CN201200401Y - 一种老年性痴呆的诊断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种老年性痴呆的诊断装置，包括脑电极、脑电信号放大器、A/D转换器、音频发生器、耳机、显示器、反应键盘、单片机(MCU)、计算机等。所述脑电极通过电极线接口与脑电信号放大器的输入端相连，脑电信号放大器的输出端接至A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出信号输入到MCU，音频发生器通过音频输出接口与耳机相连，音频发生器的输出由MCU控制，MCU通过USB总线与计算机相连，计算机与显示器通过显卡接口连接，与反应键盘通过PS/2接口连接。本装置为老年痴呆的诊断提供一种客观量化的检测手段，可用于进行早期诊断和亚型分型诊断。

Description

一种老年性痴呆的诊断装置

技术领域

本实用新型涉及电神经生理诊断领域，尤其涉及对诱发电位技术在脑功能疾病诊断方面的应用技术。

背景技术

老年痴呆病是世界范围内困扰老年人生活质量的常见病症，据统计，我国目前老年痴呆病患者大约有600万人，且患病率有每5年增长1倍的趋势，已经成为不容忽视的一种疾病。流行病学资料显示65岁以上人群中痴呆的患病率为4％～6％，患病率随年龄增高而增高，80岁以上人群痴呆患病率可高达20％。

老年性痴呆根据症状可分为两类：①因认知功能减退所致记忆、智能下降的痴呆；②非认知性症状，即行为精神方面的痴呆。我们已经知道，广义的老年痴呆包括老年痴呆病和血管性痴呆，老年痴呆病如我们经常提到的阿尔茨海默病等，也有因其他原因(如脑外伤、中毒、脑积水等)引起；同时，亦有与血管性痴呆并存的混和型痴呆。

在诊断时，应首先明确是否是痴呆，其次明确痴呆的原因，最后评价痴呆的程度。对于老年痴呆病的明确诊断，目前没有特异性方法，主要依靠病理。虽然老年痴呆病病人脑组织有其病理特征，但生前尚无可靠的诊断标志，故目前诊断主要依据其临床症状、量表检测证实痴呆，并结合该病进行性进展的特征及神经影像学所见进行综合评估。

但是，作为主要诊断标准的精神量表法也存在着缺陷，主要是受患者主观心理因素影响大，在受试者受教育程度不高的情况下不准确，同时对诊断痴呆亚型不敏感。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型提出了一种老年痴呆诊断的装置，结合现代生物传感技术、计算机技术和现代电生理及事件相关电位检测技术，通过对多种脑电位的检测，为老年痴呆的诊断提供一种客观量化的检测手段，可用于进行早期诊断和亚型分型诊断。

本实用新型的技术方案如下：

一种老年性痴呆诊断的装置，该装置置于医用台车上，其包括主机板、计算机、显示器、反应键盘、耳机和脑电极，其中，所述主机板包括脑电信号放大器、A/D转换器、单片机MCU、音频发生器；所述脑电极通过插在医用台车上的电极线接口与主机板中的脑电信号放大器的输入端相连，脑电信号放大器的输出端连接至A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出信号输入到MCU，主机板上的音频发生器通过医用台车上的音频输出接口与耳机相连，音频发生器的输出由单片机MCU控制，单片机MCU通过USB总线与计算机相连，计算机与显示器通过显卡接口连接，与反应键盘通过PS/2接口连接，单片机MCU一方面接受计算机传来的控制指令，另一方面将转换后的脑电信号传送到计算机。

所述的计算机安装运行老年痴呆诊断应用软件，具有P300、N400、40Hz和CNV测试模块，分别通过音频发生器输出特定声音信号，通过显示器输出特定视频信号，由受试者通过反应键盘作出按键反应，并在受试者大脑中产生事件相关ERP信号，将采集到的事件相关ERP信号经过放大、滤波、A/D转换后输入至计算机，计算机根据受试者的按键反应和输入至计算机的经处理后事件相关ERP信号，由应用软件中的自动诊断模块分别对P300、40Hz、N400和CNV测试方法检测获得的与简易精神状态量表MMSE具有相关性的指标按自定义量表方法进行打分计算，然后针对打分结果自动得出老年痴呆的诊断结论。

本装置可实现对P300、40Hz、N400及CNV的检测，再借助应用软件对老年痴呆作出诊断，可以克服以往老年痴呆诊断所用量表测试主观性强的缺点，是一种有效的老年痴呆诊断的装置。

