CN103169466B - 一种用于麻醉的痛觉监护系统及监护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于麻醉的痛觉监护系统及监护方法，该监护系统包括刺激监护对象产生痛觉诱发电位的痛觉刺激器、用于采集并记录所述痛觉诱发电位并转为信号输出的采集器、与所述痛觉刺激器、采集器相连接的主控板，所述主控板控制痛觉刺激器，并将采集器输出的信号进行数字信号处理。本发明还公开了该监护系统对应的监护方法，本发明可以让麻醉师在全身麻醉过程中随时监护病人的镇痛情况，掌握麻醉药物剂量。

Description

一种用于麻醉的痛觉监护系统及监护方法

技术领域

本发明涉及医学、兽医学或卫生学领域，尤其涉及一种专用于麻醉的实时动态检测的痛觉监护系统及监护方法。

背景技术

在某些手术过程中，需要对病人进行全身麻醉，而全身麻醉存在用药过量或用药不足的风险。而这两种情况都会对病人的麻醉效果或临床结果造成不良的后果。因此对全麻病人进行客观量化的监护，是一个重要课题。

全身麻醉包括镇定、镇痛、肌松三个方面，其中镇定目前已有脑电双频指数（Bis）技术监测脑活跃程度，肌松可用成串刺激（Train of Four, TOF）的复合肌电响应监测，但是对镇痛的监测却没有一个完整的系统。在手术或治疗过程中，对病人的痛觉程度的判定，可以让医生掌握并调整麻醉剂量。现有技术中，医生一般是通过观察和经验来了解镇痛剂剂量。因此，如何提供一种在全身麻醉中实时地监控病人痛觉的痛觉监护系统是业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出一种用于麻醉的痛觉监护系统及监护方法，可以实时检测病人在全身麻醉中的痛感，以方便医生调整麻醉剂量。

本发明所提出的用于麻醉的痛觉监护系统，痛觉刺激器，用于刺激监护对象产生痛觉诱发电位；采集器，用于采集并记录所述痛觉诱发电位；与所述痛觉刺激器、采集器相连接的主控板，所述主控板控制痛觉刺激器和采集器，并将采集器输出的信号进行处理。

本发明所提出的用于麻醉的痛觉监护系统的监护方法，主要包括如下步骤：

步骤1.将采集电极和刺激电极分别放置到相应的采集位置和刺激位置，并且刺激位置与采集位置根据躯体感觉皮层定位关系和10-20系统法相对应；

步骤2.进行痛觉诱发电位的基线测试，获取监护对象的痛觉阈值对应的诱发电位信息作为基线，包括诱发电位幅值与潜伏期；

步骤3.实施麻醉；

步骤4.通过痛觉刺激器从刺激位置输入缓慢变化的波形刺激监护对象，采集器从采集位置拾取痛觉诱发电位，主控板对采集后的痛觉诱发电位和基线进行数据对比；

步骤5.判断采集后的痛觉诱发电位是否偏离正常范围，若偏离，主控板的显示屏进行相应的提示，等待医生对麻醉进行调整，并继续返回步骤4进行持续的监控；若没有偏离正常范围，则继续下一步；

步骤6.判断手术是否结束，若没有结束，返回步骤4进行持续的监控，若结束，则监控结束。

本发明通过采集和分析痛觉诱发电位的幅值和潜伏期，来监测镇痛剂在人体中产生的镇痛效果的变化，应用在麻醉方面，可以指导麻醉师根据监护结果及时调整镇痛剂的用量，避免了病人在手术或治疗过程中镇痛药物的不足引发痛苦的情况。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明痛觉刺激器的结构框图；

图3为本发明采集器的结构框图；

图4为本发明主控板的结构框图；

图5为本发明的麻醉监护方法的流程图。

具体实施方式

图1是本发明一实施例的示意图。该实施例中，用于麻醉的痛觉监护系统以人体为例来进行说明。该系统的方案包括一个使人体产生痛觉诱发电位的痛觉刺激器、采集并记录人体产生的痛觉诱发电位的采集器，以及控制痛觉刺激器、控制并分析采集器输出信号的主控板。该主控板与键盘、触摸屏、显示器等外接设备连接。

