CN208511024U - 一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，其特征是，包括处理器模块、肌电采集放大电路和磁感应触发电路；所述肌电采集放大电路和磁感应触发电路的数据均传输给处理器模块；所述磁感应触发电路包括谐振感应电路、集成电路、与所述集成电路均连接的信号输入模块和外接滤波模块。本实用新型所达到的有益效果：不需要触发同步线以及数据线与电脑相连，可以避免TMS主机以及电脑引入的各种干扰，避免了需要在肌电采集器内加入50Hz陷波电路，人体肌电信号的频率一般在20‑450Hz之间，50Hz陷波电路除了滤除50Hz干扰外，也将有效的人体50Hz肌电信号滤除，影响测量准确性。

Description

一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器

技术领域

本发明涉及一种肌电采集器，具体涉及一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器。

背景技术

TMS配合肌电采集器联合使用是一种被广泛认可的方式，利用TMS作用于运动皮层，当达到刺激阈值，肌电诱发电位仪可以检测到相应的肌电诱发电位信号，通过测量肌电诱发电位与TMS开始刺激时之间的时差来评定运动皮层到对应肌肉之间的神经传导时间。正常人的神经传导时间在20-35ms之间，而对神经有病患或损伤的人，神经传导会较慢或无法诱发肌电反应。另一方面，TMS在用于治疗时，会以患者的触发运动诱发电位的强度阈值(MT)为根据，通常以阈值(MT)的80％-120％的实际输出强度刺激输出，来实现治疗的目的。

通常这种应用的实现方式图1所示，TMS主机与肌电采集器之间通过触发同步线连接。当单次刺激发生的同时，刺激主机产生一个同步TTL信号，通过同步触发线触发肌电采集器采集肌电信号，医生通过肌电图采集波形自己测算神经传导时间。这种方式串入网电源的干扰(电子脉冲群、静电)易通过同步线进入到采集器内，引发采集器信号中断甚至肌电采集信号异常，带来误诊的风险。另外刺激主机本身的工频电50Hz干扰也会随着同步线串入肌电采集器，导致显示的波形全部为50Hz正弦波干扰信号，而不能采集正常的肌电信号。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，不需要触发同步线以及数据线便可与电脑相连接，可以避免TMS主机以及电脑引入的各种干扰，避免了需要在肌电采集器内加入50Hz陷波电路的问题，大大地提高测量的准确度。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，其特征是，包括处理器模块、肌电采集放大电路和磁感应触发电路；所述肌电采集放大电路和磁感应触发电路的数据均传输给处理器模块；所述磁感应触发电路包括谐振感应电路、集成电路、与所述集成电路均连接的信号输入模块和外接滤波模块；所述谐振感应电路用于捕捉空间辐射磁场产生的感应电压，其脉宽与刺激线圈产生的脉冲磁场一致；所述集成电路包括电平检测器、电平自动控制电路以及放大器控制器；所述信号输入模块将谐振感应电路感应到的感应电压脉冲信号输送至集成电路内部的电平检测器；所述电平检测器根据输出信号的幅度不同，将其转换为不同的直流信号并送入电平自动控制电路；所述自动电平控制电路将电平检测器送来的直流信号与基准电流相比较后，输出直流信号给放大器控制器；所述放大器控制器根据得到的直流信号改变放大器的放大倍数。

前述的一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，其特征是，所述集成电路采用MC2830。

前述的一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，其特征是，所述集成电路上还设置有负反馈模块；所述负反馈模块用于调整磁感应触发电路与刺激拍头之间的有效响应距离。

前述的一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，其特征是，所述外接滤波模块的输出端设置有二极管，用于整流输出标准的TTL触发电平。

前述的一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，其特征是，还包括无线发送模块，用于将处理器模块的数据通过无线方式发送。

前述的一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，其特征是，还包括电极片，通过电极线与肌电采集放大电路相连接。

本发明所达到的有益效果：

i)可对特定频率的信号进行放大，不会引起空间其他磁场的误触发；

ii)可以调整磁感应触发电路与刺激拍头之间的有效响应距离，保证多台设备在同一房间内使用时，不会互相影响；

iii)保证响应的实时性，产生的触发TTL信号上升沿与磁场开始刺激之间的时间差<120uS，完全可以满足检查神经传导时间的误差要求；

iv)不需要触发同步线以及数据线与电脑相连，可以避免TMS主机以及电脑引入的各种干扰，避免了需要在肌电采集器内加入50Hz陷波电路，人体肌电信号的频率一般在20-450Hz之间，50Hz陷波电路除了滤除50Hz干扰外，也将有效的人体50Hz肌电信号滤除，影响测量准确性。

附图说明

图1是传统磁刺激诱发运动电位采集方式示意图；

图2是本发明诱发运动电位采集方式示意图；

图3是本装置的结构框图；

图4是谐振感应电路示意图；

图5是集成电路及与其相连接的电路示意图；

图6是MC2830内部电路结构图；

图7是ALC放大器控制原理图

图8是正常肌肉静息状态下受50Hz干扰的肌电波形示意图；

图9是正常肌肉静息状态下肌电波形的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明框图如图2所示，PC机发送刺激命令给磁刺激主机，磁刺激主机响应，刺激线圈产生脉冲磁场。磁感应触发肌电采集器可以同步感应空间辐射磁场，将采集的肌电信号通过无线的方式发送给PC机，PC机通过对肌电信号的分析，自动计算出神经传导时间、自动识别运动诱发电位以及自动设定刺激阈值。

