调制信号发生器组成，主信号发生器和调制信号发生器类型可选，声音载波函数由公式(2)表示：

T(t)＝M1(α，β，γ，θ，t)·f(M2(α，β，γ，θ，)，η，t)    (2)

其中，f为主信号发生器函数，M1()为幅度调制函数，M2()为频率调制函数，各参数的意义如表二。

表二

η	α	β	γ	θ
					主函数类型：1、正弦；2、方波；3、噪音等	调制函数类型：1、常数；2、三角波；3、正弦等	调制函数的幅度	调制函数的频率	调制函数的直流成分

一般地，刺激声音信号由公式(3)表示，根据不同要求编辑好公式(1)和公式(2)的各个参数，就可以产生既定的刺激短音了，这是完整发声系统的核心部分。

Y(t)＝H(t)·T(t)   (3)

一般地，刺激短音的包络由时程D_t、上升时间R_t和上升时间函数R(t)、下降时间F_t和下降时间函数F(t)共同决定，用户只需按照特定的格式输入这些参数的对应的数值就可以编辑好一个刺激短音了。

值得注意的，R_t、F_t和D_t的取值必须遵循D_t＞R_t+F_t的关系。

可选地f为一正弦函数，当M1为一常数，T(t)为调频音；当M2为一常数，T(t)为调谐音；当当M1、M2都为常数，T(t)为纯音，纯音的强度为M1，频率为M2。

可选地f为一方波函数，M1为方波幅度，其值为由参数β设定的一个常数，M2中的参数α无效，参数β为方波占空比，γ为方波频率，θ为方波直流成分。

可选地f为一噪音函数，M1为噪音的幅度调制函数；M2为噪音频带选择函数，其中参数β为高通截止频率，参数γ为低通截止频率，参数α和θ无效。

2、扫描任务控制

所谓扫描任务控制，也就是控制每一短音的给声方式：触发一次刺激短音信号发声并记录相应的听觉诱发电位波形称为单次扫描；对声音参数列表中的所有刺激声音按一定时序连续扫描一遍称为一组扫描，一组参数的最大空间为3000个；一组扫描结束后又按相同的时序重复扫描，称为组循环扫描，最大可支持的组循环次数为1000。一次扫描任务由一组扫描和组循环次数组成，最大可达3X10⁶个短声刺激。一次扫描任务开始之前设定单次扫描的频率，这个频率一旦设定，在该次扫描任务完成之前不允许修改。在一次扫描任务开始之前设置听觉诱发电位波形的记录长度，但这个长度可以根据需要随时改变。扫描任务控制还包括发声和记录的同步控制，触发声音驱动电路发出刺激短音，并在每次发声的同时准备好记录数据。

可选择地，一组扫描的参数可以为一个声音，也可以为多个不同的声音，这样就可以同时记录多个不同刺激声音诱发的听觉诱发电位，可选择的声音个数为1-3000。声音参数列表格式显示如下表三：

表三

可选择地，可以多次循环记录多个相同条件的多次听觉诱发电位，可选择的循环次数为1-1000。综合单次扫描频率、一组扫描数目和组循环次数可以精确分段定时。

可选择地，可以根据实际需要设置单次扫描的频率，合理编排刺激声音的时序还可以同时记录单个或多个声音的不同刺激频率的听觉诱发电位。

可选择地，可根据实际需要设置记录听觉诱发电位波形的长度，一般设置为100ms、200ms或500ms。

(二)、听觉诱发电位的分析处理方法

所谓听觉诱发电位的时间反应特性，一般指以听觉诱发电位最大负向波的潜伏期(延时)作为分析参数。但实际分析可以任何相对幅度的产生时间点为参数，包括对不同时间产生各个不同波(如1、2、3等不同来源的波)的分析。一般地，听觉诱发电位的时间特性指标分析步骤包括：1、设置合适的声音刺激条件。2、听觉诱发电位波形的记录和处理。

