專利名稱：基于貼附式電極的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于神經(jīng)電生理檢查儀器領域，涉及一種基于貼附式電極的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)。
背景技術：
神經(jīng)電生理檢查是神經(jīng)系統(tǒng)檢查的延伸，其主要是通過測試肌電圖(electromyography, EMG)、神經(jīng)傳導(Nerveconductionvelocity, NCV)、重復神經(jīng)電刺激(repetitivenerve stimulation,RNS)等，了解神經(jīng)、肌肉的功能狀態(tài)。神經(jīng)電生理檢查在診斷及評估神經(jīng)和肌肉病變時，起著非常關鍵的作用，同時也是康復評定的重要內(nèi)容和手段之一。肌電圖是記錄肌肉在靜止、輕收縮、重收縮三種狀態(tài)下的肌肉電位變化，并在顯示器或者記錄紙上顯示供操作者參考，以幫助判斷疾病究系神經(jīng)源性或肌源性損害。神經(jīng)傳導測定運動神經(jīng)或感覺神經(jīng)傳導速度，其操作是在神經(jīng)干的近端或遠端給以周期性電刺激，在遠端效應肌或近端神經(jīng)走行部位接收波形，測量兩點之間的潛伏期和距離，即可計算出運動神經(jīng)或感覺神經(jīng)傳導速度，可用于了解神經(jīng)傳導功能情況，確定有無神經(jīng)損害，以及受損程度。重復神經(jīng)電刺激是重復刺激神經(jīng)干，并記錄該神經(jīng)所支配肌肉的復合肌肉動作電位，然后計算波幅比值，是檢測神經(jīng)肌肉接頭功能的重要手段。現(xiàn)有的專用檢查儀器——肌電圖誘發(fā)電位檢測儀主要是由兩部分組成:針式植入電極肌電采集裝置和刺激系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。針式植入電極肌電采集裝置的核心技術是弱信號肌電信號采集。珠海市邁康科技有限公司生產(chǎn)的NeuroExamM-SOOC設計了高輸入阻抗、高增益的前置放大器，采用光電隔離技術解決信號串擾的問題。但是這種裝置很容易受到工頻干擾的影響，其采集信號的信噪比非常低。但其采用針電極刺入肌腹，采集肌電信號，操作者需要在肌腹中反復 旋轉(zhuǎn)，這給受試者帶來難以忍受的痛苦。中國專利CN102626309公布了一種高場強磁共振兼容的書中神經(jīng)電生理監(jiān)測用電極，其針型電極由針形頭部、手柄、導線和插頭組成，解決常規(guī)電極受高場強磁場影響，以及熱效應和位移效應問題。但是這種電極仍然是針式植入電極，給受試者帶來痛苦和傷害。再者，針電極在刺激時間很長的慢性實驗中不適用，因在電流作用下，離子由電極進入組織，可產(chǎn)生毒性作用。因此現(xiàn)有的肌電圖儀在康復評定等方面應用存在這樣很多的缺陷。中國發(fā)明專利CN101828919公布了一種帶放大功能的有線表面肌電電極，該專利核心技術是采用有源放大技術解決電纜阻抗匹配問題，提高抗空間電磁場干擾能力；美國專利US6480731B1公布了類似帶放大器的有源表面電極，該專利包含了各種幾何電極布置方式以及電極材料特征。這類有線表面肌電的傳感器與采集系統(tǒng)相連，能實現(xiàn)有線表面肌電采集，但是，由于電纜的束縛，影響表面肌電的可穿戴、便攜應用，并且依賴于市電供電的采集系統(tǒng)，這種裝置很容易受到工頻干擾的影響，其采集信號的信噪比非常低，甚至因工頻飽和而導致削頂失真。包含肌電圖、神經(jīng)傳導、重復神經(jīng)電刺激的神經(jīng)電生理檢查可以確定等肌萎縮、運動神經(jīng)元病、重癥肌無力、先天性肌強直癥等神經(jīng)肌肉疾病。針式電極的檢測系統(tǒng)降低測試者的工作效率，并給患者很大程度的疼痛，無創(chuàng)是眾望所歸的測試目標。現(xiàn)有表面肌電的檢測裝置影響信噪比、和便攜性，并且不能與刺激裝置同步工作。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于貼附式電極的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用貼附式電極，不會對人體造成損傷，能夠高效準確的對患者神經(jīng)肌肉疾病進行檢查。為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:一種基于貼附式電極的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)，包括用于采集人體生理信號的表面電極采集裝置、用于對人體表面進行電刺激的表面電刺激裝置、用于控制整個系統(tǒng)并生成測試參數(shù)的控制終端；表面電極采集裝置包括貼附式電極1、信號處理模塊、通信模塊I和電源I，貼附式電極I采集人體生理信號并將信號傳送至信號處理模塊，信號處理模塊對信號進行 處理后通過通信模塊I將信號傳送至控制終端；表面電刺激裝置包括貼附式電極I1、刺激信號產(chǎn)生模塊、通信模塊II和電源II，刺激信號產(chǎn)生模塊通過通信模塊II接收到控制終端發(fā)送的控制信號后產(chǎn)生電刺激信號，并通過貼附式電極II對人體表面進行電刺激。進一步，通信模塊I和通信模塊II為無線通信模塊，表面電極采集裝置與控制終端之間的通信以及表面電刺激裝置與控制終端之間的通信采用無線通訊的方式。