图2是痛觉刺激器的结构框图，痛觉刺激器主要是用于产生刺激波形施加于人体。目前可以通过用模拟电路滤除方波高频成分的方法，产生正弦波作为刺激波形，也可以控制电平上升/下降时间，来拟合三角波或指数波作为刺激波形，这些方法产生的波形都比较单一，并且电路较复杂。本发明的痛觉刺激器与前两者不同，可以通过编程产生任意刺激波形。并且更易于操作。本发明的痛觉刺激器包括一个人机交互界面，该交互界面可以是分立的键盘和显示屏，或者是一个带触摸功能的显示屏，用户通过这个交互界面输入刺激波形、刺激频率、刺激幅度、刺激脉宽等参数；一个与主控板相连接的控制接口，用户可以通过此接口由主控板输入参数控制痛觉刺激器；波形生成模块，该模块根据输入的参数，产生任意的低频缓慢变化的波形数据，这些波形数据包括但不仅限于正弦波、三角波或指数波，可以根据需要利用该痛觉刺激器产生任意合适的波形；数模转换器，接收波形数据并将数字信号转换成模拟信号；电压转电流模块，将数模转换器输出的电压信号转换为电流信号；刺激电极，用于将输出的电流信号通过刺激电极施加到被检测的人体。其中刺激电极刺激人体的部位，可以选择在躯体体表上任意容易产生痛觉的部分作为刺激位置，并且在实际操作过程中可以尝试多个不同的部位。电流信号输出之前，还可以通过极性反转模块使电流信号的波形在任意时刻进行必要的极性反转。电压转电流模块需要一个电源模块，用于提供高压给电流源，目的是为了防止在应用时，人体阻抗变大而造成电流源的输出波形截断。如，为了保证10mA的电流输出，电源模块输出的电压应该保证最高可达100V，以保证电极与人体间阻抗在500～10,000欧姆之间的动态变化，不会引起波形的不准确输出。根据医学设备安全标准的规定，痛觉刺激器中施加电流到人体的电路部分需要和市电完全隔离，因此痛觉刺激器可以采用两种方式进行供电，一种是采用电池作为电源模块进行供电，另一种是电源模块通过低频变压器连接到市电供电。

如图3所示，采集器通过采集电极采集人体产生的痛觉诱发电位，采集电极数目不限，种类可以选择为针电极，或者为加了导电膏的电极帽，亦或者是经过特殊处理的干电极。采集输入方式为差分输入，根据需要选择合适的两个电极构成差分电极对。差分电极放置于人体上的采集位置应与刺激位置相对应，例如刺激左上肢，应将差分电极通过躯体感觉皮层定位的关系置于颅骨右侧上C2，C4的位置，具体的C2、C4定位可以10-20系统法得出，以便重点记录右脑躯体初级感觉皮层S1和躯体次级感觉皮层S2对应左上肢刺激产生的痛觉诱发电位。采集电极通过过压保护电路连接到前置放大器，前置放大器对采集的痛觉诱发电位进行信号拾取，带通滤波器去除信号的直流漂移和高频噪声，然后通过程控放大器对信号的幅值进行进一步增强，以避免模数转换器转换时量化噪声淹没信号，然后经模数转换器转换后的信号再通过双向数据接口输出至主控板。本实施例中，模数转换需采用高精度、高采样率的模数转换器。程控放大器与模数转换器之间还设有隔离器，将采集器与主控板电路隔离，目的在于防止从采集电路引入的高压电刀脉冲对主控板的损坏，或主控板上电流对人体的漏电。也可以将隔离器换作光电耦合器，达到相同的效果。

双向数据接口还设有回路至模数转换器、程控放大器、前置放大器，以便于主控板通过双向数据接口传输控制信号给采集板。这些信号包括前置放大器的增益，程控放大器的增益，和对模数转换器的配置等。

如图4所示，主控板收到从采集器双向数据接口传来的信号后，通过现场可编程门阵列（FPGA）或数字信号处理器（DSP）进行数字信号处理，处理后的信号可以通过数据交互接口，例如USB2.0连接至电脑上，并通过用户接口（UI）界面显示采集到的波形进行分析。处理后的信号也可以是0-100的数值，或者以文字或字母作为明显的知识信息。此外主控板还可以包括微处理器、数据存储器，独立作为一个嵌入式模块，由微处理器生成UI界面，与FPGA中的信息结果合成显示到显示器上。

图5是本发明的用于麻醉的监护方法的流程图，下面详细描述本发明对麻醉病人进行监控的方法。

步骤1.首先在病人准备好后，将刺激电极和采集电极都放置到病人身体相应的刺激位置和采集位置上，刺激位置可以在人体易产生痛感的体表处多次试验，选择最合适的刺激位置，然后根据躯体感觉皮层定位的关系选择与刺激位置相对应的采集位置；

步骤2.在麻醉未施加前，做一次痛觉诱发电位的基线测试。基线测试下病人保持清醒并未加任何麻醉药物，通过慢慢加大电流强度，直到病人有明确的痛觉感觉为止，此时记录病人痛觉诱发电位的幅值和潜伏期，作为基线；

