Понятие цифрового электроэнцефалографа

Описание  Нейрон-Спектр-5

1. 32 канала ЭЭГ (35 цифровых усилителей)
2. Возможность регистрации любых 32 монополярных отведений системы «10-10»
3. 4 широкополосных полиграфических канала, предназначенных для регистрации любых сигналов — от ЭОГ до коротколатентных ВП
4. Изолированный канал ЭКГ

      5.  2 канала постоянного тока

6. Канал SpO2*
7. Канал дыхания

Области применения

1. Рутинные ЭЭГ-исследования
2. Эпилептологический мониторинг ЭЭГ
3. Полисомнография
4. Научные исследования

Достоинства

     В качестве референта может быть назначен любой электрод, и биполярные отведения  могут записываться без установки  каких-либо дополнительных референтных  электродов.

     Кнопка  включения режима измерения импеданса

     Режим измерения импеданса может быть включен нажатием на кнопку, расположенную непосредственно на передней панели прибора. Значения импеданса по всем отведениям отображаются также на передней панели с помощью цветовых индикаторов. Устанавливая электроды на пациента, можно измерить импеданс, не сходя с места. [ www.mkor.ru] 

Таблица 1.1 - Технические характеристики «Нейрон-Спектр-5» 

 
 

Защищено  патентами РФ №№ 2076625, 2102004, 2230483, 2248745, 2252692.

Электроэнцефалограф "ЭНЦЕФАЛАН" 

 

Рисунок 1.2 – Электроэнцефалограф "ЭНЦЕФАЛАН" 

Электроэнцефалографы-анализаторы  электрической активности мозга  ЭЭГА-21/26 “Энцефалан-131-03”  выпускаются  в стационарном и переносном вариантах, а также и нескольких модификациях, которые обеспечивают регистрацию, обработку и анализ:

1. электроэнцефалографических сигналов (ЭЭГ) по 8, 16, 19, 21 или 24 каналам по системе "10-20" (есть возможность произвольной установки дополнительных 8 ЭЭГ электродов, а также визуализации до 32 ЭЭГ-отведений);
2. реоэнцефалографических сигналов по 6 каналам для анализа мозгового кровообращения в том числе и синхронно с ЭЭГ;
3. СМА головного мозга – синхронно с ЭЭГ сигналами;
4. длиннолатентных (в том числе когнитивных CNV, P300, MMN) ВП – синхронно с ЭЭГ по тому же количеству отведений, на фото- и фоно-стимуляцию, электростимуляцию, шахматный паттерн, видео­образы;
5. других физиологических сигналов по 2, 4 или 6 полиграфическим каналам: ЭОГ, ФПГ, ЭМГ, дыхательной кривой (с помощью потокового датчика дыхания или респираторного пояса), ЭКГ, КГР по Ферре и по Тарханову, температуры и др.

 Электроэнцефалографы "ЭНЦЕФАЛАН" позволяют проводить:

1. исследование фоновой активности головного мозга;
2. выявление очаговых изменений и эпилептиформной активности;
3. трехмерная локализация источников электрической активности мозга;
4. исследование длиннолатентных зрительных и слуховых ВП;
5. исследование длиннолатентных соматосенсорных ВП;
6. исследование ВП на реверсивный шахматный паттерн;
7. исследование специальных видов ВП (P300, CNV, MMN, макропотенциал движения);
8. исследование сверхмедленной активности головного мозга;
9. исследование мозгового кровообращения;
10. взаимное сопоставление и анализ синхронно регистрируемых ЭЭГ,     РЭГ, СМА, полиграфических сигналов в различных сочетаниях;
11. сомнологические исследования с возможностью видеомониторинга;
12. оценка состояния вегетативной нервной системы на основе         математического анализа сердечного ритма;
13. психофизиологические исследования, связанные с оценкой эффективности операторской деятельности в условиях дефицита времени и регулируемой сложности задач.

 
 
 
 
 

Технические характеристики:

1. Разрядность АЦП: 22
2. Цифровая обработка сигналов: сигнальный процессор ADSP-2181 RS-    133
3. Чувствительность:
4. 0,1-200 мкВ/мм. (21 ступень) для ЭЭГ и ВП
5. 0,02-5 мВ/мм (8 ступеней) для СМП
6. 0,02-1 кОм/мм (6 ступеней) для подэлектродного импеданса
7. 5-500 мОм/мм (7 ступеней) для объемной РЭГ (импедансной плетизмографии)
8. 0,1-10 Ом/мм (7 ступеней) для дифференциальной РЭГ
9. 0,1-200 мкВ/мм (13 ступеней) для полиграфических каналов
10. Постоянная времени: 10 - 3 - 1 - 0,3 - 0,1 - 0,03 - 0,01 сек, (ФВЧ - 0,016; 0,05; 0,16; 0,5; 1,6; 5; 16 Гц)
11. ФНЧ: 5, 15, 30, 70 Гц
12. Режекторный фильтр: 50/60 Гц (ослабление более 1:1000)
13. Автоматическое подавление миографических артефактов (30 Гц, 20 дБ)
14. Уровень шума: 0,9 мкВ (пик-пик)
15. Общий коэффициент подавления синфазной помехи (IMRR): более
1. 125 дБ
16. Коэффициент подавления синфазной помехи на пациенте (CMMR): более 94 дБ
17. Изоляция пациента: МЭК 601-1, класс I, BF
18. Калибровка: прямоугольный (1 Гц) или гармонический (5 Гц) сигнал 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000 мкВ
19. Хранение длительных (при мониторинге) или большого количества записей зависит от объема "жесткого" диска ЭВМ. [www.atessoft.ru]

