專利名稱：一種視、聽、體感跨感覺通道同時刺激和記錄系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于生物醫學信號檢測領域，尤其是一種視、聽、體感跨感覺通道同時刺激和記錄系統。
背景技術：
事件相關電位(Event Related Potentials, ERPs)是與感覺、認知活動密切相關的一類腦電信號(Electroencephalogram，EEG)。二十世紀六十年代，Sutton等提出了事件相關電位的概念，通過平均疊加技術從頭皮表面記錄大腦誘發電位來反映認知過程中大腦的神經電生理改變，因為事件相關電位與認知過程有密切關系，故被認為是大腦‘內嵌’ 功能的反映，也是我們了解大腦的窗口。ERI^s屬于誘發電位(Evoked Potentials,EPs)的一種，誘發電位依據刺激通道分為聽覺誘發電位(Auditory Evoked Potentials, AEPs), U^^R^iil (VisualEvoked Potentials, VEPs)(Somatosensory Evoked Potentials, SEPs)等；根據潛伏期長短分為早潛伏期誘發電位、中潛伏期誘發電位、晚 (長)潛伏期誘發電位和慢波。根據人腦認知過程，將誘發電位分為兩大類與感覺或運動功能有關的外源性刺激相關電位和與認知功能有關的內源性事件相關電位。視覺、聽覺和體感覺等多種感覺通道的刺激均可在自發腦電(EEG)的背景下誘發出ERP信號。近年來由于相關知識的積累和測試技術的進步，新技術在ERP研究中的應用取得快速發展，使跨感覺通道事件相關電位(CMERPs，Cross-Modal Event-Related Potentials)研究成為可能。在日常生活中，人們不得不同時注意多種感官信息以便在復雜環境中做出正確判斷，而單一感覺通路刺激的ERP誘發模式對于準確、穩定、快速地分析和定位人的主動性認知活動存在明顯的局限。為了更貼近于真實的認知環境和大腦慣常的功能活動狀態，跨感覺通路(Cross-Model)刺激在近年來的神經生理學研究中得到廣泛關注。Cmeri5s具有多感覺通道數據同時采集，且波幅高、潛伏期短尤其還含有高維度空間分布信息，可彌補單一感覺通道誘發ERP信息單一和無法整合其他感覺信息的局限，成為ERP研究領域中新的研究趨勢。CMERI^s作為認知科學和醫學神經科學研究中一種新型的研究手段，迄今為止，在認知神經科學和人機交互研究中應用的感覺信號刺激記錄系統大多是以視、聽、體感單獨刺激和視聽聯合刺激為主，這樣就限制的CMERP研究的范圍，如在很多環境下需要體感覺、 痛覺等感覺通道與視、聽感覺通道一起參與認知神經活動；另一方面，SEP技術在國外先進國家神經外科手術中大量應用，以檢測病人術中的神經信號通路狀態，以最大限度地保護病人神經系統的安全。但是，現有技術只能實現視覺、聽覺兩種感覺通道刺激聯合，不能將 SEP與VEP和AEP信號結合起來應用，主要原因是三通道聯合刺激系統對刺激觸發技術的要求比較高，難以同時觸發三個通道的刺激并準確標記刺激觸發時間。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種視、聽、體感跨感覺通道同時刺激和記錄系統，本發明通過構建一套可編程同時觸發三種感覺通道刺激的系統，能準確標記刺激時間并在一定范圍內任意調整三種感覺通道的刺激參數，實現同時誘發和記錄三種感覺通道刺激的功能，解決了現有技術只能實現兩種感覺通道刺激聯合呈現的問題。本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的一種視、聽、體感跨感覺通道同時刺激和記錄系統，包括刺激控制主機、視聽刺激裝置、EEG信號濾波放大器和數字化EEG信號記錄裝置，該刺激控制主機與視聽刺激裝置相連接，視聽刺激裝置通過被試者與EEG信號濾波放大器相連接，該EEG信號濾波放大器的輸出端與數字化EEG信號記錄裝置相連接，視聽刺激裝置還通過標記信號分配器與兩臺體感刺激器的觸發信號輸入端及EEG信號濾波放大器的標記信號輸入端相連接，兩臺體感刺激器的輸出端通過被試者與EEG信號濾波放大器相連接。