HU187155B - Biologic signal analyser - Google Patents

Description

A találmány tárgya mikroprocesszoros vezérlésű biológiai jelanalizátor, amely alkalmas elektromos jellé átalakított biológiai jelek, például szenzomotoros rendszerből nyert akaratlagos és kiváltott potenciálok (gyorsan változó biológiai jelek) automatikus programozott kiértékelésére, feldolgozására, az eredmények tárolására.

Az elektroneurográfiában és elektromiogrofiában nyert elektrofiziológiás jelek igen nagyszámú paraméterrel jellemezhető időfüggvényként ábrázolhatok. Például az izom akciós potenciálok vizsgálatára napjainkban mind a klasszikus valószínűség-elméletet, mind a sztochasztikus folyamatok jellemzésére használatos módszereket alkalmazzák. Az izom akciós potenciálokat az analízis' idején stacioner, ezen belül ergodikus, sőt egyes esetekben az egyszerűség kedvéért normális eloszlásúnak feltételezik. Egyes állapotokhoz határozott jelalakokat rendelnek, másokhoz frekvenciatranszformáltjuk időbeli átlagát rendelik. Motoros és szenzoros rendszerből elvezetett akciós potenciálok gyakorisága, amplitúdóközépértéke, időtartama, fázisainak száma, meredeksége, stb. lényeges paraméterek a diagnózis felvétele szempontjából.

Az elektromiográfiás jelek automatikus feldolgozása rövid múltra tekint vissza. A 60-as években még gyakorlat volt a paraméterek statisztikai elemzése, átlagolása a regisztrátum szemrevételezésével. A kézi kiértékelés munkaigényes, fáradságos út. Willison 1963-ban [„A method of measuring motor unit activity in humán muscle”, J. Physiol. London, 168,35 (1963)] és az elektromiográfiás regisztrátum analíziséhez alkalmas kézi módszert ismertetett. Eszerint egy mutatót és egy mechanikus számlálót használt 35 mm-es filmre felvett és kivetített regisztrátum analízisére. E módszerrel a 100 pV-nál nagyobb potenciálok amplitúdó- és időtartam eloszlását vizsgálta, és bebizonyította, hogy a muszkuláris disztrófiában szenvedő betegnél a miográfiás jel átlagos frekvenciája és amplitúdója nagyobb, mint egészséges egyéneknél. A módszert Fitch és Willison tökéletesítette, amelynek során automatikus elektronikus analizátort fejlesztettek ki a mechanikus számláló helyettesítésére [„Automatic measurement of the humán electromhyogram” J. Physiol. London, 178, 28 (1965)]. Ennél a megoldásnál az intramuszkuláris elektródáról nyert jelet felerősítik, és az erősítő kimenőjelét RC-hálózaton keresztül Schmitt-triggeres komparátorpárra vezetik. Ez a komparátorpár jelzi, ha a jel amplitúdója meghaladja a pozitív vagy negatív 100 pV-os szintet. A komparátorpár kimenete bistabil multivibrátort vezérel, amely akkor változtatja meg állapotát, ha pozitív csúcsot negatív követ, vagy ha negatív csúcsot pozitív követ. A komparátorpár és a bistabil áramkör kimenete polaritásváltás számlálót vezérel, amelynek tartalma akkor inkrementálódik, ha két ellentétes előjelű potenciál követi egymást. Az áramkör amplitúdószámlálót is tartalmaz, amely minden egyes 100 pV-nál nagyobb amplitúdójú potenciált megszámol. Ezt a berendezést akaratlagos erőkifejtés alatti potenciálváltozások frekvencia - és amplitúdóviszonyainak vizsgálatára használják, és a vizsgált paraméterek segítségével küf lönböző mozgásszervi betegségek jól diagnosztizálhatok.

A későbbiek során az analizátorral együtt már számítógépet is használtak Dowling, Fitch és Willison : („A special purpose digital computer (biomac 500) used in the analysis of the humán electromyogram” Electroenceph, clin. Neurophisiol. 25, 570 (1968)].

Az így összeállított berendezés feladata amplitúdó- és intervallum hisztogrammok képzése volt. A hisztogram készítésére a polaritásváltás jelző impulzusok által szinkronizált címszámlálót használtak. Polaritásváltáskor indul a számláló és a következő polaritásváltáskor az éppen aktuális memóriarekesz tartalma inkrementálódik, majd a számlálást újra indítják. A készülékkel elért eredmények bebizonyították, hogy az intervallum- és amplitúdóhisztogrammok felhasználhatók az egészséges és krónikus parciális denervációban szenvedő paciensek megkülönböztetésére.

Ismert olyan megoldás, amelynél analóg analizátort használtak arra, hogy az izom maximális kontreakciója mellett felvett interferenciamintából következtessenek az egységpotenciálok időtartamának változásaira. Az analizátorral az átlagos fázistartam reciprokát jellemző adatot számították ki.

ahol T_n és S_n a pozitív és negatív csúcsok számát és időtartamát jelentik. A zaj és az akciós potenciál megkülönböztetésére az időtartamokat az amplitúdó szerint súlyozták. így az algoritmus az alábbi szerint módosul:

Π

Σ ^a,

Ψ = -1X2- (2)

Σ a-η

L I ahol aj és Tj az i-edik kitérés amplitúdója és időtartama.

