CN108904974A - 结合超声磁声的电刺激电流监测装置及监测方法 - Google Patents

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Abstract

一种结合超声磁声的电刺激电流监测装置及监测方法，计算机控制输出端分别连接第一多路选择器、第二多路选择器和第三多路选择器的选择端，计算机还连接扫描驱动器、锁相放大器以及数据采集卡，扫描驱动器的输出端连接声探头的一个输入端，声探头的另一个输入端通过第一多路选择器连接超声探头功率驱动器，声探头位于声耦合剂中，且超声信号输出端对应位于声耦合剂中的样本，样本处于磁场发生装置中并通过第一多路选择器连接电刺激器，声探头的输出端通过第二多路选择器选择连接锁相放大器和前置放大器，锁相放大器的信号输出端和前置放大器的信号输出端分别通过第三多路选择器连接数据采集卡。本发明能够在磁刺激过程中监测刺激电流在组织中的刺激深度。

Description

结合超声磁声的电刺激电流监测装置及监测方法
技术领域
本发明涉及一种电流监测装置。特别是涉及一种结合超声磁声的电刺激电流监测装置及监测方法。
背景技术
电刺激是目前被广泛应用的神经调控手段。电刺激在临床与康复领域，如神经肌肉疾病的临床治疗得到了广泛的应用。电刺激的研究在临床医学、康复医学与运动医学等领域也受到了越来越多的关注。
临床应用中，电刺激的精准性是备受关注的重要参数。为提高电刺激治疗的精准性，实现待刺激目标靶点区的有效刺激，避免非靶向区域刺激对组织神经引起的副作用，电流需达到设定靶点的深度，非刺激区应避免电流形成神经兴奋。因此在施加电刺激时，需对电刺激电流分布等关键刺激参数进行监测和成像。然而由于组织的电特性参数分布复杂，且存在电导率的各向异性，导致电刺激过程中电流在组织中的分布情况未知，电刺激监测成像的装置尚未被开发。因此，电流分布的成像方法在电刺激研究中具有重要应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种结合超声磁声的电刺激电流监测装置及监测方法。
本发明所采用的技术方案是：一种结合超声磁声的电刺激电流监测装置，包括计算机，所述的计算机控制输出端分别连接第一多路选择器、第二多路选择器和第三多路选择器的用于进行信号的接通或关断的选择端，所述的计算机还分别连接扫描驱动器的输入端、锁相放大器的参考端以及用于进行测量数据采集的数据采集卡，用于驱动声探头位置变化的扫描驱动器的输出端连接声探头的一个输入端，所述声探头的另一个输入端通过第一多路选择器连接用于驱动声探头产生超声信号的超声探头功率驱动器，所述的声探头位于声耦合剂中，且超声信号输出端对应位于声耦合剂中的样本，所述样本还处于磁场发生装置中并通过第一多路选择器连接电刺激器，所述声探头的磁声信号输出端通过所述的第二多路选择器连接用于对磁声信号进行放大的锁相放大器的信号输入端，所述声探头的超声回波信号输出端通过所述的第二多路选择器连接前置放大器，所述锁相放大器的信号输出端和用于对超声信号进行放大的前置放大器的信号输出端分别通过第三多路选择器连接所述数据采集卡。
当所述的计算机控制第一多路选择器中的第一选择端将第一端子与第三端子连通时，所述的超声探头功率驱动器与所述的声探头相连，驱动声探头产生超声信号；当所述的计算机控制第一多路选择器中的第一选择端将第二端子与第四端子连通时，所述的电刺激器与所述的样本连接，对样本施加电刺激。
当所述的计算机控制第二多路选择器中的第二选择端将第一端子与第三端子连通时，所述的声探头的磁声信号输出端与所述锁相放大器的信号输入端相连；当所述的计算机控制第二多路选择器中的第二选择端将第一端子与第二端子连通时，所述的声探头的超声回波信号输出端与所述前置放大器的输入端相连。