磁感应触发肌电采集器的结构见图3，其工作原理：每次单次刺激，刺激线圈会产生固定脉宽T的脉冲磁场。

肌电采集器内含磁感应触发装置通过图4所示谐振感应电路，L1、C7、C8组成的谐振电路，其参数满足T为脉冲磁场的脉宽。线圈产生的脉冲磁场经空间辐射，经由谐振电路产生感应电压，感应电压的脉冲宽度也为T。

如图5所示，产生的感应电压脉冲信号经C6，R4，C2的带通滤波后输入至U1的2脚。U1选择了MC2830，其内部电路结构见图6。MC2830内部集成电平检测器，电平自动控制电路以及放大器控制器。

从2号引脚输入信号在集成电路内部经放大器放大后送至电平检测器，电平检测器通过R2、R5和C4与放大器形成负反馈网络，改变参数可以控制放大器的滤波参数以及放大倍数其中jw表示放大器频率响应。

通过设置R6和C5的值，可以控制电平检测器的灵敏度。如图7所示，电平检测器的输出通过ALC单元控制输入放大器的放大倍数。当检测电平低于设定值时，ALC单元不改变放大器的放大倍数；当检测电平高于设定值时，ALC单元降低放大器放大倍数，使得输出的信号幅度保持在额定值以内。

电平检测器的输出信号再经过电平放大器放大后，输入DC Shifter以及NoiseMonitor。DC Shifter的输出信号直流偏置值由R6和C9的参数决定，Noise Monitor由R1以及R3的参数设置噪声信号的上升时间决定输出噪声监测电平。DC Shifter的输出信号与噪声监测电平通过比较器比较，比较器的输出为方波信号，其脉宽与输出磁场脉宽T一致，经D2整流输出为TTL触发电平。

此磁感应触发电路的优点是可对特定频率的信号进行放大，不会引起空间其他磁场的误触发；可以通过R2、R5和C4的设置，可以调整磁感应触发电路与刺激拍头之间的有效响应距离，可以保证多台设备在同一房间内使用时，不会互相影响；此磁感应触发电路保证了响应的实时性，产生的触发TTL信号上升沿与磁场开始刺激之间的时间差<120uS，完全可以满足检查神经传导时间的误差要求；另外由于不需要触发同步线以及数据线与电脑相连，可以避免TMS主机以及电脑引入的各种干扰，避免了需要在肌电采集器内加入50Hz陷波电路，人体肌电信号的频率一般在20-450Hz之间，50Hz陷波电路除了滤除50Hz干扰外，也将有效的人体50Hz肌电信号滤除，影响测量准确性。

人体肌电信号经过电极片、电极线、肌电信号采集放大电路到微处理器的信号采集程序。当微处理器接收到TTL触发电平响应上升沿触发中断，将第一个肌电数据加上mark，表示为第一个肌电数据，并将肌电数据打包发送至无线发送模块。无线发送模块将肌电数据包发送至电脑进行数据分析。

电脑里的诱发电位自动分析程序，包含神经传导时间自动识别功能、运动诱发电位阈值自动识别功能以及刺激阈值自动识别。诱发电位分自动析程序可自动识别诱发电位的初始点、波峰点以及波谷点。使用者可设置运动诱发电位阈值(通常为50uV)。如图7所示，图中X指的是软件自动识别出的波峰/波谷位置点，以50uV为例，若诱发电位的峰峰值大于50uV，则自动识别为有效的诱发运动电位。计算由带mark的肌电数据点到诱发电位初始点之间的采集点位数T1，与采样频率F1相乘则得到神经传导时间Δt。在作神经功能损伤检查以及神经康复评定时，可用神经传导时间是否正常作为评判依据。程序自动记录能够达到运动诱发电位阈值的刺激强度，如果连续10次刺激都可以诱发运动电位，则程序自动识别为刺激阈值。刺激阈值为个人治疗方案提供了以多大强度输出治疗提供了准确依据。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，其特征是，包括处理器模块、肌电采集放大电路和磁感应触发电路；所述肌电采集放大电路和磁感应触发电路的数据均传输给处理器模块；

所述磁感应触发电路包括谐振感应电路、集成电路、与所述集成电路均连接的信号输入模块和外接滤波模块；

所述谐振感应电路用于捕捉空间辐射磁场产生的感应电压，其脉宽与刺激线圈产生的脉冲磁场一致；

所述集成电路包括电平检测器、电平自动控制电路以及放大器控制器；所述信号输入模块将谐振感应电路感应到的感应电压脉冲信号输送至集成电路内部的电平检测器；所述电平检测器根据输出信号的幅度不同，将其转换为不同的直流信号并送入电平自动控制电路；所述自动电平控制电路将电平检测器送来的直流信号与基准电流相比较后，输出直流信号给放大器控制器；所述放大器控制器根据得到的直流信号改变放大器的放大倍数。

2.根据权利要求1所述的一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，其特征是，所述集成电路采用MC2830。

3.根据权利要求1所述的一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，其特征是，所述集成电路上还设置有负反馈模块；所述负反馈模块用于调整磁感应触发电路与刺激拍头之间的有效响应距离。

4.根据权利要求1所述的一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，其特征是，所述外接滤波模块的输出端设置有二极管，用于整流输出标准的TTL触发电平。

5.根据权利要求1所述的一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，其特征是，还包括无线发送模块，用于将处理器模块的数据通过无线方式发送。

6.根据权利要求1所述的一种适用于经颅磁刺激仪的磁感应触发肌电采集器，其特征是，还包括电极片，通过电极线与肌电采集放大电路相连接。