Ezen analizátor alapja egy olyan analóg áramkör volt, amely a fenti kifejezést megoldja, és értékét folyamatosan kijelzi és regisztrálja.

Nagy kapacitású és sebességű számítógépek olyan analízistechnikát tesznek lehetővé, amely kézi módszerrel el sem végezhető. Ilyen például a Fourier analízis. A számítógépen viszont on-line módon folyamatos kijelzéssel végezhetők. Paciensről tű- vagy felületi elektródával felvett jelet biológiai erősítővel felerősítik, és analóg-digitál átalakítón keresztül számítógépbe vezetik, amely az előre megadott algoritmus szerint on-line vagy off-line feldolgozást végez. A feldolgozás algoritmusa egyszerűen módosítható, és idővel nagy programháttér alakulhat ki a kutatóbázison. A megoldás hátránya, hogy költséges és nagy sebességű, nagy kapacitású számítógép csak kevés helyen áll közvetlenül rendelkezésre. így a komputeres analízistechnika előnyeit nem lehet kihasználni.

Ismertek olyan kis számítógéppel ellátott analizátor-rendszerek, amelyek komplett orvosi mérésadatgyűjtő és jelfeldolgozó rendszert tartalmaznak, és alkalmasak az elektroenkefalográfiás, elektromi-21

187 155 ográfiás és elektroneurográfiás jelek szokásos feldolgozására. Az alapkészülékhez különböző programcsomagok használhatók, amelyek a jelfeldolgozás rugalmas változtatását teszik lehetővé. Ilyen készülék például a MED-80 biológiai mérőrend- ^! szer (Nicolet Instrument Corporation. Madison USA gyártmánya). Ez a készülék a kutatói igényeket messzemenően kielégíti, de magas ára és bonyolultsága miatt rutinszerűen nem alkalmazható. Problémát jelent ennél a berendezésnél a korábbi 1 berendezésekhez való csatlakoztatás is. A problé-. ma megoldásának másik módszere, hogy a kialakult analizáló eljárásokra különálló hardwaremodulokat fejlesztettek ki. Ebben az esetben az alapkészülékek (erősítők, stimulátorok, stb.) digi- ¹ tális vezérlőegységhez csatlakoznak, amelyhez tetszőleges számú jelfeldolgozó modul illeszthető. Ezzel a jelfeldolgozó berendezés fokozatosan bővíthetővé, egyszerűen kezelhető hardware-modulokból álló berendezéssé alakítható. Ilyen készülékek a ² kereskedelemben kaphatók. (Ilyen például a dániai DISA cég 1500-as típusszámú elektromiográf készülékrendszere). Az ilyen típusú készülékek összekapcsolhatók számítógépes rendszerrel, mivel a hardware-modulok között számítógép interface- 2 modul is szerepel. Ezzel a paciensre csatlakozó egységek számítógépre illeszthetők. Ez a megoldás alkalmas rutinigények kielégítésére is, fokozatos bővíthetősége alkalmassá teszi arra, hogy eltérő követelményeket elégítsen ki. Hiányossága viszont, 3 hogy az egyes feldolgozási algoritmusok nem vagy csak drágán módosíthatók. Az egyes modulok kihasználtsága a specializáltság miatt alacsony szintű.

A találmánnyal célunk olyan berendezés létreho- 3 zása, amely kielégíti az automatikus analízis technika követelményeit alacsony költség, kis méret és a meglévő orvostechnikai berendezésekhez való csatlakoztathatóság mellett. Fontos szempont a mérések sokoldalúságának és az egyszerű kezelhetőség- 4 nek, a flexibilitásnak a biztosítása.

A kívánt feladatot egyetlen készülékkel kívánjuk megvalósítani, amely a kívánt jelfeldolgozások során a felhasználhatóságot nagymértékben egyszerűsíti. A készülékkel megoldandó feladatok részle- 4 teiben a következők:

Szükség van az egységpotenciálok vizsgálatánál software késleltetésre (negatív trigger delay), amplitúdó és fázis statisztikák készítésére, jitter analízisre, frekvenciatartománybeli vizsgálatokra egység- 5 potenciálok válogatására alacsony szintű izomkontrakció mellett. Az átlagolás! technika igen fontos egységpotenciál és kiváltott potenciál vizsgálatánál. Fontos, hogy bármely klinikai rendszer képes legyen az elektromiográfiás interferencia minta 5 vizsgálatára, mivel a kontrakció magasabb szintje jobban jellemzi az izom normális működési feltételeit, mint az egyes egységek működése, illetve a kiváltott potenciálok lefolyása. Fontos követelmény továbbá, hogy biztosítsuk a mérés eredmé- f nyeinek adott esetben paciensazonosító kóddal és dátummal ellátott formában való rögzítését (hardcopy).

A találmány szerint az ismert berendezések hiányosságai olyan megoldással küszöbölhetők ki, _f amely egyesíti a számítógép bázisú software analizátor és a hardware elemekkel felépített analizátor előnyeit, azok hátrányos tulajdonságai nélkül.