步骤3.做完基线测试后进行麻醉；

步骤4.麻醉后，通过痛觉监护系统对病人进行持续的监护，通过痛觉刺激器从刺激位置输入缓慢变化的波形刺激监护对象，采集器从采集位置拾取痛觉诱发电位，主控板对采集后的痛觉诱发电位和基线进行数据对比。此时痛觉诱发电位因为麻醉药的施加，处于一种抑制状态，其幅值、潜伏期与基线状态明显不同，例如当被采集的痛觉诱发电位的波幅和潜伏期与基线的记录的相似达到某一程度时，则表示麻醉效果不良；当被采集的痛觉诱发电位的波幅和潜伏期与基线的记录相差较大，则表示麻醉过深；

步骤5.采集器判断采集后的痛觉诱发电位是否偏离正常范围，若偏离，主控板的显示屏进行相应的提示，等待医生对麻醉进行调整，并且继续返回步骤4进行持续的监控，医生根据提示信息，并结合对其他因素的判断，例如排除机器故障，当前手术对麻醉的需求，判断麻醉药或镇痛剂剂量是否充足，若剂量不足，则调整相应的麻醉剂量，直至达到预期的麻醉效果。若采集器采集的痛觉诱发电位没有偏离正常范围，则不进行提示，并继续下一步；

步骤6.判断手术是否结束，若没有结束，还是返回步骤4进行持续的监控，直至手术结束，停止监护。

以上具体实施例仅用以举例说明本发明的结构，本领域的普通技术人员在本发明的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于麻醉的痛觉监护系统，其特征在于包括：

痛觉刺激器，用于产生低频缓慢变化的连续波电流，刺激监护对象产生痛觉诱发电位；

采集器，用于采集并记录所述痛觉诱发电位；

与所述痛觉刺激器、采集器相连接的主控板，所述主控板控制痛觉刺激器和采集器，对未实施麻醉且清醒的被监护对象进行刺激，采集痛觉诱发电位的幅值与潜伏期作为基值；

在麻醉过程中，痛觉刺激器对监护对象继续进行刺激，采集器进行采集，主控板将采集器输出的信号进行处理，将麻醉过程中的痛觉诱发电位、潜伏期与基值进行对比；

所述痛觉刺激器包括用于根据输入的参数，产生任意的低频缓慢变化的波形数据的波形生成模块，用于接收波形数据并将数字信号转换成模拟信号的数模转换器，用于将数模转换器输出的电压信号转换为电流信号的电压转电流模块，以及用于将输出的电流信号通过刺激电极施加到被检测的人体的刺激电极，所述波形生成模块、数模转换器、电压转电流模块以及刺激电极依次连接，所述数模转换器用于将波形数据转换为模拟电压信号，通过电压转电流模块将模拟电压信号转为电流信号，然后由刺激电极施加于刺激位置。

2.如权利要求1所述的用于麻醉的痛觉监护系统，其特征在于，所述痛觉刺激器通过控制接口与主控板连接，还包括连接于电压转电流模块与刺激电极之间的极性反转模块、以及与所述电压转电流模块连接的电源模块，和与波形生成模块连接的交互界面，所述交互界面用于输入产生波形的数据参数。

3.如权利要求2所述的用于麻醉的痛觉监护系统，其特征在于，所述电源模块采用电池供电，或者通过低频变压器连接到市电供电。

4.如权利要求1所述的用于麻醉的痛觉监护系统，其特征在于，所述采集器包括采集电极、与采集电极依次连接的过压保护电路、前置放大器、带通滤波器、程控放大器、模数转换器、双向数据接口，双向数据接口分别设有回路至模数转换器、程控放大器、前置放大器，采集电极在采集位置采集痛觉诱发电位信号，并将该信号放大、滤波、数模转换，然后由双向数据接口输出至主控板。

5.如权利要求4所述的用于麻醉的痛觉监护系统，其特征在于，所述程控放大器与数模转换器之间还设有隔离器或光电耦合器，将采集器与主控板电路隔离。

6.如权利要求4所述的用于麻醉的痛觉监护系统，其特征在于，所述刺激位置与采集位置根据躯体感觉皮层定位关系和10-20系统法相对应。

7.如权利要求1所述的用于麻醉的痛觉监护系统，其特征在于，所述主控板包括：现场可编程门阵列，用于对数据进行处理；数据交互接口，用于传送数据。

8.如权利要求1所述的用于麻醉的痛觉监护系统，其特征在于，所述主控板还包括：微处理器、数字信号处理器、数据存储器和显示屏。