CN109730675A - 一种脑电信号质量检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于医疗设备技术领域，提供了一种脑电信号质量检测系统及方法，脑电信号质量检测系统包括包括信号处理模块和显示模块；信号处理模块接入脑电信号，并根据脑电信号，输出脑电信号质量参数；显示模块显示脑电质量参数；其中，脑电信号质量参数包括信号质量比和导联线阻抗。通过本发明可以实时检测脑电信号接入至信号处理模块的过程中，是否存在采集环境影响的问题，从而提高对病人麻醉状态的判断的可靠性，保证病人的生命安全。

Description

一种脑电信号质量检测系统及方法

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种脑电信号质量检测系统及方法。

背景技术

在当前的手术治疗手段中，麻醉是一个必不可少的环节；其次，在病人麻醉过程中，时刻监护病人的状态也是不必可少的工作。随着医学传感技术和电子技术的发展，麻醉监护不再限于人工监护，基于各类生理参数的监护系统不断增多，其中，麻醉深度监护是近几年发展起来的，用于量化麻醉时病人催眠状态的监护仪，能够监控使用麻醉剂和其他药物时病人大脑的催眠状态，保护病人的生命安全。

然而，实际应用中，根据脑电信号获得的数据不仅仅与病人的麻醉状态有关，还受采集质量和相关的采集环境限制，若仅根据麻醉深度指数量化麻醉时病人的催眠状态，则不能保证针对病人麻醉状态的判断是可靠的，从而无法保证病人的生命安全。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种脑电信号质量检测系统及方法，以解决现有技术中的麻醉深度监护，判断病人麻醉状态时不考虑脑电信号的采集环境，从而使得麻醉深度指数不可靠，无法保证病人的生命安全的问题。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种脑电信号质量检测系统，包括信号处理模块和显示模块；

