СИСТЕМА, РЕГИСТРАТОР И СПОСОБ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭЛЕКТРОМИОГРАФИИ Российский патент 2020 года по МПК A61B5/492 A61B5/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Область техники настоящего изобретения относится к определению нервной активности дыхательного центра (НАДЦ) у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) на основании результатов измерений поверхностной электромиографии, полученных от межреберных мышц грудной клетки субъекта. Настоящее изобретение относится к поверхностной электромиографии и, в частности, к системе для поверхностной электромиографии и соответствующим регистратору и способу, а также соответствующей компьютерной программе для реализации указанного способа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Электромиография (ЭМГ) представляет собой метод определения активности мышцы. Система для электромиографии регистрирует электрический потенциал, создаваемый мышечными клетками, возбуждаемыми электрическим током или нервными волокнами. Для регистрации сигнала, показательного в отношении активности мышцы, применяют один или более электродов .

[0003] Сигналы могут быть измерены либо непосредственно в мышце (в случае инвазивной ЭМГ), либо на коже над мышцей (поверхностная ЭМГ). При инвазивной ЭМГ электрод непосредственно вводят в исследуемую мышечную ткань. При поверхностной ЭМГ, проводимой неинвазивно, электрод накладывают на кожу субъекта.

[0004] Измерения поверхностной ЭМГ включают регистрацию, обработку и запись очень слабых электрических колебаний, генерируемых мышечной тканью. Зачастую данные сигналы имеют амплитуду всего лишь несколько микровольт, в связи с чем они могут быть подвержены помехам от других более мощных источников шума или от измерительной системы, или непосредственно от тела человека.

[0005] Один из случаев применения поверхностной ЭМГ состоит в определении нервной активности дыхательного центра (НАДЦ) у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ). Значение нервной активности дыхательного центра может быть рассчитано с использованием измеренных электромиографических показателей межреберных мышц грудной клетки субъекта.

[0006] В WO 2013/045920 A1 описаны соответствующий способ мониторинга пациента и устройство для мониторинга. Нервная активность дыхательного центра (НАДЦ) оценивается путем измерения окологрудинной электромиограммы над вторым межреберным промежутком. Сигналы получают с использованием известных электродов и усилителей. Сигналы обрабатывают с использованием аналого-цифрового преобразования с последующим цифровым фильтрованием и арифметическим преобразованием сигнала. Для улучшения сигнала ЭМГ предлагается применение алгоритма фильтрации для удаления артефактов электрокардиограммы (ЭКГ) из сигнала ЭМГ. Для удаления основного шума к необработанному сигналу применяют фильтр верхних частот, а для удаления артефактов дыхания может быть выполнена дополнительная полосовая фильтрация в диапазоне от 12 Гц до 20 Гц. Качество исследуемого сигнала ЭМГ определяется на основании сравнения измеряемой дыхательной активности и уровня фонового шума в исследуемом сигнале ЭМГ.

[0007] В US 2014/0088394 A1 раскрыт инструмент для электромиографии, которым оценивают качество соединений между электродами и телом. Качество измеряется как электрический импеданс, причем высокий импеданс указывает на низкое качество соединения, а низкий импеданс указывает на высокое качество соединения.

[0008] WO 2008/005478 A2 относится к лечению неврологических расстройств путем электрической стимуляции и относящимся к ней способам. Также в этом документе может быть определен импеданс, который используется как мера качества электрического контакта электродов с кожей.

[0009] Размещение электродов при поверхностной ЭМГ обычно доверяют обученным профессионалам. Размещение электродов при поверхностной ЭМГ может включать в себя подготовку кожи, на которой должны быть размещены электроды при ЭМГ. Такая подготовка может включать в себя мытье, бритье и выскабливание самого верхнего слоя кожи для удаления мертвых клеток кожи. Тем не менее, существенная внутрииндивидуальная вариабельность результатов исследования может быть результатом неправильного размещения электродов.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] Задача настоящего изобретения состоит в облегчении управления системой для электромиографии. В частности, предпочтительным является определение контакта низкого качества между электродом и кожей для того, чтобы даже необученный субъект мог провести надежные измерения. Также задача настоящего изобретения состоит в создании соответствующего способа, а также соответствующей компьютерной программы.

[0011] Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена система для электромиографии, содержащая:

первый электрод и второй электрод для контакта с кожей субъекта и

регистратор для записи электромиограммы, регистрируемой между первым электродом и вторым электродом; причем

первый электрод содержит первую электродную область и вторую электродную область для контакта с кожей субъекта, при этом первая электродная область и вторая электродная область изолированы друг от друга; и причем

регистратор выполнен с возможностью измерения шума между первой электродной областью и второй электродной областью первого электрода для определения качества контакта кожи с электродом для первого электрода.

[0012] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ определения параметров электромиограммы. Способ включает в себя следующие этапы:

получение первого сигнала от первой электродной области первого электрода для контакта с кожей субъекта;

получение второго сигнала от второй электродной области первого электрода, причем первая электродная область и вторая электродная область изолированы друг от друга;

выполнение измерения шума между первой электродной областью и второй электродной областью первого электрода для определения качества контакта кожи с электродом для первого электрода; и

регистрация сигнала электромиографии, регистрируемой между первым электродом и вторым электродом.

[003] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен регистратор электромиограммы для системы для электромиографии, как описано выше, для записи сигнала электромиографии, регистрируемой между первым электродом и вторым электродом, содержащий:

первый интерфейс для получения первого сигнала от первой электродной области первого электрода для контакта с кожей субъекта;

второй интерфейс для получения второго сигнала от второй электродной области первого электрода, причем первая электродная область и вторая электродная область изолированы друг от друга;

при этом регистратор выполнен с возможностью измерения шума между первой электродной областью и второй электродной областью первого электрода для определения качества контакта кожи с электродом для первого электрода.

[0014] Согласно другим аспектам настоящего изобретения предложены компьютерная программа, которая содержит средство программного кода для принуждения вычислительного устройства к выполнению этапов способа, описанного в настоящей заявке, когда указанная компьютерная программа выполняется вычислительным устройством, а также некратковременный читаемый компьютером носитель для записи, в котором сохранен компьютерный программный продукт, который при его исполнении процессорным устройством реализует способ, описанный в настоящей заявке.

[0015] Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения сформулированы в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленные способ, регистратор электромиограммы и компьютерная программа могут иметь подобные и/или идентичные предпочтительные варианты реализации как заявленная система для электромиографии и как сформулированные в зависимых пунктах приложенной формулы.

[0016] Представленные в настоящей заявке решения обеспечивают возможность облегчения управления системой для электромиографии. В частности, аспекты предложенных решений обеспечивают возможность определения контакта низкого качества между электродом и кожей таким образом, что даже необученный субъект может провести надежные исследования.

