Устройство для выделения слуховых вызванных потенциалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК @g А 61 В 5/12 (21) 3789354/28-14 (22) 10.08.84 (46) 15.02.86. Бюл. 11- 6 (71) Киевский научно-исследовательский институт отоларингологии им.А.И.Коломийченко и Ордена Трудового Красного Знамени институт сверхтвердых материалов АН УССР (72) В.П.Овсяник, В.Ф.Ашаренков, А.А.Барышников, Б.СеМороз и А.Н,Цисаренко. (53) 615.471(088.8) (56) Марчук и др. Автоматизированный комплекс для регулирования и анализа вызванных потенциалов слуховой системы человека. — Медицинская техника, 1978 11р 2, с. 24-26.

Авторское свидетельство СССР

В 1026768, кл. А 61 В 5/12, 16.10.81. (54)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ

СЛУХОВЫХ ВЫЗВАННЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ, содержащее тракт акустической стимуляции, включающий генератор электрических сигналов звуковой частоты, соединенный с преобразователем электрических сигналов в акустические, тракт приема сигналов биоэлектрической активности мозга, включающий последовательно соединенные электрод, усилитель, полосовой фильтр и накопитель, тракт компенсации сигналов помех, включающий полосовой фильтр, входом которого является выход усилителя тракта приема сигналов биоэлектрической активности мозга, о тл и ч а ю щ е е с я тем, чтоу с целью подавления уровня фоновой биоэлектрической активности, s тракт приема сигналов биоэлектрической активности мозга введен первый

„.Я0„„1210785 A ключ, а в тракт компенсации сигналов помех введены соответственно второй, третий и четвертый ключи, два триггера, два инвертора, два формирователя импульсов запуска и срыва, а также ждущий.мультивибратор, формирователь тактовых импульсов и две схемы формирования прямоугольных импульсов положительных нуль-переходов и отрицательных нуль-переходов сигнала, при этом первый ключ связан одним входом с выходом полосово го фильтра, а выходом — c накопителем и подключен другим входом к выходу ждущего мультивибратора первый управляемый вход которого через цепь, 19

Ф состоящую иэ последовательно соединенння первого формировегеля импуль- й/и сов запуска и срыва, первой схемы формирования импульсов положительных нуль-переходов сигнала и выхода вто- Б рого ключа, а второй управляемый

laeaL

; вход через цепь из последовательно соединенных аналогичного второго фор" . мирователя импульсов запуска и срыва, второй схемы формирования импульсов 4 отрицательных нуль-переходов и выхо- «3 да третьего ключа связан первыми вхо- 00, дами второго и третьего ключей с вы- Ql ходом четвертого ключа, один вход которого подключен к выходу формирователя тактовых импульсов, а другой вход — к выходу полосового фильтра тракта компенсации сигналов помех, фв вторые входы ключей указанных цепей связаны с выхбдами соответственно подключенных к ним первого и второго триггеров, при этом один из управляе" мых входов первого и второго триггеров связан с выходом первого и второ1210785 го формирователей импульсов запуска и срыва соответственно, а другие управляемые входы каждого триггера,свя эаны с выходом первого и второго инверторов также соответственно, вход иивертора первой цепи подключен к выходу второго формирователя импульсов запуска и срыва, вход инвертора второй цепи к выходу первого формирователя импульсов запуска и срыва, выходы первого и второго;формирователей импульсов запуска и срыва подключены соответственно к первому и второму

1 I Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам .обнаружения и выделения с диагности ческими целями биоэлектрических сигналов головного мозга человека, и мо- 5 жет быть использовано для регистрации слуховых вызванных потенциалов °

Цель изобретения — подавление уровня фоновой биоэлектрической активности 10

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства; нафиг.2 — функциональная схема формирования прямоугольных импульсов поло" жительных нуль-переходов сигналов; на фиг.3 — то же, отрицательных нульг1фреходов сигналов; на фиг.4 — временные диаграммы, поясняющие работу. устройства; на фиг.5 — типичный вид автокорреляционной функции 6(67)

5-ритма, выделенного в диапазоне частот 8-12 Гц (пример) .

Устройство для выделения слуховых вызванных потенциалов содержит тракт 1 акустической стимуляции, 35 включающий управляемый положительными импульсами генератор 2 электрических сигналов звуковой частоты, соединенный с преобразователем 3 электрических сигналов в акустические, тракт 4 приема сигналов биоэлектрической активности мозга, включающий последовательно соединенные электрод..5, усилитель 6, полосовой фильтр 7, ключ 8, накопитель 9 . и тракт 10 компенсации сигналов помех. В состав тракта 10 включены входам генератора электрических сиг налов звуковых частот.