A találmánnyal a célt úgy érjük el, hogy olyan 5 mintavevőt és A/D átalakítót, analóg jellegű feldolgozó egységet, stimulátorvezérlő és triggerszelektort, aritmetikai és mérésvezérlő egységet, kimeneti egységet és felhasználói kezelőegységet tartalmazó berendezést alakítottunk ki elektromos jellé alakí3 tott biológia jelek, főleg elektromiográfiai, elektroenkefalográfiai, és elektroneugráfiai jelek automatikus kiértékelésére, feldolgozására, és az eredmények tárolására, amelynél a berendezés biológiai erősítőkre csatlakoztatható bemeneteire az aritme5 tikai és mérésvezérlő egységhez csatlakoztatott mintavevő és A/D-átalakító, valamint az előfeldolgozó egység bemenetel vannak párhuzamosan rákapcsolva. Az aritmetikai és mérésvezérlő egységhez analóg és digitális kimenetekkel, adott esetben 0 vezérlővonalakkal ellátott kimeneti egység és felhasználói kezelőegység csatlakozik. Az aritmetikai és mérésvezérlő egységhez továbbá önmagában ismert stimulátorokhoz csatlakoztatható stimulátorvezérlő és trigger szelektor kapcsolódik.

A találmány szerinti berendezés aritmetikai és mérésvezérlő egysége egységpotenciálanalizáló egységgel, interferencia mintaanalizáló egységgel, kiváltott potenciál analizáló egységgel, memóriaegységgel, off-line feldolgozó egységgel, grafikus-alfa0 numerikus megjelenítő egységgel, programozó és mérésvezérlő egységgel van ellátva. A mintavevő és A/D-átalakító kimenete on-line feldolgozást végző egységpotenciálanalizáló egységre, interferencia analizáló egységre, kiváltott potenciál analizáló egységre, továbbá memóriaegységre csatlakozik. Az on-line feldolgozó egységek kimenetei a memóriaegység további bemenetére csatlakoznak. A memóriaegység kimenete a kimeneti egységre, off-line feldolgozó egységre és grafikus-alfanumerikus megjelenítő egység bemenetére, off-line feldolgozó egység kimenetéi a grafikus-alfanumerikus megjelenítő másik bemenetére, és a kimeneti egység másik bemenetére kapcsolódnak. A programozó és mérésvezérlő egység a felhasználói kezelőegységgel van kapcsolatban, és kimenete a mintavevő és A/D-átalakító, az előfeldolgozó egység a stimulátorvezérlő és trigger szelektor az egységpotenciál analizáló egység, az interferencia mintaanalizáló egység, a kiváltott potenciál analizáló egység, az off0 line feldolgozó egység, a grafikus-alfanumerikus megjelenítő egység, további bemenetéivel van öszszekötve. Az előfeldolgozó egység kimenete az egységpotenciál analizáló egységre, és az interferencia mintaanalizáló egység további bemenetelhez csat5 lakoznak. Az önmagában ismert, kiváltott potenciál generálására szolgáló stimulátor trigger (szinkronizáló) kimenete a berendezés megfelelő szinkronizálásához a programozható frekvenciaosztóval ellátott stimulátorvezérlő és trigger szelektor egyig ség bemenetére csatlakoztatható, amelynek kimenete a kiváltott potenciálanalizáló egység további bemenetére csatlakozik.

Egységpotenciál analizáláshoz az egységpotenciálanalizáló egység egységpotenciálfelismerő egyséig get, jitter analizáló egységet és fázisszám statisztika . 187 155 képző egységet tartalmaz. Az off-line feldolgozó egység jelkiértékelő egységgel, eredménytárral, marker modullal, hisztogram momentumait számító egységgel van ellátva, ahol a mérésvezérlő kimeneti egységgel, a jitter analizáló egységgel, a fázisszám statisztika képző egységgel, a jelkiértékelő egységgel, az egységpotenciál felismerő egységgel, az eredménytárral, a marker modullal, a hisztogram momentumait számító egységgel, a grafikusalfanumerikus megjelenítő egységgel, az interferencia minta analizáló egységgel, mintavevő és A/D átalakítóval, az előfeldolgozó egységgel és á kiváltott potenciálanalizáló egységgel van vezérlési kapcsolatban. A jitter analizáló egység, a fázisszám statisztika képző egység, az egységpotenciál felismerő egység egy-egy bemenete az előfeldolgozó egység kimenetére csatlakozik, a jitter analizáló egység a fázisszám statisztikaképző egység, a jelkiértékelő egység és a hisztogram momentumait számító egység egy-egy bemenete a memória egység kimenetére csatlakozik. A jitter analizáló egység a fázisszám statisztika képző egység jelkiértékelő egység hisztogram momentumait számító egység kimenetei az eredménytár bemenetére vannak kötve. Az egységpotenciál felismerő egység másik bemenete a mintavevő és A/D átalakító kimenetére csatlakozik, kimenete a memóriaegység második bemenetére csatlakozik. Az eredménytár a kimeneti egységgel, a grafikus-alfanumerikus megjelenítő ' egységgel és a marker modullal van kapcsolatban. Az utóbbi vezérlési kapcsolatban van a grafikusalfanumerikus megjelenítő egységgel és kimenete az előfeldolgozó egység további bemenetére, a jelkiértékelő egység és a hisztogram momentumait számító egység második bemenetelre csatlakoznak.