[0017] Настоящее изобретение предлагает отделить фактическую оценку параметров ЭМГ от определения качества контакта кожи с электродом для отдельного электрода. Поскольку фактическая оценка параметров ЭМГ выполняется между первым электродом и вторым электродом, предложено, чтобы первый электрод содержал первую электродную область и вторую электродную область для контакта с кожей субъекта соответственно, причем первая электродная область и вторая электродная область изолированы друг от друга. Иными словами, предлагается разделить первый электрод на первую и вторую области и выполнять определение значения уровня шума между первой электродной областью и второй электродной областью первого электрода для определения качества контакта кожи с электродом. Следовательно, вместо определения общего качества сигнала ЭМГ, может быть определено качество контакта отдельных электродов с кожей. Преимущество выполнения определения уровня шума состоит в том, что оно может быть выполнено как пассивное измерение, для которого не требуется применение сигналов относительно тела субъекта, как, например, это требуется для измерения импеданса. Следовательно, получение разрешения использования системы для электромиографии в домашних условиях и одобрения уполномоченных властей может быть облегчено, поскольку никакие сигналы относительно тела субъекта применяться не будут. Поскольку устройство является пассивным, нормативные требования могут быть менее строгими. Предложенная электромиография может быть особенно удобна для стационарного, а также домашнего использования. Предпочтительно предложенная система для электромиографии обеспечивает улучшенную повторяемость и точность определения значения нервной активности дыхательного центра (НАДЦ) посредством ЭМГ. Дополнительное преимущество отсутствия сигналов, примененных относительно тела пациента, может состоять в том, что согласно одному варианту реализации, в котором используется "непрерывная" запись ЭМГ в течение длительного периода времени, может быть уменьшено влияние взаимных помех на исследуемый сигнал ЭМГ.

[0018] Следует отметить, что шум в параметрах ЭМГ может приходить из нескольких источников. Такие источники шума могут включать в себя вносимые сигналы теплового (Джонсоновского) шума, шум измерительной системы, шум границы раздела металл-электролит, шум границы раздела между кожей и электродом, а также сигналы ЭМГ или наведенные помехи от других мышц. Среди параметров поверхностной ЭМГ, определяющих активность межреберных мышц, ритмичные помехи, вызванные электрическими сигналами сердца, могут составлять один из самых значительных источников наведенных помех. Было выяснено, что шумом границы раздела металл-электролит, например, шумом границы раздела металл-электролит для смоченного гелем электрода, можно пренебречь. Дополнительно было установлено, что шум ЭМГ или наведенные помехи от мышц других областей имеют тенденцию к корреляции в первой и второй электродных областях и, таким образом, могут быть по меньшей мере частично подавлены как шум синфазного сигнала. Было выяснено, что значительное количество взаимных помех среди параметров поверхностной ЭМГ может быть приписано шуму, генерируемому на границе раздела между измерительными электродами и кожей, в частности, между электролитом электрода и кожей. Было выяснено, что этот шум обычно имеет спектральную характеристику типа 1/f. В частности, энергетический спектр шума электродов, расположенных на коже, может иметь характеристику типа 1/fα, где α составляет от 1,5 до 2. Этот источник шума может быть объяснен как результат переноса ионного заряда через полупористую мембрану, т.е. в данном случае через границу между кожей и электролитом. Количество и повторяемость избыточного шума, происходящего таким образом, в значительной степени могут зависеть от качества контакта электрода с кожей.

[0019] При измерении шума между первой и второй областями первого электрода, контакт кожи с электродом для первой электродной области, контактирующей с кожей субъекта, и контакт кожи с электродом для второй электродной области, контактирующей с кожей субъекта, можно рассматривать как два источника шума, которые соединены последовательно. Вносимый шум отдельных контактов кожи с электродом для первой и второй областей первого электрода может быть определен или оценен на основании такого последовательного измерения. Соответственно вносимый шум параллельного сочетания первой и второй областей первого электрода может быть определен или оценен, например, для последующего определения параметров ЭМГ, с использованием сочетания, в частности, параллельного соединения, обеих областей электродов. Это описано ниже более подробно на примере со ссылкой на сопроводительные чертежи.

[0020] Используемый в настоящей заявке термин "контакт с кожей субъекта" может относиться к электрическому контакту с кожей субъекта, в частности, к установлению контакта, который обеспечивает определение параметров ЭМГ.

[0021] Используемый в настоящей заявке термин "электродная область" может относиться к контактной области для контакта с кожей субъекта. Первый электрод может содержать две или более электродные области для контакта с кожей субъекта. Система для электромиографии может содержать два или более электродов, и по меньшей мере один из электродов содержит по меньшей мере две электродные области для контакта с кожей субъекта.

[0022] Используемый в настоящей заявке термин "сигнал от электродной области" может относиться к сигналу, показывающему электрический потенциал в электродной области.

[0023] Согласно одному варианту реализации, как и первый электрод, второй электрод содержит третью электродную область и четвертую электродную область для контакта с кожей субъекта, причем третья электродная область и четвертая электродная область изолированы друг от друга; а регистратор также выполнен с возможностью измерения значения уровня шума между третьей электродной областью и четвертой электродной областью второго электрода для определения качества контакта кожи с электродом для второго электрода. Таким образом, контакт кожи с электродом для второго электрода может быть определен на основании измеренного значения уровня шума двух электрически изолированных областей, входящих в состав второго электрода. Преимущество данного варианта реализации состоит в том, что контакт кожи с электродом может быть определен отдельно для первого электрода и для второго электрода. Кроме того, качество контакта одного или более электродов показывается пользователю системы. Следовательно, исходя из предположения, что один из этих двух электродов уже расположен правильно, система может указать, какой из этих двух электродов имеет плохой контакт кожи с электродом и потому должен быть размещен заново. Таким образом, улучшено управление системой для электромиографии.

[0024] Соответственно, согласно одному варианту реализации предложенный способ может также включать в себя следующие этапы: получение третьего сигнала от третьей электродной области второго электрода для контакта с кожей субъекта; получение четвертого сигнала от четвертой электродной области второго электрода, причем третья электродная область и четвертая электродная область изолированы друг от друга; и определение качества поверхностного контакта кожи с электродом для второго электрода на основании измеренного значения уровня шума между третьей электродной областью и четвертой электродной областью второго электрода.

[0025] Согласно одному варианту реализации система для электромиографии также содержит переключающий блок для выборочного соединения:

первой электродной области и второй электродной области с измерительным блоком регистратора для выполнения измерения значения уровня шума; или

первого электрода и второго электрода с измерительным блоком регистратора для записи электромиограммы.

Кроме того, переключающий блок также выполнен с возможностью выборочного соединения третьей электродной области и четвертой электродной области второго электрода с измерительным блоком регистратора для измерения уровня шума. Следовательно, может быть выполнено второе измерение уровня шума между третьей электродной областью и четвертой электродной областью второго электрода для определения качества контакта кожи с электродом для второго электрода. Преимущество данного варианта реализации состоит в том, что измерительный блок регистратора может использоваться для выполнения одного или более измерений шума и фактической регистрации электромиограммы. Следует отметить, что переключающий блок может быть использован на различных этапах в процессе обработки сигналов, принятых от электродов или электродных областей соответственно. Например, переключающий блок может быть расположен непосредственно в электроде, в соединительных точках или отведениях от первой электродной области и второй электродной области соответственно, перед регистратором или в регистраторе. Следовательно, регистратор может содержать переключающий блок. Переключающий блок может быть применен после предварительного усилителя, фильтра и/или аналого-цифрового преобразователя.

