Электроэнцефалограф блатова-риссе

 

Изобретение относится к области медицины, в частности к диагностическим системам, используемым электроэнцефалографические исследования. Технический результат - обеспечение возможности снятия и обработки электроэнцефалограмм одновременно у нескольких пациентов - достигается тем, что электроэнцефалограф содержит информационно-передающий комплект, расположенный в шлеме каждого пациента, и приемно-регистрирующий комплекс, расположенный в вне пациента, причем каждый шлем содержит электроды, усилители биопотенциалов, блок преобразования информации, блок управления, передатчик и приемник электромагнитного сигнала, автономный источник питания. Кроме того, он содержит стимулятор, выдающий звуковые и световые сигналы. Приемно-регистрирующий комплекс состоит из приемника и передатчика электромагнитного сигнала, а также блока обработки информации. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области медицины, в частности к диагностическим системам, основанным на измерении электрических потенциалов, вырабатываемых биологическими объектами.

Известны электроэнцефалографы, обеспечивающие снятие и обработку электроэнцефалограмм [1] Их общим недостатком является наличие проводов, связывающих электроды, расположенные на голове пациента, с обрабатывающей аппаратурой, что ограничивает область исследований и, в частности, исключает возможность проведения исследований при движении пациента.

Упомянутый недостаток устранен в устройстве для электроэнцефалографических исследований [2] принятых авторами за прототип, которое состоит из двух частей, одна из которых содержит шлем, надеваемый на голову пациента, с размещенными в нем электродами для снятия биопотенциалов мозга, усилителями биопотенциалов, блоком преобразования информации, передатчиком электромагнитного сигнала и блоком питания, а вторая часть, расположенная в зоне уверенного приема электромагнитных волн, содержит приемник электромагнитного сигнала и блок обработки и регистрации информации, соединенный с выходом приемника. Данное устройство для ЭЭГ-исследований обеспечивает возможность проводить ЭЭГ-исследования пациента в свободном состоянии, не связывая его проводами с измерительной аппаратурой.

Применение в прототипе телеметрического канала связи в сочетании с компьютерной обработкой электроэнцефалограмм и представлением результатов обработки в виде топографической карты позволило начать изучение тонких состояний мозга пациента (сознания, мышления, эмоций) в процессе его естественной деятельности (за рабочим столом, у пульта оператора, на тренажере и др.).

Однако все существующие системы, включая прототип, обеспечивают возможность проведения исследований одновременно только одного пациента. Вместе с тем, для изучения феномена сознания, а также влияния сознания одного человека на сознание другого, для изучения эффекта групповой психотерапии появилось настоятельная необходимость исследований одновременно нескольких пациентов.

Для этой цели иногда применяют несколько одинаковых систем, однако это сильно удорожает эксперимент и, кроме того, не обеспечивает чистоты эксперимента, так как исключает возможность синхронной математической обработки электроэнцефалограмм, снятых у различных пациентов.

Задача изобретения состояла в создании электроэнцефалографа для снятия и обработки электроэнцефалограмм одновременно у нескольких пациентов.

Технический результат достигается тем, что энцефалограф содержит несколько шлемов, но не менее двух, в каждый из которых дополнительно включен блок управления и приемник электромагнитного синтеза, а во вторую часть дополнительно введен передатчик электромагнитного сигнала. Введение в состав известного устройства дополнительных элементов и новых связей между ними дало возможность снятия и обработки электроэнцефалограмм одновременно у нескольких пациентов с обеспечением синхронизации измерения и математической обработки.

На фиг. 1 приведена структурно-функциональная схема электроэнцефалографа Блатова-Риссе, представляющего собой соединение двух систем: I система, расположенная непосредственно на пациенте, II приемно-регистрирующая система, расположенная вне пациента, но в зоне уверенного приема электромагнитных волн.

I. Система (информационно-передающий комплекс) представляет собой несколько параллельно действующих и не зависимых друг от друга каналов. Каждый из каналов представляет собой шлем (на фиг. 1: 1-1, 1 2.1-n), в котором расположены электроды 1, усилители биопотенциалов 2, блок преобразования информации 3, блок управления 4, передатчик электромагнитного сигнала 5, снабженный передающей антенной 6, приемник электромагнитного сигнала 7, снабженный приемной антенной 8, источник питания 9 и стимулятор 10.

