生物電檢測中前端配置方案的一種測評方法【
技術領域：
】[0001]本申請涉及生物電檢測中前端配置方案的一種測評方法。[0002]生物電檢測中的前端是指生物電測量電極及電極與皮膚的接觸界面。生物電檢測前端的配置方案是指關于選擇什么樣的電極、要不要使用電極膏（液）、使用什么樣的電極膏（液）、測點皮膚表面要不要預處理、做什么樣的預處理等的方案。[0003]電極種類很多，有電極夾、電極球、電極貼等，每種電極又存在多個廠家生產的產品。電極膏（液）也存在著不同成分、不同濃度、不同廠家的差別，生理鹽水是一種常見的電極液。典型的測點皮膚預處理方式可分為：不做處理、酒精擦拭、砂紙擦拭等。實際中，不管是醫(yī)院里還是實驗室，任一種電極和任一種電極膏（液）還有任一種皮膚表面預處理方式相結合，都可以構成一種生物電檢測前端配置方案，以供使用者選擇。[0004]由于不同前端配置方案帶來的生物電檢測結果的精度不同，有些情況可能誤差很大，甚至帶來誤診，因此，在確定或確認一種生物電檢測前端配置方案時，應對其性能進行量化測評?！?br>背景技術：
】[0005]目前，國內外關于生物電檢測前端配置方案的測評，還是停留在使用阻抗測量的方法。如2000年，芬蘭的E.Seitsonen通過測量皮膚-電極阻抗得出結論：價格低廉的心電電極只有在用研磨膏和酒精對皮膚仔細處理之后才能代替昂貴的腦電電極進行腦電檢測，而僅僅用酒精處理無法達到效果。2002年，加拿大的Hemmerling通過比較市面上常見的Meditrace心電電極和麻醉深度檢測專用傳感器的阻抗值后發(fā)現：對皮膚進行常規(guī)的酒精預處理后，心電電極可以用于麻醉深度檢測。2013年，比利時的Y.H.Chen為了評估他們制造的梳狀高分子干電極的性能，采用三電極法測量電極與皮膚之間的阻抗。[0006]現有的基于阻抗測量的生物電檢測前端配置方案測評方法的不方便之處是：（1)皮膚-電極阻抗是容性阻抗，其大小隨激勵信號的頻率而變化，因此必須具備一個頻率可調且頻帶較寬的信號發(fā)生器，這對于一般的檢測儀器來說較難滿足；(2)現有的高精度阻抗測試儀不僅體積較大不便攜帶而且價格昂貴，如Agilent4294A精密阻抗分析儀；（3)阻抗測量中既有激勵端又有測量端，在共用公共端的情況下也至少需要三個電極；(4)阻抗測試是生物電檢測前端配置方案的一種間接測評方法，不能直接評估該方案下檢測的生物電的噪聲水平。[0007]參考文獻：[0008][1]E.SEITSONEN,A.YLI-HANKALAandK.KORTTILA2000Areelectrocardiogramelectrodesacceptableforelectroencephalogrambispectralindexmonitoring?ACTAANAESTHESI0L0GICASCANDINAVICA441266-1270[0009][2]Hemmerling，ThomasM.MD，DEAA，Harvey，Pierre2002ElectrocardiographicElectrodesProvidetheSameResultsasExpensiveSpecialSensorsintheRoutineMonitoringofAnestheticDepth,Anesthesia&analgesia.94369-371[0010][3]Y.H.Chen,M.OpdeBeeck,L.Vanderheyden,V.Mihajlovic,B.Grundlehner,C.VanHoof2013Comb-shapedPolymer-basedDryElectrodesforEEG/ECGMeasurementswithHighUserComfort,AnnualInternationalConferenceoftheIEEEEMBS353-7【