[0026] Согласно одному варианту реализации система для электромиографии также содержит объединительный блок для объединения сигналов от первой электродной области и второй электродной области для получения объединенного сигнала от первого электрода. Иными словами, даже при том, что первый электрод содержит первую электродную область и электрически изолированную вторую электродную область, которые предпочтительно используются для измерения уровня шума, первая электродная область и вторая электродная область могут быть соединены вместе объединительным блоком для фактической регистрации электромиограммы, регистрируемой между первым электродом и вторым электродом. Иными словами, может быть предпочтительным короткое замыкание первой и второй электродных областей, в частности, для уменьшения влияния возможно неравных источников шума для электродных областей в пределах одиночного участка или электрода. Соответствующий объединительный блок также может использоваться для объединения сигналов от третьей электродной области и четвертой электродной области для получения объединенного сигнала от второго электрода. Сигналы могут быть объединены, например, электрически или также могут быть объединены после аналого-цифрового преобразования в цифровой области. Преимущество объединения первой электродной области и второй электродной области для записи электромиограммы состоит в том, что электрод с увеличенной площадью может обеспечить по меньшей мере одно из улучшенного контакта, сниженного импеданса и уменьшенного уровня шума. Было установлено, что шум пропорционален . Предпочтительно объединительным блоком является электрическое или электронное переключающее устройство. Регистратор может содержать объединительный блок. Предпочтительно положение сигнальных отведений первой электродной области и второй электродной области физически не меняется между измерением для определения качества контакта кожи с электродом и фактической регистрацией ЭМГ, так что контакт кожи с электродом не изменяется.

[0027] Согласно одному варианту реализации регистратор выполнен с возможностью определения вносимого шума первого электрода на основании измеренного значения уровня шума между первой электродной областью и второй электродной областью первого электрода. Иными словами, вносимый шум или оцененный вносимый шум всего первого электрода может быть определен на основании предыдущего последовательного измерения между первой электродной областью и второй электродной областью первого электрода. Иными словами, может быть определен полный вносимый шум электродного контакта кожи для первого электрода. Этот полный вносимый шум, таким образом, представляет шум контакта кожи с электродом для первого электрода при параллельном использовании первой электродной области и второй электродной области.

[0028] Согласно одному варианту реализации первый электрод расположен в электродной накладке, содержащей первую электродную область и вторую электродную область. Преимущество данного варианта реализации состоит в том, что такая электродная накладка, содержащая первую электродную область и вторую электродную область, может быть размещена как уже известно из размещения известных одноконтактных электродов. Первая электродная накладка, содержащая первую электродную область и вторую электродную область, и отдельная вторая электродная накладка, содержащая третью электродную область и четвертую электродную область второго электрода, могут быть применены фактически без изменения известных процедур. Следует понимать, что могут быть установлены соответствующие отдельные соединения между соответствующими электродными областями и регистратором системы для электромиографии.

[0029] Согласно одному варианту реализации первый электрод содержит:

первую соединительную точку, электрически соединенную с первой электродной областью; и

вторую соединительную точку, электрически соединенную со второй электродной областью. Следовательно, обеспечены отдельные соединения двух электродных областей одного электрода.

Две отдельные электродные области могут быть соединены, например, с регистратором системы для электромиографии посредством двух отдельных отведений. Следует понимать, что могут быть использованы отдельные кабели, или может быть использован один кабель, содержащий соединители для соединения с первой и второй соединительными точками первого электрода. Регистратор может содержать соответствующие интерфейсы для соединения с соответствующими соединительными точками каждого электрода.

[0030] Согласно одному варианту реализации по меньшей мере одним из электродов является смоченной гелем электрод, и/или по меньшей мере одной из электродных областей является смоченная гелем электродная область. По меньшей мере один из электродов может быть серебряным/покрытым хлоридом серебра, и/или по меньшей мере одна из электродных областей может быть серебряной/покрытой хлоридом серебра электродной областью. Преимущество этих вариантов реализации состоит в том, что электрод и/или электродная область могут быть изготовлены с использованием надежных технологий и предпочтительно с низкими затратами.

[0031] Согласно одному варианту реализации первая электродная область и вторая электродная область разделены расстоянием 3-4 мм. Преимущество этого разделения состоит в том, что может быть выполнено надежное измерение шума между первой электродной областью и второй электродной областью. Было установлено, что чем дальше разнесены друг от друга электродные области над мышцей, тем выше уровень сигнала от мышцы, находящейся под электродом. Однако для предложенного измерения уровня шума выраженный сигнал от мышцы, находящейся под электродом является нежелательным. Кроме того, чем дальше разнесены друг от друга электродные области, тем больше наведенные помехи от близлежащих мышц. Предложенное разделение является особенно предпочтительным, поскольку первая электродная область и вторая электродная область расположены достаточно близко друг к другу, так что целевой сигнал от мышцы, которая должна быть исследована электромиограммой, а также шум в форме наведенных помех только от других мышц имеют низкую амплитуду. В то же время, разнесение является достаточно большим, так что электрическая изоляция между первой электродной областью и второй электродной областью может быть обеспечена, даже когда электродные области наложены на кожу субъекта. Первую электродную область и вторую электродную область первого электрода можно рассматривать как смежные или соседние электродные области для контакта с кожей субъекта соответственно. После размещения на коже субъекта разделение между первым электродом и вторым электродом предпочтительно больше, чем разделение между первой электродной областью и второй электродной областью первого электрода.

[0032] Было установлено, что амплитуда сигналов ЭМГ, генерируемых телом и оцениваемых на поверхности посредством электродов, уменьшается при уменьшении расстояния между электродами. В результате чего в шуме, измеренном посредством первого электрода, содержащего первую и вторую электродные области для контакта с кожей субъекта, доминирует последовательное сочетание этих двух источников шума только в одном электроде, что, таким образом, может служить индикатором качества контакта кожи с электродом для первого электрода. Относительно размещения электродов для ЭМГ в статье "Inter-electrode spacing of surface EMG sensors: Reduction of crosstalk contamination during voluntary contractions" (De Luca и др., Journal of Biomechanics, 2011) утверждается, что чем дальше расположены друг от друга электроды над мышцей, тем выше уровень сигнала. Следовательно, наличие большого расстояния между электродами над мышцей ляется желательным, с целью получения от мышцы целевого сигнала большей амплитуды. Однако, чем больше расстояние , тем больше близлежащие мышцы влияют на сигнал. Таким образом, в данном исследовании утверждается, что имеется баланс между амплитудой необходимого целевого сигнала и перекрестной наведенными помехами от других мышц. В данном научном исследовании предложено использовать межэлектродное расстояние равное 10 мм для уменьшения сигналов наведенных помех.

[0033] Согласно одному варианту реализации система для электромиографии также содержит эталонный электрод. Заземленный или эталонный электрод в качестве опционального дополнительного электрода может быть использован для ограничения шума синфазного сигнала, такого как шум линии питания. Таким образом, в качестве преимущества, может быть улучшен коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR). Дополнительное преимущество эталонного электрода состоит в ограничении любых синфазных сигналов в электродах первичного измерения для защиты от перегрузки входного усилителя регистратора ЭМГ. Предпочтительно эталонный электрод размещается на электрически нейтральном месте на теле пациента, таком как ключица. Эталонный электрод может быть размещен еще дальше от первого и второго электродов на электрически нейтральной части тела, например. над выступающей частью кости.