当所述的计算机控制第三多路选择器中的第三选择端将第一端子与第三端子连通时，所述锁相放大器的信号输出端与所述数据采集卡的信号输入端相连输出放大后的磁声信号；当所述的计算机控制第三多路选择器中的第三选择端将第一端子与第二端子连通时，所述前置放大器的输出端与所述数据采集卡的信号输入端相连输出放大后的超声回波信号。
一种结合超声磁声的电刺激电流监测装置的监测方法，包括如下步骤：
1)计算机控制所述第一多路选择器中的第一选择端使第一端子与第三端子连通，同时控制所述第二多路选择器的第二选择端使第一端子与第二端子连通，以及控制所述第三多路选择器的第三选择端第一端子与第二端子连通，由所述超声探头功率驱动器发射脉冲激励声探头，并且使用所述声探头接收样本的超声回波，经过所述前置放大器放大后，由所述的数据采集卡采集信号送入计算机，由计算机根据反投影重建算法进行图像重建，得到超声结构图像。
2)计算机控制所述第一多路选择器中的第一选择端使第二端子与第四端子连通，同时控制所述第二多路选择器的第二选择端使第一端子与第三端子连通，由电刺激器对样本施加电刺激，由所述声探头接收电刺激产生的磁声信号，经过所述锁相放大器检测磁声信号后，由所述的数据采集卡采集信号送入计算机，由计算机根据反投影重建算法进行磁声图像重建，得到声源分布图像。
本发明的结合超声磁声的电刺激电流监测装置及监测方法，对于磁刺激过程中监测刺激电流在组织中的刺激深度，刺激强度等参数指标，对神经肌肉电刺激方法相关研究的开展具有重要意义。
附图说明
图1是本发明的结合超声磁声的电刺激电流监测装置的构成框图。
图中
1：计算机 2：数据采集卡
3：第三多路选择器 3e：第三选择端
3a：第一端子 3b：第二端子
3c：第三端子 4：锁相放大器
5：前置放大器 6：第二多路选择器
6e：第二选择端 6a：第一端子
6b：第二端子 6b：第二端子
7：声探头 8：扫描驱动器
9：样本 10：磁场发生装置
11：声耦合剂 12：第一多路选择器
12e：第一选择端 12a：第一端子
12b：第二端子 12c：第三端子
12d：第四端子 13：超声探头功率驱动器
14：电刺激器
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的结合超声磁声的电刺激电流监测装置及监测方法做出详细说明。
如图1所示，本发明的结合超声磁声的电刺激电流监测装置，包括计算机1，所述的计算机1控制输出端分别连接第一多路选择器12、第二多路选择器6和第三多路选择器3的用于进行信号的接通或关断的选择端12e、6e、3e。所述的计算机1还分别连接扫描驱动器8的输入端、锁相放大器4的参考端以及用于进行测量数据采集的数据采集卡2，计算机1向锁相放大器4提供所需的参考信号。用于驱动声探头7位置变化的扫描驱动器8的输出端连接声探头7的一个输入端，所述声探头7的另一个输入端通过第一多路选择器12连接用于驱动声探头7产生超声信号的超声探头功率驱动器13，所述的声探头7位于声耦合剂11中，且超声信号输出端对应位于声耦合剂11中的样本9，所述样本9还处于磁场发生装置10中并通过第一多路选择器12连接电刺激器14，所述声探头7的磁声信号输出端通过所述的第二多路选择器6连接用于对磁声信号进行放大的锁相放大器4的信号输入端，所述声探头7的超声回波信号输出端通过所述的第二多路选择器6连接前置放大器5，所述锁相放大器4的信号输出端和用于对超声信号进行放大的前置放大器5的信号输出端分别通过第三多路选择器3连接所述数据采集卡2。
本发明中所述第一多路选择器12对所述超声探头功率驱动器13的通路和所述电刺激器14通路的接通或关断进行切换。所述第二多路选择器6对锁相放大器4的信号端和所述前置放大器5输入端进行切换。所述锁相放大器4用于对磁声信号进行放大。所述第三多路选择器3用于对锁相放大器4的输出端和所述前置放大器5输出端进行切换。