Interferencia mintaanalízishez, az interferencia minta analizáló egységnek szintfüggő frekvencia eloszlás képző egysége, intenzitás idő függvényképző egysége, hisztogramképző egysége és Fourier spektrum képző egysége van, ahol a programozó és mérésvezérlő egység szintfüggő frekvenciaeloszlást végző egységgel, intenzitás-idő függvényképző egységgel, amplitúdóhisztogram képző egységgel, Fourier-spektrumképző egységgel van vezérlési kapcsolatban. Az előfeldolgozó egység közvetlen kapcsolatban van a szintfüggő frekvenciaeloszlásképző egységgel, a mintavevő és A/D átalakító kimenete az interferencia minta analizálását végző említett egységek bemenetelhez és a memóriaegység egyik bemenetéhez, továbbá az említett egységek kimenetei a memóriaegység másik bemenetéhez vannak kötve.

Elsősorban kiváltott potenciál analízis végzéséhez - a kiváltott potenciál analízis egységeknek off-line lineáris átlagoló egysége, on-line lineáris átlagoló egysége, és exponenciális átlagoló egysége van, off-line féldolgozó egység továbbá látencia időmérő egységgel és vezetési sebességmérő egységgel van ellátva. A programozó és mérésvezérlő egység off-line lineáris átlagolóval, on-line lineáris átlagolóval, exponenciális átlagolóval, látencia időmérő egységgel, vezetési sebességmérő egységgel van vezérlési kapcsolatban. A marker modul kimenete a látencia időmérő egységgel, vezetési sebességmérő egységgel is kapcsolatban van. A stimulá4 torvezérlő és trigger szelektor kimenete off-line lineáris átlagoló egység, az on-line átlagoló egység és az exponenciális átlagoló egység bemenetelre, a mintavevő és A/D átalakító kimenete az on-line lineáris átlagoló és az exponenciális átlagoló egység bemenetelre kapcsolódnak. A memóriaegység kimenetei a már említett kiváltott potenciált értékelő egységek bemenetéivel és a szintén említett látencia időmérő egység, vezetési időmérő egység bemenetéivel vannak összekötve. A memóriaegység további bemenetel a már említett kiváltott potenciálkiértékelő egységek kimenetére csatlakoznak, a látencia időmérő egység és a vezetési sebességmérő egység kimenetei az eredménytár további bemenetéhez csatlakoznak.

Az előfeldolgozó egység és/vagy a kimeneti egység a berendezés jelfeldolgozási tartományába eső, digitál-analóg átalakítóval előállított jeleket szolgáltató kalibrált kimenetekkel van ellátva, ha önellenőrzésre van szükség.

Az analóg kimenetek részben a berendezés bemenetéivel kapcsolatba hozhatók, vagy a mintavevő és A/D átalakító vezérelhetően átkapcsolható további bemenetelre csatlakoznak, de együttesen mindkettő is célszerű lehet.

Célszerűen a kimeneti egység külső periféria vezérlésére alkalmas ki- és bemenetekkel van ellátva.

A berendezés beépített hard-copy egységgel, beépített legalább egy stimulátorral, beépített biológiai erősítőkkel, ill. ezek kombinációjával, látható el.

A berendezést a továbbiakban a rajzon feltüntetett példakénti kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesebben.

A rajzon az

1. ábra a berendezés általános tömbvázlatát szemlélteti a paciensre és a berendezésre csatlakozó biológiai erősítők és a stimulátor feltüntetésével, a

2. ábra a berendezés részletesebb tömbvázlatát mutatja, a

3. ábra a berendezés olyan részletesebb tömbvázlatát mutatja, amely egységpotenciál analízisre alkalmas, a

4. ábra a berendezés interferencia minta analízisre alkalmas részleteit mutatja be, az

5. ábra a kiváltott potenciál analízis elvégzésére alkalmas berendezés részleteit mutatja be.