[0034] Согласно одному варианту реализации система для электромиографии также содержит выходной блок для указания качества контакта кожи с электродом. Преимущество данного варианта реализации состоит в том, что при использовании может быть указано, прикреплен ли электрод должным образом. Например, пользователь может быть предупрежден о том, что качество контакта выше или ниже соответствующего заданного порога. Качество контакта ниже заданного порога указывает на плохое качество контакта. Однако качество контакта выше заданного порога может указывать, что расстояние между первой электродной областью и второй электродной областью не достаточно, и может иметь место короткое замыкание между этими двумя областями. Выходной блок может указывать качество контакта кожи с электродом любым способом, таким как акустическое и/или визуальное сообщения. Кроме того, пользователю может быть рекомендовано перенастроить один или более из электродов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0035] Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидными после ознакомления с описанными ниже вариантами реализации и объяснения со ссылкой на описанные ниже варианты реализации. На сопроводительных чертежах:

[0036] На ФИГ. 1 показана система для электромиографии, примененная к субъекту;

[0037] На ФИГ. 2 показана электрическая эквивалентная модель установки ЭМГ, показанной на ФИГ. 1;

[0038] На ФИГ. 3 показана система для электромиографии согласно одному аспекту настоящего изобретения, примененная к субъекту;

[0039] На ФИГ. 4 показана электрическая эквивалентная модель установки ЭМГ, показанной на ФИГ. 3;

[0040] На ФИГ. 5A показан вид сверху электродной накладки согласно одному аспекту настоящего изобретения;

[0041] На ФИГ. 5B показан вид снизу электродной накладки согласно одному аспекту настоящего изобретения;

[0042] На ФИГ. 6 показана приведенная в качестве примера регистрация поверхностной ЭМГ, выполненная над межреберными мышцами субъекта;

[0043] На ФИГ. 7 показан приведенный в качестве примера графика избыточного шума границы между кожей и электродом;

[0044] На ФИГ. 8 показана функциональная схема способа определения параметров электромиограммы согласно одному аспекту настоящего изобретения;

[0045] На ФИГ. 9A показана первая измерительная конфигурация во время первого этапа определения параметров;

[0046] На ФИГ. 9B показана вторая измерительная конфигурация во время второго этапа определения параметров;

[0047] На ФИГ. 9C показана третья измерительная конфигурация во время третьего этапа определения параметров;

[0048] На ФИГ. 10 показана первая приведенная в качестве примера конфигурацию схемы системы для электромиографии согласно одному аспекту настоящего изобретения;

[0049] На ФИГ. 11 показана вторая приведенная в качестве примера конфигурация схемы системы для электромиографии согласно одному аспекту настоящего изобретения;

[0050] На ФИГ. 12 показана третья приведенная в качестве примера конфигурация схемы системы для электромиографии согласно одному аспекту настоящего изобретения; и

[0051] На ФИГ. 13 показана четвертая приведенная в качестве примера конфигурация схемы системы для электромиографии согласно ещё одному аспекту настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0052] На ФИГ. 1 показан один вариант реализации известной системы для электромиографии. Система для электромиографии на чертеже в целом обозначена позиционным номером 1.

[0053] Система 1 для электромиографии содержит первый электрод 2 и второй электрод 3 для создания контакта с кожей субъекта 100, а также регистратор 4 для записи электромиограммы, регистрируемой между первым электродом 2 и вторым электродом 3. Регистратор 4 согласно данному варианту реализации содержит измерительный блок 5, который соединен с первым интерфейсом 6 и вторым интерфейсом 7 регистратора 4. Первый электрод 2 соединен с первым интерфейсом 6 регистратора 4 посредством первого отведения 8 для обеспечения первого сигнала от первого электрода. Второй электрод 3 соединен со вторым 7 регистратора 4 посредством второго отведения 9 для обеспечения второго сигнала от второго электрода 3.

[0054] Измерительный блок 5 регистратора 4 может, например, содержать дифференциальный усилитель для получения электромиограммы на основании различия между первым сигналом, полученным от первого электрода 2, и вторым сигналом, полученным от второго электрода 3. Например, регистратор 4 может содержать усилитель с большим усилением и хорошим подавлением синфазного сигнала, аналого-цифровой преобразователь (A/D) и дополнительные средства для обработки данных и хранения. Регистратор 4 соединен электродами с мышечной группой, которая должна быть исследована.

[0055] Оценка параметров поверхностной ЭМГ включают в себя регистрацию, обработку и запись очень слабых электрических колебаний, генерируемых мышечной тканью человека. Сигналы часто имеют амплитуду только несколько микровольт и, таким образом, подвержены помехам со стороны других более мощных источников шума от измерительной системы или непосредственно тела человека. Возможное применение системы ЭМГ состоит в измерении электрических изменений, генерируемых мышечной тканью человека, т.е. грудными межреберными мышцами, для расчета показателя нервной активности дыхательного центра (НАДЦ) у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ).

[0056] На ФИГ. 2 показана упрощенная электрическая эквивалентная модель измерительной схемы поверхностной ЭМГ, показанной на фиг. 1. Первый электрод 2 и второй электрод 3 соединены с измерительным блоком 5 регистратора 4. В примерном варианте реализации, показанном на ФИГ. 2, сигнал биоэлектрического потенциала межреберного промежутка в качестве примера исследуемого сигнала обозначен позиционным номером 11. В дополнение к исследуемому сигналу 21 биоэлектрического потенциала межреберного промежутка в электрическую эквивалентную модель, показанную на ФИГ. 2, также включен импеданс 22 ткани между первым измерительным электродом 2 и вторым измерительным электродом 3. Кроме того, могут присутствовать наведенные помехи, включенные в эквивалентную модель в форме сигнала 23 наведенной помехи, который может возникать вследствие нежелательной тонической мышечной активности или биоэлектрических потенциалов и/или двигательных артефактов. Такие нежелательные входные сигналы показаны на ФИГ. 2 штриховыми стрелками. При выполнении измерения посредством контактов, обеспеченных первым электродом 2 и вторым электродом 3 с использованием измерительного блока 5, измерительный блок 5 неизбежно воспринимает полностью исследуемый сигнал и помех от других источников в форме одного общего сигнала. Рассматриваемая проблема состоит в том, что источники сигнала и источники шума могут выглядеть фактически подобными по своему характеру, что может затруднять разделение входных сигналов. Следовательно, в установке, показанной на ФИГ. 1, общее качество полученной оценки параметров ЭМГ может определяться, например, определением соотношения всего сигнала к шуму.

[0057] На ФИГ. 3 показан один вариант реализации системы 1' для электромиографии согласно одному аспекту настоящего изобретения. Система 1' для электромиографии содержит первый электрод 2’ и второй электрод 3’ для контакта с кожей субъекта 100 и регистратор 4’ для записи электромиограммы, регистрируемой между первым электродом 2’ и вторым электродом 3’. Первый электрод 2’ содержит первую электродную область 2A и вторую электродную область 2B для контакта с кожей субъекта 100, причем первая электродная область 2A и вторая электродная область 2B изолированы друг от друга. Второй электрод 3’ содержит третью электродную область 3A и четвертую электродную область 3B для контакта с кожей субъекта 100, причем третья электродная область 3A и четвертая электродная область 3B изолированы друг от друга.

[0058] Регистратор 4' выполнен с возможностью измерения уровня шума между первой электродной областью 2A и второй электродной областью 2B первого электрода 2’ для определения качества контакта с кожей первого электрода 2’. Соответственно регистратор 4’ также может быть также выполнен с возможностью измерения уровня шума между третьей электродной областью 3A и четвертой электродной областью 3B второго электрода 3’ для определения качества контакта с кожей второго электрода 3’.

