CN110226929B - 一种自动化听觉脑干植入体的电生理测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自动化听觉脑干植入体ABI的电生理测试装置，所述装置包括：刺激发生器、若干个ABI电极、记录电极、信号接收装置，及分别与所述信号接收装置连接的信号采集装置和信号处理装置；所述装置的使用方法包含：步骤1、通过刺激发生器对若干个ABI电极进行电刺激；步骤2、各个ABI电极对应地接收电刺激信号，并刺激中枢听觉系统，产生电刺激听觉脑干诱发电位，患者体内的记录电极记录电刺激听觉脑干诱发电位；步骤3、信号接收装置分别与信号采集装置和信号处理装置连接，接收信号采集装置采集的记录电极所记录的电刺激听觉脑干诱发电位，信号处理装置判别出对应的ABI电极是否出现电刺激听觉脑干诱发电位目标波形。
Description
技术领域
本发明涉及听觉脑干植入领域，特别涉及一种自动化听觉脑干植入体 ABI的电生理测试装置。
背景技术
听觉脑干植入体(ABI)适用于耳蜗未发育、耳蜗骨化、听神经缺如等不适合进行人工耳蜗植入的患者。ABI装置包含体外装置及体内装置这两个部分，体外装置包括电声转换器、语音处理器和连接导线，体内装置包括接收器、电极导线和电极阵列。
ABI的工作原理是将电极阵列放置于第四侧脑室隐窝内的蜗核表面，越过耳蜗及听神经，直接刺激蜗核复合体，产生言语感知和识别。其中，ABI 电极阵列的数量因品牌而议，数量在12-24个不等。
ABI电极植入手术中需要对每个电极的位置进行电刺激听觉脑干诱发电位(electrically evoked auditory brainstem responses，eABR)测试并确认。ABI 植入手术为开颅手术，术中充分暴露植入区域，良好定位蜗核。蜗核位于脑干，周围邻近诸多其他神经核团，包括面神经核、三叉神经核、舌咽神经核等，则电极阵列的准确植入至关重要，不可错误刺激周围结构，否则导致严重后果。因此，电极片植入时结合电生理测试结果判断其植入至关重要。
目前ABI植入时，常规使用eABR作为判定电极位置的方法。如图1所示，ABI术中需要至少3名有经验的听力医生，听力医生A操作PC1(用于 ABI刺激的计算机1)给予一定参数的ABI刺激，并且记录下该刺激所在的电极阵列编号、电流量和持续时间，听力医生B、C、D操作PC2(用于eABR 波形记录的计算机2)，记录下在该刺激情况下eABR的波形，叠加后(通常需要100-500次)进行判断，需要其中两人意见一致才能记录下来，如果判断为无反应至少重复3次以上，并同时在草稿图上画出每个电极位置状态，通常分为反应好、反应一般或无反应三个等级(图中分别以A、B和C表示)，将波形信息反馈给听力医生A，将绘制好的草稿图反馈给外科医生，让外科医生根据平面示意图调整电极位置。调整好电极位置后再重复以上步骤直至找到最佳的电极放置部位。
现有技术中存在以下不足或缺点：(1)需要至少4个有经验的听力医师配合工作，同时兼顾判断波形、反馈刺激信息和作图的工作，并且判断eABR 波形有一定的主观性；(2)过程繁琐，花费时间较长，明显增加了病人的麻醉时间和外科医生、麻醉师的等待时间；(3)外科医生需要花时间理解和判断听力医生反馈的二维平面图，缺乏立体结构引导，调整电极位置调整较困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动化听觉脑干植入体的电生理测试装置，提高听力医生和外科医生对ABI术中电极片位置判断和调整的效率，缩短手术时间，降低手术风险，提高患者的预后。
为了达到上述目的，本发明的通过以下技术方案实现：
一种自动化听觉脑干植入体ABI的电生理测试装置，所述装置包括：刺激发生器、若干个ABI电极、记录电极、信号接收装置，及分别与所述信号接收装置连接的信号采集装置和信号处理装置；所述装置的使用方法包含以下步骤：
步骤1、通过刺激发生器对若干个ABI电极进行电刺激；
步骤2、各个ABI电极依次、对应地产生电刺激信号，刺激中枢听觉系统，产生电刺激听觉脑干诱发电位，患者体内的一记录电极依次记录所产生的电刺激听觉脑干诱发电位；