 
 

2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 

     Анализ  различных методов выполнения электрофизиологических исследований показывает, что, несмотря на их разнообразие по методическим приёмам подготовки объекта, анализируемым процессам, характеристикам регистрируемых сигналов и другим факторам, технические средства, необходимые для их выполнения, с точки зрения разработчика соответствующей электронной аппаратуры могут рассматриваться с общих позиций проектирования. Целесообразно рассмотреть обобщённые схемы проведения соответствующих экспериментов. 

 

Рисунок 2.1 – Структурная схема цифрового электроэнцефалографа 

   2.1 Описания блоков 

    БО – биологический объект, который подключается к техническому    средству через систему электродов (СЭ), привязанную, как правило,  к определённым анатомическим точкам на голове человека и используемую для получения электрических сигналов, несущих информацию об исследуемых процессах в головном мозге.

    СЭ – система электродов обладает малым переходным сопротивлением, и прикладывается к поверхности кожи на голове. С целью увеличения проводимости кожи на контактную поверхность электродов наносят гель. На голове электроды закрепляют с помощью специальных эластичных шлемов. На лобные, височные, теменные и затылочные области полушарий закрепляются парные электроды. Электрод заземления обычно помещается на запястье испытуемого.

    УБП – усилитель биопотенциалов служит для усиления очень слабых электрических сигналов, возникающих в результате деятельности головного мозга. Для усиления ЭКС (электрокардиограммы) и сигналов, возникающих при сокращении мышц (миосигналов) применяют обычно УБП электронного типа: на транзисторах, на операционных усилителях или комбинированные. Для усиления сигналов головного мозга УБП электронного типа непригодны, так как уровень их собственных шумов сравним  величиной этих сигналов. Поэтому в электроэнцефалографах применяют УБП параметрического типа, у которых уровень собственных шумов очень мал.

      АК  – аналоговый коммутатор служит для переключения электродов на разные каналы и входы усилителей. В современных многоканальных электроэнцефалографах коммутаторы входят в комплекс приборов, образующих такого рода установку, и либо монтируются на корпусе электроэнцефалографа, либо выносятся в виде специальной приставки. К коммутационному устройству относятся панель с гнездами для подключения электродов и многополюсные переключатели для коммутации. Главное требование здесь - это хорошие контакты и надежная изоляция всех линий

      ПУ  – печатающее устройство предоставляет  возможность печати результатов исследования в фоновом режиме, одновременно с регистрацией или анализом сигналов. Всё на обычной бумаге, что обеспечивает низкую себестоимость печати заключений.

      ФНЧ  и РФ – фильтр нижних частот и  режекторный фильтр нужны для  фильтрации сигналов, они позволяют  поднять отношение сигнал/шум  и тем самым повысить помехоустойчивость систем съёма сигналов [17].

      ПК  – персональный компьютер с программным  методом обеспечения для регистрации, амплитудного, спектрального, корреляционного, когерентного анализа, топографического картирования, хранения и автоматической генерации описания ЭЭГ.

      БП  – блок питания запитывает все элементы, которые у нас есть в приборе.

      БГР – блок гальванической развязки осуществляет защиту пациента от поражения сетевым  напряжением.

      АЦП – аналого-цифровой преобразователь, который осуществляет преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму, приемлемую для ввода в компьютер, с заданной частотой повторения таких преобразований.

      МК  – микроконтроллер служит для  преобразования информации от поступающего устройства.

      И – интерфейс необходим для  преобразования логических уровней.  

   

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. РАЗРАБОТКА  ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ 

     3.1 Расчет одного из каналов усиления

      Канал 0 – нейтральный, относительно него меряются все входные напряжения: 

Uвх.диф. = 0,1 мВ

Uвых = 0,1 В 

Ку = 1000 

Каскадов – 2 

Первый каскад – Ку=20

Второй каскад – Ку=50 

(R5/R1)*(R8/R4) = 1 

R5/R1+1 = 20 

R1, R8 = 2kOm

R5, R4 = 38.3kOm 

R12/R9 = 50 

R9 = 2kOm

R13 =51kOm 
 
 

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ  РАБОЧЕЙ СХЕМЫ 

     Моделирование проводим в среде Electronics Work Bench 5.12.

     Программный комплекс EWB 5.12 заменяет достаточно трудоемкий и дорогостоящий процесс натурного макетирования и испытания проектируемой схемы на относительно дешевый и сравнительно быстрый процесс машинного моделирования этой схемы.

     Программа EWB позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые схемы большой степени сложности. Имеющиеся в программе библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов. Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов.

         Для моделирования возьмем многоканальный дифференциальный УБП.