所述信号处理模块接入脑电信号，并根据所述脑电信号，输出脑电信号质量参数；

所述显示模块显示所述脑电质量参数；

其中，所述脑电信号质量参数包括信号质量比和导联线阻抗。

可选地，所述信号处理模块包括依次连接的信号放大单元、滤波处理单元和模数转换单元；

所述信号放大单元，用于对所述脑电信号进行放大；

所述滤波处理单元，用于对所述放大后的脑电信号进行滤波处理，并在预设频率段中收集脑电能量；

所述模数转换单元，用于根据比率将所述脑电能量转换为参数，获得脑电能量由高频向低频转化的曲线，并分析所述曲线，获得所述脑电信号质量参数。

可选地，所述信号处理模块还包括数字信号处理单元；

所述数字信号处理单元分别与所述模数转换单元和所述显示模块连接；

所述数字信号处理单元，用于根据所述曲线，输出所述麻醉参考数据；

其中，所述麻醉参考数据包括麻醉深度指数和肌电值。

可选地，在根据比率将所述脑电能量转换为参数时，纳入爆发抑制状态的百分比，以使所述数据处理模块输出爆发抑制比。

可选地，还包括数据管理模块；

所述数据管理模块存储所述麻醉参考数据，并使用动态内存分配算法消耗和释放内存。

可选地，所述数据处理模块还包括与所述数字信号处理单元连接的报警器；

所述显示模块包括与所述数据处理模块连接的第一显示单元；

所述报警器和所述第一显示单元，用于在任一所述脑电信号质量参数和/或任一所述麻醉参考数据超过预设数值时，发出报警信号。

可选地，所述显示模块包括第二显示单元和第三显示单元；

所述第二显示单元通过数码管显示所述麻醉参考数据和所述信号质量数据；

所述第三显示单元通过曲线模拟器显示所述麻醉参考数据。

本发明实施例第二方面提供了一种脑电信号质量检测方法，包括：

通过信号处理模块接入脑电信号，并根据所述脑电信号，输出脑电信号质量参数；

通过显示模块显示所述脑电质量参数；

其中，所述脑电信号质量参数包括信号质量比和导联线阻抗。

可选地，所述通过信号处理模块接入脑电信号，并根据所述脑电信号，输出脑电信号质量参数，包括；

通过信号放大单元，对所述脑电信号进行放大；

通过滤波处理单元，对所述放大后的脑电信号进行滤波处理，在预设频率段中收集脑电能量；

通过模数转换单元，根据比率将所述脑电能量转换为参数，获得脑电能量由高频向低频转化的曲线，并分析所述曲线，获得所述脑电信号质量参数。

本发明实施例提出的脑电信号质量检测系统，通过信号处理模块对脑电信号进行处理，获得脑电信号质量参数；信号处理模块还将上述脑电信号质量参数发送至显示模块进行显示，通过信号质量比和导联线阻抗，实时检测脑电信号接入至信号处理模块的过程中，是否存在采集环境影响的问题，从而提高对病人麻醉状态的判断的可靠性，保证病人的生命安全。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的脑电信号质量检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的脑电信号质量检测系统的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的脑电信号质量检测系统的结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的脑电信号质量检测方法的实现流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。

在后续的描述中，发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种脑电信号质量检测系统100，包括信号处理模块10和显示模块20。

其中，信号处理模块10，用于接入脑电信号，并根据所述脑电信号，输出脑电信号质量参数。

显示模块20，用于显示脑电质量参数。

在本发明实施例中，脑电信号质量参数包括信号质量比和导联线阻抗。

在具体应用中，信号质量比表示了脑电波通过导联线传送到低噪声放大器时的信号稳定度，当信号质量比低于标准数值时，说明接入麻醉数据监控系统的信号不稳定，可能存在病人和仪器之间的连接不稳定的问题。

在具体应用中，导联线阻抗表示了示导联线的阻抗值，脑电极如果正常连接时，阻抗值应该小于10K欧姆；同理，当导联线阻抗大于10K欧姆，则电极连接错误，表明可能存在病人和导联线之间的接触不稳定的问题。

如图1所示，在本发明实施例中，上述的信号处理模块10包括依次连接的信号放大单元11、滤波处理单元12和模数转换单元13，模数转换单元13与显示模块20连接。

其中，信号放大单元11，用于对脑电信号进行放大。

滤波处理单元12，用于对放大后的脑电信号进行滤波处理，并在预设频率段中收集脑电能量。

在具体应用中，脑电信号可以根据频率段，划分为多个种类，从不同的频率段的脑电信号中可以获取多方面的信息。

例如，通过对每秒2000次的脑电信号的采集过滤，收集6～12Hz，11～21Hz，30～42.5Hz三个频率段的脑电能量。其中，6～12Hz的脑电信号主要包括α波，11～21Hz的脑电波主要包括α波、低频β波、β波和高频β波，30～42.5Hz主要包括高频β波和γ波。

其中，α波表示人的意识清醒，但身体放松；β波表示人处于紧张、压力、脑疲劳的状态；γ波表示人处于危险状态。

模数转换单元13，用于根据比率将脑电能量转换为参数，获得脑电能量由高频向低频转化的曲线，并分析曲线，获得脑电信号质量参数。

在具体应用中，信号放大单元、滤波处理单元和模数转换单元，可以由任意的能够实现其功能的电子器件组成。

本发明实施例提供的脑电信号质量检测系统，通过信号处理模块对脑电信号进行处理，获得脑电信号质量参数；信号处理模块还将上述脑电信号质量参数发送至显示模块进行显示，通过信号质量比和导联线阻抗，实时检测脑电信号接入至信号处理模块的过程中，是否存在采集环境影响的问题，从而提高对病人麻醉状态的判断的可靠性，保证病人的生命安全。