步骤3、信号接收装置分别与一信号采集装置和一信号处理装置连接，接收所述信号采集装置采集的所述记录电极所记录的电刺激听觉脑干诱发电位，所述信号处理装置通过信号叠加、波形自动识别，判别出对应的ABI电极是否出现电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，进而汇总出所有ABI电极的反应结果，并三维图像化地显示。
优选地，还包括放置于患者头部的用于检测电刺激听觉脑干诱发电位的电极组，分别为头顶的参考电极、胸前皮肤处的接地电极、双侧耳前的一个或多个所述记录电极。
优选地，还包括一控制装置，所述控制装置与所述刺激发生器电连接，所述控制装置发送一刺激控制信号至所述刺激发生器，控制所述刺激发生器向ABI电极发送所述电刺激信号。
优选地，所述步骤1中，每次电刺激仅刺激其中一个ABI电极，各个 ABI电极的电刺激过程依次进行，直至完成所有的ABI电极的电刺激过程。
优选地，所述步骤3中进一步包含以下过程：
当所述控制装置控制所述刺激发生器对待测试的ABI电极实施第一预设电刺激时，此时所述信号处理装置记录电刺激听觉脑干诱发电位信号，该步骤反复进行且到达预设次数后停止，以便进行信号叠加，随后进行波形识别，若判别出电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，则判断结果为ABI电极反应结果为第一级期望结果；
和/或，当所述控制装置控制所述刺激发生器对待测试的ABI电极实施第一预设电刺激时，若所述信号处理装置未判别出电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，则所述控制装置控制所述刺激发生器自动增加电刺激量并继续重复步骤1～3，直到所述信号处理装置直接判别出电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，则判断结果为ABI电极反应结果为第二级期望结果；
和/或，当所述控制装置控制所述刺激发生器对待测试的ABI电极实施第一预设电刺激时，若所述信号处理装置未判别出电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，则所述控制装置控制所述刺激发生器自动增加电刺激量并继续重复步骤1～3，直至电刺激量增加至第二预设电刺激时，所述信号处理装置仍未判别出电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，则判断结果为ABI电极反应结果为第三级期望结果。
优选地，所述信号处理装置还包含软件识别算法模块，在所述步骤3中，所述软件识别算法模块用于自动识别电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，所述电刺激听觉脑干诱发电位目标波形的起始点出现在1ms以内且整个波形时限在3ms以内。
优选地，所述软件识别算法模块还对电刺激听觉脑干诱发电位目标波形的数据点进行微分计算斜率，识别到该波形的起始点、波峰、波谷，进而对整个电刺激听觉脑干诱发电位目标波形进行定位识别，并自动计算电刺激听觉脑干诱发电位目标波形的潜伏期、波幅、时限数据。
优选地，还包括与所述信号处理装置相连的显示模块，所述装置的使用方法进一步包含：所述信号处理装置根据采集到的电刺激听觉脑干诱发电位的信息以及电刺激听觉脑干诱发电位的波形，自动模拟并绘制出ABI电极所在位置的三维图像，显示在与所述信号处理装置相连的显示模块的界面上，用于ABI电极位置的调整过程。