而且，所述的信號分配器為一分二并口裝置，一個并口與兩臺體感刺激器相連接， 另一個并口與EEG信號濾波放大器相連接。而且，與兩臺體感刺激器相連接的并口為25針并口，該25針并口的第4針和第5 針分別與兩臺體感刺激器的觸發信號輸入端相連接。而且，所述的刺激控制主機包括安裝有刺激程序編輯軟件的計算機和顯示視覺刺激信號的視覺刺激顯示器；所述的視聽刺激裝置為STIM AUDIO SYSTEM P/N1105設備；所述的EEG信號濾波放大器為SynAmps放大器；所述的數字化EEG信號記錄裝置為安裝有EEG 記錄分析軟件的計算機；所述的體感刺激器為依萊創電刺激器。本發明的優點和積極效果是本發明通過構建一套視、聽、體感三種感覺通道刺激系統，以編程方式實現同時誘發和記錄三種感覺通道刺激的功能，同時在一定范圍內可任意調整三感覺通道刺激的刺激參數，解決了現有技術只能實現兩種感覺通道刺激聯合呈現的問題，拓展了 ERPs的研究領域，為三感覺通道聯合刺激在認知神經科學和人機交互研究領域的應用提供了可靠的保證。
圖1為本發明的系統連接示意圖；圖2為25針并口與兩臺體感刺激器連接示意圖；圖3為系統處理流程示意圖；圖4為本發明應用實例的連接示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述一種視、聽、體感跨感覺通道同時刺激和記錄系統，如圖1所示，包括刺激控制主機、視聽刺激裝置、標記信號分配器、兩臺體感刺激器、EEG信號濾波放大器和數字化EEG信號記錄裝置。刺激控制主機與視聽刺激裝置相連接，視聽刺激裝置的標記信號輸出端通過標記信號分配器分別連接到兩臺體感刺激器觸發信號輸入端和EEG信號濾波放大器標記信號輸入端；該視聽刺激裝置通過被試者與EEG信號濾波放大器的數據接收端相連接，兩臺體感刺激器的輸出端通過被試者與EEG信號濾波放大器的數據接收端相連接，該EEG信號濾波放大器的輸出端與數字化EEG信號記錄裝置相連接。其中，刺激控制主機包括安裝有刺激程序編輯軟件(Stim2軟件)的計算機和用于顯示視覺刺激信號的視覺刺激顯示器； 視聽刺激裝置采用STIM AUDIO SYSTEM Ρ/Ν 1105設備，EEG信號濾波放大器采用SynAmps 放大器，數字化EEG信號記錄裝置為一臺安裝有EEG記錄分析軟件(SCan4. 3)的計算機；兩臺體感刺激器采用珠海市神和醫療設備有限公司生產的依萊創電刺激器(ELECTR0N-ESA)； 標記信號分配器為一分二并口裝置，一個并口與兩臺體感刺激器相連接，另一個并口與EEG 信號濾波放大器相連接，其中，與兩臺體感刺激器相連接的接口為25針并口，如圖2所示， 該25針的第4針和第5針分別連接到兩臺體感刺激器觸發信號輸入端，第25針為接地端， 視聽刺激裝置的標記信號通過25針并口的第4針和第5針觸發兩臺體感刺激器工作。下面結合如圖3所示應用實例具體說明本系統的工作過程。按照上述方式將刺激控制主機、視聽刺激裝置、標記信號分配器、兩臺體感刺激器、EEG信號濾波放大器和數字化 EEG信號記錄裝置連接在一起，被試者坐在視覺刺激顯示器的前面并帶上氣動耳機，同時左手與體感刺激器相連接，進行視覺、聽覺和體感覺三種刺激，其中每類刺激又包括靶刺激和非靶刺激兩種形式。視覺刺激呈現在17寸CRT視覺刺激顯示器中央，包括靶刺激(實心圓， 綠色；直徑3cm ；持續時間60ms)和非靶刺激(實心圓，紅；直徑3cm ；持續時間60ms)；聽覺刺激由視聽刺激裝置(STIM AUDIO SYSTEM Ρ/Ν 1105)輸出，由氣動耳機傳導到雙耳，包括靶純音刺激(頻率2kHz，強度80分貝，持續時間60ms)和非靶純音刺激(頻率IkHz，強度 80分貝，持續時間60ms)；體感覺刺激由連接到被試左手食指的指環電極呈現，包括靶刺激 (高強度1. 5士0. 1mA，持續時間1ms)和非靶刺激(低強度1.0士0. 