实施例二

如图2所示，在本发明实施例中，实施例一中的信号处理模块10还包括数字信号处理单元14。

其中，数字信号处理单元14分别与模数转换单元13和显示模块20连接。

在本发明实施例中，数字信号处理单元14，用于根据上述的模数转换单元中，脑电能量由高频向低频转化的曲线，输出麻醉参考数据。

其中，麻醉参考数据包括麻醉深度指数和肌电值。

在本发明实施例中，在根据脑电信号质量参数，确定脑电信号的接入并不受环境影响后，可以根据麻醉参考数据准确的判断病人的麻醉状态。

在具体应用中，麻醉深度指数分为三期：陶醉、兴奋(有或无意识)和较深的麻醉，在没有伤害性刺激存在的前提下，绝大多数麻醉状态都是过深的，也即表现为血压下降、心率减慢、呼吸抑制等，这里既有药理性因素，如药物本身对中枢、心血管、呼吸系统的抑制作用；也有生理性因素，即交感抑制后心血管系统整体功能的降低。在本发明实施例中，麻醉深度指数具有一定的显示区间，例如以0～100为显示区间，及时准确地反映临床麻醉中手术患者的麻醉程度。

在实际应用中，麻醉深度指数为0～20时，患者处于危险状态；麻醉深度指数为20～40时，患者处于深度麻醉状态；麻醉深度指数为40～60时，患者处于适合外科手术的麻醉状态；麻醉深度指数为60～80时，患者处于轻度麻醉状态；麻醉深度指数为80～90时，患者处于催眠、昏昏欲睡状态；麻醉深度指数为90～100时，患者处于清醒状态。

在具体应用中，肌电值能在一定程度上反映神经肌肉的活动，从而反应麻醉病人的镇静水平。

在一个实施例中，在根据比率将脑电能量转换为参数时，纳入爆发抑制状态的百分比，以使数据处理模块输出爆发抑制比。

在具体应用中，爆发抑制比，在脑电信号曲线中，呈现为一种特殊的波形，可以反映药物因素造成的较深的麻醉深度，以及脑器质性病变，比如：缺氧性昏睡，伴缺氧性脑病的未成熟儿以及与婴儿期的年龄有关系的脑病。

在具体应用中，上述麻醉参考数据的运算需要足够的存储空间和内存，便于提高麻醉参考数据的运算效率和调用。

在一个实施例中，脑电信号质量检测系统还包括数据管理模块。

其中，数据管理模块存储麻醉参考数据，并使用动态内存分配算法消耗和释放内存。

在具体应用中，数据管理模块可以采用高性能32位嵌入式微处理器作为系统的管理核心，通过与高效的嵌入式操作系统相结合，采用独特的动态内存分配算法，例如ANFIS(Adaptive Neuro-FuzzyInference System，自适应模糊神经推理系统)，实现对内存的消耗和释放，提高数据的传输效率，避免数据丢失。