2. Устройство по п.I о т л и— ч а.ю щ е е с я тем, что схема формирования прямоугольных импульсов положительных нуль-переходов сигналов состоит из последовательно, соединенных двустороннего ограничителя и одновибратора, а в схеме формирования прямоугольных импульсов отрицательных нуль-переходов сигналов между ограничителем и одновибратором дополнительно включен инвертор ° формирователь 11 тактовых импульсов, полосовой фильтр 12, ключи 13 — 15, схемы 16 и 17 формирования прямоугольных импульсов положительных и отрицательных нуль-переходов сигнала, формирователи 18 и 19 импульсов запуска и срыва и ждущий мультивибратор 20. С ключами 14 и 15 связаны схемы 21 и 22 управления, каждая из которых имеет в своем составе триггер 23(24) и инвертор 25(26). Кроме того, необходимым для работы являет" ся обычный индифферентный электрод 27, Полоса пропускания фильтра 7 выбирается в пределах 0 2-30 Гц для того, чтобы обеспечивалась возмож- ность наиболее эффективного выделения длиннолатентных слуховых вызванных потенциалов. Полоса пропускания фильтра 12 составляет всего 8-12 Гц, так как он предназначен для выделения всего лишь одной компоненты фо-. новой активности, а именно о(-ритма, частота которого составляет 10+2,3 Гц, Своим входом фильтр 12 подключен к усилителю 6 тракта 4, а выходом - к ключу 13. Ключи предназначены для пропускания сигналов (в данном случае - реализаций сигналов биоэлектрической активности) в строго определенные интервалы времени. В обычном состоянии эти ключи закрыты. Открываются они импульсами заданной длительности, .поступающими с блоков

20 - 24 соответственно. При характеристике технической сущности реше1210785 ния в формуле изобретения ключи 8, 13, 14 и 15 условно названы первым, вторым, третьим и четвертым ключом.

Схемы 16 и 17 предназначены для формирования в определенный момент времени прямоугольных импульсов заданной длительности примеры схемного решения их приведены на чертежах йиг.2 и 3). В состав схемы 16 входят последовательно соединенные двухсторонний ограничитель 28 и одновибратор 29. В состав схемы 17 входят последовательно соединенные двухсторонний ограничитель 30, инвертор 31 и одновибратор 32, Двухсторонние

15 жесткие ограничители 28,30 с уровнем ограничения не более 0,01 от эффективного уровня сигнала, инвертор 31 и одновибраторы 29,32 предназначены для формирования прямоугольных импульсов, передний фронт которых совпадает с переходом сигнала через условный нуль (так называемые нульпереходы сигнала). При этом ограничитель 28 и одновибратор 29 настроены так, что формируют прямоугольный импульс, начало которого соответствует положительному нуль-переходу, т.е. моменту перехода сигнала из области отрицательных значений ампли30 туд в область положительных значений, Ограничитель 30, инвертор 31 и одновибратор 32 формируют прямоугольный импульс, начало которого соответствует отрицательному нуль-переходу, т.е, моменту перехода сигнала из об"

35 ласти положительных значений амплитуд в область отрицательных значений.

Длительность сформированного прямоугольного импульса выбирается равной длительности импульсов формирователя

11. Формирователи 18 и 19 импульсов запуска и срыва предназначены для формирования коротких импульсов., с помощью которых осуществляется управление работой ключей 14 и 15. При этом формируемые импульсы должны иметь строго определенную полярность и временное положение. Импульсы положительной полярности должны соответствовать переднему фронту прямоугольных импульсов, поступающих с одновибраторов 29 и 32. Этими импульсами будет осуществляться запуск ждущего мультивибратора 20, генератора 2 сигналов звуковой частоты и закрывание 55 ключей 14 и 15. Импульсы отрицательной полярности должны соответствовать заднему фронту прямоугольных импульсов, поступающих с одновибраторов 29 и 32. Они предназначены для открывания ключей 14 и 15, при этом импульсом с формирователя 18 открыва" ется ключ 15, а импульсом с формирователя 19 †-ключ 14. В качестве формирователей 18 и 19 удобно испольэоI вать обычные дифференцирующие R С-цепи а

Формирователь 11 тактовых импульсов управляет. работой ключа 13 и вырабатывает прямоугольные импульсы длительностью

1,2

l= у

I где 1 „ -нижняя граничная частота полосового фильтра 12. При выполнении этого условия ключ 13 "вырежет" из ф-ритма участок, в котором будет содержаться примерно 1,5 периода этого колебания, что необходимо для устойчивой работы одновибраторов 29 и

32. Период следования тактовых импульсов выбирается в пределах 5-6 с.