進一步，所述信號處理模塊包括信號電路放大模塊和單片機I，所述刺激信號產(chǎn)生模塊包括單片機I1、驅(qū)動模塊和升壓模塊。進一步，所述貼附式電極I采用非極化高純度銀絲，貼附式電極II采用圓形高純度銀吸盤。進一步，所述驅(qū)動模塊是采用三極管、場效應管或集成電路搭建的電流驅(qū)動電路，用于給升壓模塊提供大功率電流。進一步，所述升壓模塊采用高磁導率的變壓器。進一步，所述電源I和電源II包括鋰電池以及電源管理模塊。進一步，所述控制終端采用PC或個人手持終端。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明所述的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)克服了針式電極給患者帶來巨大疼痛，為肌萎縮、運動神經(jīng)元病、重癥肌無力、先天性肌強直癥等神經(jīng)肌肉疾病提供了一種便攜、無創(chuàng)的檢測手段，同時與康復設備結合，可以給理療師提供重要參考。


為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明:圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結構示意圖；圖2為表面電極采集裝置的結構示意圖；圖3為表面電刺激裝置的結構示意圖4為肌電記錄測試示意圖；圖5為神經(jīng)傳導速度測試示意圖；圖6為重復神經(jīng)電刺激測試流程圖。
具體實施例方式下面將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結構示意圖，本系統(tǒng)包括用于采集人體生理信號的表面電極采集裝置、用于對人體表面進行電刺激的表面電刺激裝置、用于控制整個系統(tǒng)并生成測試參數(shù)的控制終端；它們的具體構成和信號傳遞關系為:表面電極采集裝置包括貼附式電極1、信號處理模塊、通信模塊I和電源I，貼附式電極I采集人體生理信號并將信號傳送至信號處理模塊，信號處理模塊對信號進行處理后通過通信模塊I將信號傳送至控制終端；表面電刺激裝置包括貼附式電極I1、刺激信號產(chǎn)生模塊、通信模塊II和電源II，刺激信號產(chǎn)生模塊通過通信模塊II接收到控制終端發(fā)送的控制信號后產(chǎn)生電刺激信號，并通過貼附式電極II對人體表面進行電刺激。在本實施例中，通信模塊I和通信模塊II為無線通信模塊，表面電極采集裝置與控制終端之間的通信以及表面電刺激裝置與控制終端之間的通信采用無線通訊的方式，這樣提高了整個系統(tǒng)的便攜性。信號處理模塊包括信號電路放大模塊和單片機I，刺激信號產(chǎn)生模塊包括單片機
I1、驅(qū)動模塊和升壓模塊。如圖2和圖3所示，在本實施例中信號電路放大模塊包括高通儀用放大器和帶通放大器，高通儀用放大器采用三運放集成的儀用放大器，其高通的實施方案是采用電阻和電容串聯(lián)的方式接入三運放儀用放大器的增益控制端。帶通放大器是采用單運放單電源供電的巴特沃斯帶通濾波器電路。兩個放大器串聯(lián)構成一個具有二階高通和一階低通的帶通濾波器，高通截止頻率設置為IOHz，低通截止頻率設置為500Hz。放大器體現(xiàn)的高通濾波特性可有效地抑制運動偽軌跡引起的噪聲干擾，為后繼數(shù)據(jù)壓縮的特征值信號提供高信噪比的模擬信號。單片機I采用低功耗內(nèi)置AD類型，優(yōu)先考慮MSP430系列和STM320系列，單片機I通過SPI總線或者自定義總線與無線通信模塊通訊。驅(qū)動模塊是采用三極管、場效應管或集成電路搭建的電流驅(qū)動電路，用于給升壓模塊提供大功率電流；升壓模塊采用高磁導率的變壓器進行升壓。在本實施例中，電源I和電源II包括鋰電池以及電源管理模塊，電源管理模塊主要是用于穩(wěn)壓和欠壓管理；貼附式電極I采用非極化高純度銀絲，按照平行三級桿技術布置。如圖4所示，極桿1、極桿2和極桿3平行布置，它們之間的間距在5cm-15cm，優(yōu)先選擇IOcm0三根極桿中的任何一個極桿都可用作接地電極，另外兩個電極直接與圖2中的高通儀用放大器正反相輸入端相連。貼附式電極II采用圓形高純度銀吸盤，如圖5所示，圓形高純度銀吸盤通過緊貼皮膚，與人體皮膚形成回路，表面電刺激裝置總共包括兩個圓形高純度銀吸盤電極5和電極6，其通過導線與無線表面電刺激裝置的主體電路4相連。此外，控制終端作為控制整個系統(tǒng)并生成測試參數(shù)的裝置，在本實施例中采用PC或個人手持終端。本系統(tǒng)的具體工作流程如下:如圖4所示，肌電圖測試過程是首先用雙面膠或繃帶，將多個有源無線表面電極采集裝置固定在目標肌肉群對應的皮膚上；然后要求受試者分別示范靜息、小力收縮以及大力收縮動作，同時控制終端分別觸發(fā)多個有源無線表面電極采集裝置同時采集；采集裝置將采集到的信號傳送至控制終端，最后控制終端保存多個有源無線表面電極采集裝置所傳輸來的數(shù)據(jù)，并生成固定時間內(nèi)正銳波數(shù)目、運動單元電位形態(tài)、中值頻率和積分肌電圖。如圖5所示，神經(jīng)傳導速度測試過程是首先將無線表面電刺激裝置的正極圓形高純度銀吸盤置于神經(jīng)遠端，負極圓形高純度銀吸盤置于神經(jīng)近端，有源無線表面電極采集裝置置于神經(jīng)支配的肌腹；然后控制終端控制表面電刺激裝置觸發(fā)脈沖信號，同時觸發(fā)有源無線表面電極采集裝置采集肌腹電位；最后控制終端保存有源無線表面電極采集裝置所傳輸來的數(shù)據(jù)，并計算生成神經(jīng)傳導距離、時間和速度。如圖6所示，重復神經(jīng)電刺激幅值比測試過程是首先按照神經(jīng)傳導速度相同的布置方式；然后周期性地同步觸發(fā)刺激波形產(chǎn)生和有源無線表面電極采集裝置記錄；最后控制終端保存有源無線表面電極采集裝置所傳輸來的數(shù)據(jù)，并計算生成各周期記錄電位的幅
