CN1130051A - 胃电图和肠电图的测量方法及其测量装置 - Google Patents

胃电图和肠电图的测量方法及其测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种可以不受呼吸影响地并长时间进行测量胃电图和肠电图，从而获得对各种疾病进行服药和治疗的指导性信息的测量方法及其装置。本发明的装置至少包括：固定在体表上的电极(1)、放大被电极(1)检测出电位的放大器(2)、除去被放大器(2)放大的胃电位和肠电位以外频率信号的低通滤波器(3)和存储装置7；并使上述低通滤波器输出信号的相位同输入信号的频率保持线性关系。

Description

胃电图和肠电图的测量方法 及其测量装置
本发明涉及为了获得用药或治疗方案的信息而把电极主要配置在人体表皮上、以便通过把胃和肠的蠕动变为电位进行记录的胃电图和肠电图的测量方法及其测量装置。
虽然，为了获得上述信息而必需观察胃、肠等蠕动，但是，因为从体表测量胃肠蠕动是困难的，所以作为代替上述的从体表上测量的已有技术是边利用吞到体内的探针头测量胃内部压力，边用针电极测量内脏的筋电位，可是不能肯定认为把根据这些测量所获得的信息作为治疗的指导是充分的。
因此，为了更准确地获得反映胃、肠蠕动的详细的信息，人们正在尝试根据配置在体表上的电极电位测定胃肠蠕动的各种方法，这时在为了不受呼吸、身体运动的影响的条件下进行测量是不可能的或者说面临着相当大的问题。
也就是说，通过配置在体表上的电极测量胃和肠的电位时，测出的电位与20-200μVpp的心电图等相比是极小的，随着呼吸的横隔膜的筋电位变大并叠加在这个电压上。并且由于呼吸周期(15-20次/分)同胃和肠的蠕动周期(2-6次/分)接近，因此利用已有的简单的无源滤波器或低频有源滤波器不能完全消除呼吸影响。因此，目前的现状是仅对不易受呼吸影响的瘦患者，即基本上为绝缘体的皮下脂肪层非常少的患者在静卧状态下才能进行短时间测量，才能除去呼吸的影响。
可是为了对胃和肠进行临床评价，弄清楚持续常时间的日常活动状态是不可缺少的，可以认为，从体表测量胃电图和肠电图的方法是满足这个要求的唯一手段。
如上所述，由于胃肠的蠕动周期与呼吸的周期接近，因为为了消除呼吸影响，必需利用锐截止的低通滤波器。但是锐截止的滤波器严重地损害了相位特性，引起过冲和强烈的激励，使胃和肠的测量波形严重畸变。
由于胃和肠的电位比其它的电位相对的小，因此当随着身体的微动和电极的不稳定引起电位电平变动时，应该测量的信号就会消失，因此，如果利用产生过冲的滤波器，则需要很长的时间才能恢复到原来状态。由于这样的电位变动在日常活动下测量时经常发生，因此，如果利用过冲的滤波器，只能在静止状态下进行测量。
另外，激励会在因外部干扰引起小的电平变动下，产生胃肠蠕动和错误的假信号，给诊断造成严重困难。
另外，由于相位特性的变坏会使测量波形严重失真，事实上使得根据振幅特性比较的向量分析不可能进行。虽然作为能使波形畸变小过冲和无激励的滤波器有贝塞尔滤波器，即便使次数增加，也不能改善截止特性，所以这种滤波器也不实用。如果把除去接近频率的滤波器的截止特性固定的成人用装置测量小儿或新生儿，则因为后者的胃肠蠕动快，有用的信号被滤波器滤掉而不能进行测量。
对于上述的已有装置来说，要在不受呼吸的影响下完成长时间的胃肠电图的测试实际上是困难的。本发明的目的是提供可以完成上述的测试，能够获得对各种疾病提供进行用药和治疗的有用信息的测量胃电图和肠电图的方法及其所用的测量装置。
