專利名稱：一種麻醉監(jiān)護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種麻醉監(jiān)護(hù)裝置，特別是一種利用監(jiān)測聽覺誘發(fā)電位(AEP——Auditory Evoked Potentials)來監(jiān)測安全麻醉深度和肌松程度的裝置。
背景技術(shù)：
麻醉(Anesthesia)是用藥物或非藥物，使病人整個機體或機體的一部分暫時失去知覺，以達(dá)到無痛的目的，是進(jìn)行醫(yī)療手術(shù)的重要保障，但是目前在全身麻醉手術(shù)中，有1％～2％病人會在術(shù)中發(fā)生知曉(麻醉過輕)，造成病人心理不愉快、恐懼手術(shù)等；另外也存在由于麻醉過深而使病人復(fù)蘇困難甚至死亡的案例，因此臨床急需一種能夠可靠地、連續(xù)地、定量地監(jiān)測麻醉深度的方法和儀器，以提供麻醉醫(yī)師更可靠科學(xué)的判斷依據(jù)。
現(xiàn)有的麻醉檢測主要有以下幾種方法1、傳統(tǒng)體征法。麻醉師根據(jù)病人基本體征(主要是呼吸、循環(huán)系統(tǒng)、眼動特征等等)將麻醉分為＂淺麻醉/手術(shù)期麻醉/深麻醉＂。但是，由于在手術(shù)中普遍使用肌松藥，又在控制呼吸的情況下維持麻醉，因此已不能用呼吸情況來判斷麻醉深淺；瞳孔體征易受所用藥物的影響，也不是一個較佳的指標(biāo)；而血壓穩(wěn)定只能說明麻醉不深，并不能揭示其他狀態(tài)。因此，依靠這種傳統(tǒng)的＂多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀＂，是很難全面反映病人的麻醉深度的。
2、血氣分析法(血液動力學(xué)方法)。比如目前已有的利用紅外分光光度計/質(zhì)譜及氣相色譜區(qū)淺麻醉、中度麻醉、深麻醉的方法等。但是對不同的人要達(dá)到外科麻醉期所需的麻醉藥濃度是有個體差異的；另外要等到肺泡/血液/組織間達(dá)到平衡后血中濃度才有意義。因此，該方法只能作為判定麻醉深度的一個輔助手段，必須與臨床體征相結(jié)合。
3、傳統(tǒng)腦電圖監(jiān)測法。麻醉時腦電圖上表現(xiàn)為大腦皮質(zhì)的電活動抑制狀態(tài)，與麻醉藥的血中濃度和臨床麻醉深度體征有相關(guān)性，因此腦電圖也可作為判定麻醉深度的輔助手段。麻醉醫(yī)師將麻醉全過程的腦電改變總結(jié)為各種特異的腦電圖(波)，從節(jié)律性、振幅變化、爆發(fā)性抑制情況等等，來識別麻醉的深淺。腦電圖監(jiān)測用于麻醉監(jiān)護(hù)的最大問題是由于信號波形復(fù)雜，麻醉師對EEG的特異性識別往往顯得力不從心(特異性太多，影響的因素也多)，另外使用不同麻醉藥、術(shù)前術(shù)中的通氣量等對腦電圖的影響也不盡相同。
4、腦電雙頻指數(shù)分析法(BIS)利用計算機技術(shù)對腦電信號進(jìn)行頻率特性與相位特性的自動分析，綜合提取出一種簡易的標(biāo)示腦電不同頻率成份分量和意識水平對應(yīng)關(guān)系的指標(biāo)，即BIS值。如美國太空實驗室SPACELAB的BIS系統(tǒng)，在清醒狀態(tài)下，頻率較快，BIS接近100?？梢夿IS能很好預(yù)測麻醉藥物代謝清除和麻醉的蘇醒情況，是監(jiān)測鎮(zhèn)靜深度的良好指標(biāo)，也是簡便易行的有效方法之一。但是，BIS不能很好地監(jiān)測從意識消失到清醒的過渡期變化，在反映鎮(zhèn)靜深度的可靠性方面不如心率變異指標(biāo)HRV，而且BIS對某些麻醉藥物無效，且易受肌電及工作環(huán)境等影響，干擾個體差異較大等缺點。
5、誘發(fā)電位監(jiān)測法。人體受麻醉的過程，一般從大腦皮質(zhì)/腦干的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)開始，向基底核/延髓方向發(fā)展，由此誘發(fā)電位的改變非常明顯，而且與麻醉藥的血中濃度和臨床麻醉深度體征有更好的相關(guān)性。因此，誘發(fā)電位是當(dāng)前臨床監(jiān)測麻醉深度的技術(shù)手段中最有發(fā)展前途的一種。誘發(fā)電位的種類較多(AEP/VEP/SEP等)，不同的種類有不同的特點，目前最為成熟的是以中長潛伏期聽覺誘發(fā)電位(MLAEP)為特色的誘發(fā)電位監(jiān)測。如WIPO公開了丹麥特A/S(DANMETER A/S)公司的PCT/DK00/00623(公開號為WO 01/74248 A1)專利申請，其主要是利用病人對于一個重復(fù)聲音刺激反應(yīng)所產(chǎn)生的聽覺誘發(fā)電位(AEP)來重復(fù)提取AEP并用快速提取法和疊加平均法結(jié)合其獨有的自回歸模型來提取聽覺誘發(fā)電位指數(shù)AAI，使麻醉深度成為0～100的監(jiān)測指數(shù)，從而直觀地區(qū)分病人的清醒和麻醉狀態(tài)，但這種監(jiān)測方法由于AEP信號很弱，信噪比極低，造成監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性差、抗干擾能力弱、對工作環(huán)境的要求很高，在一般的手術(shù)環(huán)境中表現(xiàn)不穩(wěn)定，監(jiān)測效果不佳，影響其推廣應(yīng)用。