A 1. ábrán látható módon a P paciensre A.. .N biológiai erősítők és az St stimulátor csatlakozik. Az 1 mintavevő és A/D átalakító egység a csatornaszámtól függő számú mintavevő és tároló áramkörrel van ellátva, amelyekhez a sebességi igényektől függő számú analóg-digitál átalakító csatlakozik, amelyek adott esetben bármelyik mintavevő- és tárolóáramkörre csatlakozhatnak. Az 1 mintavevő és A/D átalakító kimenetei a 4 aritmetikai és mérésvezérlő egységre csatlakoznak, amellyel egyúttal vezérlési kapcsolatban is van. A mintavételezés és az analóg-digitál átalakítás ütemezésére a 2 előfeldolgozó egység bemenetel párhuzamosan a mintavevő és átalakító egység bemenetéivel a készülék a...n bemenő pontjaira csatlakoznak. A 2 előfeldolgozó egységben az a...n bemenetel pontokhoz multipexereken keresztül komparátorok csatlakoznak. A komparátorok komparálási szintjét időben . 187 155 vezérelhető digitál-analóg átalakítók kimenő jelei szolgáltatják. A komparátorok és digitál-analóg átalakítók száma a megkívánt működési sebességtől és a csatornaszámtól függően változhat. A digitál-analóg átalakítók és a rendszer szinkronműkö-. déséhez szükséges adat- és vezérlőjeleket a 2 előfeldolgozó egység a 4 aritmetikai és mérés vezérlőegységtől kapja, míg a szolgáltatott adatokat oda továbbítja. A 4 aritmetikai és mérésvezérlő egységhez csatlakozik a 3 stimulátorvezérlő és trigger szelektor egység, amely a P pacienshez csatlakoztatott és ismert St stimulátorból érkező szinkronjelek fogadására képes módon van kialakítva, avagy pedig annak szinkron avagy indítójeleket képes szolgáltatni. Magában az egységen belül az indító trigger jelek bizonyos feldolgozása is lehetséges, például vezérelhető számláló útján, amellyel az egység az St stimulátor által szolgálton jelek közül csak meghatározott szinkronjeleket bocsát a 4 aritmetikai és mérésvezérlő egységre. Az egész berendezés működtetése a 4 aritmetikai és mérésvezérlő egységhez csatlakozó 6 felhasználói kezelőegységgel végezhető. Ezen egységek között kétoldalú kapcsolat áll fenn a megfelelő szinkronműködés biztosítására. A 6 felhasználói kezelőegységgel állíthatók be a berendezés különböző működési módjai, méréshatárai, a feldolgozási és tárolási módok, és adott esetben a különböző kijelezési fonnák. A mérési eredmények rögzítésére és az eredmények esetleges további feldolgozására biztosít lehetőséget az analóg és digitális Q kimenetekkel ellátott és a 4 aritmetikai és mérésvezérlő egységhez csatlakozó 5 kimeneti egység. A berendezés lényeges jellemzője, hogy abban a működés során az 1 mintavevő és A/D átalakító egységben történő analóg digitális átalakítással egyidejűleg a 2 előfeldolgozó egységben analóg módon történik az előfeldolgozás. Ezzel a 4 aritmetikai és vezérlő egységet tehermentesíti, annak kapacitása elsősorban az adatfeldolgozásra fordítódik.

A berendezés 2. ábrán látható részletesebben ábrázolt kiviteli alakjánál megtalálható az 1 mintavevő és A/D átalakító, a 2 előfeldolgozó egység, a 3 stimulátor vezérlő és trigger szelektor, a 6 felhasználói kezelőegység és az 5 kimeneti egység, amelyek a 4 aritmetikai és mérésvezérlő egységhez csatlakoznak. A 4 aritmetikai és mérésvezérlő egység 7 egységpotenciál analizáló egységből, 8 interferencia minta analizáló egységből, 9 kiváltott potenciál analizáló egységből, 10 memóriaegységből, 11 offline feldolgozó egységből, 12 grafikus-alfanumerikus megjelenítő egységből, 13 programozó és mérésvezérlő egységből van felépítve. A 13 programozó és mérésvezérlő egység végzi az egységek közötti kapcsolat időbeli ütemezését, biztosítja azok szinkronizációját, és meghatározza a működési módot. A 10 memóriaegység végzi az adatok közbülső tárolását, feldolgozás végzése közben és megfelelően ütemezett módon hozzáférhetővé teszi azt mind az 5 kimeneti egység, mind a 12 grafikus-alfanumerikus megjelenítő egység, mind a 11 off-line feldolgozó egység számára. A 12 grafikus-alfanumerikus megjelenítő egység a berendezés kezelőjével való interaktív kapcsolat biztosításának fontos eszköze, és a 6 felhasználói kezelőegységgel együttesen biztosítja a párbeszéd lehetőségét. A berendezés által feldolgozott jeleket grafikus formában képes megjeleníteni, és a mérési adatokat számszerű formában kiírja.

A berendezés 3. ábrán látható kiviteli alakjánál is megtalálhatók a berendezés elengedhetetlen egységei, így az 1 mintavevő és A/D átalakító, a 2 előfeldolgozó egység, a 3 stimulátor és trigger szelektor egység, a 6 felhasználói kezelőegység, az 5 kimeneti egység, amelyek a 4 aritmetikai és mérésvezérlő egységgel vannak kapcsolatban. A 4 aritmetikai és mérésvezérlő egységen belül helyezkedik el a 13 programozó és mérésvezérlő egység, a 8 interferencia mintaanalizáló egység, a 9 kiváltott potenciálanalizáló egység, a 10 memóriaegység, a 12 grafikus-alfanumerikus megjelenítő egység. Az egységpotenciál analizálásához a 7 egységpotenciál-analizáló egység 17 egységpotenciál felismerőből, 14 jitter analizálóból és 15 fázis-szám statisztika képző egységből van felépítve. A 11 off-line feldolgozó egység 16 jelkiértékelő egységből, 18 eredménytárból, 19 markermodulból és 20 hisztograin momentumait számító egységből van felépítve. A 17 egységpotenciál felismerő egység az 1 mintavevő és A/D átalakító egységből és a 2 előfeldolgozó egységből kapott adatok alapján a feldolgozandó jeleket nagyság, illetve jelalak szerint csoportosítja, és csoportosított formában a 10 memóriaegységhez csatlakoztatja. A 14 jitter analizáló egység egyrészt egy egység egységpotenciáljainak frekvenciaállandóságát, másrészt több különböző biológiai egység egymáshoz képesti szinkronizác;ojhl..'n való eltéréseket vizsgálja, időbelileg. A 15 fázisszám statisztika képző egység tulajdonképpen az egységpotenciál nullvonal metszéseinek számából képez eloszlás függvényt. A 11 off-line feldolgozó egységben lévő 18 eredménytár az on-line módon elvégzett mérések eredményeit tárolja és kijelzésre alkalmas formában továbbítja a 12 grafikus-alfanumerikus megjelenítő egységnek. A 19 marker modul a 12 grafikus-alfanumerikus megjelenítő egységen kirajzolt tetszőleges koordináta irányában tetszőlegesen beállítható marker vonalakat állít elő. A 16 jelkiértékelő egység a marker vonalak által meghatározott pontokban, illetve tartományokban végez jelfeldolgozást, segítségével időbeli arrplitúdómeredekség és abszolút integrálképzési adatok határozhatók meg. A 20 hisztogram momentumait számító egység eloszlás függvény jellegű mérési eredmények momentumainak kiszámítására szolgál,

