專利名稱：無硬件導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換開關(guān)的多道腦電信號(hào)測(cè)量的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物電信號(hào)采集、處理的方法與裝置，特別是一種無需硬件導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換開關(guān)就能夠得到多個(gè)通道的單、雙極導(dǎo)聯(lián)的腦電信號(hào)的方法與裝置。
傳統(tǒng)的腦電圖機(jī)中存在的問題是用多個(gè)通道(N個(gè))放大器只能得到簡單的N個(gè)信號(hào)，不能同時(shí)得到多于 個(gè)的單、雙極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)。而且，腦電測(cè)量導(dǎo)聯(lián)切換時(shí)無法完全脫離硬件導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換開關(guān)，不論是機(jī)械的或是電子開關(guān)。使用硬件數(shù)量大，成本高。
本發(fā)明正是為了解決上述不足，提供一種能夠提供更多腦電信息且無需硬件導(dǎo)聯(lián)開關(guān)的無硬件導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換開關(guān)的多道腦電圖電信號(hào)測(cè)量的方法和裝置。
為了完成本發(fā)明，在本發(fā)明中將N通道的腦電圖放大器設(shè)計(jì)成適合于單極導(dǎo)聯(lián)的腦是測(cè)量，這些腦電信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后由計(jì)算機(jī)采樣，并利用相應(yīng)的算法，在計(jì)算機(jī)中至少同時(shí)能夠同時(shí)得到 個(gè)單、雙極導(dǎo)聯(lián)的腦電信號(hào)。而且單極腦電放大器的噪聲和共模抑制比能夠完全達(dá)到腦電測(cè)量所要求的指標(biāo)。
為完成本發(fā)明，在本發(fā)明的無硬件導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換開關(guān)的多道腦電圖電信號(hào)測(cè)量的裝置中包括N道單極腦電放大器，A/轉(zhuǎn)換器，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集接口，計(jì)算機(jī)，腦電信號(hào)輸出設(shè)備。N道單極腦電被錄入計(jì)算機(jī)后，經(jīng)計(jì)算可同時(shí)得到 個(gè)通道的單極、雙極和平均基準(zhǔn)腦電信號(hào)，這些信號(hào)可通過輸出設(shè)備打印出來。
圖1表示已有技術(shù)的腦電圖機(jī)結(jié)構(gòu)；圖2是本發(fā)明的腦電圖機(jī)的腦電測(cè)量模式圖；圖3是本發(fā)明的腦電圖機(jī)的通道數(shù)N＝16時(shí)的腦電測(cè)量模式圖；圖4是本發(fā)明中腦電測(cè)量模式中的放大器的布置示意圖；圖5是表示傳統(tǒng)的腦電平均基準(zhǔn)單極導(dǎo)聯(lián)的測(cè)量方式；圖6是示本發(fā)明的腦電圖機(jī)結(jié)構(gòu)；下面結(jié)合


本發(fā)明。由圖1中可知，已有技術(shù)中為了測(cè)量不同導(dǎo)聯(lián)的人腦電信號(hào)，在人體腦電電極和N通道腦電放大器之間必須加有導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換開關(guān)，而在圖2所示的本發(fā)明中從人體腦電電極和本發(fā)明所使用的N通道單極導(dǎo)聯(lián)腦電放大器之間不再使用導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換開關(guān)。在圖4所示的腦電測(cè)量模式圖中，選用了適合于同時(shí)測(cè)量N個(gè)通道單極導(dǎo)聯(lián)腦電圖的信號(hào)放大器，這樣的結(jié)構(gòu)特征是在傳統(tǒng)的N通道腦電差分放大器的前面增加了N＋1個(gè)緩沖器，保證了各路差分放大器差動(dòng)輸入路的阻抗較為相近并防止由于輸入阻抗不匹配而引起的放大器共模抑制比下降；輸入端的N＋1通道緩沖器被設(shè)計(jì)成具有很好的對(duì)稱性和很低的噪聲水平，使整個(gè)腦電放大器的共模抑制比不低于80db，噪聲水平能夠達(dá)到臨床要求指標(biāo)；這種新型測(cè)量模式的腦電放大器不僅僅適合于單極導(dǎo)聯(lián)腦電測(cè)量，而且還可以有下面兩種腦電測(cè)量形式(1)N通道放大器的所有正端(或負(fù)端)均連接在某一個(gè)共用腦電極上而另一端則分別與各個(gè)腦電電極相連接，在這種測(cè)量形式中，當(dāng)共用腦電電極位于耳垂或其它近似于零電位點(diǎn)位置時(shí)，N通道放大器測(cè)量到的便是N通道單極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)，而當(dāng)共用電極位于其它腦位位置時(shí)，測(cè)量到的便是N通道雙極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)。
(2)N個(gè)通道放大器的各個(gè)輸入端可按需要以任意的組合方式與腦電電極相聯(lián)，以測(cè)量N通道單、雙極腦電電極的信號(hào)。