特別是這種方法中以瞬態(tài)AEP指標(biāo)為綜合分析對象，其計算出的指數(shù)容易受干擾而出現(xiàn)假性指數(shù)，影響麻醉師對麻醉深度的判斷。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對上述存在的問題，提供一種利用固定的35HZ～45HZ重復(fù)刺激頻率的短純音聲音信號刺激病人來重復(fù)地獲取穩(wěn)態(tài)聽覺誘發(fā)電位(AEP——Auditory Evoked Potentials)波形變化，并方便、可靠地通過簡單、容易的數(shù)字處理方法剔除干擾、保留有效波形而方便快捷地計算出穩(wěn)定可靠的并能直觀、定量、連續(xù)地顯示病人麻醉狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)聽覺誘發(fā)反應(yīng)指數(shù)ASSR及趨勢圖的麻醉監(jiān)測裝置，從而使本實用新型能更可靠地適應(yīng)手術(shù)室的強干擾環(huán)境，使麻醉醫(yī)生更能可靠地掌握病人的麻醉狀態(tài)，使麻醉醫(yī)生得到前所未有的信息，有利于盡量避免病人因全麻而引發(fā)的后遺癥，使外科醫(yī)生在手術(shù)時不受阻滯，并減少麻藥使用劑量，改善病人復(fù)蘇時間，縮短病人住院時間，從而降低成本，增加效益。
本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種麻醉監(jiān)護(hù)裝置，包括用于產(chǎn)生35Hz～45Hz重復(fù)頻率的聲音信號刺激待測病人檢測耳的短純音刺激信號發(fā)生源及用于產(chǎn)生連續(xù)的聲音信號以屏蔽待測病人另一耳的白噪聲信號發(fā)生源；用于提取待測病人的聽覺誘發(fā)電位(AEP)信號并對該聽覺誘發(fā)電位(AEP)信號進(jìn)行放大、濾波及模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)處理的低噪聲高精度生理信號放大電路裝置；用于接收經(jīng)過低噪聲高精度生理信號放大電路裝置的聽覺誘發(fā)電位(AEP)信號，并對該聽覺誘發(fā)電位(AEP)信號分區(qū)間段進(jìn)行逐級疊加平均而得到每一區(qū)間段穩(wěn)態(tài)聽覺誘發(fā)電位信號的平均波形圖，并根據(jù)各區(qū)間段的平均波形圖的潛伏期或波幅度或波面積或其組合分析計算各區(qū)間段的穩(wěn)態(tài)聽覺誘發(fā)反應(yīng)(ASSR)指數(shù)值、及顯示穩(wěn)態(tài)聽覺誘發(fā)反應(yīng)(ASSR)指數(shù)值隨時間變化的趨勢圖的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實用新型的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
圖1是本實用新型的系統(tǒng)組成方框圖；圖2是本實用新型所述的短純音的組成示意圖；圖3是本實用新型所述的短純音與對應(yīng)的誘發(fā)電位波形對比示意圖；圖4是本實用新型的終端顯示狀態(tài)圖；圖5是本實用新型所述數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)的流程圖；圖6是本實用新型前置放大電路的電原理圖；圖7是本實用新型后置放大電路的電原理圖；圖8是本實用新型放大器控制電路的電原理圖；圖9是本實用新型中央處理單元(MCU)的電原理圖；圖10是本實用新型正弦波/方法發(fā)生器(SIN/QUA Generator)的電原理圖；圖11中本實用新型A/D轉(zhuǎn)換的電原理圖；圖12是本實用新型數(shù)字光電隔離單元的電原理圖；圖13是本實用新型USB接口的電原理圖；圖14是本實用新型DC-DC隔離電源的電原理圖；圖15是本實用新型40Hz重復(fù)刺激頻率的短純音發(fā)生電路電原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型所述的麻醉監(jiān)護(hù)裝置包括