A berendezés 4. ábra szerinti interferenciaminta analíziséhez szolgáló kiviteli alakjánál megtalálhatók a 4 aritmetikai és mérésvezérlő egységhez csatlakozó 1 mintavevő és A/D átalakító, 2 előfeldolgozó egység, 3 stimulátorvezérlő és trigger szelektor egység, a 6 felhasználói kezelőegység és az 5 kimeneti egység. A 4 aritmetikai és mérésvezérlő egységen belül megtalálható a 7 egységpotenciál analizáló egység, a 9 kiváltott potenciál analizáló egység, a 10 memóriaegység, a 13 programozó és mérésvezérlő egység, valamint a 12 grafikus-alfanumerikus megjelenítő egység. Benne foglaltatik mint a 3. ábránál a 11 off-line feldolgozó egység, amely a 16 jelkiértékelő egységből, a 18 eredménytárból,

-5187 155 marker modulból és 20 hisztogram momentumait számító egységből van felépítve. A 8 interferencia mintaanalizáló egység 21 szintfüggő frekvencia eloszlásképző egységből, 22 intenzitás időfüggvényképző egységből, 23 amplitúdó hisztogram képző egységből és 24 Fourier spektrum képző egységből van felépítve. A 21 szintfüggő frekvencia eloszlás képző egység előre beállítható meghatározott szintek elérését illetve átmetszését számlálja, és abból statisztikát képez. A 22 intenzitás-idő függvény képző egység az 1 mintavevő és A/D átalakítóról digitális formában megkapott jel primitív függvényét képezi a 6 felhasználói kezelőegység és a 13 programozó és mérésvezérlő egység által meghatározott időállandó függvényében. A 23 amplitúdó hisztogram képző egység a 6 felhasználói kezelőegység segítségével beprogramozott számú tartományra osztja fel a bejövő jel tartományát, és vizsgálja, hogy a bejövő jel az egyes tartományokban milyen gyakorisággal fordul elő. A 24 Fourier spektrumképző egység a bejövő jelet frekvenciatartományban vizsgálja, és meghatározza, hogy az egyes frekvenciatartományban a jel milyen energiát képvisel.

A berendezés 5. ábrán látható kiváltott potenciálanalízisre alkalmas kiviteli alakja úgyszintén rendelkezik az 1 mintavevő és A/D átalakító egységgel, a 2 előfeldolgozó egységgel, a 3 stimulátor vezérlő és trigger szelektor egységgel, a 6 felhasználói kezelőegységgel és az 5 kimeneti egységgel, amelyek a 4 aritmetikai és mérésvezérlő egységhez csatlakoznak. A 4 aritmetikai és mérésvezérlő egységben megtalálható a 7 egységpotenciál analizáló egység, a 10 memória-egység, a 8 interferencia mintaanalizáló egység, a 13 programozó és mérésvezérlő egység, és a 12 grafikus-alfanumerikus megjelenítő egység. A 11 off-line feldolgozó egység a 16 jelkiértékelő egységen, a 20 hisztogram momentumait számító egységen, a 18 eredménytáron és a 19 marker modulon felül 28 látencia időmérőegységgel és 29 vezetési sebességmérő egységgel van kiegészítve. A 9 kiváltott potenciál analizáló egység 25 off-line lineáris átlagoló egységből, 26 on-line lineáris átlagoló egységből és 27 exponenciális átlagoló egységből van felépítve.

A 25 off-line átlagoló egység a berendezés beállításától függően a mintavételezés során a memóriában rögzített adatokon végez átlagolást műveletet a felhasználói kezelői egységgel meghatározott paraméterek szerint. A 26 on-line átlagoló egység a memóriában elhelyezett előfeldolgozott adatokból és az aktuális mintavétel során nyert adatokból képez számtani közepet, amelynek eredményét visszatáplálja az előző adat helyére.

A 27 exponenciális átlagoló egység annyiban tér el a 26 on-line átlagoló egységtől, hogy nem számtani közepet képez, hanem a 6 felhasználói kezelőegységgel meghatározott súlyozó faktorral végez aritmetikai műveletet (exponenciális átlagolás). A 28 látencia időmérő egység az 5. ábrán nem ábrázolt St stimulátorból érkező, és a 3 stimulátort vezérlő és trigger szelektor egység által kiválasztott szinkronjel és a kiváltott potenciál közötti időt méri a 19 markét modul közreműködésével. így a kezelőnek a megjelenített vizuális jel és a marker vonalak alapján rugalmas választási lehetősége van.

