專利名稱：聽覺刺激近紅外光譜法麻醉深度監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種麻醉監(jiān)護裝置，特別是一種通過聽覺刺激近紅外光譜法麻醉深度監(jiān)測裝置。
背景技術：
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，以達到無痛的目的，是進行醫(yī)療手術的重要保障。麻醉深度是外科手術中一個非常重要的指標，對麻醉深度的有效監(jiān)測一直是麻醉學家和生物醫(yī)學工程專家的追求目標。
在全身麻醉手術中，病人術中知曉的發(fā)生率約為1％～2％，由此可造成病人心理不愉快，恐懼手術，對醫(yī)生產(chǎn)生不信任感以及有關的逆反心理。因此應確保病人意識處于完全消失狀態(tài)，避免術中知曉；同時又要防止麻醉藥過量，利于及早蘇醒、降低醫(yī)療費用和減少并發(fā)癥。最近幾十年來，利用自發(fā)腦電(EEG)和誘發(fā)腦電(EP)作為監(jiān)測麻醉深度的依據(jù)得到了專家的重視，有一些監(jiān)測大腦皮質(zhì)和腦干麻醉水平的方法已經(jīng)問世，如腦電雙頻指數(shù)(Bispectralindex，BIS)和聽覺誘發(fā)電位(auditory evoked potentials，AEP)。但仍有許多不足之處。
腦電雙頻指數(shù)分析法(BIS)是利用計算機技術對腦電信號進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示腦電不同頻率成份分量和意識水平對應關系的指標，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，也是簡便易行的有效方法之一，腦電雙頻指數(shù)(BIS)將常規(guī)習用的EEG信號通過計算機數(shù)字轉(zhuǎn)化處理，得出意識水平與不同頻率成份定量監(jiān)測的關系，此即為BIS值的來源。但是，BIS反應的是靜息水平(resting level)，不能很好反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)對刺激反應的表現(xiàn)。BIS在麻醉深度監(jiān)測中應用較廣泛，但隨著應用的增多，其不足之處亦逐漸顯現(xiàn)出來；(1)與麻醉藥物有很大的相關性，但與外界刺激相關不明顯，不能反映術中體動反應；(2)同一病人用不同的麻醉藥有不同的數(shù)值，或不同病人用同一藥物也有不同數(shù)值；(3)BIS是以對比過去所做的大量臨床資料計算出來的，易造成誤差；(4)對于全新的麻醉藥，其準確性尚有質(zhì)疑；(5)BIS的計算速度較慢，需時較長，30～60秒。
聽覺誘發(fā)電位(AEP)能反映多種麻醉藥物的麻醉深度，并能監(jiān)測術中知曉，但臨床分析AEP波非常繁瑣且困難，所以采用聽覺誘發(fā)電位指數(shù)(AEP index)。AEP耗時間約45s，聽覺誘發(fā)電位指數(shù)AAI(AEPI的改進處理型)仍需2～6s，WIPO公開了丹麥特A/S(DANMETER A/S)公司的PCT/DK00/00623(公開號為WO01/74248 A1)專利申請，其主要是利用病人對于一個重復聲音刺激反應所產(chǎn)生的聽覺誘發(fā)電位(AEP)來重復提取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，在一般的手術環(huán)境中表現(xiàn)不穩(wěn)定，監(jiān)測效果不佳，影響其推廣應用。特別是這種方法中以瞬態(tài)AEP指標為綜合分析對象，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。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HRV，而且BIS對某些醉藥物無效，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。
BIS只能監(jiān)測麻醉藥物引起的腦電抑制，而不能反映覺醒狀態(tài)的變化，即BIS可預測麻醉后意識恢復、麻醉藥物清除情況，以及鎮(zhèn)痛水平。AEP index則能較好監(jiān)測從意識消失到清醒的過渡期，能較好預測病人對刺激的體會反應。但兩種方法會因低溫或麻醉降低代謝時難以監(jiān)測。實驗指出BIS和AAI均不能有效預測全麻誘導氣管插管期間的心血管反應和體動發(fā)生。BIS和AEP index在麻醉誘導期和術中反映麻醉深度狀況是敏感的，在麻醉蘇醒期反映意識清醒的靈敏度和特異性則有待進一步提高，實驗指出EEG為基礎的監(jiān)測盡管靈敏度高但專一性不強，導致無法識別由于永久性損傷產(chǎn)生的腦機能紊亂。
