植入式深部脑电采集装置的制作方法

1.本发明涉及一种脑电采集装置，尤其涉及一种植入式深部脑电采集装置。


背景技术：

2.脑深部刺激器deep brain stimulation,dbs是一种植入式医疗器械，将电极植入到患者脑内，通过脉冲发生器产生的电脉冲刺激大脑深部的某些神经核团，如stn、gpi、vim等，用于治疗运动障碍或精神类疾病，是一种可逆性的神经调节治疗。
3.通过神经电刺激干预大脑的神经元放电来达到治疗效果的理论基础研究却始终没有本质上的突破。脑深部刺激器作为一种与大脑深部直接接触的有源植入式医疗器械，将脑电记录功能融合到脑深部刺激器中，实现深部脑电的长期记录，成为临床医生研究人类大脑活动的重要工具。
4.然而，由于深部脑电信号非常微弱，环境噪声、心电ecg等干扰信号会不同程度的叠加在脑电信号中，为后期的数据处理增加了不少难度。
5.在cn103519807a中公开的脑电采集装置提出使用高阻抗前置缓冲器和高精度的模数转换器对信号进行预处理，并假设同一型号的模数转换芯片的性能完全相同，噪声信号也完全相同，通过基本的减法运算就可以消除背景噪声，这种方法确实可以消除大部分器件噪声，但是对于人体噪声却无能为力。
6.在cn112826510a中公开的电生理信号采集系统，假设ecg引起的人体共模噪声无法通过硬件有效消除，通过一个电极触点与金属外壳之间采集的ecg信号作为对比的基准信号，和其他双极信号之间采集的脑电信号进行频域的分析和对比，通过软件方法降低人体噪声，但是时频分析需要耗费大量的内存资源，只能将数字信号传输到体外进行后期的处理，失去了信号处理的实时性。由于基准信号和目标位置的脑电信号在同一时刻不能在同一个位置进行采样，物理位置的差异导致软件滤波后的数据并不能完全真实的反应目标位置的脑电波形。


技术实现要素：

7.本发明旨在解决上述缺陷，提供一种植入式深部脑电采集装置。
8.为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种植入式深部脑电采集装置包括多通道记录电极、可编程带阻滤波器、信号放大模块、数字信号处理模块和无线传输模块，所述的多通道记录电极与可编程带阻滤波器相连，可编程带阻滤波器与信号放大模块相连，信号放大模块与数字信号处理模块相连，数字信号处理模块与可编程带阻滤波器相连，无线传输模块与数字信号处理模块相连。
9.根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述多通道记录电极用于接收和传递脑电信号，包括至少3个通道、脑电采集点和参考点，脑电采集点和参考点均匀分布在整个电极上，至少3个通道中一半的通道用做采集、剩余的通道用作参考。
10.根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述脑电采集点和参考点的触点间隔分
布、并且触点之间的距离相等。
11.根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述数字信号处理模块采用频点筛选算法，对收到的数字脑电信号进行持续过滤。
12.根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述信号放大模块通过spi接口连接至数字信号处理模块。
13.本发明的有益效果是：这种植入式深部脑电采集装置通过在记录电极上均匀分布采集通道和参考通道的方法，同时采集与参考通道等距离的采集通道的脑电信号，再对两个采集通道的信号进行差分放大，这种通道布局方式将耦合在两个采集通道上的主要噪声在进入滤波器之前已经自然抵消，噪声包括心电伪影、刺激伪影等，大大降低了后期软硬件的处理难度，可编程带阻滤波器对剩余的周期噪声进行二次过滤，周期噪声为刺激伪影、工频噪声等，从而得到准确的深部脑电信号，并且上述信号处理步骤仅需要少量的软件计算，可以实时反应脑电变化，对数字信号处理器的性能要求大大降低，从而降低了有源植入式产品的整体功耗，具有实际的推广应用价值。
附图说明
14.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
15.图1 是植入式深部脑电采集装置系统框图；图2 是多通道记录电极触点分布示意图；图3 是脑电信号处理结构示意图。
具体实施方式
16.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.一种植入式深部脑电采集装置，具体包括：多通道记录电极、可编程带阻滤波器、信号放大模块、数字信号处理模块和无线传输模块，具体的系统框图如图1所示。植入式深部脑电采集装置的具体实现过程如下：图1中的多通道记录电极将目标位置的脑电信号送入可编程的带阻滤波器，对两个采集点的信号分别进行带阻滤波，带阻滤波器过滤掉典型的周期性噪声后，将采集信号送入信号放大模块进行差分放大和模数转换，信号放大模块通过spi接口将数据发送给数字信号处理模块，数字信号处理模块对数据进行简单的频点筛选，如果目标频点能量较高，则对带阻滤波器的频带进行微调，同时将数据发送给无线传输模块，无线传输模块将数据实时传输到体外终端，完成脑电数据的实时记录。
18.其中，所述的多通道记录电极与可编程带阻滤波器相连，可编程带阻滤波器与信号放大模块相连，信号放大模块与数字信号处理模块相连，数字信号处理模块与可编程带阻滤波器相连，无线传输模块与数字信号处理模块相连。
19.优选例图2为多通道记录电极的触点分布示意图，以6触点记录电极为例。采集触点和参考触点间隔分布，每个记录触点之间的距离相等。其中，a1、a3、a5为采集触点，a2、a4、a6为
参考触点。
实施例
20.如图3所示，为一组脑电信号的典型处理流程，a1、a2、a3为脑电记录电极上相邻的三个记录触点，以a2为参考触点，由于a2-a1和a2-a3之间的物理距离相等，因此局部范围内的人体阻抗保持一致，耦合在a1、a2之间的噪声与耦合在a3、a2之间的噪声强度也一致，差模噪声可以自然抵消。a1和a2接入带阻滤波器301，a3和a2接入带阻滤波器302，带阻滤波器对两组信号的目标频带进行筛选，如刺激信号的频率进行筛选，过滤掉剩余的噪声，带阻滤波器301和带阻滤波器302的输出接入信号放大模块303。信号放大模块303为低噪声、高精度模数转换器，例如ads1299，信号放大模块303对带阻滤波器301和带阻滤波器302的输出进行差分放大，差分放大的过程可以过滤掉a1、a3之间的共模噪声，a1、a3之间的脑电信号在进行模数转换前已经可以准确反应大脑深部局部范围内的脑电活动。经过差分放大后的脑电模拟量信号经过模数转换后，通过spi接口发送给数字信号处理模块304。数字信号处理模块304内部运行一套频点筛选算法，对收到的数字脑电信号进行持续过滤，如果提取到的频点能量超过限值，则对带阻滤波器301和302的频带范围进行微调，实现带阻频带的动态调整。同时，数字信号处理模块304对接收到的数字脑电信号进行缓存和封包，数据长度累计达到一个完整的数据帧长度后，将数据帧打包发送给无线传输模块305。无线传输模块305将数据上传给体外终端进行实时保存。
21.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。