本发明的胃电图和肠电图的测量方法的特征是：将用于滤掉频率除包含在胃电位和肠电位中的频率以外的高频信号的低通滤波器安装在生物体信号放大器同存储器被上述放大器放大的信号的存储装置之间，并使上述输出信号的相位的低通滤波器的输入信号的频率保持线性关系；本发明的胃电图和肠电图的测量装置至少包括：固定在身体表面上的电极、放大被上述电极检测出电位的放大器，滤掉被上述放大器放大的胃电位和肠电位以外的频率信号的低通滤波器，存储装置，上述低通滤波器的输出信号的相位同输入信号的频率保持线性关系，本发明提供了上述的方法和装置。此外，最好是使低通滤波器的截止频率是可改变的。
按照本发明的方案，因为提高了用于改善消除呼吸影响的低通滤波器的截止特性的滤波器的次数，并且使相对于输入和输入信号频率的相位特性保持具有线性关系。从而防止了过冲和激励，使波形畸变减小。在确保可能去掉呼吸影响的截止特性之后，使用在胃电图和肠电图上的低通滤波器不产生相位畸变，只有对相对于频率的相位变化是线性的，才能进行实用测量。
虽然小儿和新生儿的胃和肠的蠕动此成人快，但是由于呼吸运动也相对的快，所以通过使去除呼吸影响的低通滤波器的截止频率同患者的胃和肠蠕动相一致，可以在与成人相同的最佳条件下对小儿或新生儿的测量。此外，由于随着作为测量对象的内脏(例如大肠比胃蠕动稍快一些)的不同而最佳滤波特性也跟着改变，所以最好是使截止频率是可以改变的。
下面结合附图说明本发明的实施例
图1是由采用转换多道滤波器并满足本发明条件的低通滤波器构成和在多通道构成的情况下的主要部件的方框图。
图2是由数字滤波器构成本发明的低通滤波器，并且在单通道构成情况下的主要部件方框图。
图3是表示在本发明采用的低通滤波器的通频带的相位变化曲线。
图4是图1中的方框图的更具体的电路图。
图5是图2中的方框图的更具体的电路图。
图中：1.电极    2.放大器    3.低通滤波器    4.转换
式多道滤波器    5.信号转换器    6.A/D变换器    7.存
储器    8.时钟发生器    9.另一通道的方框图    10.微
处理器    11.电极12.放大器    13.低通滤波器
14.A/D变换器    15.数字滤波器    16.存储器和微处理器。
本发明可以用两种方法实施
其中之一是通过模拟信号处理，采用使输出信号的相位同输入信号的频率关系保持线性变化的低通滤波器的构成，例如利用线性技术公司的LTC 1164-7型的转换多路滤波器(图3示出了在其通常范围内的相位变化曲线)的构成。
另一种是采用为了获得本发明所具有的有关特性而对把模拟信号经A/D变换成的数字信号进行编程处理的数字滤波器的构成。在这种方法中，是在变成数字信号之后再进行滤波处理，虽然胃电图和肠电图即使在单通道的测量中能对蠕动进行充分评价，但是在进行胃移动状态和向量分析情况下，必需使用多通道测量。
首先就图1所示的利用转换多道滤波器的多通道测量的例子进行说明。
将贴在体表上的电极1检测出的胃电图和肠电图用放大器2放大直至获得可以滤波处理的电平，再利用简单的低通滤波器3除去在放大后的信号中包含的高频成分之后，供给转换多道滤波器4的输入端，这个转换式多道滤波器4构成为本发明的重要部件的并使输入信号的频率同输出信号的相位关系保持线性特性的低通滤波器。
另外，因为转换式多道滤波器4的截止频率与给定时钟频率成一定比例，所以通过使时钟发生器8的频率变化就可选择最佳的截止频率。转换式多道滤波器4输出的信号由信号转换器顺次转换多个通道馈给A/D变换器6后，经A/D变换器6将模拟信号变换成数字信号馈给存储器7。