用于產(chǎn)生35Hz～45Hz重復(fù)頻率(其中重復(fù)刺激頻率最好為40Hz，本實施例中選用40Hz，這樣使得提取的聽覺誘發(fā)電位(AEP)也是一個頻率為40Hz或特別近似于40Hz的正弦波信號，即穩(wěn)態(tài)信號頻帶集中于40Hz，從而容易通過簡單的濾波處理提取到好的信號并通過少數(shù)幾次的疊加平均就可以得到穩(wěn)定的波形信號，便于后續(xù)的處理，且這也是本實用新型的重點之一。)的聲音信號刺激待測病人檢測耳的短純音刺激信號發(fā)生源及用于產(chǎn)生連續(xù)的聲音信號以屏蔽待測病人另一耳的白噪聲信號發(fā)生源；用于提取待測病人的聽覺誘發(fā)電位(AEP)信號并對該聽覺誘發(fā)電位(AEP)信號進(jìn)行功放、濾波及模數(shù)轉(zhuǎn)換處理的低噪聲高精度生理信號放大電路裝置；用于接收經(jīng)過低噪聲高精度生理信號放大電路裝置的聽覺誘發(fā)電位(AEP)信號，并對該聽覺誘發(fā)電位(AEP)信號分區(qū)間段進(jìn)行逐級疊加平均而得到每一區(qū)間段的穩(wěn)態(tài)聽覺誘發(fā)電位信號的平均波形圖，并根據(jù)該區(qū)間段的平均波形圖的潛伏期或波幅度或波面積或其組合分析計算每一區(qū)間段的穩(wěn)態(tài)聽覺誘發(fā)反應(yīng)(ASSR)指數(shù)值及顯示該穩(wěn)態(tài)聽覺誘發(fā)反應(yīng)指數(shù)值(ASSR)隨時間變化的趨勢圖的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)。
其中上述35Hz～45Hz短純音刺激信號發(fā)生源包括用于產(chǎn)生200Hz～5KHz正弦波數(shù)字聲音信號的晶振及分時分頻產(chǎn)生電路和預(yù)存有標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號的可電控存貯器EEPROM或閃爍存儲器FLASH MEMORY；用于對經(jīng)過晶振及分時分頻電路的200Hz～5KHz頻率聲音信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路；用于對經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的進(jìn)行定時調(diào)制而產(chǎn)生35Hz～45Hz重復(fù)頻率的短純音聲音信號的定時調(diào)制電路；用于對35Hz～45Hz重復(fù)頻率短純音聲音信號進(jìn)行放大處理的音頻功放電路；用于將經(jīng)過音頻功放電路處理的35Hz～45Hz重復(fù)頻率的短純音聲音信號傳導(dǎo)到待測病人檢測耳的耳機。
其中本實施例中為便于操作和調(diào)試，使病人的兩耳在不換耳機的情況下可分別進(jìn)行測試，如圖15所示，本實施例中上述35Hz～45Hz短純音信號發(fā)生電路是選用40Hz重復(fù)刺激頻率的短純音發(fā)生電路。其中U23是3路可編程定時器，由它定時控制輸出的PULSER0和PULSEL0分別控制左右聲道的短純音的開和關(guān)；U42、U43是D/A轉(zhuǎn)換芯片，它們和運放U38、U39、U40、U41一起輸出對應(yīng)于數(shù)字信號的模擬電壓值，當(dāng)選定短純音的頻率時，預(yù)先存儲好的正弦波形數(shù)字信號序列就會連續(xù)地送到D/A轉(zhuǎn)換器，配合參考電壓VREF，產(chǎn)生需要的電壓波形，當(dāng)VREF恒定時，可產(chǎn)生正弦波，當(dāng)VREF為白噪聲時，可調(diào)制白噪聲的強度；U44、U45是模擬通道選擇器，用于控制短純音的時程和選通不同的通道；U31鎖存控制信號，控制模擬開關(guān)U46、U47、U48以及U44、U45的通道切換；U46控制連接到定時器U23的基準(zhǔn)記數(shù)頻率；U47控制短純音時程控制信號的使能；U48控制選通D/A的參考電壓是恒定電壓還是白噪聲電壓；U35是3-8地址譯碼器，用于地址選擇數(shù)據(jù)通道的發(fā)送對象；M2晶振和反相器U57A、U58、U59構(gòu)成振蕩電路產(chǎn)生8MHz的數(shù)字信號，經(jīng)過計數(shù)器U60、U61分頻整形成為占空比50％的2MHz、1MHz和250KHz的方波，提供給定時器U23；U34鎖存控制信號MASKEN，它決定白噪聲電路的工作和停止；U62、U63、U64、U65、U66A、U67A、U68組成數(shù)字偽隨機信號產(chǎn)生電路，它可以產(chǎn)生一個覆蓋音頻范圍的隨即信號，我們用它可以很好的模擬音頻范圍的白噪聲；由運放U84A、U86、87、U85及其周圍的電阻電容組成3級濾波電路對前面的白噪聲信號濾除音頻范圍以外的噪聲，并且驅(qū)動白噪聲信號到D/A參考端；由運放U69A、U69B、U70A、U70B、U71A、U71B、U72A、U72B及其周圍的電阻電容三極管等組成了左右聲道的功率放大驅(qū)動單元，把短純音或者屏蔽用的白噪音放大到足以推動刺激耳機或者專用音箱。
上述低噪聲高精度生理信號放大電路裝置包括