單極和雙極導(dǎo)聯(lián)腦電圖的計(jì)算方法如下(1)單極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)設(shè)U0，U1，U2，……UN－1，UN為腦電電極上有信號(hào)，其中U0為從耳垂或其它的較遠(yuǎn)部位電極上的信號(hào)，作為單極導(dǎo)聯(lián)的公共參考點(diǎn)，U1，U2，……UN－1，UN為頭皮上其它各個(gè)電極上的腦電信號(hào)。
如按本發(fā)明中的聯(lián)接方法，從N通道放大器所輸出的信號(hào)即為U1-U0，U2-U0，……UN－1-U0，UN-U0。這N通道即為單極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)。
(2)雙極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)雙極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)可以從N個(gè)通道單極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)中任選兩個(gè)，作減法運(yùn)算即可得到如下所示公式(Um-U0)－(U1－U0)＝Um－Ul這里，m、l分別是由1到N之間的任意兩個(gè)不同的數(shù)。按照該公式，N通道單極導(dǎo)聯(lián)腦電圖最多共有 種組合方式，因此可以獲得這么多路的雙極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)。
以上述方法可以在同一時(shí)刻獲得單、雙極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)，而在傳統(tǒng)的使用硬件開關(guān)轉(zhuǎn)換而得到不同導(dǎo)聯(lián)的腦電信號(hào)只能是分時(shí)的，不可能在同一時(shí)刻得到這么多的腦電信號(hào)。
而且由本發(fā)明的測(cè)量模式測(cè)量的平均基準(zhǔn)單極導(dǎo)聯(lián)的腦電信號(hào)的準(zhǔn)確性更高。在圖5所示的傳統(tǒng)的腦電平均基準(zhǔn)單極導(dǎo)聯(lián)的測(cè)量方法中，設(shè)圖中U1，U2，……UN－1，UN為各測(cè)量電極對(duì)于絕對(duì)零點(diǎn)的電位，若共有N個(gè)測(cè)量電極，那么第i(i＝1，2…N)路U0i平均基準(zhǔn)單極導(dǎo)聯(lián)腦電為U0i＝Ui×(1－1/N)≈Ui從上式可以看出傳統(tǒng)測(cè)量方法所得到的U0i與Ui之間有一定誤差，引起測(cè)量結(jié)果的誤差較大。而且傳統(tǒng)測(cè)量方法中的另一處缺陷是電阻網(wǎng)絡(luò)造成腦電放大器的輸入阻抗不對(duì)稱，會(huì)造成共模干擾。
而利用本發(fā)明中的測(cè)量模式，可以得到一種更好的得到平均基準(zhǔn)單極腦電信號(hào)的方法。利用N通道單極腦電放大器，可以測(cè)量到N路單極導(dǎo)聯(lián)的腦電信號(hào)U1-U0，U2-U0，……UN－1-U0，UN-U0。其中U0為參考電極的電位，現(xiàn)令Uc=[Σn=1N(Un-U0)]/N=[(Σn=1NUn)/N]-U0]]>在此，將Uc稱為“參考電站”。將各路單極腦電信號(hào)與參考電站相減U0i＝(Ui－U0)－Uc=(U1-U0)-[Σn=1N(Un-U0)]/N]]>=Ui-(Σn=1NUn)/N]]>由生物電容積導(dǎo)體的理論，上式中的 近似為零，于是就可得到U0i＝Ui。
這樣，就可以得到N通道單極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)，并利用它們得到比傳統(tǒng)測(cè)量方法更為準(zhǔn)確的N通道平均基準(zhǔn)的單極腦電信號(hào)。而且在測(cè)量時(shí)不用電阻網(wǎng)絡(luò)，防止了共模干擾的產(chǎn)生。
在下面的表中列出了當(dāng)N為8、16時(shí)得到的單、雙極導(dǎo)聯(lián)數(shù)
因此，使用本發(fā)明的方法與裝置，可以在同時(shí)得到比已有技術(shù)多很多的腦電測(cè)量信號(hào)，省掉了硬件導(dǎo)聯(lián)開關(guān)，既降低了成本，又提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。不但適合于測(cè)量單極腦電信號(hào)，也適合于同時(shí)得到 個(gè)雙極導(dǎo)聯(lián)的腦電信號(hào)，噪聲水平和共模抑制比完全能夠滿足腦電測(cè)量中對(duì)噪聲的規(guī)定要求。而且能夠準(zhǔn)確地得到N道平均基準(zhǔn)的單極導(dǎo)聯(lián)的腦電信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種無硬件導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換開關(guān)的多道腦電信號(hào)測(cè)量的方法，其特征在于a.由人體腦電極測(cè)量人體的腦電信號(hào)；b.將由人體腦電極測(cè)量的人體的腦電信號(hào)輸入到N道單極導(dǎo)聯(lián)腦電故大器中；c.將由N道單極導(dǎo)聯(lián)腦電放大器放大的信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換器中；d.