因此，到目前為止，還沒有一種可靠、連續(xù)和定量監(jiān)測麻醉深度的綜合方法。
發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種采用聽覺誘導NIRS法以測腦血氧濃度達到深入測量腦皮質(zhì)新陳代謝目的、集聽覺誘發(fā)電位法和近紅外激光腦血氧測量法兩者優(yōu)點于一體的聽覺刺激近紅外光譜法麻醉深度監(jiān)測裝置。
(二)技術方案為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案本發(fā)明的聽覺刺激近紅外光譜法麻醉深度監(jiān)測裝置，其中包括用于產(chǎn)生調(diào)諧音信號刺激待測病人檢測耳的刺激信號發(fā)生源；置于待測病人待測位置的貼片以及置于貼片上的接收光纖和傳送激光光纖；用于控制系統(tǒng)流程的FPGA和做算法處理的DSP模塊系統(tǒng)；、以得到不同的模擬信號的D/A轉(zhuǎn)換電路，以及進行信號采樣的接受探頭，對接受的波形進行整理的帶通濾波電路，接受帶通濾波電路取出所需的信號；發(fā)射激光的多路激光發(fā)射裝置，以及激光驅(qū)動APC電路裝置，對接受的波形進行整理的帶通濾波電路；鍵盤接口，多個多路開關及用于顯示、打印信號波形以及系統(tǒng)各個狀態(tài)信號的顯示屏以及用于連接多個端口的USB接口。
(三)有益效果本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是，本發(fā)明采用聽覺誘導NIRS法以測腦血氧濃度達到深入測量腦皮質(zhì)新陳代謝目的，具有聽覺誘發(fā)電位法和近紅外激光腦血氧測量法兩者的優(yōu)點，比傳統(tǒng)麻醉監(jiān)測方法具有更多優(yōu)勢。聽覺誘導NIRS法優(yōu)勢在于能夠可靠靈敏監(jiān)測術中知曉，還具有響應快特點，可達0.1s，比AEPI快1-2個數(shù)量級，而且結(jié)構簡單，成本低，比BIS，AEP法更有價格優(yōu)勢。同時還可避免AEP法僅能測量頭皮部位腦電信號，處理復雜，易受干擾的問題，因而不象腦電圖因受降溫或麻醉藥影響而呈現(xiàn)缺血樣改變。
圖1是使用本發(fā)明的裝置對待測病人進行監(jiān)測的結(jié)構示意圖；圖2是本發(fā)明的電路框圖。
具體實施例方式
為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。
參照圖1，圖1是使用本發(fā)明的裝置對待測病人進行監(jiān)測的結(jié)構示意圖。采用780和808兩種波長半導體激光和高靈敏度光電二極管。通過光纖置于待測病人頭部測量位置來進行測量。共設置三組，每組用兩個不同波長半導體激光器。兩路激光要用兩種頻率調(diào)制，以便信號處理時能夠區(qū)分。
測頭前額放置一組，通過貼片1貼附于前額的傳送激光光纖2和接收光纖3，作為比對用；兩側(cè)待測耳聽區(qū)各放置一組聽區(qū)光纖測頭4，作為聽覺誘發(fā)檢測用。由于信號極其微弱，采用DSP數(shù)字處理，并能夠通過液晶屏來顯示曲線和數(shù)據(jù)。連接FPGA的聽覺刺激模塊提供聽覺的誘發(fā)信號至兩耳內(nèi)。
圖2是本發(fā)明的電路框圖。整個裝置包括如下模塊FPGA，DSP，并行D/A轉(zhuǎn)換電路，并行A/D轉(zhuǎn)換電路，帶通濾波，聽覺刺激模塊，鍵盤接口，顯示接口，USB接口，下載配置接口，F(xiàn)LASH，多路開關和電源等，其中(1)FPGA為系統(tǒng)主要流程控制，DSP做算法處理；(2)并行D/A轉(zhuǎn)換電路可以得到2個不同頻率且幅度、相位、直流偏置均可調(diào)的模擬信號，并行A/D轉(zhuǎn)換電路可以對單個探頭的2個模擬信號同時進行采樣，發(fā)送帶通濾波電路對波形進行平滑，接收帶通濾波電路取出所需要頻率的信號；(3)鍵盤接口可以接受用戶的控制，顯示模塊接液晶顯示屏，可以顯示信號波形和系統(tǒng)各個狀態(tài)等信號；(4)USB接口可以把數(shù)據(jù)上傳到上位機，下載配置接口可以在線下載DSP和FPGA代碼，F(xiàn)LASH保存DSP運行代碼；(5)兩個多路開關可以分時控制3組發(fā)送探頭和3組接收探頭，電源模塊把220V變?yōu)橄到y(tǒng)需要的各種電壓。