裝置在待測病人聽覺中樞神經(jīng)附近的用以提取聽覺誘發(fā)電位信號的至少二個電極；本實施例中是選用三個電極，其中正電極置于病人的前額部，參考電極放置在病人左前額，負(fù)電極放置在病人的耳后部(最好位于耳后的實骨處)，當(dāng)然上述電極的放置可以多種多樣，只要是放置在頭部的神經(jīng)中樞附近即可以。
受控于定標(biāo)和阻抗測量信號發(fā)生電路及控制信號鎖存電路用以提高輸入阻抗和提供驅(qū)動能力以屏蔽輸入通道的前置緩沖放大電路；受控于控制信號鎖存電路用以抑制噪聲水平、提高增益的前置差動放大電路；受控于控制信號鎖存電路用以抑制工頻干擾的工頻干擾抑制電路；受控于控制信號鎖存電路用以濾除不必要高頻信號的4級2階低通濾波電路；受控于控制信號鎖存電路用以將信號放大到適合進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的程控增益放大電路；受控于控制信號鎖存電路用以濾除不必要的低頻信號的高通濾波電路；受控于控制信號鎖存電路用以對信號進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；用以接收上述數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)下傳的控制信號并翻譯成相應(yīng)控制指令、通過控制電路鎖存信號來控制放大通道的增益控制、工頻陷波等及提取模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)后的數(shù)字信號并上傳給數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的單片機控制電路；用以配合單片機控制電路實現(xiàn)對放大通道進(jìn)行控制的控制信號鎖存電路；用以自檢放大通道的增益和頻帶是否正常及在測量過程中檢測測量電極是否接觸好的定標(biāo)阻抗測量信號發(fā)生電路。
其中上述聽覺誘發(fā)電位信號處理的各部分都可以采用現(xiàn)有的相關(guān)技術(shù)并加以調(diào)整即可以實現(xiàn)，本實施例中選用一種最基本和最通用的電路來實現(xiàn)，其電路原理如圖6～圖14所示，其具體工作原理是圖6是低噪聲高精度生理信號放大器中的前置放大部分原理圖。放置于神經(jīng)上的電極拾取聽覺誘發(fā)信號后通過電纜線傳遞到本電路，由U6A、U6B、U1和R5、R6、R7、R8、R9、R10、C14、C15、R15、R16、R17、R11、R12、R13、R14組成的差動前置放大器將信號放大送到后級；R1、R2、Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6組成輸入保護(hù)電路；U2、U3、U4用于控制增益、切換阻抗測量、切換自校正電路等。
圖7是低噪聲高精度生理信號放大器中的后置放大部分原理圖。C1、R1、R2、C2和U7組成帶通濾波程控放大電路；U2A、U2B和R17、R18、R19、C5、C6、C7、C8、C12、C13、R3、R4、R24、R25、R26組成50Hz陷波電路，濾除不必要的工頻干擾；U3A、U3B、U4A、U4B和R12、R16、C22、C23、R5、R6、C24、C25、R7、R8、C26、C27、R9、R10、C28、C29組成4級2階低通濾波電路，濾除高頻干擾；R13、R15、C14、C20、U5組成帶通濾波程控放大電路；C17、R14、U6構(gòu)成高通及驅(qū)動緩沖電路。
圖8是低噪聲高精度生理信號放大器中的數(shù)字控制部分原理圖。U7鎖存地址信號；U9驅(qū)動數(shù)據(jù)總線；U3、U4、U5、U6、U8鎖存相應(yīng)的數(shù)字控制信號，包括增益控制、陷波電路開關(guān)、濾波頻帶選擇、阻抗測量使能、儀器自校正；圖9是電路控制信號的MCU部分，U2是單片機8051，負(fù)責(zé)接受計算機的控制指令并翻譯成相應(yīng)動作，把控制信號鎖存到對應(yīng)的鎖存器里；U3是穩(wěn)壓芯片給U2提供3.3V的電源；U1是看門狗監(jiān)控芯片，負(fù)責(zé)監(jiān)視和保證U2的正常運轉(zhuǎn)。
圖10是正弦波方波發(fā)生電路，R1、R2、R3、R4、C3、C5、C6組成濾波網(wǎng)絡(luò)將方波信號轉(zhuǎn)換為正弦波，U1D提供直接驅(qū)動輸出；U1C、R9、R10、C4調(diào)整增益；U1A、U1B組成差動驅(qū)動信號VS+和VS-。
圖11是信號采樣保持和轉(zhuǎn)換電路，U1進(jìn)行通道選擇，U3、C9、R4、R5對信號進(jìn)行整形和緩沖，U2是A/D轉(zhuǎn)換芯片，具有16位精度，采用16位的并行總線接口，本專利中利用了8位接口，時分復(fù)用低8位數(shù)據(jù)位來完成16位精度的A/D數(shù)據(jù)接受；C2是A/D采樣的電容；RW2、R3調(diào)節(jié)參考電壓；RW1、R2微調(diào)零位電壓；U4為總線提供接受緩沖驅(qū)動，保證總線的正確運行狀態(tài)。
