生物信號平均處理裝置制造方法
【專利摘要】一種生物信號平均處理裝置，包括：波形輸入單元，其用于連續(xù)地獲得其中重復出現類似波的生物信號；加和-平均處理單元，其每次在所需起始時間點后流逝預定時間段時對從波形輸入單元獲得的生物信號進行加和以獲得平均波；噪聲水平檢測部，其每次在所需起始時間點后流逝預定時間段時，檢測從波形輸入單元獲得的生物信號中包含的隨機噪聲的噪聲水平；顯示部，其用于顯示信息；以及顯示控制部，其用于在顯示部的屏幕上顯示信息。顯示控制部以按時間順序的方式，結合各個預定時間段，在顯示部的屏幕上顯示由噪聲水平檢測部檢測到的噪聲水平。
【專利說明】生物信號平均處理裝置
【背景技術】
[0001]本發(fā)明涉及對由重復出現的類似波形成的生物信號進行加和-平均處理，從而從其中移除隨機噪聲的生物信號平均處理裝置。在本說明書中，噪聲是指除了所需生物信號之外的信號，并包括不必要的生物信號以及干擾噪聲。
[0002]為了預測心臟性猝死，可以進行信號平均心電圖測試?？赡苡捎谛呐K原因突然死亡的患者易于在心電圖中QRS波的末端部分處產生延遲微小電位(心室晚電位(LP:晚電位))。傳統(tǒng)上，進行信號平均心電圖測試以便檢測LP。專利文獻I公開了一種檢測LP的方法。根據該文獻，將從附著到患者身體的電極導出的XYZ導聯(lián)心電圖轉變成時間序列數字數據，然后與R-波位置同步地進行加和-平均處理，由此檢測LP。
[0003]為了通過移除噪聲(隨機噪聲)的影響而準確地檢測微小LP，進行加和-平均處理。
[0004]非專利文獻I公開了一種腦誘發(fā)電位儀，其主要從頭皮檢測對視覺、聽覺和體覺等的刺激作出響應而傳導到各個感覺區(qū)域的微小電位的變化，以便檢測由腦腫瘤、腦梗死等造成的中樞神經系統(tǒng)的各種異常，以及例如從外周的各種感覺受體經腦干到大腦的各個感覺區(qū)域的感覺傳導路的功能異常。
[0005]由此誘發(fā)的微小電位含有由閃光和圖案光的刺激誘發(fā)的視覺誘發(fā)電位(VEP)，通過外周感覺神經的電刺激獲得的體覺誘發(fā)電位(SEP)，由猝發(fā)音或喀噠聲刺激和聽覺腦干應答(ABR)等誘發(fā)的長潛伏期聽覺誘發(fā)電位(AEP)。這些電位是埋藏在腦電圖信號內的幾乎都在0.1至10 μ V范圍內的微小電位。
[0006]對含有誘發(fā)電位的腦電圖信號進行模擬-數字轉換，并與刺激同步地進行加和-平均處理，由此可以檢測埋藏在噪聲、即腦電圖內的誘發(fā)電位。作為通過經加和-平均處理除去隨機噪聲而獲得所需生物信號的電位，有例如體覺誘發(fā)電位(SEP)、腦干聽覺誘發(fā)電位(BAEP)、視覺誘發(fā)電位(VEP)和各種事件相關的電位(ERP)。
[0007][現有技術文獻]
[0008][專利文獻]
[0009][專利文獻I] JP-A-2002_224068
[0010][非專利文獻]
[0011][非專利文獻I]《ME的基本知識和安全性管理》(第五修訂版)(BasicKnowledgeand Safety Management of ME, revised fifth edition),由日本醫(yī)學和生物工程學會(Japanese Society for Medical and Biological Engineering)(法人團體)監(jiān)督，NankodoC0.，Ltd 出版，2008 年 12 月 10 日，150 至 153 頁

【發(fā)明內容】

[0012][本發(fā)明待解決的問題]
[0013]在現有技術中，有鑒于被測試人的負擔，每次信號平均心電圖測試都力爭在最多約10分鐘內完成。然而，由于噪聲水平的降低程度難以把握，有時出現測試不能在10分鐘內完成的情況。