1、设置合适的声音刺激条件。

我们实验证明诱发电位时间特性指标与生物体所接受刺激声音的参数(主要包括频率和瞬时声强)和生物体听觉神经元的状态有很好的相关性。但刺激声音参数的选择直接影响到诱发电位观测指标准确性和稳定性。刺激声音参数为幅度包络波(上升和下降时间、上升和下降幅度的时间变化函数、稳态幅度、声长)和频率。当前诱发电位仪给声刺激时为单一声音多次重复，过于单调，系统误差大；同时往往忽略了短音上升段和下降段及其幅度时间变化函数的作用，不仅所获得结果(如短潜伏期波的延时)的变异性大，也因数据连续性不足导致所获得数据不能系统有效处理。为能有效准确计算出不依赖于声刺激参数，直接反映外来刺激的生理转换、反应和传递状态与功能指标：最短延时(L_min)、时间转换指数(K)、时间转换系数(T)，合理有效选择设置声音刺激条件使听觉诱发电位的时间特性指标能高灵敏度地反映神经元状态差异的变化和听觉中枢功能是听觉诱发电位分析的关键步骤。

最佳声刺激参数选择：

包络波参数：上升时间应＞20ms(最好为20-100ms，延时越长敏感度越高)，每次以三到五个上升时间为好；幅度时间上升函数以余弦或正弦函数首选，其指数为2-4最优，以二到三个函数为佳；稳态幅度(0-120dB SPL)，选择四到六个稳态幅度。下降时间应尽可能小(＜5ms)，幅度时间下降函数同上升函数；

频率的选择：主要取决于检测听觉诱发电位的目的：检测频率选择性的应选择不同频率的纯频短音，检测音调选择性的应选择调频短音，检测神经通路和状态特性应选择咔嗒声和噪声，等等；

扫描任务控制：由以上声刺激参数组成不同的刺激声音(以10-30个为优，可以获得有效的最短延时(L_min)、时间转换指数(K)、时间转换系数(T))，再以随机方式给声(减少系统误差和单调乏味刺激)；

特殊状态检测可选择单一声刺激，以诱发电位延时为反应参数直接以不同时间和/或状态进行比较，如用在昏迷和麻醉状态随时间变化的检测等。

2、听觉诱发电位波形记录、存储和处理。

听觉诱发电位波形记录、存储和处理主要为波形的平均叠加、波形时间特性的提取和处理，以及结果的存储与显示。

第一步，得到稳定的诱发电位波形，即波形数据的平均叠加。如果一次扫描任务包含多个声音刺激条件，或并包含多个时间点，波形的平均叠加要求分时分段、在相同声音刺激条件的基础上进行。所谓分时，就是多个声音刺激条件对应的听觉诱发电位交错进行叠加，需要叠加的声音刺激条件可选，并且叠加次数可选；所谓分段，就是不同时间段的相同声音刺激条件对应的波形分别叠加，时间段的选取一般根据声音扫描的循环次数来设置。原始和平均叠加后的诱发电位按规律存储，并可进行matlab数据格式转化以进行个性化处理，可按声刺激参数或时段提取。

第二步，听觉诱发电位波形特性(时间和幅度特性)的提取、存储和显示。该步骤在波形平均叠加的基础上进行，即平均叠加后诱发电位的二次处理。该处理也包含以往常用的多种处理方式：如幅度和幅度时间积分处理等，主要增加和强化以时间特性为指标的处理。一般以听觉诱发电位最大负向波的潜伏期(延时)作为分析指标，但也可以选择任何相对幅度的产生时间点为指标，包括对不同时间产生各个不同波(如1、2、3等不同来源的波)的分析。听觉诱发电位时间特性指标在时间特性窗口中实时显示，纵坐标为时间特性指标，横坐标的设置包含两个方面：声音参数的选择和波形时间段的选择。固定某个声音参数，横坐标设置为时间段可考察不同时间段内该声音参数对应的听觉诱发电位时间特性指标的变化，并且可在同一窗口中显示多个声音参数的这种变化，不同参数对应的曲线用不同的图表标示；同理固定某个时间段，横坐标设置为声音参数可考察在一个时间段内听觉诱发电位指标与声音参数变化的关系。时间特性窗口可打开多个，每个窗口的坐标单独设置。每个窗口的图形可以JPG格式输出，并且图形中数据可以EXCEL文档输出并可进行matlab数据格式转化。