圖12是數(shù)字控制信號部分的光電隔離電路。U1、U2、U3是5路光電偶合器，本光電偶合器提供耐2500伏特以上的電介質(zhì)強度，由于前級的取樣電極和人體接觸，所以需要在電氣上和應(yīng)用部分采取一定的隔離保護(hù)措施。
圖13是數(shù)據(jù)指令和計算機之間的通訊接口電路。U2是存儲器芯片，用來作為數(shù)據(jù)緩存，U1是帶USB接口的單片機控制芯片，本芯片遵守USB1.1協(xié)議，最高速度達(dá)到12Mbit/s，支持即插即用，可以和擁有USB接口的計算機系統(tǒng)相連接，利用計算機的強大處理能力，同時一臺計算機處理中心又可以輕松的擴展多個輸入通道。U3、U4及起周圍的電阻電容，從USB提供的5V電壓的電源穩(wěn)壓到3.3V，提供給U1和U2。
圖14是給全部電路供電的隔離電源部分電路。+12V的直流電經(jīng)過電感電容電阻的濾波網(wǎng)絡(luò)后，進(jìn)入DC-DC隔離變換模塊U1和U2，隔離變換后經(jīng)過濾波和穩(wěn)壓后，輸出±5V浮地電源FAV+和FAV-，以及+5V浮地電源FDV，U3、U4、U5、U6、U7、U8是穩(wěn)壓輸出模塊。
如圖1～圖4所示，利用本實用新型所述的麻醉監(jiān)護(hù)裝置來進(jìn)行麻醉監(jiān)護(hù)的方法包括以下步驟1)、用35Hz～45Hz重復(fù)頻率的短純音刺激信號同時刺激待測病人的雙耳；或用35Hz～45Hz重復(fù)頻率的短純音刺激信號刺激待測病人的檢測耳，并用白噪聲或其它聲音信號屏蔽待測病人的另一耳；其中短純音的形成及組成是這樣的首先純音刺激器產(chǎn)生短純音。純音是由單頻率的正弦波形直接驅(qū)動發(fā)音單元，純音的頻率采用200Hz～5Khz區(qū)間并且可分級調(diào)整、純音上疊加矩形或者梯形窗，形成短純音，窗口時程寬度13是1～25毫秒可調(diào)，如圖2所示，梯形窗口可分為上升沿14、平臺15、下降沿16，一般分別占時程寬度的10％～30％、80％～40％、10％～30％。如圖3所示，其中本實施例中短純音以40Hz，的重復(fù)頻率、以40～100dB分級可調(diào)的刺激聲音強度，通過氣導(dǎo)耳機或骨導(dǎo)耳機刺激病人耳朵，對側(cè)耳用白噪聲屏蔽。本實施例中選用40Hz這樣使得提取的聽覺誘發(fā)電位(AEP)也是一個頻率為40Hz或特別近似于40Hz的正弦波信號，即穩(wěn)態(tài)信號頻帶集中于40Hz，從而容易通過簡單的濾波處理提取到好的信號并通過少數(shù)幾次的疊加平均就可以得到穩(wěn)定的波形信號，便于后續(xù)的處理，且這也是本實用新型的重點之一。
2)、將至少二個電極裝置在待測病人的神經(jīng)中樞附近拾取重復(fù)的聽覺誘發(fā)電位信號；本實施例中是選用三個電極，其中正電極置于病人的前額部，參考電極放置在病人左前額，負(fù)電極放置在病人的耳后部(最好位于耳后的實骨處，當(dāng)然上述電極的放置可以多種多樣，只要是放置在頭部的神經(jīng)中樞附近即可以。
3)、將拾取的聽覺誘發(fā)電位信號進(jìn)行信號的放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換處理；4)、如圖4所示，對經(jīng)過處理后的聽覺誘發(fā)電位數(shù)字信號進(jìn)行采樣，并將整個聽覺誘發(fā)電位數(shù)字信號依序分為若干個長度為L的區(qū)間段，再將長度為L的各區(qū)間段又細(xì)分為以h為滑動步長的N個長度為M的小區(qū)間段來進(jìn)行逐小區(qū)間段疊加平均處理，并將各小區(qū)間段的逐級疊加平均后的平均波形作為分析計算所述長度為L的區(qū)間段聽覺誘發(fā)電位反應(yīng)(ASSR)指數(shù)的窗口波形，其中本實施例中，進(jìn)行疊加平均處理是對誘發(fā)電位信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號分析時，依序號分為若干個長度為L的區(qū)間段，一般L區(qū)間的時間長度可以是2S，當(dāng)采樣率為4KHz時，L區(qū)間的長度是8000；L區(qū)間段又細(xì)分為以h為滑動步長的N個長度為M的小區(qū)間段來進(jìn)行疊加平均處理，滑動步長h是刺激信號周期的整數(shù)倍，如果刺激頻率是40Hz，則刺激周期是25mS，一般地，滑動步長h可以4倍刺激周期，就是100mS，當(dāng)采樣頻率是4KHz時，h就是400點；小區(qū)間的長度M一般也是刺激周期的整數(shù)倍，如圖4所示，本實施例中選取400點即每一個窗口波形有4個正弦波；而N＝L/h，這樣N取值就是20；將這N個小區(qū)間段疊加平均處理后得到的長度為M的平均波形就是作為分析計算該L區(qū)間段的穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位反應(yīng)指數(shù)的平均窗口波形，這樣通過選取一定長度的區(qū)間段的信號來進(jìn)行簡單的疊加平均處理就可以得到穩(wěn)定的波形并通過對該波形進(jìn)行分析得到可靠的結(jié)果，既簡化了處理程序，加快窗口的波形刷新頻率(0.5～2S即可刷新一次結(jié)果)，又使后續(xù)的分析處理更可靠和更準(zhǔn)確。