[0014]需要對每種電位例如體覺誘發(fā)電位(SEP)、腦干聽覺誘發(fā)電位(BAEP)、視覺誘發(fā)電位(VEP)和各種事件相關電位(ERP)進行重復加和，以移除隨機噪聲例如腦電圖，從而獲得所需波。然而，由于在事先確定加和次數后進行所述加和，因此出現加和可能過多或不足，因此處理不能有效進行的問題。
[0015][解決問題的技術方案]
[0016]本發(fā)明提供了一種生物信號平均處理裝置，其能夠以容易理解的方式顯示通過使用加和-平均處理而移除了隨機噪聲的狀態(tài)。
[0017]因此，本發(fā)明的一個方面提供了一種生物信號平均處理裝置，包括:
[0018]信號獲取單元，其被構造成連續(xù)地獲得其中重復地出現類似波的生物信號；以及
[0019]加和-平均處理單元，其被構造成每次在所需起始時間點后流逝隨后的預定時間段時或每次在所述所需起始時間點后出現預定數量的隨后類似波時，對通過所述信號獲取單元獲得的所述類似波進行加和-平均處理，從而獲得平均波，由此獲取從中移除了其中包含的隨機噪聲的生物信號，所述生物信號平均處理裝置還包括:
[0020]噪聲水平檢測單元，其被構造成每次在所述所需起始時間點后經過所述隨后的預定時間段時或每次在所述所需起始時間點后出現所述預定數量的所述隨后類似波時，檢測通過所述信號獲取單元獲得的所述生物信號中包含的所述隨機噪聲的噪聲水平；
[0021]顯示單元，其被構造成顯示信息；以及
[0022]顯示控制單元，其被構造成在所述顯示單元的屏幕上顯示信息，其中
[0023]所述顯示控制單元以按時間順序的方式，結合所述各個隨后預定時間段或所述隨后類似波的所述各個預定數量，顯示由所述噪聲水平檢測單元檢測的所述噪聲水平。
[0024]所述生物信號可以是是心電圖信號，
[0025]每次在所述所需起始時間點后流逝所述隨后的預定時間段時，所述加和-平均處理單元可以對由所述信號獲取單元獲得的所述心電圖信號進行加和-平均處理，以獲得信號平均心電圖，并且
[0026]在由所述噪聲水平檢測單元檢測到的所述隨機噪聲的噪聲水平低于預定水平時，所述信號平均心電圖可以被用于信號平均心電圖測試。
[0027]所述顯示控制單元可以將噪聲水平在所述顯示單元上顯示為數值和圖形中的至少一種，所述數值和外觀中的每一種都與所述各個隨后預定時間段或所述隨后類似波的所述各個預定數量相關。
[0028]當所述噪聲水平超出閾值時，所述顯示控制單元可以改變在所述顯示單元的屏幕上顯示的噪聲水平的顯示模式。
[0029]可以通過顏色變化、紋理變化或字符的厚度、大小、字體或風格變化中的至少一種來改變所述顯示模式。
[0030]所述生物信號平均處理裝置還可以包括:
[0031]噪聲水平預測單元，其被構造成通過使用已被所述噪聲水平檢測單元檢測到的噪聲水平來預測最新的噪聲水平檢測時間點后的噪聲水平，其中
[0032]所述顯示控制單元在所述顯示單元的屏幕上顯示由所述噪聲水平預測單元預測的噪聲水平。[0033]所述顯示控制單元可以將在最新的噪聲水平檢測時間點之前已經檢測到的噪聲水平，連同所述預測的噪聲水平一起，結合所述各個隨后預定時間段或所述隨后類似波的所述各個預定數量，顯示在所述顯示單元的屏幕上。
[0034][本發(fā)明的效果]
[0035]根據本發(fā)明的生物信號平均處理裝置，以按時間順序的方式，結合各個隨后預定時間段或隨后類似波的各個預定數量，在顯示單元的屏幕上顯示檢測到的噪聲水平。因此，由于可以明顯觀察到噪聲水平隨時間流逝的變化，因此可以以容易理解的方式看到隨機噪聲被移除的狀態(tài)。
[0036]根據本發(fā)明的生物信號平均處理裝置，當在信號平均心電圖測試期間噪聲水平變大時，可以更早地停止測量，然后可以進行下一次測量。因此，由于可以整體縮短為了在噪聲水平低于預定水平時獲得信號平均心電圖的測試時間，因此可以減輕被測試人的負擔。