第三步，受检测系统生理指标计算、显示与存储。同样，该处理也包含以往常用的多种指标(如幅度和幅度时间积分处理等)，但主要以时间特性为指标的生理信息处理。各指标分别与刺激声音的动态变化(瞬时强度和/或上升函数不变系数的对数)、各频率，以及各不同状态(如不同麻醉或昏迷时间等)等参数作图，从而直接反映受检系统生理状态和其变化。由于我们发现正常时不同频率声音和不同状态听觉诱发电位的延时-瞬时强度(或上升函数不变系数)反应曲线表现为曲率完全一致的特性：L-L_min＝ae^-bx或lg(L-L_min)＝-Bx+A(延时-不变系数函数关系)和

(经阈值的时间-瞬时强度转换关系)。其中，L是神经系统对某一频率刺激信号反应的延时，x是刺激信号瞬时强度或上升函数不变系数的对数；L_min是当刺激信号强度增加时延时在曲线上无限接近X轴时的最短延时；；P(t)为瞬时强度；a和b、A(A＝lg a)和B(B＝b/ln10)，以及K和T为与神经系统时间反应特性相关的常数；。T：定义为时间转换系数，相当于神经元阈值，K：定义为时间(声-电)转换指数。不同波的最短延时，而不是延时，分别反映外周声传和中枢神经纤维与突触传递的部位特性及其改变或病变；诱发电位各波的时间转换指数(K)，应趋近于2，主要反映感受器声-电转换，即毛细胞功能或损伤；各波的时间转换系数(T)，主要反映听觉系统不同部位的敏感性，包括毛细胞和神经系统的功能敏感程度。该步骤的结果可选择性地以图和/或数据直接输出和存储。

(三)、听觉诱发电位记录仪的整机实施方式。

本实施方式将采用计算机虚拟仪器的方法以软件模拟硬件功能，主要扩展声刺激包络波的编辑范围，从而实现所有实验刺激短音信号的自由编辑、扫描任务控制(给声方式)、波形显示和分析等功能，进而不仅达成以时间特性为指标的听觉诱发电位分析处理方法实施，进而进行同一化后比较，为临床和科研提供直接明了的指标和依据，从而深化诱发电位仪的使用意义并拓宽其使用范围。因此本发明提供的基于时间特性指标的听觉诱发电位记录仪器的整机实施方案包括：1、用于刺激声音信号编辑、扫描任务控制、波形显示和分析的计算机虚拟仪器部分(如图2所示)；2、用于驱动刺激声音的声音驱动部分(如图3所示)；3、用于采集、放大、滤波、AD转换和传输听觉诱发电位波形信号的信号采集部分(如图4所示)。

1、计算机虚拟仪器部分。

所谓计算机虚拟仪器部分是指用软件的方法模拟一部分硬件的功能，主要在计算机中由软件完成，本发明中的计算机虚拟仪器部分执行的功能包括刺激声音短音信号的编辑、扫描任务控制、波形显示和分析等功能。

所谓刺激声音信号编辑：实施完整声刺激系统的核心部分，其用于编辑刺激声音的各种参数，这包括声音的载波(纯音、调频音、噪音、咔哒音等)和包络(强度、声长、上升时间、上升时间函数、下降时间、下降时间函数等)，把编辑好的多个声音参数保存于声音参数列表，并按一定时序通过声音驱动部分输出。

所谓扫描任务控制：听觉诱发电位记录仪器发声和记录控制的核心部分，用于同步刺激声音输出和听觉诱发电路波形记录，设置声音扫描频率和扫描时序，设置听觉诱发电位波形的记录长度，设置听觉诱发电位波形放大倍数和滤波频率。

所谓波形显示和分析：实施听觉诱发电位分析方法的核心部分。计算机接收到波形数据后，一方面在波形显示窗口中实时显示，另一方面可以实时对波形数据平均叠加和时间特性指标识别提取，时间特性指标按设定格式显示于时间特性窗口，并以JPG格式输出图形结果和以EXCEL文档方式输出对应的时间特性指标数据。听觉诱发电位波形除了实时显示和分析之外，同时以数据帧的形式存储于数据文件中以便做进一步分析，每个刺激声音对应的听觉诱发电位为一帧，帧的格式如下表四：

