Устройство для исследования проводящих путей слуховой системы Советский патент 1986 года по МПК A61B5/12 

Изобретение относится к медицинской технике, а точнее к диагностической технике, и может быть использовано в отоларингологии и нейрофизиологии для объективного исследования остроты слуха у пациентов любог.о -возраста, в том числе, новорожденных, ранней диагностики опухолей слуховоШ нерва и (твола мозга, распознавания , демиелинй Зируюш.их процессов в центральной н едвой системе, прогноза moKdBbix ростоянйй; оценки развития ствола мозга у Детей {1,в,;Яр;угих случаях.

Целью изобрет.ен-ия является ослабление раздражающего действия стимуляции и сокращение времени исследования.

На чертеже изображена структурная схема устройства для исследования проводящих путей слуховой системы.

Устройство содержит генератор I пусковых импульсов, формирователь 2 стимулирующих сигналов, усилитель 3 мощности, преобразователь 4 электрических сигналов в акустические, электроды 5, усилители 6 биопотенциалов, полосовые фильтры 7, компараторы 8, формирователи 9 уровней, два многовходовых элемента И 10, задатчик 11 уровней, генератор 12 тактовых импульсов, элемент И 13, счетно-логическую схему 14, аналоговый сумматор 15, схему 16 выборки-хранения, элемент ИЛИ 17, дискриминатор 18 импульсов по длительности, аналого-цифровой преобразователь 19, полный сумматор 20, элементы И 21, регистры

22сдвига с логикой рециркуляции, схему

23задержки, цифроаналоговый преобразователь 24 и регистратор 25.

На первом этапе достижения поставленной цели осуществляется уменьшение влияния собственных шумов усилителя биопотенциалов и шумов биологического происхождения, обусловленных нервно-мышечной сосудистой активностью, за счет параллельного съема коротколатентных слуховых вызванных потенциалов в одном отведении с последующим их суммированием. Для полезного сигнала + U2+... + Un, где и„ - напряжение на выходе п-го полосового фильтра 7, Us - напряжение на выходе аналогового сумматора 15. Так как квадрат амплитуды среднего суммарного шумового сигнала равен сумме средних квадратов амплитуд напр яжений отдельных слагаемых, Nj; VHi + Щ+.-.+ N«, где NZ- щум на выходе аналогового сумматора 15. Если используемые тракты усиления тич|1ы, то можно положить, что N/ Ni N2... N2, а U2...Un, вследствие чего . .Ui. Тогда отношение сигнал/шум на выходе аналогового сумматора 15 равно: сигнал/шум

т. е. отношение сигнал/

tf

/шум улучшается пропорционально корню квадратному от числа параллельных трак5

тов усиления. Как показали проведенные эксперименты, это число нецелесообразно увеличивать более 5-8, так как отношение сигнал/шум в этом случае уменьша- ется, и наибольший выигрыш по чувствительности можно получить не более 8- 12 дБ. В прдлагаемом устройстве это число выбрано равным 3 с учетом обеспечения надежного контакта электродов с кожным покровом головы пациента и работоспособо ности остальной части схемы.

Устройство работает следующим образом. Генератор 1 пусковых импульсов в зависимости от выбранного режима вырабатывает один или серию импульсов с частотой 1 -10 Гц, что практически исключает влияние феномена привыкания на результат исследования и облегчает наблюдение процесса выделения КСВП. По каждому импульсу генератора 1 запускается формирователь 2, с выхода которого стимули- 0 рующие сигналы, проходя через усилитель 3 мощности, поступают на преобразователь 4. Последний создает звуковые стимулы, воздействуюие на ухо пациента. Отводимая от электродов 5 аддитивная смесь сигналов, включающая коротколатентный 5 слуховой вызванный потенциал и шумовое напряжение, усиливается в каждом тракте усилителями 6 биопотенциалов и пропускается через полосовые фильтры 7. Затем сигналы поступают на аналоговый сумматор 15, на выходе которого уровень шумов относительно уровня КСВП несколько уменьшен по сравнению с таким же отношением для каждого исходного сигнала, снимаемого с электродов 5.

С выходов полосовых фильтров 7 сиг- налы поступают также на компараторы 8, чувствительные к противоположным знакам сигнала каждого тракта усиления. Уровни срабатывания компараторов 8 устанавливаются задатчиком 11. При срабатывании всех компараторов 8 одного знака их выходные сигналы через формирователи 9 уровней отпирают один из двух многовходовых элементов И 10, с выхода которого через элемент ИЛИ 17 поступает импульс на вход дискриминатора 18. На выходе последнего появляется сигнал разрешения только в том случае, если он превыщает по длительности заданную величину. Тем самым уменьшается влияние случайного совпадения шумовых сигналов на результат исследования.