优选地，所述装置的使用方法进一步包含：根据所述显示模块三维图像化的结果相应地调整反应结果为第二级期望结果或反应结果为第三级期望结果的ABI电极的位置，将ABI电极位置调整完成后再重复所述步骤1-3，直至找到ABI电极反应结果为第一级期望结果时的位置，最终达到整个电极阵列位置达到预设的期望结果。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的自动化听觉脑干植入体的电生理测装置采用eABR波形自动判读的方式，并且能够自动记录相关刺激信息及与其匹配的eABR波形，自动模拟并绘制电极位置图(3D形象化结构的电极片位置信息)，代替现有的手工记录的方法，可有效提高听力医师在术中电极测试的效率，节省人力，同时根据该展示的3D形象化结构的电极片位置信息，可提高外科医生调整电极片位置的效率，缩短手术时间，降低手术风险，提高患者的预后，良好的术中检测是术后听觉重建效果的保障，有极大地应用前景。
附图说明
图1为现有技术的听觉脑干植入体的电生理测试方法示意图；
图2为本发明的自动化听觉脑干植入体的电生理测试方法示意图；
图2a为本发明的ABI电极反应好时的波形示意图；
图2b为本发明的ABI电极反应一般时的波形示意图；
图2c为本发明的ABI电极反应差时的波形示意图；
图3为本发明的电极阵列与蜗核的关系示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种自动化听觉脑干植入(ABI)的电生理测试装置，所述装置包括：刺激发生器、若干个ABI电极、记录电极、信号接收装置，及分别与所述信号接收装置连接的信号采集装置和信号处理装置；如图2所示，该装置的使用方法包含以下步骤：
S1、术前时，首先由听力师在患者头部放置用于检测电刺激听觉脑干诱发电位(eABR)的电极组，分别为头顶(优选位置)的参考电极、胸前皮肤处(优选位置)的接地电极和双侧耳前(优选位置)的一个或多个记录电极。其中，所述记录电极不仅限于置于患者的头顶，还可以是头部的其他的位置或者前额上等。
S2、术中时，手术医生暴露术区，植入听觉脑干电极(ABI电极)后，开始进行eABR检测。
所述步骤S2中，进一步包含以下步骤：
S21、首先由刺激发生器对所连接的各个ABI电极进行电刺激。
所述S21步骤中，第一计算机1(PC1)与所述刺激发生器电连接，第一计算机1控制该刺激发生器，该刺激发生器接收第一计算机1的刺激控制信号，向ABI电极发送电刺激信号。
一般植入ABI电极的数量为12-22个，每次电刺激仅刺激其中一个ABI 电极，各个ABI电极的电刺激过程依次进行，直至完成所有的ABI电极的电刺激过程。另，本实施例的待测试的ABI电极的数量由专家系统(例如手术医生)判断确定。
S22、各个ABI电极对应地接收电刺激信号，并刺激中枢听觉系统从而产生局部电位，得到电刺激听觉脑干诱发电位(eABR)。
所述步骤S22中，电刺激听觉脑干诱发电位(eABR)是听觉诱发电位中的一种，该电刺激听觉脑干诱发电位可始终通过上述的患者的一记录电极进行记录，即待测试的ABI电极依次更换，且记录电极始终由同一记录电极进行记录。
S23、由于电刺激听觉脑干诱发电位信噪比低，则信号接收装置(通过与信号采集装置相连接，接收该信号采集装置所采集的记录电极上记录的患者头部内的中枢听觉系统产生的所述电刺激听觉脑干诱发电位，信号接收装置与第二计算机2(PC2，用于eABR波形匹配记录的计算机)连接，第二计算机2对该电刺激听觉脑干诱发电位进行滤波叠加等处理(例如100-1000次)，形成一个较为稳定且具有特征的目标eABR波形。该稳定可以理解为eABR 波形在经过叠加处理后基线平稳，形态、潜伏期和幅值也基本保持一致，具有特征可以理解为经过叠加后的eABR波始终存在，增加刺激量时波峰变大，减小刺激量时波峰变小。其中，该信号采集装置与记录电极连接。
所述步骤S23中，eABR波形由第二计算机2中的软件识别算法模块自动识别。其中，该eABR波形的起始点一般出现在1ms以内且整个eABR波形时限大约在3ms以内，故可由软件识别算法模块在该eABR波形时限内自动识别该波形。所述软件识别算法模块还对eABR波形的数据点进行微分计算斜率，用以找到波形的起始点、波峰、波谷，进而对整个eABR波形进行定位识别，并自动计算eABR波形的潜伏期、波幅、时限等数据。
