用于在手术期间防止记录的生物信号干扰的系统和方法技术方案

提供了一种用于记录、处理和监测生物信号的系统，该系统被配置为只要使用电动手术工具或者其它高频干扰发生器时停止采集数据。这种系统可保护系统的硬件并且减小或消除采集的失真信号。一些实施方式的系统包括被配置为检测高频干扰的存在的放大器系统。还公开了相关方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2013年9月30日提出的题为“防止在手术过程中干扰SSEP信号的方法”的美国临时专利申请61/884525号的权益，其公开内容通过参考明确地并入本文的全部内容中。
本技术大体涉及电生理学领域。具体地，本技术涉及用于在记录和/或处理生物信号的过程中过滤掉噪声的设备、系统及方法。
技术介绍
在手术中引发和跟踪激发性电位是用于监视潜在神经损伤的既定方法。例如，使用常规的术中神经生理监测(IONM)系统(intraoperativeneurophysiologicmonitoringsystem)在手术期间电刺激患者并且监测所得到的体感激发性电位(SSEP)是可识别大脑、脊髓和外周神经功能变化的公认并有用的临床过程。当严重的神经损伤的风险较高时，例如，像在大脑和脊髓手术期间，通常使用常规的IONM系统。尽早并且准确地对神经系统的功能的变化进行识别，可最小化对神经系统的结构的长期损害的发生率。类似地，已经开发了改进的神经生理监测的设备和方法，其可被用于在其它手术中刺激并监测患者的激发性电位，以确定并防止位置影响(positioningeffect)的损伤(positioningeffectinjury)。在约翰逊等人的美国专利号8731654中描述了这种设备和方法，在此将其公开内容通过引用结合于本文全部内容中。位置影响的损伤是由外周神经结构过分的拉力或压力而引起的损伤。其可由手术期间放置患者的位置而引起。位置影响的报警信号包括例如像身体的一部分的麻木、刺痛，或者虚弱的感觉。在手术过程中，患者通常处于全身麻醉的状态下并且无法对位置影响的常见报警信号进行识别或做出反应。因此，患者可能会在手术过程期间处于不合适的位置。来自位置影响的持续创伤可能导致一个或多个外周神经的长期甚至永久性的损伤。通常可使用专用计算设备执行术中神经生理监测，该专用计算设备可将电刺激传递至患者的身体，并且记录由身体作出响应而产生的信号。可替代地，可记录不需要刺激而自发产生的信号。专用计算设备通常对所记录的信号执行一些处理，并且医护专业人员可以监测所处理的信号的改变。为了有效进行监测，噪声和干扰应该被最小化。当目标信号非常小时(如用激发性电位时)，减小噪声和干扰需特别关注，因为即使出现很小的噪声也会由于小数值的激发性电位而严重减小信噪比。激发性电位(例如SSEP)是具有小至一微幅或者更小的幅值的微小生物电信号。已经开发了减小存在于所处理的生物信号中的随机噪声的技术。不幸的是，目前的技术不够完善。当使用当前技术时，存在于所处理的信号中的干扰会明显扭曲所处理的信号。因此，需要改进的信号采集和/或处理系统，以及能够进一步减小或消除在所处理的信号中的干扰的技术。
技术实现思路
非常需要能够可靠采集信号并且显示理想的生物信号的改进的术中电生理监测设备和方法。需要能够采集并显示准确和精确波形的医疗设备，该波形匹配由患者身体响应于刺激而产生的生物信号。需要可消除或者基本消除在所述处理的信号中存在的由电动手术设备引起的电干扰的信号处理设备和方法。本文所提供的实施方式可解决这些需要的一个或多个。在本文所描述的实施方式大体涉及用于采集和分离在手术期间检测到的激发性电位信号和/或其它生物信号的改进的设备、组件、系统以及方法。各种实施方式涉及用于以这种减小或消除来自电动手术设备的干扰，同时保持目标生物信号的方法处理所记录的信号的设备、系统和方法。本公开的一个方面涉及用于检测在主体内的神经功能的变化的方法。该方法能够利用本文描述的任何设备、装置及系统。该方法可以包括从患者接收一个或多个生物信号(诸如激发性电位)作为生物信号检测设备的输入。该方法可进一步包括获取具有最小的电子干扰或者背景噪声的处理信号，其中所述背景噪声污染所处理的信号，并且其中，当存在高频电子干扰或者背景噪声时，通过减小、阻挡、忽视或者忽略所接收的检测信号获取这种所处理的信号。该方法可进一步包括将在不同时间段接收的至少两个所处理的信号进行比较，并且基于至少两个所处理的信号的比较确认在生物信号中的变化。在一些实施方式中，该生物信号可以是来自外周神经的激发性电位。在一些实施方式中，该方法可进一步包括在医疗过程中或在主体没有意识时检测神经损伤，包括但不限于基于所观察的在至少两个所处理的信号之间的变化的位置影响。本公开的另一方面涉及由生物信号监测设备中的放大器系统执行的方法。在各种实施方式中，该方法包括：经由用户接口从用户接收阈值电平输入；沿着第一信号线路接收第一检测信号，其中，第一检测信号包括目标生物信号以及高频噪声；过滤第一检测信号以减小在第一检测信号中的高频噪声；放大第一检测信号以增大生物信号的幅值；将第一检测信号从模拟转换成数字以便通过微处理器采集数据；沿着第二信号线路接收第二检测信号，其中，第二检测信号包括目标生物信号和高频噪声；将第二检测信号与阈值电平进行比较以确定第二检测信号或者阈值电平哪个更大；并且当检测到第二检测信号大于阈值电平时，执行一个或多个步骤以停止采集第一检测信号。