A 29 vezetési sebességmérő egységgel a P paciens elektródákkal kiválasztott idegpályáin végighaladó ingerület haladási sebesség határozható meg elektródtávolságnak a 6 felhasználó és kezelőegységen történő betáplálása és a marker vonalakkal végrehajtott időtartammérés alapján. Az elektródok távolságát a 6 felhasználói kezelő egységen át be kell táplálni az analizátorba. Az ingerület haladási sebességét az elektródtávolság és a jelek közötti időeltérés alapján lehet meghatározni. Az időeltérés méréséhez a 19 marker modul által a 12 grafikus-alfanumerikus megjelenítő egységen létrehozott markervonalat a jelalakok azonos jellegű pontjaira kell állítani.

A belső kalibrálási lehetőség biztosítása érdekében az 1 mintavevő és A/D átalakító egység vezérelhetően átkapcsolható la bemenetére olyan 2a analóg kimenet csatlakozik, amely előírt kalibráló jeleket szolgáltat a 2 előfeldolgozó egységből.

Claims (9)

1. Berendezés elektromos jellé átalakított biológiai jelek, főleg elektromyográfiai, neurográfiai és elektroenkefalográfiai jelek automatikus kiértékelésére, feldolgozására, az eredmények tárolására, amely mintavevőt és A/D átalakítót, előfeldolgozó egységet, stimulátorvezérlő és trigger szelektort, aritmetikai és mérésvezérlő egységet, kimeneti egységet és felhasználói kezelőegységet tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a berendezés biológiai erősítőkre (A.. .N) csatlakoztathatóan kiképzett bemenő pontjaira (a.. .n) az aritmetikai és mérésvezérlő egységhez (4) csatlakoztatott mintavevő és A/D átalakító (1) és az előfeldolgozó egység (2) bemenete párhuzamosan van rákapcsolva, és az aritmetikai és mérésvezérlő egységhez (4) az analóg és digitális kimenetekkel (Q) ellátott kimeneti egység (5), a felhasználói kezelőegység (6), és az önmagában ismert stimulátorhoz (St) csatlakoztatható módon kialakított stimulátor vezérlő és trigger szelektor (3) kapcsolódik.

2. Az 1. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az aritmetikai és mérésvezérlő egység (4) egységpotenciálanalizáló egységgel (7), interferenciaminta analizáló egységgel (8), kiváltott potenciál analizáló egységgel (9), memóriaegységgel (10), off-line feldolgozó egységgel (11) grafikus-alfanumerikus megjelenítő egységgel (12) , programozó és mérésvezérlő egységgel (13) van ellátva, ahol a mintavevő és A/D átalakító (1) kimenete az egységpotenciál analizáló egységre (7), az interferencia minta analizáló egységre (8), a kiváltott potenciál analizáló egységre (9) és a memória egységre (10) csatlakozik, amely on-line feldolgozó egységek kimenetei a memória egység (10) második bemenetére, és az egységpotenciál analizáló egység (7) második kimenete az off-line feldolgozó egységre (11) csatlakozik; a memóriaegység (10) kimenete a kimeneti egységre (5), az off-line feldolgozó egységre (11), és a grafikus-alfanumerikus meg-61

187 155 jelenítő egység (12) bemenetére, továbbá az off-line feldolgozó egység (11) kimenetel a grafikus-alfanumerikus megjelenítő (12) másik bemenetére és a kimeneti egység (5) másik bemenetére kapcsolódik, valamint a programozó és mérésvezérlő egység (13) a felhasználói kezelőegységgel (6) van kapcsolatban, és kimenete a mintavevő és A/D átalakító (1), az előfeldolgozó egység (2), a stimulátorvezérlő és trigger szelektor (3), az egységpotenciál analizáló egység (7), az interferencia mintaanalizáló egység (8) a kiváltott potenciálanalizáló egység (9), az offline feldolgozó egysége (11), a grafikus-alfanumerikus megjelenítő egység (12) további bemenetéivel van összekötve, az előfeldolgozó egység (2) kimenete az egységpotenciál analizáló egységre (7), és az interferencia mintaanalizáló egység (8) további bemenetelre csatlakozik; az önmagában ismert, kiváltott potenciál generálására szolgáló stimulátor (St) trigger kimenete a programozható frekvenciaosztóval ellátott stimulátorvezérlő és triggerszelektor egység (3) bemenetére csatlakoztathatóan van kiképezve, amelynek kimenete a kiváltott potenciálanalizáló egység (9) további bemenetére csatlakozik.

