一種基於無線傳輸技術的腦電信號監測系統的製作方法
2023-06-16 22:22:41 1
本實用新型涉及醫療設備領域，更具體地，涉及一種基於無線傳輸技術的腦電信號監測系統。
背景技術：
腦電信號的監測是神經外科疾病診療的一個重要手段。目前臨床及動物實驗中所使用腦電信號監測手段主要通過開顱手術將多導電極置於腦皮層或腦組織深部，多導電極與導線的一端連接，導線的另一端由頭皮戳出，然後與體外的放大設備、處理設備、分析設備連接。其中多導電極埋置在腦皮層或腦組織深部，其主要作用是採集腦電信號並將採集的腦電信號通過導線傳輸至體外的放大設備及處理設備進行信號處理，經過處理後的腦電信號最終輸入至分析設備進行腦電分析。
但是，上述腦電信號監測手段在實施的過程中具有以下的局限性：
（1）存在感染及腦脊液洩漏風險：由於留置導線由顱內連接至體外，破壞了顱內組織的密封性。顱外細菌可能藉由導線通道進入顱內，極大地增加顱內感染的機率。一旦發生顱內感染，必須再次手術取出多導電極。同樣地，導線通道的存在也增加了腦脊液漏的風險，導致顱內感染等併發症發生的機率增加。
（2）埋置多導電極的時間受到限制：由於存在感染風險，多導電極需儘早取出，臨床多以一周時間為埋置電極監測的時間上限。而以致癇灶定位為目的的多導電極埋置，其效果取決於對患者癲癇發作時腦電波的記錄。絕大部分癲癇患者，其癲癇發作無固定規律。可能在埋置多導電極術後一周時間內無癲癇發作。埋置時間到後，無論是否記錄到癲癇發作時的腦電信號，多導電極均需再次手術取出，因此埋置多導電極並不一定能夠達到監測腦電信號、定位致癇灶的目的。
（3）連接導線的長度是有限的：多導電極通過導線與體外設備連接，導線長度有限，導致患者活動受限，術後患者生活質量下降。其次，患者在術後日常活動中可能因各種原因導致導線不慎拔出、斷裂等情況，導致監測失敗。
技術實現要素：
本實用新型為解決以上現有技術的缺陷，提供了一種基於無線傳輸技術的腦電信號監測系統。
為實現以上發明目的，採用的技術方案是：
一種基於無線傳輸技術的腦電信號監測系統，包括腦電信號採集元件和腦電信號處理元件，還包括有第一無線收發元件、第二無線收發元件、電源元件和終端；
其中，所述腦電信號採集元件埋設在顱內；所述腦電信號處理元件、第一無線收發元件和電源元件埋設在皮下；所述電源元件向腦電信號處理元件、第一無線收發元件供電；所述第二無線收發元件和終端設置在體外；
其中，所述腦電信號採集元件與腦電信號處理元件連接，所述腦電信號處理元件與第一無線收發元件連接；
所述第一無線收發元件與第二無線收發元件建立無線傳輸；
所述第二無線收發元件與終端連接。
腦電信號監測系統的具體工作原理如下：
埋設在顱內的腦電信號採集元件採集腦組織產生的腦電信號，並將腦電信號傳輸至腦電信號處理元件，腦電信號處理元件對腦電信號進行濾波降噪、初步放大、A/D轉換等處理後將經過處理的腦電信號輸入至第一無線收發元件，第一無線收發元件將其通過無線發射的方式發送至第二無線收發元件，第二無線收發元件接收腦電信號後將其輸入至終端。終端對接收的腦電數據進行顯示和/或分析處理，並基於分析的結果判斷患者是否處於疾病發作狀態。
上述方案中，埋設在皮下的電子元件與設置在體外的電子元件之間是通過無線傳輸技術進行數據連接的，因此能夠克服現有的通過導線進行連接的方案所存在的弊端，有效地避免因導線通道的存在而出現的並發感染及腦脊液漏；同時，
進行無線連接的兩個電子元件之間的最大傳輸距離可達數十米，因此患者不會出現活動受限的情況，更不會出現因導線長度有限而出現的導線不慎拔出、斷裂等情況；再者，通過在皮下埋設高容量的電源元件，使得整個監測系統的工作時限能夠得到很大的延長，有利於對一些無特定發作規律的疾病的腦電信號進行長時間的監測。
上述方案中，在判斷後獲知患者處於疾病發作狀態時，則需要對患者進行治療，本發明提供的監測系統為了能夠達到監測及治療的目的，還專門做了以下的設置：所述腦電信號監測系統還包括有電刺激信號產生元件和電刺激元件，電刺激信號產生元件埋設在皮下，電源元件向電刺激信號產生元件供電；電刺激元件埋設在顱內，電刺激元件通過電刺激信號產生元件與第一無線收發元件連接。終端在判斷患者處於疾病發作狀態的情況下會下發產生電刺激信號的命令，下發的命令輸入至第二無線收發元件，並通過第二無線收發元件發送至第一無線收發元件，第一無線收發元件接收命令後將該命令通過輸入至電刺激信號產生元件，電刺激信號產生元件根據接收的命令產生相應的電刺激信號，並將其通過電刺激元件傳遞至顱內的腦組織，電刺激信號對患者的腦組織進行治療。