S23、当第一计算机1控制刺激发生器对某一ABI电极实施最小电刺激时，若第二计算机2判别出上述稳定且具有特征的目标eABR波形时，此时判断为ABI电极反应好，若第二计算机2未判别出eABR波形，则第一计算机1自动增加电刺激量并继续重复步骤S21～S23，直到出现稳定且具有特征的eABR波形，此时则认为ABI电极反应一般；若电刺激量达到最大后，第二计算机2仍未出现可判定为目标eABR波形时，则认为该ABI电极无反应。
如图2a所示为ABI电极反应好时的波形，由此可知，同一刺激强度始终在相同的潜伏期引出峰值相似的波形，其中，横坐标为时间，纵坐标为波幅。如图2b所示为ABI电极反应一般时的波形，由此可知，同一刺激强度在相同的潜伏期可见类似波形，但峰值可能有不同。如图2c所示为ABI电极反应差时的波形，由此可知，未见一个较为稳定且具有特征的目标波形。
所述步骤S23中，电刺激量大小(例如最小电刺激、每次增加的电刺激量以及最大电刺激量)由专家系统(例如听力医生)确定。
S24、按照上述步骤S21-S23依次对所需的所有ABI电极进行电刺激并进行自动识别判断，通过第二计算机2的自动判读方式得出反应好或反应一般或无反应的ABI电极。
S25、第二计算机2还可以根据采集到的电刺激听觉脑干诱发电位信息以及eABR波形，自动模拟并绘制出ABI电极所在位置的图示(3D形象化结构的电极片位置信息)，显示在第二计算机2界面上，供后续手术医生进行 ABI电极位置的调整过程。
S26、手术医生还可以根据上述第二计算机2图像化的结果信息(3D形象化结构的电极片位置信息)，相应地调整反应一般或无反应的ABI电极位置，调整后再重复以上步骤S21-S23，直到找到该ABI电极最合适的位置，直至达到整个电极阵列位置佳的结果。
其中，本实施例中判定为整个电极阵列位置佳由专家系统(例如手术医生)进行相应判断。
另，本发明中与刺激发生器连接的第一计算机1和用于eABR波形匹配记录的第二计算机2可以利用一个计算机进行实现，即刺激发生器和信号接收装置同时与该计算机连接即可。
如图3所示为电极阵列与蜗核的关系示意图，左图电极阵列中12个电极 (记为A1)反应好以及位置佳，4个电极(记为B1)反应一般以及位置一般，5个电极(C1)无反应以及位置差。因此，将电极阵列调整位置后变为右图所示，最终得到右图中电极阵列中16个电极(记为A2)反应好以及位置佳，2个电极(B2)反应一般以及位置一般，3个电极(C2)无反应以及位置差。
另，本发明的上述自动化的生理测试方法也同样适用于耳蜗植入体，具体方法在此不做赘述。
综上所述，本发明的自动化听觉脑干植入体的电生理测试装置，通过该装置进行的自动化听觉脑干植入体的电生理测试方法，采用eABR波形自动判读的方式，并且自动记录相关刺激信息及与其匹配的eABR波形，自动模拟并绘制电极位置图(3D形象化结构的电极片位置信息)，代替现有的手工记录的方法，可有效提高听力医师在术中电极测试的效率，节省人力，同时根据该展示的3D形象化结构的电极片位置信息，可提高外科医生调整电极片位置的效率，缩短手术时间，降低手术风险，提高患者的预后，良好的术中检测是术后听觉重建效果的保障，有极大地应用前景。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种自动化听觉脑干植入体ABI的电生理测试装置，其特征在于，所述装置包括：刺激发生器、若干个ABI电极、记录电极、信号接收装置，及分别与所述信号接收装置连接的信号采集装置和信号处理装置；所述装置的使用方法包含以下步骤：
步骤1、通过刺激发生器对若干个ABI电极进行电刺激；
步骤2、各个ABI电极依次、对应地产生电刺激信号，刺激中枢听觉系统，产生电刺激听觉脑干诱发电位，患者体内的一记录电极依次记录所产生的电刺激听觉脑干诱发电位；
步骤3、信号接收装置分别与一信号采集装置和一信号处理装置连接，接收所述信号采集装置采集的所述记录电极所记录的电刺激听觉脑干诱发电位，所述信号处理装置通过信号叠加、波形自动识别，判别出对应的ABI电极是否出现电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，进而汇总出所有ABI电极的反应结果，并三维图像化地显示。
2.如权利要求1所述的自动化听觉脑干植入体ABI的电生理测试装置，其特征在于，