其中逐級疊加平均的計算公式為 其中上述公式中yj表示所選擇的區(qū)間段中第j點的疊加平均波幅值；X(i×h+j)表示該區(qū)間段第(i×h+j)個采樣點的波幅值，即第i小區(qū)間段的第j個采樣點的波幅值；h表示將所選擇區(qū)間段分為N個小區(qū)間段后疊加的每個小區(qū)間段移動的步長，為刺激信號周期的整數(shù)倍；N表示將所選擇區(qū)間段L分為多個小區(qū)間段的個數(shù)；j表示待分析的窗口波形中的點的序列號；i表示用于疊加的小區(qū)間段的序號；
其中i的取值范圍0～M-1j的取值范圍0～h-1M的取值范圍100～2000最好是400h的取值范圍100～2000最好是400N的取值范圍5～500最好是20L是分析的誘發(fā)電位信號的原始區(qū)間長度，取值范圍是2000～100000，最好8000其中N、h及L之間的關(guān)系為L＝N×h5)將經(jīng)過上述第4步處理后的各區(qū)間段上的平均波形依序顯示作為刷數(shù)的窗口波形，并依據(jù)各窗口波形的潛伏期或波幅值或波面積或其組合進(jìn)行分析處理得到各區(qū)間段的聽覺誘發(fā)電位反應(yīng)ASSR指數(shù)，并將各ASSR指數(shù)同步顯示成為ASSR指數(shù)值隨時間變化的趨勢圖，這樣通過同時對上面得到的平均波形的波幅度、波面積和波潛伏期及前幾次的誘發(fā)反應(yīng)計算值進(jìn)行一系列的相關(guān)運算后得到一個結(jié)果范圍為0～100的指數(shù)值來對應(yīng)待測病人的各種狀態(tài)，既保證其結(jié)果直觀、易處理，又充分保證了其結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，這也是本實用新型的重點之一。其中ASSR指數(shù)的計算公式如下 ASSRt代表t時刻窗口的ASSR指數(shù)；
At表示第t時刻所對應(yīng)區(qū)間段的誘發(fā)反應(yīng)計算值；At-Δt表示第t-Δt時刻所對應(yīng)區(qū)間段誘發(fā)反應(yīng)計算值；A0代表正常人清醒狀態(tài)時的At值，為臨床經(jīng)驗數(shù)據(jù)；k表示一共引用前k次誘發(fā)反應(yīng)計算值帶入加權(quán)計算的長度a0...aΔt表示加權(quán)系數(shù)；Wt表示第t時刻的窗口平均波形分析數(shù)據(jù)的中間過渡值，公式見后面上述公式中各系數(shù)的取值范圍A0為10～55一般取16k取整數(shù)，典型值取1、2、3等a0...aΔt加權(quán)系數(shù)個數(shù)是k+1個，其范圍為0～1之間，典型值為當(dāng)k＝1時，a0＝0.75、a1＝0.25；當(dāng)k＝2時，a0＝0.65、a1＝0.25、a2＝0.1；當(dāng)k＝3時，a0＝0.6、a1＝0.25、a2＝0.1、a3＝0.05；其中通過上述計算公式得出的ASSR指數(shù)對應(yīng)的麻醉狀態(tài)為70＜ASSR＜100 清醒狀態(tài)50≤ASSR＜70 嗜睡狀態(tài)30≤ASSR＜50 輕度麻醉狀態(tài)0＜ASSR＜30深度麻醉狀態(tài)其中上述Wt表示第t時刻的窗口平均波形分析數(shù)據(jù)的中間過渡值，其計算公式是Wt＝ag×Ag(t)+b×S(t)+c×f(t)其中Ag(t)表示第t時刻所對應(yīng)區(qū)間段的平均波形的第g種波幅計算值，其中g(shù)的取值范圍為1～4；s(t)表示第t時刻所對應(yīng)區(qū)間段的平均波形的波面積計算值；f(t)表示第t時刻所對應(yīng)區(qū)間段的平均波形的潛伏期；
ag表示第t時刻所對應(yīng)區(qū)間段的平均波形的第9種波幅計算值的加權(quán)系數(shù)；b表示第t時刻所對應(yīng)區(qū)間段的平均波形的潛伏期的計算值的加權(quán)系數(shù)；c表示第t時刻所對應(yīng)區(qū)間段的平均波形的潛伏期的計算值的加權(quán)系數(shù)；其中上述公式中各系數(shù)的取值范圍為a1＝0～40 最好是4a2＝0～20 最好是2a3＝0～3 最好是0.7a4＝0～10 最好是1b＝0～1最好是0.001c＝0～10 最好是2其中上述步驟5中計算公式Wt＝ag×Ag(t)+b×S(t)+c×f(t)中所述的Ag(t)、S(t)、f(t)的計算方法是這樣得到的首先上面提到的窗口波形就是對長度為L的誘發(fā)電位信號進(jìn)行疊加平均后得到的長度為M的平均波形，它代表L的誘發(fā)電位信號。平均波形長度是整數(shù)個刺激信號周期波形，典型是如本實施例選取的4個周期，那么對于40Hz刺激信號，平均波形的時間長度是100ms，也就是400，平均波形幅度的單位是uV，長度單位是mS，對應(yīng)0.25mS/點。下面的分析都是針對平均波形。
