專利名稱：非線性麻醉深度監測儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種對腦電信號進行采集、記錄和非線性處理來監測麻醉深度的裝置，它能夠區分患者在全麻手術中不同的麻醉狀態。
背景技術：
麻醉深度的監測在全麻手術中是非常重要的，如果麻醉不足，患者能感到疼痛而產生突然的動作，更嚴重的是麻醉不足和術中知曉會導致創傷后心理障礙和精神障礙。如果麻醉程度過深，會對患者的生命造成威脅。傳統的麻醉監測方法有觀察心率、血壓等臨床體征、測量皮膚導電性、觀察瞳孔對光反射、食管下段收縮性以及心率變異性等。由于這些方法指標并非是判定麻醉深度的特異性指標，并且無法確定其圍術期的正常值，目前較少在臨床中使用。目前用于麻醉深度監測的有中潛伏期聽覺誘發電位(MLAER)，由于聽覺誘發電位信號十分微弱(小于0.5μV)，疊加過程非常耗時；在監測過程中需要給予患者聲音刺激，患者必須無聽覺障礙；而且MLAER沒有直接反映大腦皮層的意識和信息加工過程，同時也受神經系統疾病和用藥等因素的影響，還需進一步的研究。雙譜指數方法(BIS)只利用原始腦電的一部分信息來進行分析，未能將全部腦電信息進行分析；BIS反映的是1分鐘前的麻醉狀態，達不到實時監測的要求。所以，在全麻手術中需要提供實時、有效的麻醉深度監測儀。
發明內容
混沌理論和非線性動力學方法研究和分析大腦的功能活動表明腦電信號起源于一個高度的非線性系統，腦電活動具有確定性混沌的特性，非線性動力學分析可以提供大腦功能活動的情況，所以使用非線性動力學分析適合于麻醉深度的監測。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是1.建立硬件系統非線性麻醉深度監測儀硬件系統包括腦電信號放大器和數據處理主機。腦電信號放大器用于采集患者手術過程中的自發腦電信號，數據處理主機用于對采集數據進行記錄、顯示和非線性動力學處理。
2.編寫應用軟件非線性麻醉深度監測儀軟件系統由數據采集、通訊、記錄、非線性動力學處理、顯示和界面控制模塊組成。其中非線性動力學方法有關聯維數、復雜度、近似熵。
2.1關聯維數的計算公式為D2=limr→0logC(r)log(r)]]>2.2復雜度的計算按照Kasper和Schuster的算法進行計算；2.3近似熵的計算按照Pincus的算法進行計算；2.4將上述方法計算出的結果，再進行遞推處理，得到非線性指數 2.5將處理出的結果按指數和趨勢圖的方式進行顯示。
3.進行臨床試驗驗證非線性動力學方法用于監測麻醉深度可行性，找出麻醉深度與非線性指數的關系，確定非線性指數值。
本發明的有益效果是
非線性動力學分析用于麻醉深度的監測是可行的。非線性分析速度快、實時性強，在1秒之內即可處理出結果并進行顯示。非線性指數能夠實時、靈敏地反映全麻手術中患者的麻醉深度，便于麻醉師了解患者的麻醉深度情況，為控制麻醉藥物提供客觀依據。整個監測儀結構簡單，操作簡便。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1為本發明的硬件結構。本發明硬件部分由電極、腦電信號放大器和數據處理主機三部分組成。
圖2為本發明的軟件結構。本發明軟件部分由硬件驅動模塊、數據采集模塊、記錄模塊、顯示模塊、非線性動力學處理模塊和界面控制模塊組成。
圖3為經過本發明處理出的一個典型的全麻手術過程中的非線性趨勢圖，縱坐標表示從30到100的非線性麻醉深度指數(ENI)，橫坐標表示手術中從開始進行非線性處理直到結束的時間。Cx表示采用復雜度方法進行處理的ENI，ApEn表示采用近似熵方法進行處理的ENI。
具體實施例方式
在圖1中，患者的自發腦電信號通過電極進行拾取(按照國際標準導聯10～20系統在病人前額FP1、FP2安放電極，以耳垂為參考)，通過導線傳輸至腦電信號放大器中，經差動放大后由A/D轉換器轉換為數字信號(采樣位數為12Bit，采樣頻率為500Hz。)，由通過微處理器控制的無線收發器將信號發射到數據處理主機。數據處理主機中的無線收發器接收到的數字信號，經USB控制器轉換成USB總線信號傳輸至計算機主板的USB接口。通過軟件將接收到的數據進行處理后在LCD顯示器上進行顯示，用戶可通過鍵盤鼠標對軟件進行設置和控制。
在圖2中，傳輸至USB接口的數字信號經驅動程序，由數據采集模塊采集到數據緩沖區中。由界面控制模塊對人機對話進行管理，控制相應的模塊將采集到緩沖區的數據進行記錄、顯示和非線性動力學實時處理。
在圖3中，一個典型的全麻手術過程可以分為清醒、誘導、麻醉維持、復蘇和覺醒這樣幾個階段。可以看出，不論是采用Cx進行處理的ENI，還是采用ApEn進行處理的ENI，均可以明顯地反映出患者在全麻手術各階段的思維和意識活躍程度在麻醉開始前的清醒階段，ENI的數值維持較高的水平(ENI值大于70)。在誘導階段，隨著麻醉藥物進入患者體內并逐漸產生作用，患者的思維和意識活躍程度逐漸降低，ENI的數值也相應地呈現一個降低的趨勢。在麻醉維持階段，患者處于思維和意識喪失狀態，ENI的數值降至最低(ENI值為35到60)，并在整個麻醉維持階段中保持相對的穩定。在復蘇和覺醒階段，隨著停用麻醉藥物，患者的思維和意識活躍程度逐漸回復，ENI的數值也相應地呈現一個上升的趨勢。
權利要求
一種新型非線性麻醉深度監測儀，該儀器通過采集患者的全麻或鎮靜狀態下的腦電信號，對其進行記錄、分析和顯示；其技術特征是使用非線性動力學方法，對腦電信號中的思維和意識成分進行實時計算和顯示，以非線性指數、非線性指數隨時間推移的變化趨勢來反映患者麻醉深度的變化情況。
全文摘要
一種新型非線性麻醉深度監測儀，該儀器由電極、腦電信號放大器、數據處理主機、分析軟件組成。腦電信號放大器放大和采集全麻或鎮靜狀態下患者的腦電信號，通過無線通訊，輸入數據處理機進行記錄、分析和顯示。采用非線性動力學分析的分析方法，對腦電信號中的思維和意識成分進行實時處理和顯示；以非線性指數、非線性趨勢圖來表示患者麻醉深度的變化情況，達到在全麻或鎮靜手術中實時監測患者麻醉深度的目的。
文檔編號A61B5/0476GK101081164SQ20061002104
公開日2007年12月5日 申請日期2006年5月30日 優先權日2006年5月30日
發明者吳洪宇 申請人:吳洪宇