由N道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將A/D轉(zhuǎn)換器輸入出的信號(hào)采集到計(jì)算機(jī)中而同時(shí)得到 個(gè)通道的的單、雙極導(dǎo)聯(lián)的腦電信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于可以使N道放大器的所有正端或所有的負(fù)端均連接在某一共用腦電極上而另一端則分別與各個(gè)腦電電極相連，以當(dāng)共用腦電電極位于耳垂或其他近似于零電位占的位置時(shí)，N道放大器測(cè)量到N道單極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)；而當(dāng)共用電極位于其它位置時(shí)，測(cè)量N道雙極腦電導(dǎo)聯(lián)信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于N道放大器的各個(gè)輸入端可按需要以任意組合方式與腦電電極相聯(lián)，以測(cè)量單、雙道腦電信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1、2和3所述方法中，計(jì)算單極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)的方法是設(shè)U0、U1，U2，……UN－1，UN為腦電電極上的信號(hào)，其中U0為從耳垂或其他的較遠(yuǎn)部位電極上的信號(hào)，作為單極導(dǎo)聯(lián)的公共參考點(diǎn)，U1，U2，……UN－1，UN為頭皮其它各電極上的腦電信號(hào)，則從N道放大器所輸出的信號(hào)即為U1-U0，U2-U0，……UN－1-U0，UN-U0，也就是單極導(dǎo)聯(lián)的腦電信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1、2和3所述方法中，計(jì)算雙極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)的方法是由N道單極導(dǎo)聯(lián)電信號(hào)中任選兩道，作減法運(yùn)算即阿得到(Um－U0)－(Ul－U0)＝Um－Ul這里，m、l分別是由1到N之間的任意兩個(gè)不同的數(shù)。按照該公式，N通道單極導(dǎo)聯(lián)腦電圖最多共有 種組合方式，因此可以獲得這么多路的雙極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述方法，其特征由下述方法設(shè)N道單極腦電放大器測(cè)量到N路單極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)為U1-U0，U2-U0，……UN－1-U0，UN-U0。其中U0為參考電極的電位，U0、U1，U2，……UN－1，UN為各測(cè)量電極上的電位，現(xiàn)令參考電站Uc=[Σn=0N(Un-U0)]/N]]>=[(Σn=0NUn)/N]-U0]]>將各路單極腦電信號(hào)與參考電站相減U0i＝(Ui-U0)－Uc=(Ui-U0)-[Σn=1N(Un-U0)]/N]]>=Upi-(Σn=1NUn)/N]]>而得到N道平均基準(zhǔn)的單極導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)。
7.一種無硬件導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換開關(guān)的多道腦電信號(hào)測(cè)量的裝置，其中包括人體腦電電極，其特征在于還包括放大由所述人體腦電電極測(cè)量出的腦電信號(hào)的N道單極導(dǎo)聯(lián)腦電放大器、將放大器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的N道A/D轉(zhuǎn)換器、包括有腦電信號(hào)采集接口的采集N道A/D轉(zhuǎn)換器輸出的信號(hào)的N道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)所采集的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)，腦電信號(hào)輸出設(shè)備。
全文摘要
一種無硬件導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換開關(guān)的多道腦電信號(hào)測(cè)量方法與裝置，由人體腦電極測(cè)量人體的腦電信號(hào)；將人體腦電極測(cè)量的信號(hào)輸入到N道單級(jí)腦電放大器中；將由N道單極導(dǎo)聯(lián)腦電放大器的輸入信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換器；由N道采集系統(tǒng)將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的信號(hào)采集到計(jì)算機(jī)中而同時(shí)得到多于N個(gè)通道的單、雙極導(dǎo)聯(lián)的腦電信號(hào)。利用本發(fā)明的方法與裝置，則無需硬件導(dǎo)聯(lián)轉(zhuǎn)換開關(guān)，利用N通道放大器即可得到多于N個(gè)通道的腦電信號(hào)。
文檔編號(hào)A61B5/0476GK1141764SQ9510818
公開日1997年2月5日 申請(qǐng)日期1995年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月28日
發(fā)明者俞夢(mèng)孫, 陳蓓, 莊志 申請(qǐng)人:北京新興生物醫(yī)學(xué)工程研究發(fā)展中心