[0037]根據本發(fā)明的生物信號平均處理裝置，顯示在所述顯示單元上的噪聲水平為數值和圖形中的至少一種，其每個與各個隨后預定時間段或隨后類似波的各個預定數量相關。因此，可以明顯看到所述噪聲水平。在這種情形中，由于當噪聲水平超出閾值時在顯示單元的屏幕上顯示的噪聲水平的顯示模式改變，因此可以方便地結合所述閾值預測測量結束的時間。此外，由于通過顏色變化、紋理變化或字符的厚度、大小、字體或風格變化中的至少一種來改變顯示模式，因此可以清楚地通報與閾值的關系。
[0038]根據本發(fā)明的生物信號平均處理裝置，通過使用已檢測的噪聲水平來預測在最新的噪聲水平檢測時間點之后的噪聲水平，并顯示所述預測的噪聲水平。因此，可以確定測量是應該繼續(xù)還是應該停止并再次進行。結果，可以整體縮短測試時間，并且可以減輕被測試人的負擔。在這種情形中，結合各個隨后預定時間段或隨后類似波的各個預定數量，將在最近的噪聲水平檢測時間點之前已經檢測的噪聲水平與預測的噪聲水平一起進行顯示。因此，可以方便地預期，所顯示的噪聲水平對于監(jiān)視所述屏幕的醫(yī)療人員的決定是有用的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1為示出本發(fā)明的生物信號平均處理裝置的第一實施例的功能框圖。
[0040]圖2為示出在本發(fā)明的生物信號平均處理裝置的第一本實施例中，用于解釋信號平均心電圖的心電圖波形的視圖。
[0041]圖3為示出在本發(fā)明的生物信號平均處理裝置的第一本實施例中與心電圖和待顯示的噪聲水平相關的顯示屏的實例的視圖。
[0042]圖4為示出在本發(fā)明的生物信號平均處理裝置的第一實施例中與待顯示的噪聲水平相關的顯示屏的第二個實例的視圖。
[0043]圖5為示出在本發(fā)明的生物信號平均處理裝置的第一實施例中與待顯示的噪聲水平相關的顯示屏的第三個實例的視圖。
[0044]圖6為示出在本發(fā)明的生物信號平均處理裝置的第一實施例中與待顯示的預測噪聲水平相關的顯示屏的實例的視圖。
[0045]圖7為示出在本發(fā)明的生物信號平均處理裝置的第一實施例中與待顯示的預測噪聲水平相關的顯示屏的實例的視圖，其中噪聲水平檢測與圖6相比已被改進。
[0046] 圖8為示出本發(fā)明的生物信號平均處理裝置的第二實施例的功能框圖?！揪唧w實施方式】
[0047]以下，將參考附圖解釋本發(fā)明的生物信號平均處理裝置的第一實施例。在各個附圖中，同樣的結構元件用共同的符號指稱，并且省略其重復的解釋。圖1是示出在將本發(fā)明的生物信號平均處理裝置應用于信號平均心電圖測試裝置的情形中的實施例的配置的視圖。信號平均心電圖測試裝置包括波形輸入單元12、波形處理單元13、測量單元14、預測單元15、顯示單元16、控制單元17和輸入單元18。
[0048]波形輸入單元12充當信號獲取部。波形輸入單元12連接到電極單元11，并從電極單元11接收心電圖信號。心電圖信號可以是例如XYZ導聯(lián)的心電圖信號。在這種情形中，電極單元11設置有數量電極，電極的數量被選定為足以獲得XYZ導聯(lián)的心電圖信號。波形輸入單元12對由此獲取的心電圖信號進行模擬-數字轉換，以獲得數字波形數據。
[0049]波形處理單元13從波形輸入單元12獲得波形數據并對波形數據進行濾波處理，并且進一步檢測QRS波。測量單元14從波形處理單元13接收波形數據和QRS波檢測結果等，并作為信號平均心電圖測試裝置根據預定的算法進行測量/分析處理。測量/分析處理包括通過使用從下面描述的加和-平均處理部21獲得的信號平均心電圖來獲取各種參數例如LP的處理。信號平均心電圖測試基于所述各種參數來進行。測量單元14包括加和-平均處理部21和噪聲水平檢測部22。[0050]加和-平均處理部21根據來自于波形處理單元13的波形數據和QRS波檢測結果，將每次腦電圖信號搏動時的波形數據順序地加和并獲得其平均值，由此獲得信號平均心電圖。更詳細來說，將測試開始后預定時間段(例如I分鐘)內每次搏動時的波形數據順序地加和，由此獲得信號平均心電圖。然后，將測試開始后直至下一個預定時間段流逝的每次搏動時的波形數據順序地加和，由此獲得另一個信號平均心電圖。隨后，以類似的方式在測試開始后每次隨后的預定時間段流逝時獲得信號平均心電圖。因此，如圖2中所示，按照加和處理從最終的信號平均心電圖中移除隨機噪聲。也就是說，LP波(示出在圖2中的圓圈內)出現在QRS波的末端部分處。