優選地，所述第一無線收發元件包括埋設在皮下的第一無線發射器和第一無線接收器，電源元件向第一無線發射器和第一無線接收器供電；所述第二無線收發元件包括設置在體外的第二無線發射器和第二無線接收器；其中第一無線發射器與腦電信號處理元件連接，第一無線發射器與第二無線接收器建立無線傳輸；第一無線接收器與電刺激信號產生元件連接，第一無線接收器與第二無線發射器建立無線傳輸；第二無線發射器和第二無線接收器與終端連接。
其中，第一無線發射器與第二無線接收器用於將採集的腦電信號發送至終端，而第一無線接收器與第二無線發射器用於將終端下發的產生電刺激信號的命令傳輸至電刺激信號產生元件。
優選地，所述第一無線發射器、第一無線接收器、第二無線發射器和第二無線接收器均為RF模塊或藍牙模塊。
優選地，所述終端包括監測儀和上位機，監測儀和上位機與第二無線收發元件連接。其中採集到腦電信號傳輸到監測儀和上位機後，監測儀對採集到的腦電信號進行顯示，而上位機對接收的腦電數據進行分析處理，並基於分析的結果判斷患者是否處於疾病發作狀態，在判斷患者處於疾病發作狀態時，上位機再下發相應的產生電刺激信號的命令。
優選地，所述腦電信號處理元件包括濾波器、信號放大器、存儲器、模數轉換器和控制器，腦電信號採集元件的數據輸出端通過濾波器、信號放大器、模數轉換器與控制器連接，控制器與存儲器、第一無線收發元件的發射數據輸入端連接，電源元件向濾波器、信號放大器、存儲器、模數轉換器和控制器供電。其中濾波器用於對採集的腦電信號進行濾波降噪，信號放大器用於對腦電信號進行放大，而模數轉換器用於對放大了的腦電信號進行模數轉換，並將模數轉換得到的腦電數據傳輸至控制器，控制器將腦電數據備份存儲在存儲器中，並將腦電數據傳輸至第一無線收發元件，第一無線收發元件對腦電數據進行發射。
優選地，所述電源元件為紐扣電池。
優選地，所述腦電信號採集元件、電刺激元件均為電極，腦電信號採集元件、電刺激元件封裝在一起後再埋設在顱內。
優選地，所述腦電信號採集元件、電刺激元件的數量分別為兩個以上。腦電信號採集元件、電刺激元件設置為多個，並將其分別設置在顱內的不同位置上，有利於對顱內的腦組織的不同部位進行全方面的監測及相應的治療。
優選地，所述腦電信號採集元件、電刺激元件設置在腦皮層或腦組織深部。
優選地，腦電信號處理元件、電刺激信號產生元件、第一無線收發元件、電源元件採用封裝技術封裝在一起，再埋設於皮下。採用封裝技術將皮下的電子元件封裝在一起，有利於降低埋設在皮下的電子元件總的體積。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：
1）體內的電子元件與體外的電子元件之間是通過無線傳輸技術進行數據連接的，因此能夠克服現有的通過導線進行連接的方案所存在的弊端，有效地避免因導線通道的存在而出現的並發感染及腦脊液漏；同時，進行無線連接的兩個電子元件之間的最大傳輸距離可達數十米，因此患者不會出現活動受限的情況，更不會出現因導線長度有限而出現的導線不慎拔出、斷裂等情況；
2）通過在皮下埋設高容量的電源元件，使得整個監測系統的工作時限能夠得到很大的延長，有利於對一些無特定發作規律的疾病的腦電信號進行長時間的監測。
附圖說明
圖1為實施例1的腦電信號監測系統的結構示意圖。
圖2為實施例2的腦電信號監測系統的結構示意圖。
圖3為實施例2的腦電信號監測系統的結構示意圖。
具體實施方式
附圖僅用於示例性說明，不能理解為對本專利的限制；
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的闡述。
實施例1
如圖1所示，腦電信號監測系統包括腦電信號採集元件、腦電信號處理元件、第一無線收發元件、第二無線收發元件、電源元件和終端。其中腦電信號採集元件埋設在顱內，第二無線收發元件和終端設置在體外。