[0059] Согласно данному приведенному в качестве примера варианту реализации регистратор 4' содержит измерительный блок 5 и дополнительный переключающий блок 10. Переключающий блок 10 согласно данному варианту реализации содержит четыре входа, соединенные с четырьмя интерфейсами 6A, 6B, 7A, 7B регистратора 4'. Первый интерфейс 6A регистратора 4' соединен с первой электродной областью 2A первого электрода 2’ посредством первого отведения 8A. Второй интерфейс 6B соединен со второй электродной областью 2B первого электрода 2’ посредством второго отведения 8B. Третий интерфейс 7A соединен с третьей электродной областью 3A второго электрода 3’ посредством третьего отведения 9A, и четвертый интерфейс 7B соединен с четвертой электродной областью 3B второго электрода 3’ посредством четвертого отведения 9B.

[0060] На фиг. 5A и 5B показан приведенный в качестве примера вариант реализации первого электрода 2', который содержит первую электродную область 2A и вторую электродную область 2B для раздельного контакта с кожей субъекта 100.

[0061] Следует отметить, что в целом не желательно уменьшать электродную область разделением площади одного электрода на отдельные электродные области, поскольку уменьшение электродной области увеличивает шум, причем шум пропорционален .

[0062] На ФИГ. 5A показан вид сверху первого электрода 2’, содержащего первый соединитель 51 и второй соединитель 52. Таким образом, на ФИГ. 5A показана сторона электродного участка, обращенная от кожи субъекта во время использования. Первый соединитель 51 выполнен с возможностью соединения с первой электродной областью 2A для контакта с кожей субъекта. Второй соединитель 52 выполнен с возможностью соединения со второй электродной областью 2B для контакта с кожей субъекта.

[0063] На ФИГ. 5B показан вид снизу первого электрода 2'. Первая электродная область 2A и вторая электродная область 2B изолированы друг от друга. Например, области могут быть изолированы зазором 53 между первой электродной областью 2A и второй электродной областью 2B. Первая электродная область 2A и вторая электродная область 2B также могут быть разделены непроводящим материалом. Предпочтительно первая электродная область 2A и вторая электродная область 2B разделены расстоянием d, составляющим 4 мм, как указано стрелкой на ФИГ. 5B. Когда электрод приложен к коже субъекта 100, разделение или расстояние d между первой электродной областью 2A и второй электродной областью 2B первого электрода 2' должно быть меньше, чем расстояние между первым электродом 2’ и вторым электродом 3’. Дополнительно следует отметить, что электродный участок может содержать более двух электродных областей, и могут использоваться различные соединители.

[0064] Согласно одному варианту реализации, показанному на фиг. 5A и 5B, первый электрод 2’ реализован в форме двухконтактной смоченной гелем электродной накладки для ЭМГ. Однако альтернативно могут быть использованы различные типы электродов и/или электродных областей. Электродная накладка предпочтительно содержит по меньшей мере две электрически изолированные электродные области с независимыми соединительными точками, которые обеспечивают соединение по меньшей мере двух раздельных отведений с регистратором. Каждая контактная точка участка, например, может иметь свою собственную отдельную/изолированную смоченную гелем электролитическую область. Следует понимать, что для реализации электрода, содержащего по меньшей мере две отдельные электрически изолированные электродные области могут быть использованы сведения об известных одноконтактных электродах.

[0065] На ФИГ. 4 показана упрощенная электрическая эквивалентная модель системы 1' для электромиографии, показанной на ФИГ. 3, когда она наложена на кожу субъекта 100. Верхняя половина чертежа на ФИГ. 4 по существу относится к первому электроду 2’, в то время как нижняя половина чертежа на ФИГ. 4 соответствует второму электроду 3’. Как показано на ФИГ. 2, задача состоит в оценке основного исследуемого сигнала 21 ЭМГ, который в модели включен параллельно импедансу 22 ткани. Сигнал 23 наведенной помехи, показанный на ФИГ. 2, на ФИГ. 4 не показан для ясности.

[0066] Было установлено, что кроме наведенных помех, таких как ритмичные помехи, вызванные электрическими сигналами, например, от сердца, одним из самых значительных источников шума и регистрируемых параметров поверхностной ЭМГ является шум, генерируемый на границе между измерительными электродами и кожей. В частности, этот шум может иметь спектральную характеристику типа 1/f, где f - частота. Этот шум может быть объяснен как результат переноса ионного заряда через полупористую мембрану, т.е. в данном случае через границу между кожей и электролитом. Пример типичного электродного шума типа 1/f показан на ФИГ. 7. Было установлено, что количество и повторяемость избыточного шума, возникающего таким образом, в большой степени зависят от качества контакта кожи с электродом. Таким образом, рекомендуется выполнять измерение уровня шума для определения качества контакта кожи с электродом.

[0067] Таким образом, электрическая эквивалентная схема на ФИГ. 4 содержит четыре контакта кожи с электродом, которые показаны упрощенными моделями 41A-42B перехода "кожа-электрод". Первый электрод 2’ содержит два отдельных контакта 41A, 41B кожи с электродом, причем контакт 41A соответствует первой электродной области 2A первого электрода, и контакт 41B соответствует второй электродной области 2B первого электрода. Второй электрод 3’ содержит два отдельных контакта 42A, 42B кожи с электродом, причем контакт 42A соответствует третьей электродной области 3A второго электрода, и четвертый контакт 42B соответствует четвертой электродной области 3B второго электрода.

[0068] Каждый контакт 41A-42B кожи с электродом может быть смоделирован в форме сочетания элементов, содержащего активное сопротивление 42 и реактивное сопротивление 43, которые функционально действуют в качестве фильтра нижних частот первого порядка, источник 44 напряжения постоянного тока, представляющий потенциал полуэлемента электрода (0,222 В при температуре 25°C для серебра/хлорида серебра (Ag/AgCl)). Кроме того, контакт кожи с электродом может быть смоделирован как содержащий источник 45 шума типа 1/f, вызванных переносом ионного заряда через границу между кожей и электролитом. Предлагается использовать этот источник шума для количественного определения и/или указания качества контакта.

[0069] Следует отметить, что при исследовании первого электрода 2’ посредством контактов с первой электродной областью 2A и второй электродной областью 2B могут быть замечены не только вносимые сигналы от этих двух контактов кожи с электродом 41A и 41B, но также и разностный сигнал 46 ЭМГ и разностный импеданс 47 ткани. Однако, в частности, в случае небольшого разделения между первой электродной областью 2A и второй электродной областью 2B такие разностные вносимые сигналы могут быть допущены. Было установлено, что амплитуда сигналов ЭМГ, генерируемых телом и зарегистрированных на поверхности посредством электродов, становится уменьшенной при уменьшении расстояния между электродами. Следовательно, при исследовании сигнала с клемм одного электрода, содержащего электрически изолированные, но близко расположенные электродные области, в шуме, который измеряется между первой электродной областью и второй электродной областью первого электрода, доминирует последовательное сочетание этих двух источников шума в электроде.

[0070] Таким образом, контакты кожи с электродом первой электродной области 2A и второй электродной области 2B могут рассматриваться как последовательное сочетание в каждой электродной накладке. Шум, определенный из этого последовательного сочетания, может служить индикатором для определения качества контакта кожи с электродом для первого электрода.