[0051]噪聲水平檢測部22檢測從測試起始時間點起每次隨后的預定時間段流逝時的噪聲水平。更詳細來說，在預定時間段內的每次搏動時，取出參考R波確定的時間段(在后文中稱為參考時間段)內的波，由此獲得該波的最大電位差(該波的最高電位與最低電位之間的電位差)。然后，獲得該預定時間段內最大電位差的平均值。隨后，根據各個搏動處的最大電位差與最大電位差的平均值之間的差，獲得最大電位差的標準偏差(SD)。將由此獲得的標準偏差設為該時間點處的噪聲水平。參考時間段可以包括存在R波的時間段，同時可以不包括存在R波的時間段但是可以是R波之前或之后的適合時間段。當將在P波之前的在P波與Q波之間出現基線的區(qū)段設為參考時間段的實例時，在所述區(qū)段處有利地僅出現隨機噪聲。
[0052]上述該時間點處的噪聲水平，也可以使用預定時間段內的信號平均心電圖來獲得。具體來說，根據參考時間段內存在的信號平均心電圖的波的各個電位及其平均值獲得標準偏差，并將該標準偏差設為該時間點處的噪聲水平?；蛘撸梢詫⒖紩r間段內存在的波的最大值與最小值之間的差、即最大電位差，設為該時間點處的噪聲水平。
[0053]將在各個隨后的預定時間段的流逝后獲得的噪聲水平傳輸到預測單元15和顯示單元16.。顯示單元16包括用于顯示信息的顯示部31和顯示控制部32。顯示部31是諸如IXD的顯示裝置。顯示控制部32接收噪聲水平并在顯示部31的屏幕上顯示圖像，在該圖像中將這些噪聲水平與各個隨后的預定時間段的流逝相關聯(lián)?？梢栽诿看嗡鲭S后預定時間段的整數倍流逝后顯示噪聲水平。
[0054]預測單元15是噪聲水平預測部分，其使用已通過噪聲水平檢測部22檢測的噪聲水平來預測當前時間點后的噪聲水平。由預測單元15預測的當前時間點后的噪聲水平被傳送到顯示單元16的顯示控制部32。顯示控制部32根據預測的噪聲水平準備預測圖像，并將其顯示在顯示部31的屏幕上。預測單元15使用上文中已獲得的噪聲水平，以進行直線近似或曲線近似的方式，獲得后文中將要預測的噪聲水平，即預測的噪聲水平。在這種情形中，預測單元15分析當前時間點處的噪聲水平，并在每次更新檢測到的噪聲水平時重新預測噪聲水平。附帶來說，可以下述方式配置預測單元15，即將過去檢測到的噪聲水平的按時間順序的變化儲存在未示出的儲存單元中，并直到儲存在儲存單元中的按時間順序的變化與當前所檢測到的噪聲水平變化相似時，將該儲存在儲存單元中的噪聲水平取出，作為預測的噪聲水平。
[0055]顯示控制部32從波形處理單元13獲得趨勢波形數據，然后根據所述波形數據制備各個導聯(lián)心電圖，并顯示在顯示部31的屏幕上。此外，顯示控制部32可以被配置成將由測量單元14執(zhí)行的測量/分析的結果(例如各種參數，如LP)作為圖像顯示在顯示部31的
屏幕上。
[0056]輸入單兀18可以被構造成具有按鍵,所述按鍵用于輸入命令,例如信號平均心電圖測試的開始/停止、與噪聲水平的顯示相關的切換以及測量單元14的測量/分析結果的顯示。由輸入單元18輸入的命令被控制單元17接收，同時控制單元17將對應于命令的控制信息傳輸到波形輸入單元12、波形處理單元13、測量單元14、預測單元15和顯示單元16。