还包括放置于患者头部的用于检测电刺激听觉脑干诱发电位的电极组，分别为头顶的参考电极、胸前皮肤处的接地电极、双侧耳前的一个或多个所述记录电极。
3.如权利要求1所述的自动化听觉脑干植入体ABI的电生理测试装置，其特征在于，
还包括一控制装置，所述控制装置与所述刺激发生器电连接，所述控制装置发送一刺激控制信号至所述刺激发生器，控制所述刺激发生器向ABI电极发送所述电刺激信号。
4.如权利要求1或3所述的自动化听觉脑干植入体ABI的电生理测试装置，其特征在于，
所述步骤1中，每次电刺激仅刺激其中一个ABI电极，各个ABI电极的电刺激过程依次进行，直至完成所有的ABI电极的电刺激过程。
5.如权利要求3所述的自动化听觉脑干植入体ABI的电生理测试装置，其特征在于，
所述步骤3中进一步包含以下过程：
当所述控制装置控制所述刺激发生器对待测试的ABI电极实施第一预设电刺激时，此时所述信号处理装置记录电刺激听觉脑干诱发电位信号，该步骤反复进行且到达预设次数后停止，以便进行信号叠加，随后进行波形识别，若判别出电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，则判断结果为ABI电极反应结果为第一级期望结果；
和/或，当所述控制装置控制所述刺激发生器对待测试的ABI电极实施第一预设电刺激时，若所述信号处理装置未判别出电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，则所述控制装置控制所述刺激发生器自动增加电刺激量并继续重复步骤1～3，直到所述信号处理装置直接判别出电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，则判断结果为ABI电极反应结果为第二级期望结果；和/或，当所述控制装置控制所述刺激发生器对待测试的ABI电极实施第一预设电刺激时，若所述信号处理装置未判别出电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，则所述控制装置控制所述刺激发生器自动增加电刺激量并继续重复步骤1～3，直至电刺激量增加至第二预设电刺激时，所述信号处理装置仍未判别出电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，则判断结果为ABI电极反应结果为第三级期望结果。
6.如权利要求1或5所述的自动化听觉脑干植入体ABI的电生理测试装置，其特征在于，
所述信号处理装置还包含软件识别算法模块，在所述步骤3中，所述软件识别算法模块用于自动识别电刺激听觉脑干诱发电位目标波形，所述电刺激听觉脑干诱发电位目标波形的起始点出现在1ms以内且整个波形时限在3ms以内。
7.如权利要求6所述的自动化听觉脑干植入体ABI的电生理测试装置，其特征在于，
所述软件识别算法模块还对电刺激听觉脑干诱发电位目标波形的数据点进行微分计算斜率，识别到该波形的起始点、波峰、波谷，进而对整个电刺激听觉脑干诱发电位目标波形进行定位识别，并自动计算电刺激听觉脑干诱发电位目标波形的潜伏期、波幅、时限数据。
8.如权利要求7所述的自动化听觉脑干植入体ABI的电生理测试装置，其特征在于，
还包括与所述信号处理装置相连的显示模块，所述装置的使用方法进一步包含：所述信号处理装置根据采集到的电刺激听觉脑干诱发电位的信息以及电刺激听觉脑干诱发电位的波形，自动模拟并绘制出ABI电极所在位置的三维图像，显示所述显示模块的界面上，用于ABI电极位置的调整过程。
9.如权利要求8所述的自动化听觉脑干植入体ABI的电生理测试装置，其特征在于，
所述装置的使用方法进一步包含：根据所述显示模块三维图像化的结果相应地调整反应结果为第二级期望结果或反应结果为第三级期望结果的ABI电极的位置，将ABI电极位置调整完成后再重复所述步骤1-3，直至找到ABI电极反应结果为第一级期望结果时的位置，最终达到整个电极阵列位置达到预设的期望结果。
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