[0071] Например, если измеренный уровень шума превышает заданный порог, система для электромиографии может в уведомлении предложить пользователю изменить положение электрода. Уведомление может быть выпущено, например, посредством выходного блока 11, который может дополнительно входить в состав регистратора 4' согласно неограничивающему варианту реализации, показанному на ФИГ. 3. Соответственно если измеренные уровни шумов ниже второго заданного порога, это может указывать на короткое замыкание между первой электродной областью и второй электродной областью. Следовательно, положение электрода опять же может быть изменено, или электрод может быть заменен.

[0072] На ФИГ. 8 показан приведенный в качестве примера вариант реализации блок-схемы способа определения параметров электромиограммы согласно одному аспекту настоящего изобретения, который включает в себя следующие этапы:

[0073] На первом этапе S1 получают первый сигнал от первой электродной области 2A первого электрода 2’ для контакта с кожей субъекта.

[0074] На втором этапе S2 получают второй сигнал от второй электродной области 2B первого электрода 2’ для контакта с кожей субъекта, причем эта первая электродная область 2A и вторая электродная область 2B изолированы друг от друга.

[0075] На третьем этапе S3 выполняют измерение шума между первой электродной областью 2A и второй электродной областью 2B первого электрода 2’ для определения качества контакта кожи с электродом для первого электрода 2’.

[0076] На дополнительном этапе может быть записан сигнал электромиографии между первым электродом 2’ и дополнительно вторым электродом 3’. Соответственно качество контакта кожи с электродом для второго электрода 3’ также может быть определено на основании измерения уровня шума, как описано выше, при условии, что второй электрод 3’ содержит по меньшей мере третью электродную область 3A и четвертую электродную область 3B, причем третья электродная область 3A и четвертая электродная область 3B изолированы друг от друга.

[0077] Приведенная в качестве примера последовательность измерений, выполненных системой 1' для электромиографии, описана ниже со ссылкой на ФИГ. 9A-9C в соединении с ФИГ. 3 и 4. Соответствующий способ может включать в себя следующие этапы.

[0078] Как показано на ФИГ. 9A, на первом этапе выполняют измерение уровня шума между первой электродной областью 2A и второй электродной областью 2B первого электрода 2’ для определения качества контакта кожи с электродом для первого электрода 2’. Согласно одному варианту реализации, как показано на ФИГ. 3, регистратор 4' может содержать переключающий блок 10, который устанавливает контакт между первым интерфейсом 6A регистратора 4' и первым входом 12A измерительного блока 5 и дополнительно устанавливает контакт между вторым интерфейсом 6B регистратора 4' и вторым входом 12B измерительного блока 5. Измерительный блок 5, таким образом, может выполнять измерение уровня шума между первой электродной областью 2A и второй электродной областью 2B первого электрода 2’. Измерение включает в себя измерение последовательного сочетания контактов кожи с электродом для контактов 41A и 41B первой электродной области 2A и второй электродной области 2B соответственно, а также измерение допустимо низкого разностного сигнал 46 ЭМГ и разностного импеданса 47 ткани.

[0079] Как показано на ФИГ. 9B, на втором этапе может быть выполнено соответствующее измерение уровня шума между третьей электродной областью 3A и четвертой электродной областью 3B второго электрода 3’ для определения качества контакта кожи с электродом для второго электрода 3’. Согласно одному варианту реализации, показанному на ФИГ. 3, переключающий блок 10, таким образом, может быть выполнен с возможностью установления соединения между третьим интерфейсом 7A регистратора 4' и первым входом 12A измерительного блока и установления соединения между четвертым интерфейсом 7B регистратора 4' и вторым входом 12B измерительного блока 5. Таким образом, измерительный блок 5 может выполнять измерение уровня шума между третьей электродной областью 3A и четвертой электродной областью 3B второго электрода 3’. Измерение включает в себя измерение последовательного сочетания контактов кожи с электродом для контактов 42A и 42B третьей электродной области 3A и четвертой электродной области 3B соответственно, а также измерение допустимо низкого разностного сигнала ЭМГ и разностного импеданса ткани. Согласно дополнительному варианту реализации измерительный блок 5 может содержать дополнительные входы для выполнения измерения уровня шума между первой электродной областью 2A и второй электродной областью 2B первого электрода 2’ и измерения уровня шума между третьей электродной областью 3A и четвертой электродной областью 3B второго электрода 3’ без потребности в переключающем блоке 10. В частности, в таком случае измерения уровня шума могут выполняться параллельно.

[0080] Таким образом, как описано со ссылкой на ФИГ. 9A или 9B соответственно, для каждой электродной накладки определено последовательное сочетание соответствующих двух источников шума от контакта кожи с электродом. Теперь может быть выполнено фактическая регистрация ЭМГ между первым электродом и вторым электродом по меньшей мере между одной из электродных областей 2A, 2B первого электрода и по меньшей мере одной из электродных областей 3A, 3B второго электрода. Предпочтительно выходы первой электродной области 2A и второй электродной области 2B первого электрода 2’ объединяются вместе, например, с использованием объединительного блока. Соответственно выходы третьей электродной области 3A и четвертой электродной области 3B второго электрода 3’ могут быть объединены вместе. Таким образом, первый электрод обеспечивает объединенный контакт 41 кожи с электродом, и второй электрод обеспечивает объединенный контакт 42 кожи с электродом. Следовательно, нормальная измерительная конфигурация с использованием двух отведений ЭМГ может быть установлена для фактической регистрации ЭМГ.

[0081] При параллельном соединении двух последовательных источников шума, каждый из которых имеет произвольную величину, обычно невозможно предсказать результирующее полное значение параллельных шумов. Однако в данном случае было установлено, что когда электродные области в пределах данной одиночной электродной накладки расположены близко друг к другу, целесообразно предположить, что эти два источника шума, каждый из которых происходит из одной из двух электродных областей, даже не будучи коррелированными, будут иметь весьма близкие амплитуды. Используя это предположение, можно вычислить эквивалентное значение параллельного соединения шумов.

[0082] Если измеренные напряжения шумов в последовательности могут быть представлены как:

,

и если по причине непосредственной близости:

,

то:

, (1)

где

.

[0083] Если напряжения параллельных шумов могут быть представлены как:

, (2)

[0084] путем подстановки (1) в (2) напряжение параллельных шумов может быть определено как:

.

[0085] Полный вносимый шум этой параллельно соединенной модели эффективно представляет полный шум от первого электрода 2’, вносимый в систему, которая должна быть измерена. После выполнения этого шумового определения для модели, показанной на ФИГ. 9A, то же самое измерение может быть повторено, как показано на ФИГ. 9B, для второго электрода 3’ в системе. Для каждого из электродов 2’, 3’ пользователю может быть указано, что достигнута достаточно высокая степень качества контакта кожи с электродом. Преимущество этого подхода также состоит в том, что может быть дано конкретное указание относительно того, который из электродов является проблематичным.

[0086] Как показано на ФИГ. 9C, на третьем этапе способа может быть записана электромиограмма между первым электродом 2’ и вторым электродом 3’. Предпочтительно электродные области каждого электрода являются короткозамкнутыми, как показанный на ФИГ. 9C, для уменьшения влияния возможного неравенства источников шума в этих двух электродах в пределах одиночной электродной накладки.