[0057]下面解釋以這種方式配置的信號平均心電圖測試裝置的操作。將電極單元11的電極粘貼于測試對象身體的預定位置。然后將電源打開，并通過操作輸入單元18來輸入信號平均心電圖測試的開始。因此，控制單元17將信號平均心電圖測試的開始通知到各個單元。波形輸入單元12從電極單元11獲得心電圖信號并對心電圖信號進行模擬-數字轉換，由此輸出數字波形數據。波形處理單元13對從波形輸入單元12傳輸的波形數據進行濾波處理，并進一步檢測QRS波。
[0058]由于波形數據被傳送到顯示單元16，因此顯示控制部32從波形處理單元13獲得趨勢波形數據并根據所述波形數據制備各個導聯(lián)心電圖，從而顯示在圖3中示出的屏幕的波形顯示區(qū)域W上。顯示控制部32可以在波形顯示區(qū)域W的一部分或其整個區(qū)域處顯示信號平均心電圖測試裝置的測量/分析結果等。
[0059]如上所述，測量單元14從波形處理單元13獲得波形數據和QRS波檢測結果等，并作為信號平均心電圖測試裝置進行測量/分析處理。即，加和-平均處理部21進行加和-平均處理，并且噪聲水平檢測部22檢測噪聲水平。
[0060] 顯示單元16的顯示控制部32接收噪聲水平并準備圖像，在所述圖像中使這些噪聲水平對應于各個隨后的預定時間段的流逝。該圖像可以是數字圖像和圖形圖像中的至少一種，在數字圖像和圖形圖像的每一個中都使噪聲水平對應于各個隨后的預定時間段的流逝。圖3示出了顯示部31的屏幕的實例，其顯示了數字圖像和圖形圖像兩者作為“SD噪聲”，在數字圖像和圖形圖像的每一個中都使噪聲水平對應于各個隨后的預定時間段的流逝。在這個實例中，在豎直方向上幾乎等分的屏的五個區(qū)域中最右側的區(qū)域，被設為與LP相關的顯示區(qū)域。
[0061]圖3中示出的屏幕的下部區(qū)域包括用于顯示當前噪聲水平值的區(qū)域N、用于顯示流逝的時間的區(qū)域T、用于顯示剩余時間的區(qū)域R和用于將流逝時間顯示為條的區(qū)域B。顯示控制部32在這些區(qū)域上顯示圖像。
[0062]顯示控制部32在單一測試完成之前保留時間數據(例如10分鐘)，并在圖3中與LP相關的顯示區(qū)域的中央區(qū)域C上側的上部區(qū)域U處，將從測試開始起的進展情況顯示為圖像。在本實施例中，顯示了一個圖像，在該圖像中粗體弧形在畫有“LP”的按鈕和畫有“完成”的按鈕之間連結。具體來說，以粗體弧形朝向畫有“完成”的按鈕前進的方式顯示從測試開始起的進展情況。通過這種方式，可以目視確認進展情況。
[0063]此外，在圖3中示出的與LP相關的顯示區(qū)域的中央區(qū)域C處，顯示了對應于各個隨后的預定時間段的流逝的噪聲水平的圖形圖像(盡管在圖中示出了條形圖，但也可以顯示折線圖等代替它)。在該圖形圖像中，當噪聲水平超出閾值時，顯示模式、即對應于超出的噪聲水平的圖像的色調，發(fā)生變化。具體來說，假設閾值為I μ V和0.3 μ V，當噪聲水平大于I μ V時色調可以變成紅色，當噪聲水平等于或小于I μ V并大于0.3 μ V時色調可以變成黃色，并且當噪聲水平等于或小于0.3μ V時色調可以變成藍色。也可以顯示閾值的線。
[0064]對應于各個隨后的預定時間段的流逝(I分鐘)的噪聲水平的數字圖像，顯示在與LP相關的顯示區(qū)域的中央區(qū)域C的下側的下部區(qū)域D處。在該數字圖像中，也與圖形圖像類似，當噪聲水平超出閾值時，對應于超出的噪聲水平的圖像的色調發(fā)生變化。當然，可以顯示數值本身來代替數字圖像。在這種情況下，數值的顏色發(fā)生變化。
[0065]圖4示出了在與LP相關的顯示區(qū)域的中央區(qū)域C處顯示的圖形圖像以另一種顯示模式顯示的實例。在該圖形圖像中，當由柱狀圖圖代表的噪聲水平超出閾值時，則該柱狀圖內的紋理發(fā)生變化。圖5示出了在與LP相關的顯示區(qū)域的下部區(qū)域D處顯示的數字圖像以另一種顯示模式顯示的實例。在該數字圖像中，當噪聲水平超出閾值時，對應于超出的噪聲水平的每個字符的厚度、大小、字體和風格發(fā)生變化。代替這種方式，每個字符的厚度、大小、字體和風格中的至少一種可以發(fā)生變化。