附图说明

图1为本实用新型装置的硬件结构框图；

图2为本实用新型装置结合使用的老年痴呆检测的软件流程图；

具体实施方式

下面根据附图，对本实用新型的老年痴呆诊断装置的硬件结构以及该装置的使用方法进行详细说明。

如图1所示的本装置的硬件结构框图，本装置在结构上由置于医用台车上的主机板(包含脑电信号放大器2、A/D转换器3、单片机MCU4、音频发生器5)、计算机6、显示器8、反应键盘9(即电脑操作用键盘)和插在台车电极线接口上的脑电极1、插在台车音频输出接口上的耳机7组成。主机板通过USB总线与计算机6连接，一方面接受计算机6传来的指令，另一方面将采集到的事件相关ERP信号传到计算机6上。同时主机上的音频发生器5通过台车上的音频输出接口与耳机7相连。计算机6与显示器8通过显卡接口连接，与反应键盘9通过PS/2接口连接。

所述脑电极1带有有源前置放大器和屏蔽线，使得微弱的脑电信号能传输到脑电放大器2；脑电信号放大器2具有32个通道，其内置滤波器，用以滤除高频信号和50Hz工频信号；A/D转换器3将32个通道脑电模拟信号同步转换为计算机可处理的16位高精度数字信号；32位高性能单片机MCU4控制A/D转换器3进行数据采集、放大以及音频发生器的声音输出。

如图2所示，计算机6安装运行老年痴呆诊断应用软件，使用P300、N400、40Hz和CNV测试模块，分别通过音频发生器输出特定声音信号，通过显示卡向显示器屏幕输出特定视频信号，由受试者作按键反应，并在受试者大脑中产生事件相关ERP信号。多导脑电极接在受试者头顶的各个相关位置，每一路电极均带有屏蔽线和前置放大器，保证能采集到微弱的脑电信号并传输到脑电放大器。脑电信号放大器对信号进行滤波，去除无关的高频信号和50Hz工频信号，然后放大到A/D转换器能有效转换的电平范围。A/D转换器再将32个通道的模拟信号同步转换为可被计算机处理的数字信号，由MCU通过USB总线上传到计算机。计算机使用老年痴呆应用软件的ERP存储、分析、打印模块，对采集到的信号使用多次叠加、小波变换等数字滤波方法进行处理，即可得到有关检测数据，并可在显示器上绘出相关波形并存储待用，然后用自动诊断模块选出诊断结论。

本装置应用软件的自动诊断模块分别对P300、40Hz、N400和CNV方法检测获得的与MMSE具有相关性的指标按自定义量表方法进行打分计算，然后针对打分结果自动得出诊断结论。这些指标是指：

(1)P300相关指标

P300是指当被试者辨认“靶刺激”时在头皮上记录到的一种长潜伏期诱发电位其中P3的潜伏期大约为300毫秒故称P300。由于痴呆患者最明显的共同特点是具有严重认知功能障碍，如记忆、定向、计算、思维判断和性格改变等，而事件相关电位(ERP)的P300成分与人的认知心理过程有关，是一种客观的神经电生理检查方法。P300采用“听觉靶/非靶刺激”序列，该序列由两种短音混合而成，一种为非靶刺激(NT)，经常出现有规律，另一种为靶刺激(T)，要求受试者对其作出按键反应。T和NT出现的概率比为0.2/0.8。本测试主要用非靶刺激。P300检测P300的分析指标包括：①波形分化情况，②N1(负相一次波)、P2(正相二次波)、N2(负相二次波)、P3(正相三次波)潜伏期，③P3波幅。进行此项测试时，应用软件通过耳机给予患者音频刺激，要求患者在反应键盘上作出反应，然后通过装置获取相应ERP波形和患者反应数据，并对ERP波形进行分析，等到上述分析指标数据，再对这些数据按内置的分析量表给予评分。对AD和VD而言，由于其潜伏期存在20％的差异，因此在量表中通过软件判别此项指标。首先对这项指标判别其是否小于正常值下限。如成立则判别是否对大于VD的波幅值上限，如成立则为AD，否则为VD。软件对判别为AD患者在此项测试量表中的加权项给予1分，而判别为VD患者的加权项给予—1分。如表1：

表1

(2)40Hz相关指标

40Hz听觉事件相关电位(40Hz AERP)，是用每秒40次重复率的刺激声所诱发出的听觉中潜伏期反应(MLR)，又称为40Hz听稳态诱发电位。阵发性40Hz事件相关电位反映了集中唤起的水平，可作为认知障碍和注意障碍的指标。受试者用40Hz脉冲音刺激，被采集六种状态的脑电信号：安静闭眼、安静睁眼、定向力测试、计算力测试、视空间测试、思维后安静。检测指标为40Hz ERP出现的时间、面积和峰值。进行此项测试时，应用软件同样通过耳机给予患者音频刺激，但不要求患者在反应键盘上作出反应。通过采集分析ERP波形，得出上述相关指标数据，再对这些数据按内置的分析量表给予评分。如表2：