[0087] На ФИГ. 10-13 показаны приведенные в качестве примера варианты реализации схемных конфигураций для системы для электромиографии согласно одному аспекту настоящего изобретения.

[0088] На ФИГ. 10 показана система 1' для электромиографии, содержащая первый электрод 2' и второй электрод 3' для контакта с кожей субъекта и регистратор 4' для записи электромиограммы, регистрируемой между первым электродом 2' и вторым электродом 3'. Первый электрод 2' содержит первую электродную область 2A и вторую электродную область 2B для контакта с кожей субъекта, причем первая электродная область 2A и вторая электродная область 2B изолированы друг от друга. Соответственно второй электрод 3' содержит третью электродную область 3A и четвертую электродную область 3B для контакта с кожей субъекта, причем третья электродная область 3A и четвертая электродная область 3B изолированы друг от друга. В показанном на чертеже варианте реализации регистратор 4' содержит измерительный блок 5 и переключающий блок 10. Измерительный блок 5 содержит дифференциальный усилитель 61, аналого-цифровой преобразователь 62 и микроэлектронное управляющее устройство 63. Следует отметить, что аналого-цифровой преобразователь 62 и/или дифференциальный усилитель 61 также могут быть частью микроэлектронного управляющего устройства 63.

[0089] Переключающий блок 10 согласно данному варианту реализации может иметь три различных состояния. В первом состоянии переключающий блок 10 выполнен с возможностью соединения сигнала, полученного через первый интерфейс 6A регистратора 4', с первым входом дифференциального усилителя 61, и соединения сигнала, полученного через второй интерфейс 6B, со вторым входом дифференциального усилителя 61. Во втором состоянии переключающий блок 10 выполнен с возможностью соединения сигнала, полученного через третий интерфейс 7A регистратора 4', с первым входом дифференциального усилителя 61 и соединения сигнала, полученного через четвертый интерфейс 7B регистратора 4', со вторым входом дифференциального усилителя 61. В третьем состоянии переключающий блок выполнен с возможностью соединения сигнала, полученного через первый интерфейс 6A, и/или соединения сигнала, полученного через второй интерфейс 6B регистратора 4', с первым входом дифференциального усилителя; и соединения сигнала, полученного через третий интерфейс 7A, и/или соединения сигнала, полученного через четвертый интерфейс 7B регистратора 4', со вторым входом дифференциального усилителя 61. Различными состояниями переключающего блока 10 может управлять микроэлектронное управляющее устройство 63. Система 1' для электромиографии также может содержать один или более объединительных блоков 64 для соединения выходов от различных электродных областей одного электрода вместе, как, например, показано на ФИГ. 9C. Следовательно, три состояния переключающего блока, таким образом, могут использоваться для выполнения этапов способа, описанных выше со ссылкой на ФИГ. 9A-9C.

[0090] Преимущество варианта реализации, описанного со ссылкой на ФИГ. 10, состоит в том, что те же самые дифференциальный усилитель 61 и аналого-цифровой преобразователь 62 используются для измерений уровня шума (как показано на ФИГ. 9A, 9B) и последующего фактической регистрации ЭМГ таким образом, что тот же самый шум, происходящий из дифференциального усилителя 61 и аналого-цифрового преобразователя 62, измеряется во время фактической регистрации ЭМГ как в предыдущих калибрационных измерениях для определения качества контакта кожи с электродом на основании выполненного измерения уровня шума.

[0091] Регистратор 4' также может содержать дополнительный эталонный электрод 65, в частности, заземляющий электрод, который предпочтительно улучшает коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR). Следовательно, дополнительный электрод может использоваться, предпочтительно с приложением к электрически нейтральному месту на теле пациента, для ограничения чрезмерных амплитуд синфазного сигнала.

[0092] Варианты реализации, показанные на ФИГ. 11-13, могут содержать подобные и/или идентичные элементы, как описано выше. Ниже будут описаны только различия в вышеуказанных вариантах реализации.

[0093] Как показано на ФИГ. 11, расположения дифференциального усилителя 61 и переключающего блока 10 в цепи обработки сигналов изменены. Преимущество данного варианта реализации состоит в том, что обычно достаточно слабые сигналы, принятые от электродов и/или электродных областей, наложенных на кожу субъекта, непосредственно передаются к дифференциальным усилителям 61A-61C, так что отсутствует необходимость переключения этих достаточно слабых сигналов. Вариант реализации, показанный на ФИГ. 11, опять же включает в себя дополнительные элементы цепи, как описано выше со ссылкой на ФИГ. 10.

[0094] На ФИГ. 12 показан один вариант реализации без переключающего блока 10. Согласно данному варианту реализации дифференциальный усилитель 61A, 61B и соответствующий аналого-цифровой преобразователь 62A, 62B могут быть обеспечены для каждого измерения уровня шума между различными областями одного электрода, и дополнительный дифференциальный усилитель 61C и соответствующий аналого-цифровой преобразователь 62C обеспечены для фактической регистрации ЭМГ. Согласно данному варианту реализации выход каждого аналого-цифрового преобразователя соединен с входом микроэлектронного управляющего устройства 63. Согласно еще одному варианту реализации вместо использования отдельных входов, цифровые сигналы, выработанные соответствующими аналого-цифровыми преобразователями, также могут быть переданы на вход микроэлектронного управляющего устройства 63 последовательно.

[0095] На ФИГ. 13 показан дополнительный вариант реализации системы для электромиограммы согласно одному аспекту настоящего изобретения. Вместо использования дифференциальных усилителей 61, интерфейсы регистратора 4' соединены с одновходовыми усилителями, такими как униполярные линейные усилители 66A, 66B, 67A, 67B. Выходы этих усилителей могут быть соединены с переключающим блоком 10, который выборочно соединяет их с аналого-цифровым преобразователем 62 и передает выходной сигнал микроэлектронному управляющему устройству 63. Следует отметить, что, например, вместо сочетания переключающего блока 10 и аналого-цифрового преобразователя 62 могут использоваться четыре параллельных аналого-цифровых преобразователя. Предпочтительно часть обработки сигналов может быть перенесена в цифровую часть схемы для обработки сигналов в микроэлектронном управляющем устройстве 63. Например, измерение уровня шума между первой электродной областью 2A и второй электродной областью 2B может быть выполнено путем получения разности сигналов, принятых от усилителей 66A и 66B, для определения качества контакта кожи с электродом для первого электрода 2’. Соответственно разность выходных сигналов усилителей 67A и 67B может использоваться для выполнения измерения уровня шума между третьей электродной областью 3A и четвертой электродной областью 3B второго электрода для определения качества контакта кожи с электродом для второго электрода 3’. Согласно данному варианту реализации дополнительный объединительный блок 64 может быть реализован путем соединения выходов от первой электродной области 2A и второй электродной области 2B электрическим способом или суммированием сигналов, принятых от усилителей 66A и 66B, в цифровой области. Соответствующая операция может быть выполнена для третьей электродной области 3A и четвертой электродной области 3B второго электрода. Преимущество данного варианта реализации состоит в том, что измерение уровня шума, а также фактическая регистрация сигнала ЭМГ могут выполняться параллельно. Иными словами, определение качества контакта кожи с электродом может быть выполнено во время фактической регистрации.