[0066]由于圖像以上述方式來顯示，因此當在測試開始后大于1μ V的閾值的噪聲水平持續(xù)約4分鐘而幾乎不改變其水平時，可以從輸入單元18輸入用于停止信號平均心電圖測試的命令，以便通過控制單元17停止各個單元的運行。然后，在檢查電極單元11的電極等后，可以再次從輸入單元18輸入用于開始信號平均心電圖測試的命令，從而進行測試。因此，可以有效地進行測試，而不需長時間繼續(xù)這樣的噪聲水平高且可靠性低的測試。
[0067]在信號平均心電圖測試期間，當從輸入單元18輸入用于切換噪聲水平的預測顯示的命令時，在與LP相關的顯示區(qū)域的中央區(qū)域C處將要顯示的圖形圖像被顯示成如圖6或7中所示。圖6示出了在測試開始后直至流逝2分鐘為止的噪聲水平已被檢測的情形。當從輸入單元18輸入上述與切換相關的命令時，預測單元15通過使用噪聲水平檢測部22已檢測的噪聲水平來預測該時間點后的噪聲水平。預測的噪聲水平被傳輸到顯示控制部32。當顯示控制部32從控制單元17接收到對應于從輸入單元輸入的命令中與切換成噪聲水平的預測顯示相關的命令時，顯示控制部根據預測的噪聲水平準備預測圖像。
[0068]如圖6中所示，在該預測圖像中，畫出了例如通過對預測的噪聲水平進行近似而獲得的曲線EL，以及在測試開始后流逝I分鐘和2分鐘后分別檢測到的噪聲水平。由于預測單元15在每次對檢測到的噪聲水平進行更新時重新預測最新的噪聲水平，因此預測的噪聲水平也可能變化。
[0069]圖7示出了噪聲水平檢測已前進到測試開始后直到流逝4分鐘的情形的實例。如圖7中所示，在該預測圖像中，畫出了通過對預測的噪聲水平進行近似而獲得的曲線EL，以及在測試開始后流逝I分鐘、2分鐘、3分鐘和4分鐘后分別檢測到的噪聲水平。與圖6的情況相比，由于噪聲水平檢測已經前進，因此圖7中示出的曲線EL表示噪聲水平預計比圖6的情況更早地降低。
[0070]由于圖像以上述方式顯示，因此當按照預測不能預期噪聲水平的降低時，可以從輸入單元18輸入用于停止信號平均心電圖測試的命令，從而通過控制單元17停止各個單元的運行。因此，可以有效地進行測試，而不需長時間繼續(xù)這樣的噪聲水平高且可靠性低的測試。
[0071]盡管對僅通過圖形圖像來顯示預測的噪聲水平的情況進行了解釋，但預測的噪聲水平也可以通過數字圖像或圖形圖像與數字圖像的組合來顯示。圖形圖像不限于柱狀圖或線圖，而是可以是能夠以相互之間可辨別的方式顯示檢測的噪聲水平和預測的噪聲水平的圖像。當顯示預測的噪聲水平時，如果從輸入單元18輸入用于切換噪聲水平的顯示的命令，顯示可以恢復到檢測的噪聲水平的顯示。盡管本實施例設置成從輸入單元18輸入與切換噪聲水平的顯示相關的命令，但可以從一開始就顯示如圖6或7中示出的預測的噪聲水平。
[0072]接下來，將解釋本發(fā)明的生物信號平均處理裝置的第二實施例。在上述第一實施例中，盡管對于將本發(fā)明應用于信號平均心電圖測試裝置的情形進行了描述，但本發(fā)明也可以應用于能夠獲取需要通過進行加和-平均處理而從其中移除隨機噪聲的生物信號的所有裝置。例如，作為所需生物信號波的實例，存在體覺誘發(fā)電位(SEP)、腦干聽覺誘發(fā)電位(BAEP)、視覺誘發(fā)電位(VEP)和各種事件相關電位(ERP)。它們中的每種都是通過刺激活體的特定部位，在預定位置處產生(誘導)的生物信號(電位)，并用于例如通過測量和分析所述電位來鑒定病變的測試等。
[0073]作為實例，對將本發(fā)明的生物信號平均處理裝置應用于視覺誘發(fā)電位(VEP)測量裝置的情形進行描述。VEP是當向視網膜施加光刺激時誘發(fā)的大腦視覺皮層的電位，并被測量以用于視神經的功能測試等。以在預定的時刻連續(xù)地向眼施加光刺激，由此通過附著到頭部的電極來檢測反應電位(反應波)的方式來測量VEP。由于檢測到的波除了反應波之外還包含正常腦波(α波、β波等)等，因此對于對單次刺激做出響應檢測到的波連續(xù)地進行加和-平均處理以移除正常腦波等，從而僅提取反應波(VEP)。正常腦波等對應于隨機噪聲。將對這種實施方式進行詳細描述。