表四

2、声音驱动部分：

该部分的作用是输出刺激声音。编辑好声音参数后，通过USB接口电路输出数字声音信号，然后通过声音信号控制电路和D/A转换电路转变为模拟声音信号，模拟声音信号由音频功率放大电路放大后通过耳机输出声音。声音驱动的最大频率为100kHz，最大声强为100db。

3、信号采集部分：

该部分的作用是同步记录听觉诱发电位，然后放大、滤波、A/D转化，最后传输给计算机。

电极及前放：一般地，通过两个电极来采集实验对象的听觉诱发电位信号，一个电极为记录电极，另外一个电极为参考电极，信号被前置放大器初步放大，前置放大器的共摸抑制比为120db，放大倍数设置为10倍。

信号滤波：信号滤波分硬件滤波和软件滤波。硬件滤波通过滤波电路完成，分别有高通滤波，50Hz陷波和低通滤波，高通滤波和低通滤波截止频率可选，由单片机程序控制；软件滤波由软件程序完成，可根据所记录的听觉诱发电位的频率分布来设定截止频率。

信号放大：信号放大由放大电路完成，放大倍数可选，由单片机程序控制。

信号A/D转换：把模拟的听觉诱发电位波形转换为数字量，并通过单片机传输给计算机，A/D采样频率为10kHz。

通讯格式：通讯格式包括控制命令格式和波形数据传输格式。控制命令由计算机传给单片机，其格式如下表五：

表五

报头	波形长度	放大倍数	高通截止频率	低通截止频率	报尾
						&	…	…	…	…	$

波形数据由单片机传输计算机，其格式如下表六：

表六

报头	数据长度	数据	报尾
				&	…	…	$

Claims (9)

1.一种用于检测神经系统的诱发电位记录仪，其特征在于，该诱发电位记录仪能够进行如下函数关系的计算与功能指标的测定：

L-L_min＝ae^-bx或lg(L-L_min)＝-Bx+A和

$T={\&Integral;}_0^{L-L_{\min }}P{\left(t\right)}^K\mathrm{dt}$

其中，A＝lg a，B＝b/ln10；

L是神经系统对某一频率刺激信号反应的延时，x是刺激信号瞬时强度或上升函数不变系数的对数；

P(t)为瞬时强度；

L_min、a和b、A和B、以及K和T为与神经系统时间反应特性相关的常数，其中，L_min是当刺激信号强度趋于无限时在Y轴上趋于恒定的延时，并定义为最短延时；T为时间转换系数，相当于神经元阈值；K定义为时间转换指数。

2.如权利要求1所述的诱发电位记录仪，其特征在于，所述的神经系统是听觉神经系统、视觉神经系统、体感神经系统、味觉神经系统或嗅觉神经系统。

3.如权利要求1所述的诱发电位记录仪，其特征在于，所述的诱发电位记录仪包括刺激信号编辑模块、扫描任务控制模块和波形显示和分析模块。

4.如权利要求1-3之一所述的诱发电位记录仪，其特征在于，所述的诱发电位记录仪还进一步包括信号驱动部分。

5.如权利要求1-3之一所述的诱发电位记录仪，其特征在于，所述的诱发电位记录仪还进一步包括信号采集部分。

6.如权利要求4所述的诱发电位记录仪，其特征在于，所述的信号驱动部分包括USB接口电路、刺激信号控制电路、D/A转换电路以及刺激信号放大电路。

7.如权利要求5所述的诱发电位记录仪，其特征在于，所述的信号采集部分包括刺激信号采集电极、放大电路、滤波电路和A/D转化电路。

8.如权利要求7所述的诱发电位记录仪，其特征在于，所述的信号采集部分还进一步包括前置放大电路。

9.如权利要求7所述的诱发电位记录仪，其特征在于，所述的信号采集部分还进一步包括USB接口电路。

Images