从电极1到转换式多道滤波器4使用的通道，数目等于从电极1到转换式多道滤波器4这组电路的总数。其它的通道方框图用参考数字9表示。然而信号转换器5和A/D变换器的构成方式可以有多种，在此示出的是典型的方法。此外所用的存储器通常是半导体存储器，但是也可以用磁带或光盘等存储介质。
虽然在实际装置中，必需装有控制测量周期和所有操作、显示等的微处理器、电源和电池的管理电路，使装置不产生静电的保护电路等，但是，因为这些电路与本发明无直接关系，所以省略对它们的说明。
图4是更具体地示出在图1中用方框示出的电路部件的电路图，对与示在图1中的具有相同功能的部件用相同的参考代号表示。如图4所示，转换器5的转换是通过来自微处理器10的控制信号进行转换的。另外，转换式多道滤波器4的时钟是由微处理器10供给的。通过控制时钟频率，可以变更转换多道滤波器的截止频率。
在图2中示出了利用数字滤波器由单通道构成的例子。电极11和放大器12及其低通滤波器13与由上述转换式多道滤波器构成的情况相同。但是，这种情况的低通滤波器13是为了除去对A/D变换器14和数字滤波器15不利影响的高频成分而用的。
利用A/D变换器14将模拟信号变换成数字信号后输入给数字滤波器。该数字滤波器15为了成为本发明的重要部件的使输出信号的相位变化相对输入频率具有线性特性。
虽然通常是采用专用的半导体数字滤波器或DSP(数字信号处理器)作为数字滤波器15，但是如果利用高性能的微处理器，也可以采用只用软件进行数字滤波的结构。因为数字滤波器15的输出是数字信号，所以它的输出可以直接馈给存储器16。
用数字滤波器15改变截止频率的方法包括改变构成滤波器的程序的方法，经A/D变换后改变信号取入到数字滤波器中的周期的方法。作为装置与转换式多通道滤波器的情况一样必须装备有控制整个装置操作的微处理器、电源及其电池的管理电路、保护电路等。
图5是更具体示出在图2中用方框表示的电路部分的电路图，其中对与示在图2中具有相同功能的部件用相同的参考代号表示。
配置在A/D变换器14输入侧的低通滤波器13可以采用反馈式的简易滤波器，其输出供给A/D变换器14。A/D变换器14的数字输出供给由微处理器16控制的数字滤波器15。因为该数字滤波器被称为数字信号处理器(DSP)可以对各种信号进行处理，作为成品有德克萨斯英特尔公司的TMS 320C 30等。
如上所述的本发明，可以在不受呼吸影响情况下对胃电图和肠电图等进行长时间的测量，由于可以从体外掌握包含吃饭或睡眠时胃或肠的实际活动状态，所以可以获得关于根据各种疾病进行服药和治疗的指导，从而实现使患者早日康复的效果。

Claims (4)

1.一种胃电图和肠电图的测量方法，其特征在于：将用于滤掉除包含在胃电位和肠电位中的频率以外的频率信号的低通滤波器安装在生物体信号放大器和存储被上述放大器放大的信号的存储装置之间，并使上述低通滤波器的输出信号的相位与上述低通滤波器的输入信号频率保持线性关系。
2.如权利要求1所述的胃电图和肠电图的测量方法，其特征在于可以改变低通滤波器的截止频率。
3.一种胃电图和肠电图的测量装置，其特征在于：至少包括：固定在体表上的电极、放大由上述电极检测出的电位的放大器、滤掉被上述放大器放大的胃电位和肠电位以外的频率信号的低通滤波器和存储装置；上述滤波器输出信号的相位与上述低通滤波器输入信号的频率保持线性关系。
4.如权利要求3所述的胃电图和肠电图的测量装置，其特征在于可以改变低通滤波器的截止频率。
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