匕匕。最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對 其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權利要求書所限定的范圍。
權利要求
1.一種基于貼附式電極的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)，其特征在于:包括用于采集人體生理信號的表面電極采集裝置、用于對人體表面進行電刺激的表面電刺激裝置、用于控制整個系統(tǒng)并生成測試參數(shù)的控制終端； 表面電極采集裝置包括貼附式電極1、信號處理模塊、通信模塊I和電源I，貼附式電極I采集人體生理信號并將信號傳送至信號處理模塊，信號處理模塊對信號進行處理后通過通信模塊I將信號傳送至控制終端；表面電刺激裝置包括貼附式電極I1、刺激信號產(chǎn)生模塊、通信模塊II和電源II，刺激信號產(chǎn)生模塊通過通信模塊II接收到控制終端發(fā)送的控制信號后產(chǎn)生電刺激信號，并通過貼附式電極II對人體表面進行電刺激。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于貼附式電極的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)，其特征在于:通信模塊I和通信模塊II為無線通信模塊，表面電極采集裝置與控制終端之間的通信以及表面電刺激裝置與控制終端之間的通信采用無線通訊的方式。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于貼附式電極的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)，其特征在于:所述信號處理模塊包括信號電路放大模塊和單片機I，所述刺激信號產(chǎn)生模塊包括單片機I1、驅(qū)動模塊和升壓模塊。
4.根據(jù)權利要求3 所述的基于貼附式電極的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)，其特征在于:所述貼附式電極I采用非極化高純度銀絲，貼附式電極II采用圓形高純度銀吸盤。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于貼附式電極的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動模塊是采用三極管、場效應管或集成電路搭建的電流驅(qū)動電路，用于給升壓模塊提供大功率電流。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于貼附式電極的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)，其特征在于:所述升壓模塊采用高磁導率的變壓器。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于貼附式電極的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)，其特征在于:所述電源I和電源II包括鋰電池以及電源管理模塊。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的基于貼附式電極的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)，其特征在于:所述控制終端采用PC或個人手持終端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于貼附式電極的無創(chuàng)傷神經(jīng)肌肉疾病檢查系統(tǒng)，屬于醫(yī)療器械領域。該系統(tǒng)包括表面電極采集裝置、表面電刺激裝置和控制終端；表面電極采集裝置包括貼附式電極Ⅰ、信號處理模塊、通信模塊Ⅰ和電源Ⅰ，貼附式電極Ⅰ采集人體生理信號并將信號傳送至信號處理模塊，信號處理模塊對信號進行處理后通過通信模塊Ⅰ將信號傳送至控制終端；表面電刺激裝置包括貼附式電極Ⅱ、刺激信號產(chǎn)生模塊、通信模塊Ⅱ和電源Ⅱ，刺激信號產(chǎn)生模塊通過通信模塊Ⅱ接收到控制終端發(fā)送的控制信號后產(chǎn)生電刺激信號，并通過貼附式電極Ⅱ?qū)θ梭w表面進行電刺激。本系統(tǒng)克服了針式電極給患者帶來巨大疼痛，為肌萎縮、運動神經(jīng)元病等神經(jīng)肌肉疾病提供了一種便攜、無創(chuàng)的檢測手段。
文檔編號A61B5/0492GK103169472SQ20131012203
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權日2013年4月9日
發(fā)明者李耀, 陳健, 沈俊, 馬磊, 傅艦艇, 施益智, 張明焜 申請人:重慶綠色智能技術研究院