其中USB接口為可選模塊。
本發(fā)明中，可以采用TS-PCI-2501型號的適用于高性能計算解決方案的FPGA-based Tsunami PCI處理器；DSP可采用DSP芯片中的TMS320C5000系列型號芯片。
本發(fā)明采用聽覺誘導NIRS法以測腦血氧濃度達到深入測量腦皮質(zhì)新陳代謝目的，具有聽覺誘發(fā)電位法和近紅外激光腦血氧測量法兩者的優(yōu)點，比傳統(tǒng)麻醉監(jiān)測方法具有更多優(yōu)勢。聽覺誘導NIRS法優(yōu)勢在于能夠可靠靈敏監(jiān)測術中知曉，還具有響應快特點，可達0.1s，比AEPI快1-2個數(shù)量級，而且結(jié)構簡單，成本低，比BIS，AEP法更有價格優(yōu)勢。同時還可避免AEP法僅能測量頭皮部位腦電信號，處理復雜，易受干擾的問題，因而不象腦電圖因受降溫或麻醉藥影響而呈現(xiàn)缺血樣改變。
采用聽覺誘導NIRS法監(jiān)測麻醉深度對潛在的高危險性患者幫助極大，可以大為改善麻醉質(zhì)量，可以幫助麻醉醫(yī)生準確判斷麻醉深度，甚至用數(shù)字描述麻醉深度，滿足提高麻醉質(zhì)量這一日益增長的要求。由于人們對自身健康要求的提高也會進一步使得對麻醉質(zhì)量的要求越來越高。從我國共有各級各類醫(yī)院1.7萬家這一背景看，新型麻醉深度監(jiān)測方法的研究既有提高麻醉質(zhì)量的社會效益，也具有可以期待的市場前景。
以上為本發(fā)明的最佳實施方式，依據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領域的普通技術人員能夠顯而易見地想到的一些雷同、替代方案，均應落入本發(fā)明保護的范圍。
權利要求
1.一種聽覺刺激近紅外光譜法麻醉深度監(jiān)測裝置，包括用于產(chǎn)生調(diào)諧音信號刺激待測病人檢測耳的刺激信號發(fā)生源；置于待測病人待測位置的貼片以及置于貼片上的接收光纖和傳送激光光纖；用于控制系統(tǒng)流程的FPGA和做算法處理的DSP模塊系統(tǒng)；以得到不同的模擬信號的D/A轉(zhuǎn)換電路，以及進行信號采樣的接受探頭，對接受的波形進行整理的帶通濾波電路，接受帶通濾波電路取出所需的信號；發(fā)射激光的多路激光發(fā)射裝置，以及激光驅(qū)動APC電路裝置，對接受的波形進行整理的帶通濾波電路；鍵盤接口，多個多路開關及用于顯示、打印信號波形以及系統(tǒng)各個狀態(tài)信號的顯示屏以及用于連接多個端口的USB接口。
2.如權利要求1所述的麻醉深度監(jiān)測裝置，其中所述激光發(fā)射裝置采用780和808兩種波長的半導體激光和高靈敏度光電二極管。
3.如權利要求1所述的麻醉深度監(jiān)測裝置，其中對所述激光發(fā)射裝置發(fā)射的激光要兩種頻率調(diào)制以便使信號處理時候能夠區(qū)別。
4.如權利要求1所述的麻醉深度監(jiān)測裝置，其中所述USB接口把數(shù)據(jù)上傳到上位機，下載配置接口可以在線下載DSP和FPGA代碼，F(xiàn)LASH保存DSP運行代碼。
5.如權利要求1-4任一項所述的麻醉深度監(jiān)測裝置，其中所述USB接口是可選擇的模塊。
全文摘要
一種麻醉監(jiān)測裝置，包括信號發(fā)生源、貼片以及置于貼片上的接收光纖和傳送激光光纖、分析電路，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，采用聽覺誘導NIRS法以測腦血氧濃度達到深入測量腦皮質(zhì)新陳代謝目的，具有聽覺誘發(fā)電位法和近紅外激光腦血氧測量法兩者的優(yōu)點，聽覺誘導NIRS法優(yōu)勢在于能夠可靠靈敏監(jiān)測術中知曉，還具有響應快特點，可達0.1s，比AEPI快1－2個數(shù)量級，而且結(jié)構簡單，成本低，同時還可避免AEP法僅能測量頭皮部位腦電信號，處理復雜，易受干擾的問題，因而不象腦電圖因受降溫或麻醉藥影響而呈現(xiàn)缺血樣改變，可以大為改善麻醉質(zhì)量，幫助麻醉醫(yī)生準確判斷麻醉深度，滿足提高麻醉質(zhì)量日益增長的要求。
文檔編號A61B6/00GK1951327SQ20051008667
公開日2007年4月25日 申請日期2005年10月20日 優(yōu)先權日2005年10月20日
發(fā)明者李勝利, 謝軍, 王小平 申請人:暨南大學