[0096] Таким образом, выше описаны система для электромиографии, регистратор электромиограммы и способ определения параметров электромиограммы, которые обеспечивают определение контакта низкого качества между электродом и кожей. Следовательно, необученный человек может провести надежные исследования. Это является особенно предпочтительным при оказании медицинской помощи на дому, когда квалифицированный персонал не всегда доступен.

[0097] Несмотря на то, что настоящее изобретение показано на сопроводительных чертежах и подробно объяснено в предшествующем описании, эти сопроводительные чертежи и описание следует считать иллюстративными или приведенными в качестве примера и не являющимися ограничением; изобретение не ограничивается описанными выше вариантами реализации. Другие изменения описанных вариантов реализации могут быть поняты и осуществлены специалистами при реализации настоящего изобретения после изучения чертежей, описания и пунктов приложенной формулы.

[0098] В пунктах приложенной формулы термин "содержащий" не исключает другие элементы или этапы способа, и единственное число не исключает множественного числа. Одиночный элемент или другой блок могут выполнять функции нескольких позиций, представленных в пунктах приложенной формулы. Тот факт, что некоторые средства описаны во взаимно различных зависимых пунктах приложенной формулы, не означает, что сочетание этих средств не может быть использовано для достижения усовершенствования. Следует отметить, что для определения параметров ЭМГ также могут быть использованы более чем два электрода. Электрод также может содержать более чем две электрически изолированные электродные области.

[0099] Компьютерная программа может быть сохранена/распространена на подходящем носителе, таком как оптический носитель для хранения или твердотельный носитель, предоставленный вместе с другими аппаратными средствами или как часть других аппаратных средств, а также может быть распространена в других формах, таких как посредством сети Интернет или других проводных или беспроводных телекоммуникационных систем.

[00102] Никакие позиционные номера в пунктах приложенной формулы не должны рассматриваться как ограничивающие объем охраны настоящего изобретения.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к системе для электромиографии, способу измерения и регистратору электромиограммы. Система содержит первый и второй электроды для контакта с кожей субъекта, заземленный эталонный электрод, регистратор для записи электромиограммы и выходной блок для указания качества контакта кожи с электродом. Первый электрод содержит изолированные друг от друга первую и вторую электродные области. Заземленный эталонный электрод выполнен с возможностью ограничения шума синфазных сигналов и ограничения воздействия синфазных сигналов на первый и второй электроды. Регистратор выполнен с возможностью измерения шума между первой и второй электродными областями для определения качества контакта кожи с первым электродом. При этом получают сигналы от первой и второй электродных областей первого электрода. Выполняют измерение шума между первой и второй электродными областями для определения качества контакта кожи с первым электродом. Регистрируют сигнал электромиографии между первым и вторым электродами. Достигается облегчение управления системой для электромиографии за счет анализа шума между электродными областями для определения качества контакта кожи с электродом и обеспечения возможности исключения контакта низкого качества между электродом и кожей для того, чтобы даже необученный субъект мог провести надежные измерения. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Система (1’) для электромиографии, содержащая:

первый электрод (2’) и второй электрод (3’) для контакта с кожей субъекта (100),

выходной блок для указания качества контакта кожи с электродом,

регистратор (4’) для записи электромиограммы, регистрируемой между первым электродом (2’) и вторым электродом (3’);

при этом первый электрод (2’) содержит первую электродную область (2A) и вторую электродную область (2B) для контакта с кожей субъекта (100), причем первая электродная область (2A) и вторая электродная область (2B) изолированы друг от друга; и

заземленный эталонный электрод, выполненный с возможностью ограничения шума синфазных сигналов и ограничения воздействия синфазных сигналов на указанные первый электрод (2’) и второй электрод (3’);

причем регистратор (4’) выполнен с возможностью измерения шума между первой электродной областью (2A) и второй электродной областью (2B) первого электрода (2’) для определения качества контакта кожи с электродом для первого электрода (2’).

2. Система для электромиографии по п. 1, в которой:

второй электрод (3’) содержит третью электродную область (3A) и четвертую электродную область (3B) для контакта с кожей субъекта (100); причем третья электродная область (3A) и четвертая электродная область (3B) изолированы друг от друга; а

регистратор (4’) также дополнительно выполнен с возможностью измерения шума между третьей электродной областью (3A) и четвертой электродной областью (3B) второго электрода (3’) для определения качества контакта кожи с электродом для второго электрода (3’).

3. Система для электромиографии по п. 1, также содержащая переключающий блок (10) для выборочного соединения:

первой электродной области (2A) и второй электродной области (2B) с измерительным блоком регистратора (4’) для выполнения измерения шума или

первого электрода (2’) и второго электрода (3’) с измерительным блоком регистратора (4’) для записи электромиограммы.

4. Система для электромиографии по п. 1, дополнительно содержащая объединительный блок (64) для объединения сигналов от первой электродной области (2A) и второй электродной области (2B) для получения объединенного сигнала первого электрода (2’).

5. Система для электромиографии по п. 1, в которой регистратор (4’) выполнен с возможностью определения вносимого шума первого электрода (2’) на основании измеренного значения шума между первой электродной областью (2A) и второй электродной областью (2B) первого электрода (2’).

6. Система для электромиографии по п. 1, в которой первый электрод (2’) содержит две или более электродные области.

7. Система для электромиографии по п. 1, в которой первый электрод (2’) содержит:

первую соединительную точку, электрически соединенную с первой электродной областью (2A); и

вторую соединительную точку, электрически соединенную со второй электродной областью (2B).

8. Система для электромиографии по п. 1, в которой по меньшей мере одним из электродов является смоченный гелем электрод и/или по меньшей мере одной из электродных областей является смоченная гелем электродная область.

9. Система для электромиографии по п. 1, в которой первая электродная область (2A) и вторая электродная область (2B) разделены расстоянием 3-4 миллиметра.

10. Регистратор (4’) электромиограммы для системы для электромиографии по п. 1 для записи сигнала электромиографии, регистрируемого между первым электродом (2’) и вторым электродом (3’), содержащий:

первый интерфейс для получения первого сигнала от первой электродной области (2A) первого электрода (2’) для контакта с кожей субъекта (100);

второй интерфейс для получения второго сигнала от второй электродной области (2B) первого электрода (2’), причем первая электродная область (2A) и вторая электродная область (2B) изолированы друг от друга;

при этом регистратор (4’) выполнен с возможностью измерения шума между первой электродной областью (2A) и второй электродной областью (2B) первого электрода (2’) для определения качества контакта кожи с электродом для первого электрода (2’).

11. Способ измерений электромиограммы, использующий систему для электромиографии по п. 1, включающий в себя следующие этапы:

получение первого сигнала от первой электродной области (2A) первого электрода (2’) для контакта с кожей субъекта (100);

получение второго сигнала от второй электродной области (2B) первого электрода (2’), причем первая электродная область (2A) и вторая электродная область (2B) изолированы друг от друга;

выполнение измерения шума между первой электродной областью (2A) и второй электродной областью (2B) первого электрода (2’) для определения качества контакта кожи с электродом для первого электрода (2’) и

регистрация сигнала электромиографии, регистрируемой между первым электродом (2’) и вторым электродом (3’).

12. Машиночитаемый носитель, содержащий компьютерную программу, содержащую средство программного кода для принуждения вычислительного устройства к выполнению этапов способа по п. 11, когда указанная компьютерная программа выполняется вычислительным устройством.