实施例三

如图3所示，在本发明实施例中，实施例一和实施例二中的数据处理模块10，还包括与数字信号处理单元14连接的报警器；

显示模块20包括与数据处理模块10连接的第一显示单元21。

其中，报警器和第一显示单元，用于在任一脑电信号质量参数和/或任一麻醉参考数据超过预设数值时，发出报警信号。

在具体应用中，报警信号可以为报警器发出的警示声音，也可以为第一显示单元发出的警示信号，其中，警示信号可以为用于警示的常闭指示灯。

如图3所示，在本发明实施例中，实施例一和实施例二中的显示模块20，还包括第二显示单元和第三显示单元。

其中，第二显示单元，用于通过数码管显示麻醉参考数据和信号质量数据；第三显示单元，用于通过曲线模拟器显示麻醉参考数据。

在具体应用中，麻醉深度指数可以通过第二显示单元的数码管，在装置中显示为数字，也通过第二显示单元的曲线模拟器，在装置中显示为随时间变化的曲线。

而脑电信号则仅通过第三显示单元的曲线模拟器，在装置中显示为随时间变化的曲线。

在本发明实施例中，通过报警器和第一显示单元，可以及时反馈脑电信号是否异常，且在脑电信号正常时，还能及时反馈病人的危险麻醉状态。

在本发明实施例中，通过第二显示单元和第三显示单元，同时显示麻醉参考数据，可以直观地表现出麻醉参考数据是否稳定，从而判断病人的麻醉状态是否稳定。

实施例四

如图4所示，本发明实施例提供了一种一种脑电信号质量检测方法，包括如下步骤：

S401、通过信号处理模块接入脑电信号，并根据所述脑电信号，输出脑电信号质量参数。

S402、通过显示模块显示所述脑电质量参数。

其中，所述脑电信号质量参数包括信号质量比和导联线阻抗。

在一个实施例中，上述步骤S401包括；

通过信号放大单元，对所述脑电信号进行放大。

通过滤波处理单元，对所述放大后的脑电信号进行滤波处理，在预设频率段中收集脑电能量。

通过模数转换单元，根据比率将所述脑电能量转换为参数，获得脑电能量由高频向低频转化的曲线，并分析所述曲线，获得所述脑电信号质量参数。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种脑电信号质量检测系统，其特征在于，包括信号处理模块和显示模块；

所述信号处理模块接入脑电信号，并根据所述脑电信号，输出脑电信号质量参数；

所述显示模块显示所述脑电质量参数；

其中，所述脑电信号质量参数包括信号质量比和导联线阻抗。

2.如权利要求1所述的脑电信号质量检测系统，其特征在于，所述信号处理模块包括依次连接的信号放大单元、滤波处理单元和模数转换单元，所述模数转换单元与所述显示模块连接；

所述信号放大单元，用于对所述脑电信号进行放大；

所述滤波处理单元，用于对所述放大后的脑电信号进行滤波处理，并在预设频率段中收集脑电能量；

所述模数转换单元，用于根据比率将所述脑电能量转换为参数，获得脑电能量由高频向低频转化的曲线，并分析所述曲线，获得所述脑电信号质量参数。

3.如权利要求2所述的脑电信号质量检测系统，其特征在于，所述信号处理模块还包括数字信号处理单元；

所述数字信号处理单元分别与所述模数转换单元和所述显示模块连接；

所述数字信号处理单元，用于根据所述曲线，输出所述麻醉参考数据；

其中，所述麻醉参考数据包括麻醉深度指数和肌电值。

4.如权利要求3所述的脑电信号质量检测系统，其特征在于，在根据比率将所述脑电能量转换为参数时，纳入爆发抑制状态的百分比，以使所述数据处理模块输出爆发抑制比。

5.如权利要求3所述的脑电信号质量检测系统，其特征在于，还包括数据管理模块；

所述数据管理模块存储所述麻醉参考数据，并使用动态内存分配算法消耗和释放内存。

6.如权利要求1至5所述的麻醉数据监控系统，其特征在于，所述数据处理模块还包括与所述数字信号处理单元连接的报警器；

所述显示模块包括与所述数据处理模块连接的第一显示单元；

所述报警器和所述第一显示单元，用于在任一所述脑电信号质量参数和/或任一所述麻醉参考数据超过预设数值时，发出报警信号。

7.如权利要求1至5任一项所述的脑电信号质量检测系统，其特征在于，所述显示模块包括第二显示单元和第三显示单元；

所述第二显示单元通过数码管显示所述麻醉参考数据和所述信号质量数据；

所述第三显示单元通过曲线模拟器显示所述麻醉参考数据。

8.一种脑电信号质量检测方法，其特征在于，包括：

通过信号处理模块接入脑电信号，并根据所述脑电信号，输出脑电信号质量参数；

通过显示模块显示所述脑电质量参数；

其中，所述脑电信号质量参数包括信号质量比和导联线阻抗。

9.如权利要求8所述的脑电信号质量检测方法，其特征在于，所述通过信号处理模块接入脑电信号，并根据所述脑电信号，输出脑电信号质量参数，包括；

通过信号放大单元，对所述脑电信号进行放大；

通过滤波处理单元，对所述放大后的脑电信号进行滤波处理，在预设频率段中收集脑电能量；

通过模数转换单元，根据比率将所述脑电能量转换为参数，获得脑电能量由高频向低频转化的曲线，并分析所述曲线，获得所述脑电信号质量参数。