При меньшем периоде их следования слуховая система испытуемого не успевает восстанавливаться, что ведет к уменьшению амплитуды ДВП. Больший период следования тактовых импульсов выбирать можно, но при этом возрастает время накопления и соответственно снижается быстродействие устройства.

Устройство работает следующим образом, Выработанный генератором 2 электрический сигнал преобразуется с помощью преобразователя 3 в акустический и воздействует на испытуемого, помещенного в электро- и звукоизолированную камеру.- Запуск генератора 2 происходит в строго определенные моменты времени;

С помощью электрода 5 аддитивная смесь биоэлектрических вызванных сиг" налов, возникающих в ответ на акустические стимулы,. и фоновой активности отводится от поверхности голое вы испытуемого (например, вертекса) и через усилитель 6, полосовой фильтр 7, ключ 8 поступают на накопитель 9, где накапливаются до достижения заданного отношения уровней

ДВП/ФБА. Однако этот процесс протекает не непрерывно, а лишь в те отрезки времени, когда ключ 8 открыт.

Таким образом, имеется возможность

/ с

1210785 управлять по времени подачей реализаций на накопитель 9.

С усилителя 6 сигнал биоэлектрической активности поступает на поло- совой фильтр 12, который выделяет из нее только одну компоненту фоновой активности О(-ритм (фиг.4 О») . Так как управление ключом 13 осуществляется тактовыми импульсами формирова- 10 теля 11 (йиг.4, 01,), то на выходе ключа 13 будет наблюдаться не весь

<К-ритм, а его отдельные участки (фиг. 4 Uä ) длительностью " О, 15 с и с периодом следования 5-6 с. Эти участ" 15 кис(-ритма поступают одновременно на ключи 14 и 15 которые .работают в определенной, строго чередующейся последовательности: когда один ключ открыт, другой обязательно закрыт. 20

Это обеспечивается соответствующей коммутацией .(связями) элементов схемы и является существенным признаком устройства.

Для дальнейшего изложения поряд- 2S ка работы устройства условимся, что в рассматриваемый момент времени ключ 14 открыт, а ключ 15 закрыт Отрезок а(-ритма через открытый .ключ 14 поступает на ограничитель 28, выра-. З0 батывающий 1-2 прямоугольных импульса, передний фронт которых .совпада-. ет с положительным нуль-переходом.

Передним фронтом первого прямоугольного импульса запускается одновибратор 29, который вырабатывает прямоугольный импульс длительностью, равной длительности импульсов формиро" вателя 11 (фиг.4Ц, ). Этот импульс дифференцируется цепью 15 и положительным пиком. запускает ждущий мультивибратор 20, генератор 2 и закрывается ключ 14. Отрицательными пиками открывается ключ 15. Схема готова к приему очередного.участка (-ритма, 45 а мультивибратор 20, формируя импульс напряжения заданной длительности (см.фиг,йUz ), управляет работой ключа 8 и обеспечивает поступление на накопитель 9 участка реализации длительностью, например, 0,5 с (см.. фиг.4 Ug) равной длительности импульсов, сформированных ждущим мульти" вибратором 20.

С приходом очередного участка

0(-ритма с ключа 13 весь этот процесс повторяется с той лишь. разницей, что будут работать ключ 15, ограничитель

30, инвертор 31, одновибратор 32, дифференцирующая цепь 19, Передний фронт импульса, выработанного одновибратором 32, совпадает уже не с положительным, а с отрицательным нуль-переходом (фиг.4 0„ ) .

Соответствующими импульсами ЯС-цепи

19 будет вновь запущен мультивибратор 20, генератор 2, закрыт ключ 15 и открыты ключи 8 и,14. На накопитель 9 поступит отрезок очередной реализации, однако фаза составляющей

o(-ритма в ней будет отличаться на

180 от предыцущей. Таким образом, в процессе работы на накопитель 9 будет выборочно поступать смесь вызванных биоэлектрических сигналов и фоновой активности, при этом в каждой последующей реализации фаза

К-ритма меняется на 180 . Это означает, что в процессе накопления эта составляющая фоновой активности вычитается (компенсируется) примерно на 85-90Х» в то время как вызваннные биоэлектрические сигналы увеличиваются по интенсивности. При заданном четном количестве накоплений отношение уровней ДВП/ФБА в накопленной реализации увеличивается в 2,5-3,5 раза по сравнению с обычным накоплением,.что обеспечивает достаточную точность измерения параметров ДВП и достоверность объективной оценки

7 диагностики) состояния слухового анализатора.

1210785

1210785 п

4fy

g(a )

Ю.У о.е а аг

ы о.е

Ю

68

rrt о

ot о2

af

М

kf

ВНИИПИ Заказ 569/6 Тираж 659 Подписное филиал ППП "Патент", r.Óætîðîä, ул.Проектная, 4