本发明的结合超声磁声的电刺激电流监测装置中，当所述的计算机1控制第一多路选择器12中的第一选择端12e将第一端子12a与第三端子12c连通时，所述的超声探头功率驱动器13与所述的声探头7相连，驱动声探头7产生超声信号；当所述的计算机1控制第一多路选择器12中的第一选择端12e将第二端子12b与第四端子12d连通时，所述的电刺激器14与所述的样本9连接，对样本9施加电刺激。
本发明的结合超声磁声的电刺激电流监测装置中，当所述的计算机1控制第二多路选择器6中的第二选择端6e将第一端子6a与第三端子6c连通时，所述的声探头7的磁声信号输出端与所述锁相放大器4的信号输入端相连；当所述的计算机1控制第二多路选择器6中的第二选择端6e将第一端子6a与第二端子6b连通时，所述的声探头7的超声回波信号输出端与所述前置放大器5的输入端相连。
本发明的结合超声磁声的电刺激电流监测装置中，当所述的计算机1控制第三多路选择器3中的第三选择端3e将第一端子3a与第三端子3c连通时，所述锁相放大器4的信号输出端与所述数据采集卡2的信号输入端相连输出放大后的磁声信号；当所述的计算机1控制第三多路选择器3中的第三选择端3e将第一端子3a与第二端子3b连通时，所述前置放大器5的输出端与所述数据采集卡2的信号输入端相连输出放大后的超声回波信号。
本发明实施例中：
第一多路选择器12，可选择NXP公司的4053芯片实现，第二多路选择器6和第三多路选择器3，可选择NXP公司的4066芯片实现。
扫描驱动器8可使用Danaher公司的P70530驱动器实现。
锁相放大器4可采用NF公司的LI640数字锁相放大器实现。
数据采集卡2可采用NI公司的PXIE5922实现。
超声探头功率驱动器13可采用Panamatrics公司5072PR实现。
声探头7可采用B&K公司的4955实现。
电刺激器14可采用WIRELESS USA公司Compex电刺激器实现。
磁场发生装置10可由泰阳公司的KB-P65/30电磁铁实现。
声耦合剂11采用深圳敏浩M-200A医用超声耦合剂实现。
前置放大器5可采用NF公司5307放大器实现。
本发明的结合超声磁声的电刺激电流监测装置的监测方法，包括如下步骤：
1)计算机1控制所述第一多路选择器12中的第一选择端12e使第一端子12a与第三端子12c连通，同时控制所述第二多路选择器6的第二选择端6e使第一端子6a与第二端子6b连通，以及控制所述第三多路选择器3的第三选择端3e第一端子3a与第二端子3b连通，由所述超声探头功率驱动器13发射脉冲激励声探头7，并且使用所述声探头7接收样本9的超声回波，经过所述前置放大器5放大后，由所述的数据采集卡2采集信号送入计算机1，由计算机1根据反投影重建算法进行图像重建，得到超声结构图像。
2)计算机1控制所述第一多路选择器12中的第一选择端12e使第二端子12b与第四端子12d连通，同时控制所述第二多路选择器6的第二选择端6e使第一端子6a与第三端子6c连通，由电刺激器14对样本9施加电刺激，由所述声探头7接收电刺激产生的磁声信号，经过所述锁相放大器4检测磁声信号后，由所述的数据采集卡2采集信号送入计算机1，由计算机1根据反投影重建算法进行磁声图像重建，得到声源分布图像。
本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种结合超声磁声的电刺激电流监测装置，包括计算机(1)，其特征在于，所述的计算机(1)控制输出端分别连接第一多路选择器(12)、第二多路选择器(6)和第三多路选择器(3)的用于进行信号的接通或关断的选择端(12e、6e、3e)，所述的计算机(1)还分别连接扫描驱动器(8)的输入端、锁相放大器(4)的参考端以及用于进行测量数据采集的数据采集卡(2)，用于驱动声探头(7)位置变化的扫描驱动器(8)的输出端连接声探头(7)的一个输入端，所述声探头(7)的另一个输入端通过第一多路选