[0074]圖8是示出了本發(fā)明的第二實施例的視覺誘發(fā)電位測量裝置的配置的框圖。在圖8中，與第一實施例中的組成元件相同的組成元件用相同符號指稱，其解釋被省略。本實施例與第一實施例的主要 差異在于檢測對從外部施加的刺激做出響應而誘發(fā)的電位，并通過施加的刺激的數量確定噪聲水平顯示的間隔時間。[0075]在視覺誘發(fā)電位測量裝置中，刺激單元119在預定時刻向眼連續(xù)施加刺激，而附著到頭部的電極單元111在每次刺激時檢測包含隨機噪聲例如正常腦波等的VEP信號(在后文中，包含隨機噪聲的VEP信號被稱為“VEP信號等”,而移除了隨機噪聲后的VEP信號被稱為“VEP信號”)。刺激的數量根據VEP信號的量級等來設定。
[0076]測量單元114從波形處理單元13接收VEP信號等的波形數據，然后，為了獲得VEP信號，在每次刺激時對VEP信號等進行加和-平均處理，并且也在從VEP信號等的測量開始起每預定數量的刺激時獲得噪聲水平。測量單元114包括加和-平均處理部121和噪聲水平檢測部122。
[0077]加和-平均處理部121在每次刺激時基于來自于波形處理單元13的波形數據順序地對VEP信號等進行加和，直至在VEP信號等的測量開始之后已施加的刺激數量達到預定次數，由此獲得平均VEP。然后，在每次刺激時順序地對VEP信號等進行加和，直至在VEP信號等的測量開始之后已施加的刺激數量達到預定次數的兩倍，由此獲得另一個平均VEP。隨后以類似的方式，每當在測量開始之后已施加的隨后刺激的數量達到預定次數時獲得平均 VEP。
[0078]從測量開始時間點起，每當已施加的刺激數量達到預定次數時，噪聲水平檢測部122檢測噪聲水平。詳細來說，將在刺激單元119中施加刺激的時刻(在后文中稱為刺激時亥IJ)輸入到測量單元114中。取出在參考刺激時刻所確定的時間段(在后文中稱為參考時間段)內的波，由此獲得該波的最大電位差(該波的最高電位與最低電位之間的電位差)。然后，獲得預定數量的刺激內最大電位差的平均值。隨后，根據各次刺激時波中的最大電位差與最大電位差的平均值之間的差，獲得最大電位差的標準偏差(SD)。將由此獲得的標準偏差設為該時間點處的噪聲水平。
[0079]參考時間段可以是刺激時刻之后的時間段?；蛘?，參考時間段可以是預期VEP信號將會消失的時間段，即緊鄰下一次刺激時刻之前的時間段。當按照后一種情況設定參考時間段時，有利的是在該時間段處僅出現隨機噪聲。
[0080]也可以使用每次已施加的隨后的刺激的數量達到預定次數時獲得的平均VEP來獲得上述該時間點處的噪聲水平。具體來說，基于在參考時間段內出現的平均VEP的波的各個電位及其平均值獲得標準偏差，并將該標準偏差設為該時間點處的噪聲水平?；蛘?，可以將參考時間段內出現的波的電位的最大值與最小值之間的差、即最大電位差，設為該時間點處的噪聲水平。
[0081]利用顯示控制部32，將為各個預定數量的隨后的刺激獲得的噪聲水平與各個預定數量的隨后刺激相對應地顯示在顯示部31上。這種顯示與第一實施例的顯示的差異在于噪聲水平對應于各個預定數量的隨后刺激而不是各個隨后的預定時間段的流逝來顯示。顯示控制部32還顯示由測量單元114獲得的與各個預定數量的隨后刺激相對應的平均VEP?？梢燥@示與預定數量的隨后刺激的各整數倍相對應的噪聲水平。
[0082]與第一實施例類似，可以由預測單元15來預測噪聲水平。顯示控制部32在顯示部31的屏幕上顯示預測的噪聲水平。關于顯示模式，預測的噪聲水平以與圖6和7中所示的曲線EL類似的方式來顯示，正如在第一實施例中所解釋的。
