專利名稱：基于p-vep的弱視檢查系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于醫療電子產品制造技術領域，具體涉及一種基于圖像翻轉 模式視覺誘發電位(P-VEP)的弱視檢查系統。
背景技術：
弱視是指眼部無明顯器質性病變，以功能性因素為主所引起的遠視力《0. 8 且不能矯正者，弱視是兒童中較為常見的眼病，發病率約為2%-3%。我國有3億 多兒童，約有1千萬弱視患兒。因此，弱視的研究及防治是一個相當重要的問 題，關系到下一代的健康成長。
對弱視進行早期診斷和治療是防治弱視的關鍵。作為客觀評估視功能的檢 查方法，視覺電生理廣泛用于弱視的輔助診斷。視誘發電位(Visual Evoked Potential, VEP)屬于誘發電位(Evoked Potential, EP)的范疇，是大腦皮層 對視覺刺激發生反應得一簇電信號，又稱為視誘發皮層電位(Visual Evoked Cortical Potential, VECP)或視誘發反應(Visual Evoked Response, VER)。 VEP可通過放在頭部相應位置的表面電極被記錄下來。
根據刺激頻率的不同，視覺誘發電位可分為瞬態視覺誘發電位和穩態視覺 誘發電位。中國專利局公布了 "基于腦電穩態誘發響應的控制裝置"(申請號 99122161.3)，其采用穩態刺激誘發視覺誘發電位實現腦機接口，用快速傅立葉 變換對腦電信號進行頻率分析，得到相應的頻率成分，進而實現判斷和控制。 該技術的優點是信號提取方法簡單，易實現。但該技術亦存在一定的局限性。(1) 穩態視覺誘發電位對視覺刺激器的頻率穩定性要求很嚴格，不同的目標需要采 用不同的刺激頻率，而且各個頻率必須非常穩定。若刺激頻率不穩定，誘發電 位的頻譜峰值會發生變化，將直接影響腦機接口控制信號提取的正確率。(2) 穩態刺激頻率范圍一般為6-14Hz，而人的自發腦電a波頻率為8-13Hz，其信 號幅度強于誘發電位，選擇刺激頻率還需避開a波所在頻帶，視覺刺激頻率的 選擇受到一定的限制。(3)當視覺刺激頻率較高時，部分受試者感覺眼睛不適，眨眼次數增多，難以持續注視刺激目標。(4)還有少數受試者的瞬態誘發電位 比較大，但當刺激頻率較高時，可能會有部分人不能利用穩態視覺誘發電位實 現腦機接口 ，則可嘗試采用瞬態視覺誘發電位來實現腦機接口 。
根據刺激方式不同，VEP主要分為閃光視覺誘發電位(F-VEP)和圖形視覺誘 發電位(P-VEP)，利用圖形方式(一般采用不同空間頻率和時間頻率的黑白棋盤 格)刺激視網膜后，產生的VEP信號，稱之為P-VEP。在弱視診斷中，F-VEP沒 有特殊意義。患者的P-VEP信號有著特征的改變，這在弱視臨床和研究工作中 有兩點重要意義， 一是為臨床醫師提供早期發現兒童弱視的方法；二是對弱視 發生機制提供客觀的研究手段。
然而，P-VEP的提取非常困難，因為P-VEP信號十分微弱，通常淹沒在波幅 較大的背景腦電及其它噪聲中，必須采取一些特殊的處理技術來達到檢測的目 的。而常用的消噪方法在消除噪聲的同時，數據信息也會產生失真而丟失真實 信息。基于小波變換的消噪法能滿足各種消噪要求，且與傳統的消噪方法相比， 小波消噪有很多優點。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種基于瞬態的圖像模式翻轉視覺誘發電位 (P-VEP)技術提取腦機接口控制信號并實現了一個基于P-VEP的弱視檢查系統。
本實用新型所采取的技術方案基于P-VEP的弱視檢査系統包括主機、輔 顯示器、電極、全隔離生物電放大器，主機上設主顯示器及A/D轉換卡，主顯 示器顯示系統界面，供醫生操作；主機連接輔顯示器，輔顯示器采用圖像翻轉 方式，產生能誘發視覺電位信號的刺激圖形；電極一端接被檢查者大腦枕部的 頭皮，另一端接全隔離生物電放大器，電極采集視覺誘發電位信號(作用電極的 位置通常是放在0z位，02位是位于前后中線枕外粗隆向上10%;參考電極通常是 放在鼻根上方5 8cm處；地電極通常放在耳垂或乳突處)，并將該信號傳至全隔 離生物電放大器進行放大處理；全隔離生物電放大器通過A/D轉換卡與主機相 