1、波幅度Ag(t)的提取和計算方法對平均波形的波幅度有多種測量方法方法1測量波峰或者波谷到零線(也就是V0，是平均波形中所有點幅度的平均值)的距離。如果平均波形M長度是100ms，則其中中包含4個完整波形，共有8個波峰和波谷，取他們的平均值為A1，它的加權(quán)系數(shù)記為a1；方法2是每個完整波形從波峰到波谷的垂直距離。如果平均波形M的長度是100ms，則其中包含4個完整波形，共有4個峰谷值，取他們的平均值為A2，它的加權(quán)系數(shù)記為a2；方法3是差值幅度積分法，適用于計算機計算不規(guī)則波形。公式是A3=Σi=0M-2|Vi+1-Vi|]]>ViVi+1分別代表第i和i+1點幅度值當(dāng)M是400時，i范圍是0～398它對應(yīng)的加權(quán)系數(shù)是a3；方法4是差值幅度均方積分法，是第3種方法的改良，公式是A4=Σi=0M-2|Vi+1-Vi|]]>ViVi+1分別代表第i和i+1點幅度值當(dāng)M是400時，i范圍是0～398它對應(yīng)的加權(quán)系數(shù)是a4；2.波面積S(t)的提取和計算波面積是指是平均波形中誘發(fā)波形所覆蓋的面積的和，由于波形進(jìn)入計算機后已經(jīng)是數(shù)字信號，一般可以這樣計算波面積S＝∑|Vi-V0|i是平均波形中各采樣點的序號，如果平均波形長度M是400，則0＜i＜400Vi是平均波形中第i點的波形幅度V0是平均波形中所有點幅度的平均值。
3.潛伏期f(t)的提取計算從刺激開始到出現(xiàn)該刺激的誘發(fā)波形稱為潛伏期。一般潛伏期的計算有2種方法1是以誘發(fā)波形的起點為計算依據(jù)，這個方法在計算機準(zhǔn)確識別上有一定困難，容易誤差大；方法2是以誘發(fā)波形的峰頂為依據(jù)，這個比較容易識別。由于本方法是計算潛伏值的改變，是一種改變值，因此2種方法得出的結(jié)果是非常近似的，加權(quán)系數(shù)也是一樣的，需要注意的是在同一次測量中采用同一種方法計算。潛伏期改變的計算公式是f(t)＝(t1-t)/t0f(t)是當(dāng)前平均波形的潛伏期變化率；t是當(dāng)次潛伏期值，由于每周期波形計算一次，它取當(dāng)前窗口中包含的多個波形潛伏期的平均值；t0是正常人清醒狀態(tài)和深度麻醉狀態(tài)潛伏期變化的最大值，是臨床總結(jié)出來的經(jīng)驗數(shù)據(jù)；t1是正常人深度麻醉狀態(tài)后潛伏期延遲的最長時間，也就是在誘發(fā)波形消失前的潛伏期，它是臨床總結(jié)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)；如果平均波形長度M是時間100mS，則平均波形中包含4個波形，則；t是窗口中4個波形潛伏期的平均值；采用方法1時t0范圍是20～60mS 最好40mSt1范圍是10～80mS 最好50mS采用方法2時t0范圍是0～100mS 最好50mSt1范圍是50～150mS 最好100mS這樣通過同時對上面得到的平均波形的波幅度、波面積和波潛伏期及前幾次的誘發(fā)反應(yīng)計算值進(jìn)行一系列的相關(guān)運算后得到一個結(jié)果范圍為0～100的指數(shù)值來對應(yīng)待測病人的各種狀態(tài)，既保證其結(jié)果直觀、易處理，又充分保證了其結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，這也是本實用新型的重點之一。
權(quán)利要求1.一種麻醉監(jiān)護(hù)裝置，其特征在于包括用于產(chǎn)生35Hz～45Hz重復(fù)頻率的聲音信號刺激待測病人檢測耳的短純音刺激信號發(fā)生源及用于產(chǎn)生連續(xù)的聲音信號以屏蔽待測病人另一耳的白噪聲信號發(fā)生源；用于提取待測病人的聽覺誘發(fā)電位(AEP)信號并對該聽覺誘發(fā)電位(AEP)信號進(jìn)行放大、濾波及模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)處理的低噪聲高精度生理信號放大電路裝置；用于接收經(jīng)過低噪聲高精度生理信號放大電路裝置的聽覺誘發(fā)電位(AEP)信號，并對該聽覺誘發(fā)電位(AEP)信號分區(qū)間段進(jìn)行逐級疊加平均而得到每一區(qū)間段穩(wěn)態(tài)聽覺誘發(fā)電位信號的平均波形圖，并根據(jù)各區(qū)間段的平均波形圖的潛伏期或波幅度或波面積或其組合分析計算各區(qū)間段的穩(wěn)態(tài)聽覺誘發(fā)反應(yīng)(ASSR)指數(shù)值、及顯示穩(wěn)態(tài)聽覺誘發(fā)反應(yīng)(ASSR)指數(shù)值隨時間變化的趨勢圖的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的麻醉監(jiān)護(hù)裝置，其特征在于上述35Hz～45Hz短純音刺激信號發(fā)生源包括用于產(chǎn)生200Hz～5KHz正弦波數(shù)字聲音信號的晶振及分時分頻產(chǎn)生電路和預(yù)存有標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號的可電控存貯器EEPROM或閃爍存儲器FLASH