[0083]由于圖像以上述方式顯示，因此在例如大的噪聲水平持續(xù)存在
[0084]的情形中，可以從輸入單元18輸入用于停止VEP測量的命令，從而通過控制單元17停止各個單元的運行。然后，在檢查電極單元111的電極等后，可以從輸入單元18再次輸入用于開始VEP測量的命令，由此進行VEP測量。此外，在噪聲水平快速降低的情形中，測量可以更早結束。因此，可以有效地進行測試。
[0085] 此外，即使在按照預測結果不能預期噪聲水平的降低的情形中，也可以從輸入單元18輸入用于停止VEP測量的命令，從而通過控制單元17停止相應單元的運行。因此，可以有效地進行測量，而不需長時間繼續(xù)這樣的噪聲水平高且可靠性低的測量。
【權利要求】
1.一種生物信號平均處理裝置，包括: 信號獲取單元，該信號獲取單元被構造成連續(xù)地獲得生物信號，在所述生物信號中重復地出現類似波；以及 加和-平均處理單元，該加和-平均處理單元被構造成每次在所需起始時間點后流逝隨后的預定時間段時或每次在所述所需起始時間點后出現預定數量的隨后類似波時，對由所述信號獲取單元獲得的所述類似波進行加和-平均處理，從而獲得平均波，由此獲取從中移除了其中所包含的隨機噪聲的生物信號， 所述生物信號平均處理裝置還包括: 噪聲水平檢測單元，該噪聲水平檢測單元被構造成每次在所述所需起始時間點后流逝所述隨后的預定時間段時或每次在所述所需起始時間點后出現所述預定數量的所述隨后類似波時，檢測由所述信號獲取單元獲得的所述生物信號中包含的所述隨機噪聲的噪聲水平； 顯示單元，該顯示單元被構造成顯示信息；以及 顯示控制單元，該顯示控制單元被構造成在所述顯示單元的屏幕上顯示信息，其中 所述顯示控制單元以按時間順序的方式，結合所述各個隨后預定時間段或所述隨后的類似波的所述各個預定數量，顯示由所述噪聲水平檢測單元檢測的所述噪聲水平。
2.根據權利要求1所述的生物信號平均處理裝置，其中 所述生物信號是心電圖信號， 所述加和-平均處理單元每次在所述所需起始時間點后流逝所述隨后的預定時間段時，對由所述信號獲取單元獲得的所述心電圖信號進行所述加和-平均處理，以獲得信號平均心電圖，并且 在由所述噪聲水平檢測單元檢測的所述隨機噪聲的噪聲水平低于預定水平時，所述信號平均心電圖被用于信號平均心電圖測試。
3.根據權利要求1或2所述的生物信號平均處理裝置，其中 所述顯示控制單元將噪聲水平在所述顯示單元上顯示為數值和圖形中的至少一種，所述數值和所述圖形中的每一種都與所述各個隨后的預定時間段或所述隨后類似波的所述各個預定數量相關。
4.根據權利要求1至3任一項所述的生物信號平均處理裝置，其中 當所述噪聲水平超出閾值時，所述顯示控制單元改變在所述顯示單元的所述屏幕上顯示的噪聲水平的顯示模式。
5.根據權利要求4所述的生物信號平均處理裝置，其中 通過顏色變化、紋理變化或字符的厚度、大小、字體或風格變化中的至少一種來改變所述顯示模式。
6.根據權利要求1至5任一項所述的生物信號平均處理裝置，還包括: 噪聲水平預測單元，該噪聲水平預測單元被構造成通過使用已被所述噪聲水平檢測單元檢測到的噪聲水平來預測最新的噪聲水平檢測時間點后的噪聲水平，其中 所述顯示控制單元在所述顯示單元的所述屏幕上顯示由所述噪聲水平預測單元預測的噪聲水平。
7.根據權利要求6所述的生物信號平均處理裝置，其中所述顯示控制單元將在所述最新的噪聲水平檢測時間點之前已經檢測到的所述噪聲水平連同所述預測的噪聲水平一起，結合所述各個隨后的預定時間段或所述隨后的類似波的所述各個預定數量，顯示在所述顯示單元的所述屏幕上。
【文檔編號】A61B5/0472GK103908248SQ201310727452
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權日:2013年1月8日
【發(fā)明者】石黑卓也, 矢出雅洋, 藤本晴夫, 小林恭輔 申請人:日本光電工業(yè)株式會社