腦電信號處理元件、第一無線收發元件和電源元件埋設在皮下，電源元件向腦電信號處理元件、第一無線收發元件供電。由於埋設在皮下的電子元件的體積不宜過大，所以在具體實施的時候，應該選擇體積小、集成化程度較高的相應型號產品來作為本實施例中的腦電信號處理元件、第一無線收發元件和電源元件，比如，可選擇大容量的紐扣電池作為電源元件。同時，為了進一步降低埋設在皮下的電子元件總的體積，還可以採用封裝技術將皮下的電子元件封裝在一起。
顱內、皮下和體外的電子元件的連接關係如下：其中，所述腦電信號採集元件與腦電信號處理元件連接，所述腦電信號處理元件與第一無線收發元件連接；所述第一無線收發元件與第二無線收發元件建立無線傳輸；所述第二無線收發元件與終端連接。
腦電信號監測系統的具體工作原理如下：
埋設在顱內的腦電信號採集元件採集腦組織產生的腦電信號，並將腦電信號傳輸至腦電信號處理元件，腦電信號處理元件對腦電信號進行濾波降噪、初步放大、A/D轉換等處理後將經過處理的腦電信號輸入至第一無線收發元件，第一無線收發元件將其通過無線發射的方式發送至第二無線收發元件，第二無線收發元件接收腦電信號後將其輸入至終端。終端對接收的腦電數據進行分析處理，並基於分析的結果判斷患者是否處於疾病發作狀態。
上述方案中，埋設在皮下的電子元件與設置在體外的電子元件之間是通過無線傳輸技術進行數據連接的，因此能夠克服現有的通過導線進行連接的方案所存在的弊端，有效地避免因導線通道的存在而出現的並發感染及腦脊液漏；同時，
進行無線連接的兩個電子元件之間的最大傳輸距離可達數十米，因此患者不會出現活動受限的情況，更不會出現因導線長度有限而出現的導線不慎拔出、斷裂等情況；再者，通過在皮下埋設高容量的電源元件，使得整個監測系統的工作時限能夠得到很大的延長，有利於對一些無特定發作規律的疾病的腦電信號進行長時間的監測。
實施例2
如圖2所示，本實施例在實施例1的腦電信號監測系統的基礎上，增設了電刺激信號產生元件和電刺激元件，其中，電刺激信號產生元件埋設在皮下，電源元件向電刺激信號產生元件供電；電刺激元件埋設在顱內，電刺激元件通過電刺激信號產生元件與第一無線收發元件連接。
本實施例提供的腦電監測系統在判斷獲知患者處於疾病發作的狀態下， 會做進一步的治療，其原理如下：
終端在判斷患者處於疾病發作狀態的情況下會下發產生電刺激信號的命令，下發的命令輸入至第二無線收發元件，並通過第二無線收發元件發送至第一無線收發元件，第一無線收發元件接收命令後將該命令通過輸入至電刺激信號產生元件，電刺激信號產生元件根據接收的命令產生相應的電刺激信號，並將其通過電刺激元件傳遞至顱內的腦組織，電刺激信號對患者的腦組織進行治療。
其中一種具體的實現方式，如圖3所示，第一無線收發元件包括埋設在皮下的第一無線發射器和第一無線接收器，電源元件向第一無線發射器和第一無線接收器供電；所述第二無線收發元件包括設置在體外的第二無線發射器和第二無線接收器；其中第一無線發射器與腦電信號處理元件連接，第一無線發射器與第二無線接收器建立無線傳輸；第一無線接收器與電刺激信號產生元件連接，第一無線接收器與第二無線發射器建立無線傳輸；第二無線發射器和第二無線接收器與終端連接。本實施例中，所述第一無線發射器、第一無線接收器、第二無線發射器和第二無線接收器均為RF模塊或藍牙模塊。
其中，第一無線發射器與第二無線接收器用於將採集的腦電信號發送至終端，而第一無線接收器與第二無線發射器用於將終端下發的產生電刺激信號的命令傳輸至電刺激信號產生元件。
本實施例中，腦電信號處理元件包括濾波器、信號放大器、存儲器、模數轉換器和控制器，腦電信號採集元件的數據輸出端通過濾波器、信號放大器、模數轉換器與控制器連接，控制器與存儲器、第一無線收發元件的發射數據輸入端連接，電源元件向濾波器、信號放大器、存儲器、模數轉換器和控制器供電。其中濾波器用於對採集的腦電信號進行濾波降噪，信號放大器用於對腦電信號進行放大，而模數轉換器用於對放大了的腦電信號進行模數轉換，並將模數轉換得到的腦電數據傳輸至控制器，控制器將腦電數據備份存儲在存儲器中，並將腦電數據傳輸至第一無線收發元件，第一無線收發元件對腦電數據進行發射。
顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而並非是對本實用新型的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權利要求的保護範圍之內。