3. A 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az egységpotenciálanalizáló egység (7) egységpotenciálfelismerő egységet (17), jitter analizáló egységet (14) és fázisszám statisztika képző egységet (15) tartalmaz, az off-line feldolgozó egység (11) jelkiértékelő egységgel (16), eredmény tárral (18), marker modullal (19), hisztogram momentumait számító egységgel (20) van ellátva, ahol a programozó és mérésvezérlő egység (13) a kimeneti egységgel (5), a jitter analizáló egységgel (14), a fázisszám statisztika képző egységgel (15), a jelkiértékelő egységgel (16), az egységpotenciál felismerő egységgel (17), az eredménytárral (18), a marker modullal (19) a hisztogram momentumait számító egységgel (20), a grafikus-alfanumerikus megjelenítő egységgel (12), az interferencia minta analizáló egységgel (8), a mintavevő és A/D átalakítóval (1), az előfeldolgozó egységgel (2) és a kiváltott potenciálanalizáló egységgel (9) van vezérlési kapcsolatban, a jitter analizáló egység (14) a fázisszám statisztika képző egység (15), az egységpotenciál felismerő egység (17) egy-egy bemenete az előfeldolgozó egység (2) kimenetére csatlakozik, a jitter analizáló egység (14) a fázisszámú statisztikaképző egység (15), a jelkiértékelő egység (16) és a hisztogram momentumait számító egység (20) egy-egy bemenete a memória egység (10) kimenetére csatlakozik, a jitter analizáló egység (14) a fázisszám statisztika képző egység (15), a jelkiértékelő egység (16), a hisztogram momentumait számító egység (20) kimenetei az eredmény tár (18) bemenetére vannak kötve, az egységpotenciál felismerő egység (17) másik bemenete a mintavevő és A/D átalakító (1) kimenetére csatlakozik, kimenete a memóriaegység (10) második bemenetére csatlakozik, az eredménytár (18) a kimeneti egységgel (5), a grafikus-alfanumerikus megjelenítő egységgel (12), és a marker modullal (19) van kapcsolatban, az utóbbi vezérlési kapcsolatban van a grafikus-alfanumerikus megjelenítő egységgel (12) és kimenete az előfeldolgozó egység (2) további bemenetére, a jelkiértékelő egység (16) és a hisztogram momentumait számító egység (20) második bemenetelre csatlakozik.

4. A 3. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az interferencia minta analizáló egységnek (8) szintfüggő frekvencia eloszlás képző egysége (21), intenzitás-idő függvényképző egysége (22), hisztogramképző egysége (23) és Fourier-spektrum képző egysége (24) van, ahol a programozó és mérésvezérlő egység (13) szintfüggő frekvenciaeloszlást végző egységgel (21) intenzitásidő függvényképző egységgel (22) amplitúdóhisztogram képző egységgel, (23), Fourier-spektrumképző egységgel (24) van vezérlési kapcsolatban, továbbá az előfeldolgozó egység (2) közvetlen kapcsolatban van a szintfüggő frekvenciaeloszlásképző egységgel (21), a mintavevő és A/D átalakító (1) kimenete az interferencia minta analizálását végző egységek bemenetelhez és a memóriaegység (10) egyik bemenetéhez, továbbá ezen egységek kimenetei a memóriaegység (10) másik bemenetéhez vannak kötve.

5. A 3. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy a kiváltott potenciál analizáló egységnek (9) off-line lineáris átlagoló egysége (25), on-line lineáris átlagoló egysége (26), és exponenciális átlagoló egysége (27), van és az off-line feldolgozó egység továbbá látencia időmérő egységgel (28) és vezetési sebességmérő egységgel (29) van ellátva, a programozó és mérésvezérlő egység (13) az off-line lineáris átlagolóval (25), az on-line lineáris átlagolóval (26), az exponenciális átlagolóval (27), a látencia időmérő egységgel (28), a vezetési sebességmérő egységgel (29) van vezérlési kapcsolatban, a marker modul (19), kimenete a látencia időmérő egységgel (28) és a vezetési sebességmérő egységgel (29) is kapcsolatban van, a stimulátor vezérlő és trigger szelektor (3) kimenete az off-line lineáris átlagoló egység (25), az on-line lineáris átlagoló egység (26) és az exponenciális átlagoló egység (27) bemenetelre, a mintavevő és A/D átalakító (1) kimenete az on-line lineáris átlagoló (26) és az exponenciális átlagoló egység (27) bemenetelre kapcsolódnak, továbbá a memóriaegység (10) kimenetei a kiváltott potenciált értékelő egységek bemenetéivel, a látencia időmérő egység (28), a vezetési sebességmérő egység (29) bemenetéivel vannak összekötve, a memória egység (10) további bemenetel a kiváltott potenciál kiértékelő egységek kimenetére csatlakoznak, a látencia időmérő egység (28) és a vezetési sebességmérő egység (29) kimenetei az eredmény tár (18) további bemenetéhez csatlakoznak.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja azzal jellemezve, hogy az előfeldolgozó egység (2), és/vagy a kimeneti egység (5) a berendezés jelfeldolgozási tartományába eső, digitál-analóg átalakítóval előállított jeleket szolgáltató analóg kimenetekkel (2a) van ellátva.

7. A 6. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az analóg kimenetek (2a) részben a berendezés bemenetéivel kapcsolatba hozhatók, és/vagy a mintavevő és A/D átalakító (1) vezérelhetően átkapcsolható további bemenetelre (la) csatlakoznak.

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti be7 _ 187 155 rendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kimeneti egység (5) külső periféria vezérlésére alkalmas kimenetekkel (Q) van ellátva.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a berendezés beépített hard-copy egységgel és/vagy beépített legalább egy stimulátorral (St) és/vagy beépített biológiai erősítőkkel (A, Β.. .N) van ellátva.