II. Система (приемно-регистрирующий комплекс ПРК) состоит из приемника электромагнитного сигнала 11, снабженного приемной антенной 12, передатчика электромагнитного сигнала 13, снабженного передающей антенной 14, и блока обработки информации 15.

На фиг. 2 изображена функциональная схема блока преобразования информации 3, содержащего коммутатор 16, АЦП 17 и кодер 18.

На фиг. 3 изображена функциональная схема блока управления, содержащего декодер 19, схемы сравнения кодов (ССК) 20, 21 и 22, ЗУ кодов 23, блок задержки 24, элемент ИЛИ 25.

На фиг. 4 и 5 приведены временные диаграммы работы электроэнцефалографа.

Электрические потенциалы снимаются с поверхности головы пациента с помощью электродов 1. Общее количество электродов 1, устанавливаемых на голове пациента, обозначено буквой m, общее количество одновременно исследуемых пациентов n.

Электрические потенциалы после усиления усилителями 2 подаются на входы блока преобразования информации 3, в частности на входы блока преобразования информации 3, в частности на входы коммутатора 16 (фиг. 2). Коммутатор 16 поочередно подключает выходы усилителей 2 по входу АЦП 17, который преобразует амплитудное значение измеряемого потенциала в параллельный цифровой код, который затем с помощью кодера преобразуется в последовательный код, например в стандарт "Манчестер 2".

Электроэнцефалограф Блатова-Риссе может иметь несколько режимов работы.

1-й режим с общей синхронизацией проиллюстрирован на диаграмме, приведенной на фиг. 4. В этом режиме ПРК формируют управляющий код K^у₀, общий для всех пациентов, которым модулируется электромагнитный сигнал, излучаемый передатчиком 13 через передающую антенну 14. Этот сигнал принимается приемниками 7 всех пациентов и поступает в блоки управления 4, в частности на декодер 19, который преобразует последовательный двоичный код в параллельный. Этот код поступает на входы схем сравнения кодов (ССК) 20, 21, 22, на вторые входы которых подается сигнал с выхода ЗУ кодов 23 (фиг. 3). В режиме с общей синхронизацией работает ССК 20, на вторые входы которой от ЗУ 23 поступает код, соответствующий K^у₀, общий для всех пациентов, поэтому в момент прихода управляющего кода на выходе схем ССК 20 одновременно для всех пациентов образуется управляющий сигнал. Этот сигнал поступает на вход блока задержки 24, который задерживает этот управляющий сигнал на время τ. Величина временной задержки t у всех пациентов различна. У первого пациента t = 0, у второго τ = τ₁, и т. д. Управляющий сигнал с выхода блока задержки 24 через элемент ИЛИ 25 подается на один из входов кодера 18 блока преобразования информации (БПИ) 3, который, в свою очередь, начинает работать и поочередно преобразовывать аналоговый сигнал с выхода усилителей 2 в посылки последовательного двоичного кода: K¹₁, K¹₂ ... K¹_m. Этими кодовыми посылками модулируется электромагнитный сигнал, излучаемый передатчиком 5 через передающую антенну 6. Каждая кодовая посылка несет в себе число, соответствующее уровню напряжения, измеренного на выходе каждого усилителя. При общем количестве усилителей m будет послано m таких кодовых посылок.

После того, как закончена передача информации от первого пациента, через время τ₁, формируемое блоком задержки 24 второго пациента, подключится к работе блок управления 4 второго пациента, формируя кодовые посылки K²₁, K²₂ ... K²_m. Таким же образом с разнесением во времени будет передана информация от всех остальных исследуемых пациентов.

Электромагнитный сигнал, промодулированный кодовыми посылками и излученный передатчиками 5 через передающие антенны 6 и приемную антенну 12, принимается приемником 11 и поступает на вход обрабатывающего и регистрирующего устройства (ЭВМ) 15.