在一些实施方式中，执行用于停止采集失真信号的一个或多个步骤包括：由微处理器停止采集和存储数字数据，其中，从第一信号线路的模数转换器接收数字数据，并且其中，数字数据是数字化的第一检测信号。此外或者可代替地，在一些实施方式中，执行用于停止采集失真信号的一个或多个步骤包括：沿控制线将中断信号传输到第一信号线路内的放大器，其中，中断信号使放大器暂停操作。在这样一些实施方式中，放大器停止操作大约5秒到大约60秒。在其它实施方式中，放大器停止操作，直到检测到第二检测信号不再大于所述阈值电平，或者直到定义的时间的之后。在其它实施方式中，放大器停止操作直到停止传输中断信号。本公开内容的另一方面涉及存储指令的非临时性计算机可读介质。在一些实施方式中，当执行指令时，使得处理器执行例如上述的方法的实施方式的方法。本公开内容的另一方面涉及用于将目标激发性电位或其它生物信号与存在于所记录的信号中的高频噪声分离的自动设备。在一些实施方式中，该设备包括非临时性计算机可读介质，诸如上述的或者在本公开其它地方所述的计算机可读介质。在一些实施方式中，该设备进一步包括：处理器，被配置为执行存储在非临时性计算机可读介质上的指令；信号输入端，被配置为耦接到记录电极；以及数据输出端，被配置为将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放大器系统，包括：第一信号通路和第二信号通路，每个信号通路具有检测信号的输入端，其中，所述检测信号包括目标信号和高频干扰，其中，所述第一信号通路被配置为放大所述目标信号，并且按顺序包括：低通滤波器、放大器、模数转换器以及微处理器；其中，所述第二信号通路被配置为检测所述高频干扰，并且包括：电耦接于射频检测器的带通滤波器或高通滤波器、比较器、数模转换器以及所述第一信号通路的所述微处理器；其中，所述比较器被配置为将从第一引脚进入的第一信号的大小与从第二引脚进入的第二信号进行比较，所述比较器的所述第一引脚电耦接至所述射频检测器的输出端，并且所述第二引脚经由所述数模转换器电耦接至所述微处理器的输出端；并且其中，所述微处理器电耦接至所述比较器的输出端，并且配置为当所述第一信号大于所述第二信号时，在所述检测信号内检测高频干扰的存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.30 US 61/884,5251.一种放大器系统，包括：
第一信号通路和第二信号通路，每个信号通路具有检测信号的
输入端，其中，所述检测信号包括目标信号和高频干扰，
其中，所述第一信号通路被配置为放大所述目标信号，并且按
顺序包括：低通滤波器、放大器、模数转换器以及微处理器；
其中，所述第二信号通路被配置为检测所述高频干扰，并且包
括：电耦接于射频检测器的带通滤波器或高通滤波器、比较器、数
模转换器以及所述第一信号通路的所述微处理器；
其中，所述比较器被配置为将从第一引脚进入的第一信号的大
小与从第二引脚进入的第二信号进行比较，所述比较器的所述第一
引脚电耦接至所述射频检测器的输出端，并且所述第二引脚经由所
述数模转换器电耦接至所述微处理器的输出端；并且
其中，所述微处理器电耦接至所述比较器的输出端，并且配置
为当所述第一信号大于所述第二信号时，在所述检测信号内检测高
频干扰的存在。
2.根据权利要求1所述的放大器系统，其中，所述第二信号是由用户
经由用户接口与所述微处理器进行交互所设置的阈值信号。
3.根据权利要求1所述的放大器系统，其中，所述系统被配置为在检
测到高频干扰时暂停信号放大。
4.根据权利要求1所述的放大器系统，其中，所述系统被配置为在检
测到高频干扰时暂停采集数据。
5.根据权利要求1所述的放大器系统，进一步包括将所述微处理器与
所述放大器电连接的控制线，其中，所述控制线被配置为在检测到
高频干扰时将中断信号传递至所述放大器。
6.根据权利要求1所述的放大器系统，进一步包括位于所述比较器和
所述微处理器之间的一个或多个低通滤波器。
7.根据权利要求1所述的放大器系统，其中，所述第二信号通路的所
述带通滤波器包括：配置为在消除有用的频带之外的信号的同时，
通过有用的频带的一个或多个电感器、电容器，或者它们的组合。
8.根据权利要求7所述的放大器系统，其中，所述有用的频带是200kHz
到6MHz。
9.根据权利要求1所述的放大器系统，其中，所述射频检测器包括超
快二极管、接地的电容器，以及接地的并联分流电阻器。
10.根据权利要求1所述的放大器系统，其中，所述目标信号是生物信
号。
11.根据权利要求10所述的放大器系统，其中，所述生物信号是激发性
电位。
12.一种用于记录非失真的激发性电位的系统，包括：
信号输出端，用于直接或间接地耦接至刺激电极，以将电刺激
传递至身体；
信号输入端，用于直接或间接地耦接至记录电极，以接收检测
信号，其中所述检测信号包括高频干扰，以及由所述身体的神经系
统响应于所述电刺激而生成的激发性电位；以及
处理电路，耦接至所述信号输入端，其中，所述处理电路包括：
配置为处理和分析记录信号的微处理器，以及放大器系统，
其中，所述放大器系统包括：被配置为放大所述激发性电位的
第一信号通路，以及被配置为检测所述高频干扰的第二信号通路，
其中，所述第一信号通路和所述第二信...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡梅伦·马洪，柯特·H·拉贝尔，
申请(专利权)人：赛佛欧普手术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US