發(fā)明內容】[0011]發(fā)明目的。[0012]提出一種更為直接的簡單方便的生物電檢測中前端配置方案的測評方法。[0013]技術方案。[0014]一種生物電檢測中前端配置方案的測評方法，包括如下步驟，（1)在體表上選擇一對測點，并準備好電壓信號采集系統(tǒng)，（2)按待測評的前端配置方案分別安置兩電極至一對測點處，并將之接入準備好的電壓信號采集系統(tǒng)，（3)采集記錄一段此狀態(tài)下兩測點的電壓數據，（4)依據數據值的大小對該前端配置方案進行測評，數據值越小意味著該配置方案下的干擾和噪聲會越小，其特征是，第（1)步在體表選擇一對測點，一對測點的選取要足夠近，在保證連接電極不發(fā)生觸碰的情況下盡量近，第（4)步定義采集數值的大小測度對配置方案進行評估。該測評方法的流程圖見附圖1所示。[0015]以上測評方法是根據前端配置方案下檢測的信號的干擾噪聲大小來對其進行評判的，與檢測阻抗來對其評判的方法是一致的。附圖2和附圖3是業(yè)界公認的生物電檢測系統(tǒng)的干擾噪聲模型，其中，附圖2為干擾攝入模型，附圖3為噪聲產生模型。從附圖2可知，外部干擾電壓源，如高壓電網、機電設備、電臺及自然界的雷電現象等，通過電容C與檢測電路耦合，在接觸阻抗（R+jX)和生物電檢測儀器輸入電阻（Ri)并聯的分壓作用下進入生物電檢測電路；由于輸入阻抗（氏）固定且足夠大，因此，檢測儀器輸入端口引入的外部干擾與接觸阻抗（R+jX)的大小成正比。同樣，由附圖3可知，由電路本身造成的內部噪聲電流i通過接觸阻抗（R+jX)流回生物電檢測電路，同樣會產生一個與接觸阻抗成正比的噪聲電壓。[0016]另一方面，本方案讓兩測點在不觸碰的情況下足夠近，排除了生物電本身和人體阻抗本身對前端配置方案評判的影響，因為當兩測點足夠近時它們的生物電電位差近似為0、兩點間的人體阻抗本身也足夠小。[0017]有益效果。[0018]為了驗證本發(fā)明的可行性，發(fā)明人對18種前端配置方案進行了測試，這18種前端配置方案如表1所示。每位受試者在每一種配置方案下分別記錄了48秒兩測點間的電壓數據；為了便于對照，發(fā)明人同時用儀器測量了兩測點間的〇.IHz-IOOOHz頻率范圍內的阻抗（R+jX)。[0019]附圖4所示是其中一位受試者在部分前端配置下測得的電壓波形圖，六個圖分別對應表1所列的配置方案（1)到配置方案（6)，顯然，不同配置方案產生的干擾和噪聲不同。[0020]表2給出了五名受試者通過兩種測評方法所得結果，其中峰峰值指用本發(fā)明方法測得電壓信號的峰峰值測度（單位V)，平均阻抗指用阻抗法測得的0.1HZ-1000HZ頻率范圍內兩點間阻抗的平均值（單位Q)。很明顯，本測試方法得到的電壓大小規(guī)律和阻抗大小規(guī)律是完全一致的。[0021]與現有的阻抗測試方法比較，本測評方法的優(yōu)勢體現在：（1)不需要增加額外信號源設備，以環(huán)境中的干擾信號和檢測電路內部的噪聲電流作為信號源，檢測它們在測試端口引入的干擾和噪聲信號大小來評判；（2)操作更簡單，方便；（3)阻抗測試是一種間接測評方法，而本方法通過檢測干擾噪聲水平來評估更直接。[0022]表1:用于測評的18種前端配置方案[0023]【主權項】1.一種生物電檢測中前端配置方案的測評方法，包括如下步驟，（1)在體表上選擇一對測點，并準備好電壓信號采集系統(tǒng)，（2)按待測評的前端配置方案分別安置兩電極至一對測點處，并將之接入準備好的電壓信號采集系統(tǒng)，（3)采集記錄一段此狀態(tài)下兩測點的電壓數據，（4)依據數據值的大小對該前端配置方案進行測評，數據值越小意味著該配置方案下的干擾和噪聲會越小，其特征是，第（1)步在體表選擇一對測點，一對測點的選取要足夠近，在保證連接電極不發(fā)生觸碰的情況下盡量近，第（4)步定義采集數值的大小測度對配置方案進行評估?！緦＠恳环N生物電檢測中前端配置方案的簡單方便的測評方法，包括如下步驟，(1)在體表上選擇一對測點，并準備好電壓信號采集系統(tǒng)，(2)按待測評的前端配置方案分別安置兩電極至一對測點處，并將之接入準備好的電壓信號采集系統(tǒng)，(3)采集記錄一段此狀態(tài)下兩測點的電壓數據，(4)依據數據值的大小對該前端配置方案進行測評，數據值越小意味著該配置方案下的干擾和噪聲會越小，其特征是，第(1)步在體表選擇一對測點，一對測點的選取要足夠近，在保證連接電極不發(fā)生觸碰的情況下盡量近，第(4)步定義采集數值的大小測度對配置方案進行評估?！綢PC分類】A61B5-04【公開號】CN104523261【申請?zhí)枴緾N201510027754【發(fā)明人】劉紅星,曾燕,李萍,司峻峰,肇瑩,黃曉林,寧新寶【申請人】南京大學【公開日】2015年4月22日【申請日】2015年1月16日