1mA，持續時間1ms)， 體感覺刺激由兩臺依萊創電刺激器(ELECTR0N-ESA)產生，視覺、聽覺和體感覺刺激同時呈現。本系統在刺激控制主機通過編程可以產生沈個刺激條件，其中靶刺激條件有19 個，每個刺激條件有72個刺激，非靶刺激條件有7個，每個刺激條件有150個刺激，靶刺激數量與非靶刺激數量的比例接近1 1，靶刺激與非靶刺激隨機呈現。刺激測試包括六個單元，刺激條件間的間隔時間從1. 5-2. 5s間隨機產生，每個單元結束后被試者休息片刻。測試要求被試者探測到靶刺激后盡快準確地做出判斷，并用右手食指按反應鍵，被試者的反應時間、正確率和腦電數據被同時記錄。測試正式開始前需要對被試者進行200個刺激的反復訓練，直到被試熟悉測試為止。測試在一間隔音的暗室完成。在測試過程中，要求被試者放松心情、集中注意力，端正地坐在距顯示器75cm的位置，少眨眼，頭盡量保持不動。本系統的處理流程，如圖4所示，刺激主機發出刺激命令后，視聽刺激裝置同時向兩臺體感刺激器及EEG信號濾波放大器發送標記信號，同時，視聽刺激裝置呈現視聽刺激， 體感刺激器呈現體感刺激，被試者受到刺激后并誘發ERPs，所產生的EEG信號被送入到EEG 信號濾波放大器，EEG信號濾波放大器對EEG信號進行放大后送入到數字化EEG信號記錄裝置中進行記錄分析處理。為了實現二十六種刺激條件，針對視聽刺激裝置的輸出原理，用刺激程序編輯軟件設置刺激類型和刺激編號，以實現二十六種刺激類型，見表1。
權利要求
1.一種視、聽、體感跨感覺通道同時刺激和記錄系統，包括刺激控制主機、視聽刺激裝置、EEG信號濾波放大器和數字化EEG信號記錄裝置，該刺激控制主機與視聽刺激裝置相連接，視聽刺激裝置通過被試者與EEG信號濾波放大器相連接，該EEG信號濾波放大器的輸出端與數字化EEG信號記錄裝置相連接，其特征在于視聽刺激裝置還通過標記信號分配器與兩臺體感刺激器的觸發信號輸入端及EEG信號濾波放大器的標記信號輸入端相連接，兩臺體感刺激器的輸出端通過被試者與EEG信號濾波放大器相連接。
2.根據權利要求1所述的一種視、聽、體感跨感覺通道同時刺激和記錄系統，其特征在于所述的信號分配器為一分二并口裝置，一個并口與兩臺體感刺激器相連接，另一個并口與EEG信號濾波放大器相連接。
3.根據權利要求2所述的一種視、聽、體感跨感覺通道同時刺激和記錄系統，其特征在于與兩臺體感刺激器相連接的并口為25針并口，該25針并口的第4針和第5針分別與兩臺體感刺激器的觸發信號輸入端相連接。
4.根據權利要求1至3任一項所述的一種視、聽、體感跨感覺通道同時刺激和記錄系統，其特征在于所述的刺激控制主機包括安裝有刺激程序編輯軟件的計算機和顯示視覺刺激信號的視覺刺激顯示器；所述的視聽刺激裝置為STIM AUDIO SYSTEM Ρ/Ν 1105設備； 所述的EEG信號濾波放大器為SynAmps放大器；所述的數字化EEG信號記錄裝置為安裝有 EEG記錄分析軟件的計算機；所述的體感刺激器為依萊創電刺激器。
全文摘要
本發明涉及一種視、聽、體感跨感覺通道同時刺激和記錄系統，包括刺激控制主機、視聽刺激裝置、EEG信號濾波放大器和數字化EEG信號記錄裝置，該刺激控制主機與視聽刺激裝置相連接，視聽刺激裝置通過被試者與EEG信號濾波放大器相連接，該EEG信號濾波放大器的輸出端與數字化EEG信號記錄裝置相連接，其主要技術特點是視聽刺激裝置還通過標記信號分配器與兩臺體感刺激器的觸發信號輸入端及EEG信號濾波放大器的標記信號輸入端相連接，兩臺體感刺激器的輸出端通過被試者與EEG信號濾波放大器相連接。本發明以編程方式實現同時誘發和記錄三種感覺通道刺激的功能，解決了現有技術只能實現兩種感覺通道刺激聯合呈現的問題，拓展了ERPs的研究領域。
文檔編號A61B5/0476GK102172327SQ20111008610
公開日2011年9月7日 申請日期2011年4月7日 優先權日2011年4月7日
發明者王悟夷, 胡勇, 謝小波 申請人:中國醫學科學院生物醫學工程研究所