择器(12)连接用于驱动声探头(7)产生超声信号的超声探头功率驱动器(13)，所述的声探头(7)位于声耦合剂(11)中，且超声信号输出端对应位于声耦合剂(11)中的样本(9)，所述样本(9)还处于磁场发生装置(10)中并通过第一多路选择器(12)连接电刺激器(14)，所述声探头(7)的磁声信号输出端通过所述的第二多路选择器(6)连接用于对磁声信号进行放大的锁相放大器(4)的信号输入端，所述声探头(7)的超声回波信号输出端通过所述的第二多路选择器(6)连接前置放大器(5)，所述锁相放大器(4)的信号输出端和用于对超声信号进行放大的前置放大器(5)的信号输出端分别通过第三多路选择器(3)连接所述数据采集卡(2)。
2.根据权利要求1所述的结合超声磁声的电刺激电流监测装置，其特征在于，当所述的计算机(1)控制第一多路选择器(12)中的第一选择端(12e)将第一端子(12a)与第三端子(12c)连通时，所述的超声探头功率驱动器(13)与所述的声探头(7)相连，驱动声探头(7)产生超声信号；当所述的计算机(1)控制第一多路选择器(12)中的第一选择端(12e)将第二端子(12b)与第四端子(12d)连通时，所述的电刺激器(14)与所述的样本(9)连接，对样本(9)施加电刺激。
3.根据权利要求1所述的结合超声磁声的电刺激电流监测装置，其特征在于，当所述的计算机(1)控制第二多路选择器(6)中的第二选择端(6e)将第一端子(6a)与第三端子(6c)连通时，所述的声探头(7)的磁声信号输出端与所述锁相放大器(4)的信号输入端相连；当所述的计算机(1)控制第二多路选择器(6)中的第二选择端(6e)将第一端子(6a)与第二端子(6b)连通时，所述的声探头(7)的超声回波信号输出端与所述前置放大器(5)的输入端相连。
4.根据权利要求1所述的结合超声磁声的电刺激电流监测装置，其特征在于，当所述的计算机(1)控制第三多路选择器(3)中的第三选择端(3e)将第一端子(3a)与第三端子(3c)连通时，所述锁相放大器(4)的信号输出端与所述数据采集卡(2)的信号输入端相连输出放大后的磁声信号；当所述的计算机(1)控制第三多路选择器(3)中的第三选择端(3e)将第一端子(3a)与第二端子(3b)连通时，所述前置放大器(5)的输出端与所述数据采集卡(2)的信号输入端相连输出放大后的超声回波信号。
5.一种权利要求1所述的结合超声磁声的电刺激电流监测装置的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)计算机(1)控制所述第一多路选择器(12)中的第一选择端(12e)使第一端子(12a)与第三端子(12c)连通，同时控制所述第二多路选择器(6)的第二选择端(6e)使第一端子(6a)与第二端子(6b)连通，以及控制所述第三多路选择器(3)的第三选择端(3e)第一端子(3a)与第二端子(3b)连通，由所述超声探头功率驱动器(13)发射脉冲激励声探头(7)，并且使用所述声探头(7)接收样本(9)的超声回波，经过所述前置放大器(5)放大后，由所述的数据采集卡(2)采集信号送入计算机(1)，由计算机(1)根据反投影重建算法进行图像重建，得到超声结构图像。
2)计算机(1)控制所述第一多路选择器(12)中的第一选择端(12e)使第二端子(12b)与第四端子(12d)连通，同时控制所述第二多路选择器(6)的第二选择端(6e)使第一端子(6a)与第三端子(6c)连通，由电刺激器(14)对样本(9)施加电刺激，由所述声探头(7)接收电刺激产生的磁声信号，经过所述锁相放大器(4)检测磁声信号后，由所述的数据采集卡(2)采集信号送入计算机(1)，由计算机(1)根据反投影重建算法进行磁声图像重建，得到声源分布图像。
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