Затем в ПРК снова формируется управляющий кодовый сигнал K^у₀, и процесс повторяется. Частота следований управляющих кодовых сигналов K^у₀ выбирается существенно выше верхней частоты исследуемого процесса. При передаче электроэнцефалограммы, имеющей верхнюю частотную границу приблизительно 30 Гц, частота следования K^у₀ не менее 300 Гц. Таким образом, электроэнцефалограммы всех пациентов будут поступать в ПРК практически синхронно.

2-й режим работа с произвольной выборкой пациентов, проиллюстрированной диаграммой, приведенной на фиг. 5. В этом режиме ПРК формирует управляющие коды K^у₁,K^у₂ ... K^у_n, индивидуальные для каждого пациента.

Здесь работают схемы ССК 21, на вторые входы которых поступают коды, соответствующие: у первого пациента K^у₁, у второго пациента K^у₂, у n-го пациента K^у_n. При совпадении кодов на входах ССК 21 подключится к работе только блок преобразования информации 3 выбранного пациента.

В остальном схемы каждого пациента работают так же, как и в рассмотренном выше режиме с общей синхронизацией.

В режиме с произвольной выборкой можно осуществлять самые разные программы исследований: опрашивать по очереди всех пациентов; выбирать определенную группу или только одного пациента и т.п.

3-й режим с подключением стимулятора 10. Этот режим может быть использован как совместно с режимом с общей синхронизацией, так и совместно с режимом с произвольной выборкой.

В этом режиме ПРК вырабатывает специальные коды K⁰₀,K^c₁,K⁰₂ .... K^c_n для запуска стимуляторов 10. Этот код после приема и преобразования сравнивается с соответствующим кодом, записанным в ЗУ кодов 23 схемой сравнения кодов ССК 22, на выходе которой вырабатывается сигнал для запуска стимулятора 10. Стимулятор 10 обеспечивает выдачу стимулирующих воздействий (световых вспышек, звуковых сигналов и т. п.).

Данный электроэнцефалограф позволяет производить синхронное снятие и обработку электроэнцефалограмм одновременно у нескольких пациентов, находящихся в свободном состоянии (в движении, за рабочим столом, у пульта оператора, при групповой психотерапии и т.п.).

Формула изобретения

1. Электроэнцефалограф, состоящий из шлема пациента, включающего в себя электроды, соединенные своими выводами с входами усилителей, блок преобразования информации, входы которого соединены с выходами усилителей, передатчик электромагнитного сигнала, вход которого соединен с выходом блока преобразования информации, и автономный источник питания, а также из приемно-регистрирующего комплекса, включающего в себя приемник электромагнитного сигнала и блок обработки информации, вход которого соединен с выходом приемника, отличающийся тем, что он содержит не менее двух шлемов пациентов, в каждый из которых введены приемник электромагнитного сигнала и блок управления, вход которого соединен с выходом приемника, а выход с блоком преобразования информации, в состав приемно-регистрирующего комплекса дополнительно введен передатчик электромагнитного сигнала, вход которого соединен с выходом блока обработки информации.

2. Электроэнцефалограф по п.1, отличающийся тем, что в состав каждого шлема дополнительно введен стимулятор, вход которого соединен с вторым выходом блока управления.

3. Электроэнцефалограф по п.1, отличающийся тем, что блок преобразования информации включает в себя коммутатор, входы которого соединены с контактами входного разъема этого блока, аналого-цифровой преобразователь и кодер, соединенные последовательно с выходом коммутатора, при этом второй вход кодера соединен с контактом входного разъема, а выход с контактом выходного разъема блока преобразования информации.

4. Электроэнцефалограф по пп.1 и 2, отличающийся тем, что блок управления включает в себя кодер, по крайней мере две схемы сравнения кодов, блок задержки и элемент ИЛИ, причем вход декодера соединен с контактом входного разъема блока управления, а выход с входами схем сравнения кодов, вторые входы которых соединены с выходами запоминающего устройства кодов, выход первой схемы сравнения кодов через блок задержки соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход второй схемы сравнения кодов соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с контактом выходного разъема блока управления, выход третьей схемы сравнения кодов соединен с вторым контактом выходного разъема блока управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5