MEMORY系統(tǒng)；用于對經(jīng)過晶振及分時分頻電路的200Hz～5KHz頻率的正弦波數(shù)字聲音信號進(jìn)行數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換的數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換電路；用于對經(jīng)過數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換電路的正弦波聲音信號進(jìn)行定時調(diào)制而產(chǎn)生35Hz～45Hz重復(fù)頻率的短純音聲音信號的定時調(diào)制電路；用于對35Hz～45Hz重復(fù)頻率短純音聲音信號進(jìn)行放大處理的音頻功放電路；用于將經(jīng)過音頻功放電路處理的35Hz～45Hz重復(fù)頻率的短純音聲音信號傳導(dǎo)到待測病人檢測耳的耳機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的麻醉監(jiān)護(hù)裝置，其特征在于上述低噪聲高精度生理信號放大電路裝置包括裝置在待測病人中樞神經(jīng)附近的用以提取聽覺誘發(fā)電位信號的至少二個電極；受控于定標(biāo)和阻抗測量信號發(fā)生電路及控制信號鎖存電路用以提高輸入阻抗和提供驅(qū)動能力以屏蔽輸入通道的前置緩沖放大電路；受控于控制信號鎖存電路用以抑制噪聲水平、提高增益的前置差動放大電路；受控于控制信號鎖存電路用以抑制工頻干擾的工頻干擾抑制電路；受控于控制信號鎖存電路用以濾除不必要的高頻信號的低通濾波電路；受控于控制信號鎖存電路用以將信號放大到適合進(jìn)行模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換的程控增益放大電路；受控于控制信號鎖存電路用以濾除不必要的低頻信號的高通濾波電路；受控于控制信號鎖存電路用以對信號進(jìn)行采樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路；用以接收上述數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)下傳的控制信號并翻譯成相應(yīng)控制指令、通過控制信號鎖存電路來控制放大通道的增益、工頻陷波及提取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號并上傳給數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的單片機控制電路；用以配合單片機控制電路實現(xiàn)對放大通道進(jìn)行控制的控制信號鎖存電路；用以自檢放大通道的增益和頻帶是否正常及在測量過程中檢測測量電極是否接觸良好的定標(biāo)和阻抗測量信號發(fā)生電路。
專利摘要一種麻醉監(jiān)護(hù)裝置，包括短純音刺激信號發(fā)生源、白噪聲信號發(fā)生源、低噪聲高精度生理信號放大電路裝置、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，其利用固定的35Hz～45Hz重復(fù)刺激頻率的短純音聲音信號刺激病人來重復(fù)地獲取穩(wěn)定聽覺誘發(fā)電位波形變化，并方便、可靠地通過簡單、容易的數(shù)字處理系統(tǒng)及方法剔除干擾、保留有效波形而方便快捷地計算出穩(wěn)定可靠的并能直觀、定量、連續(xù)地顯示病人麻醉狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)聽覺誘發(fā)反應(yīng)指數(shù)ASSR及趨勢圖的麻醉監(jiān)測裝置，從而使本實用新型能更可靠地適應(yīng)手術(shù)室的強干擾環(huán)境，使麻醉醫(yī)生更能可靠地掌握病人的麻醉狀態(tài)，使麻醉醫(yī)生得到前所未有的信息，有利于盡量避免病人因全麻而引發(fā)的后遺癥，從而降低成本，增加效益。
文檔編號G06F17/00GK2618219SQ03223718
公開日2004年5月26日 申請日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月21日
發(fā)明者陸堯勝, 楊政, 王會進(jìn), 容敬波 申請人:廣州三瑞醫(yī)療器械有限公司, 陸堯勝