表2

(3)N400相关指标

N400是ERPs的一个内源性成分，为语言认知事件相关电位中的一个负相波，反映大脑皮层对语言的认知加工过程。通过受试者在默读7个词组成的句子时，当靶词与整句意思不一致时，诱出一峰潜伏期在400毫秒左右的负相波。N400检测指标为波幅、潜伏期、头皮分布特征。进行此项测试时，应用软件通过显示器给予患者视频刺激，患者对屏幕上出现语句作默读。然后采集分析此一时期的ERP波形，得出上述相关指标数据，再对这些数据按内置的分析量表给予评分。由于AD与VD患者的N400头皮分布特征明显不同，软件通过判别其是否集中于额叶和颞叶部位，如是则可判别为AD，并用在此项测试加权项加1分来表示。VD则相反，加—1分。如表3：

表3

(4)CNV相关指标

关联负变化(contingent negative variation，CNV)是由两种特定刺激组合诱发的负相慢电位，与高级神经活动密切相关。CNV是也是事件相关电位(ERP)的一种，它反应了期待、注意、准备、记忆、唤醒、动机、意动等多种心理活动，是窥视大脑高级认知活动的窗口。方法是以S1(准备信号)、S2(反应信号)、反应(按键)为基本序列。S2呈现时要求受试者迅速按键。S1与S2间隔(interstimulus interval，ISI)1100毫秒，各次刺激间隔(intertrial interval，ITI)随机3～10秒。刺激序列编排为A、B、C、D轮。A轮为短声、短声、按键，共48次；B轮为短声、照片、按键，共48次，熟悉和陌生者照片各24张随机呈现；C轮为照片、短声、按键，共48次，熟悉和陌生者照片各24张随机呈现；D轮编排同C轮，但令受试者辨别熟悉或陌生者照片作相应按键。CNV检测指标是潜伏期、波幅、波面积和反应时间。进行此项测试时，应用软件综合给予患者以音频和视频刺激，并要求患者在反应键盘上作出反应。通过对此时期患者ERP和反应信号的分析，得到上述检测指标，用相应内置量表自动分析评分。CNV检测的波面积对AD和VD判别敏感，如波面积大于AD范围值上限小于正常值下限，则可判别为VD并在此项测试量表的加权项上加—1分，AD则相反。如表4：

应用软件的自动诊断模块对P300、40Hz、N400和CNV的检测指标分别建立分值表，确定正常值和异常值范围，并按重要性和敏感度确定分值。通过对检测结果打分，并计算分值的总和，对照正常人与老年痴呆患者(包括AD、VD亚型)的分值范围，可得出诊断结论。同时对引入的各项测试量表的加权值进行累加，如得分大于等于2或小于等于—2，则在诊断结论中给出AD或VD亚型诊断建议。如表5：

 

	P300	40Hz	N400	CNV	总分	加权(亚型 建议)
							正常	0—1	0—1	0—1	0—1	0—4	0
AD	1—7	1—3	1—4	1—5	5—19	≥2
							VD	1—7	1—3	1—4	1—5	5—19	≤—2
诊断结果					0-4：正常5—10：轻度痴呆11—19：重度痴呆	≥2，建议诊断AD亚型≤—2，建议诊断VD亚型

表5

Claims (2)

1、一种老年性痴呆的诊断装置，该装置置于医用台车上，其包括主机板、计算机(6)、显示器(8)、反应键盘(9)、耳机(7)和脑电极(1)，其中，所述主机板包括脑电信号放大器(2)、A/D转换器(3)、单片机MCU(4)、音频发生器(5)；其特征为：

所述脑电极(1)通过插在医用台车上的电极线接口与主机板中的脑电信号放大器(2)的输入端相连，脑电信号放大器(2)的输出端连接至A/D转换器(3)的输入端，A/D转换器(3)的输出信号输入到单片机MCU(4)，主机板上的音频发生器(5)通过医用台车上的音频输出接口与耳机(7)相连，通过耳机输出音频刺激信号，音频发生器(5)的输出由单片机MCU(4)控制，单片机MCU(4)通过USB总线与计算机(6)相连，计算机(6)与显示器(8)通过显卡接口连接，通过显示器输出视觉刺激信号，计算机(6)与反应键盘(9)通过PS/2接口连接，单片机MCU(4)一方面接受计算机(6)传来的控制指令，另一方面将转换后的脑电信号传送到计算机(6)；所述计算机安装运行有具有P300、N400、40Hz和CNV测试模块的老年痴呆诊断应用软件。

2、根据权利要求1所述的老年性痴呆的诊断装置，其特征为：脑电极(1)带有有源前置放大器和屏蔽线，使得微弱的脑电信号能传输到脑电放大器(2)；脑电信号放大器(2)具有32个通道，其内置滤波器，用以滤除高频信号和50Hz工频信号；A/D转换器(3)将32个通道脑电模拟信号同步转换为计算机可处理的16位高精度数字信号；32位高性能单片机MCU(4)控制A/D转换器(3)进行数据采集、放大以及音频发生器的声音输出。

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