0 С выхода аналогового сумматора 15 «улучшенный входной сигнал передается на схему 16 выборки-хранения, которая повторяет его в режиме выборки и запоминает текущее значение сигнала в режиме хранения, в течение которого происхо5 дит работа аналого-цифрового преобразователя 19 На выходе последнего сигнал представляется в виде двоичного кода, поступающего на вход первого слагаемого пол0

ного сумматора 20. Выходные сигналы полного сумматора 20 поступают па первые входы элементов И 21, на второй общий вход этих элементов приходит сигнал разрешения от дискриминатора 18. При его наличии информация поразрядно передается в регистры 22 сдвига с логикой рециркуляции. Запись информации в регистры 22 будет происходить, если переключатели режимов работы устройства находятся соответственно в положениях «1 и «Зп (запись).

С запасом обеспечивается требование теоремы отсчетов, а также исходя из удобства представления информации, условно примем, что число разрядов каждого регистра 22 сдвига равно 256 (на практике оно может быть выбрано и большим, кратным 2, например 512 или 1024).

Двоичный код числа, соответствуюшего в определенный момент входному сигналу, запоминается в первых разрядах регистров 22 по тактовому сигналу - сигналу аналого-цифрового преобразователя 19, поступающему через схему 23 задержки. После прихода второго тактового сигнала содержимое первых разрядов сдвигается во вторые, а первые - загружаются новым числом, поступающим на входы регистров 22 сдвига. После поступления всех 256 импульсов начальное содержимое первых разрядов перейдет в последние.

Счетно-логическая схема 14 работает в режиме инкрементирования, пока содержимое ее счетчика не становится равным числу разрядов регистров 22, после чего она выдает сигнал на элемент И 13, блокирующий прохождение тактовых импульсов от генератора 12. Таким образОдМ, разряды числа, соответствующему дискретному за- чению КСВП, запоминаются в своих регистрах 22 и последовательно сдвигаются по мере поступления данных с аналого- цифрового преобразователя 19. К концу одного цикла накопления в регистрах 22 будет находиться 256 значений КСВП, причем первое поступившее значение окажется в последних разрядах, а последнее поступив- шее - в первых. В следующем цикле накопления выходная информация регистров 22, т. е. первые 256 значений КСВП, последовательно с каждым тактом поступают на вход второго слагаемого полного сумматора 20 и в регистрах 22 по окончании цикла окажется сумма предыдущих и последующих 256 значений КСВП. Это происходит при условии, что на общем входе элементов И 21 присутствует сигнал разрешения, поступающий с выхода дискриминатора 18. Иначе, в соответствующем месте будут записаны нули.

Нечеткое выделение КСВП со сбоями отдельных фрагментов или полного сигнала на нуль служит указанием оператору на то, что, возможно нет надлежащего контакта электродов 5 с местом их наложения на голове пациента или неправильно установлены пороги срабатывания компараторов 8.

Наилучщий режим работы достигается путем настройки порогов срабатывания компаратов 8 с помощью задатчика 11 уровней, в качестве которого используется узел сдвоенных многооборотных потенциометров. Контроль ведут по осциллоскопу (не

0 показан), подключенному к выходу цифро- аналогового преобразователя 24. Запуск развертки осциллоскопа осуществляют импульсами генератора 1.

Плавной регулировкой посредством ручки управления задатчика 1 1, выведенной на пе5 реднюю панель устройства, добиваются выделения КСВП при наименьшем числе стимулирующих сигналов.

Экспериментальная проверка показывает, что в этом случае в режиме однократ„ ного накопления происходит увеличение отнощения сигнал/щум от 20 до 40 дБ, если на входе устройстве оно изменяется от -3 до +6 дБ, а способность увеличения этого отношения сохраняется вплоть до его входных значений -15 дБ. При этом поро5 говый уровень срабатывания компараторов 8 составляет 60-90% от вровня напряжения, при котором наблюдаются единичные поступления фрагментов сигнала в регистры 22. При установке значительно меньшей величины порогов срабатывания рабо0 та устройства становится аналогичной известному.

В режиме многократного накопления запоминаемые в регистрах 22 данные могут превысить максимально возможное число на выходе аналого-цифрового преобразовате ля 19. Для уве;1ичения емкости памяти введены дополнительные регистры 22, соединенные с входами второго слагаемого сумматора 20, в разрядах, у которых входы первого слагаемого соединены со старшим разQ рядом преобразователя 19. Так, например, применение трех дополнительных регистров при 8-разрядном преобразователе 19 позволяет восьмикратно увеличить максимальное значение хранимых чисел.

В режиме вывода информации на регистратор переключатели режимов работы должны находиться соответственно в «1 или «О и «Чт (чтение). Частота тактовых импульсов генератора 12 при этом должна быть согласована со скоростью протяжки

0 бумаги регистратора 25. В этом режиме происходит рециркуляция содержимого регистров 22: после 256 тактовых импульсов все разряды принимают исходное состояние. Выходные сигналы регистров 22 поступают на цифроаналоговый преобразователь 24 и

5 регистратор 25.

Стирание хранимой информации производится при установке переключателей режимов работы соответственно в положе5

нне «О и «Зп (запись), при этом во все разряды регистров записываются нули.

С помощью предлагаемого устройства достигнуто уменьшение числа стимулирующих сигналов в 10-100 и более раз в каждом отдельном измерении при обеспечении высокой точности и достоверности получаемой информации.

1 а оО

Зп о о 4/77