脑电遥测和远程监护系统的研制

　　1　引　　言

　　对于脑电图(EEG)的临床诊断而言,存在的一个重要问题是病人受检时常常因为情绪发生紧张而使得受检行为无法满足医生的要求[1],从而导致EEG诊断存在人为因素的干扰,并阻碍了诊断准确性的提高。另外,由于某些脑部疾病发作时间的不确定性(例如癫痫病)使得EEG的长期记录和监测变得十分重要[1],而这一点,是常规的短期入院检查所不能够实现的。基于此,脑电的遥测具有显著的意义:首先,院外随访能够在很大的程度上消除病人的“受检情绪异常症状”,从而确保受检行为符合医生的要求;其次,它能够实现长期记录和实时监护的目的,这对于阵发性异常脑电波形的“捕获”带来很大的方便;并且在交通不便或其他特殊情况下,利用该系统还可以对受测试者进行远程会诊等等。就目前而言,脑电遥测和远程监护系统的开发在国内尚处于起步阶段,因此,这类系统的研制对于脑疾病的诊断和治疗而言具有一定的意义。

　　本文所介绍的多导联脑电遥测和远程监护系统通过公用电话线、利用两个FDM信道传输数据:其中一个FDM信道采用时分多路技术负责传输多导联的脑电信号;而另一个FDM信道则负责发送数据传输的控制命令和当前信号的脑电位诱发状态,以使得监控中心与发射机实现收发同步并实时识别当前所接收到的数据内容及受试者的受试状态,从而使得在不同电位诱发方式下(如闪光刺激、睁/闭眼等)传输的波形可以进行标识并相互区别开来,为最后的分析诊断提供充分依据。整个系统的传输信噪比高、信号失真度小,并且监控中心波形显示平稳,无基漂;此外,由于系统发射部分采用表面贴装工艺(SMT),因此体积小,便于携带,整个系统的使用灵活性较大。

　　2　系统的原理和整体结构

　　图1为系统的整体结构框图,它由脑电信号发射系统、脑电信号接收系统和监护微机组成,充分利用了电话网络的功能及其传输的廉价性,以及微处理器的高速准确性,具有传输可靠、监护实时、高效率、高性能价格比的特点。

　　在发射端,由于电极所提取的脑电信号特别微弱(仅μV级),因此必须先经过放大之后才能进行传输。同时考虑到抗干扰性能因素,系统采用调频调制方式将信号调制到电话信道所允许的音频范围内,经声耦合由电话机传输出去;在另一方面,由于脑电检测与当前受测试者的电位诱发状态密切相关,发射机必须向监护中心通告当前受试者脑电位的诱发状态,因此本系统利用FDM技术与脑电信号同步传输“诱发编码”以供后者识别处理。

　　接收方则在与发射系统建立起拨号连接以后随即进入数据接收状态,首先将接收到的调制信号放大、整形、鉴频解调,然后将解调结果送入监护微机处理。由后者控制信号采样并按照约定次序恢复出原始各导联的波形,最后在显示屏上滚动显示以及进行相关分析处理。由于脑电信号有意义的频率范围较小(一般在40Hz以下),因此各导联信号的采样频率设为125Hz,采样精度为8bit。监护中心最多可同步滚动显示20条标准单/双极导联波形,同时还可对数据进行时间间距、幅度的参数测量以及频谱、脑地形图等离线分析处理,从而为诊断提供有力的辅助工具。