連，經全隔離生物電放大器輸出的信號進行A/D轉換；主機上設一基于P-VEP 的弱視檢查模塊，該模塊包括數據管理模塊和檢查模塊，數據管理模塊由用戶管理、數據管理子模塊構成；檢査模塊由閥值搜索、信號處理、疊加平均、信 號采集、刺激圖形及實時顯示子模塊構成；主機對A/D轉換卡輸出的數據進行 一系列處理，包括錯相刺激策略用于誘發電位的疊加，在小波變換域提取特征 向量，特征相量輸入感知器神經網絡，感知器神經網絡輸出待識別信號隸屬于 視覺誘發電位信號模糊集的隸屬度，然后通過行簡單的模糊模式識別，得到腦 機接口控制信號，并在主顯示器顯示；醫生對提取到的信號曲線關鍵特征值進 行標注，生成并打印檢查報告。
所述的基于P-VEP的弱視檢査系統，弱視檢査模塊還包括各種圖形翻轉模 式剌激源生成模塊以及數據分析模塊，數據分析模塊由波形分析、閥值分析及 對比分析子模塊構成。
所述的基于P-VEP的弱視檢查系統，電極采用國際標準銀盤電極。
本實用新型具有以下優點
(1) 由于瞬態視覺誘發電位與刺激之間具有較嚴格的瑣時關系(視覺誘發 電位出現在刺激后相對固定的時間段內)，能較準確地檢測出誘發電 位信號，有利于提高腦機接口的準確率。
(2) 控制信號的提取方法對刺激頻率的穩定性沒有嚴格要求，采用軟件編 程方式即可在計算機屏幕上產生視覺刺激模式，而且可根據需要靈活 地實現多種腦機接口視覺刺激模式。
(3) 采用頭皮電極記錄枕部的皮層視覺誘發電位，該記錄方式無創，使用 者無需訓練或只需很少訓練，容易被人接受。


圖1是本實用新型的系統硬件結構圖。 圖2是本實用新型的系統功能模塊圖。 圖3是本實用新型的系統處理流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作詳細說明。如圖1所示，本系統硬件部分主要由工控主機、輔顯示器、全隔離全隔離
生物電放大器、A/D轉換卡、國際標準銀盤電極組成。主機上設主顯示器及A/D 轉換卡，主顯示器顯示系統界面，由醫生操作并控制主機；主機與輔顯示器相 連，輔顯示器顯示黑白棋盤格的刺激圖形；銀盤電極按照國際EEG標準接在被 檢查者頭部相應位置，電極一端接被檢査者，另一端接全隔離生物電放大器， 電極采集EEG信號并送至全隔離生物電放大器；全隔離生物電放大器對信號進 行放大至幾伏和基本濾波，全隔離生物電放大器通過線路與主機上的A/D轉換 卡相連；A/D轉換卡對全隔離生物電放大器輸出的信號進行A/D轉換；主機對 A/D轉換卡輸出的數據進行一系列處理，最終在主顯示器中顯示處理的結果。
主要元器件選擇如下放大器選全隔離生物電放大器ISO VEP50uV。放大 器的主要性能指標如下標稱電壓為50《V，增益(倍)20000，精度誤差柳.2%， 極化電位〉令120mV，時間常數0.22S,檢出幅度0.5《V， CMRR120db，頻帶 1Hz-300Hz(有50Hz工頻陷波)，分辨率[0.35《V，輸入阻抗IOMG(內偏 置)/100M。(外偏置)，工作電壓+15V/15mA，偏置電流〈0.01《A，隔離電壓 1500Vrms (《2500Vpk) 。 A/D轉換卡選用USB2000A型AD卡。A/D轉換卡主要性能 指標如下12位單端32通道/雙端16通道100K A/D卡，硬件增益1 1000可 選(INA128)， 8K字FIF0存儲器，0 10V、 土5V、 土10V輸入可選，開關量輸入、 輸出各16路，l路16位定時/計數器。
如圖2所示，基于P-VEP的弱視檢查模塊包括數據管理模塊、檢査模塊、 分析模塊，數據管理模塊由用戶管理、數據管理子模塊構成；檢查模塊由閥值 搜索、信號處理、疊加平均、信號采集、刺激圖形及實時顯示子模塊構成；分 析模塊由波形分析、閥值分析以及對比分析構成。
檢查模塊實現了一種空間頻率刺激參數下P-VEP波形提取和多種空間頻率 刺激參數下空間頻率閾值自動搜索。
數據管理模塊實現了用戶基本信息管理、用戶診斷信息管理、P-VEP波形 數據管理、空間頻率閾值自動搜索曲線數據管理、手動空間頻率閾值和自動空 間頻率閾值信息管理。
波形和閾值分析子模塊將被檢查者不同剌激參數下P-VEP波形進行比較，便于醫生分析判斷得出手動空間頻率閾值，結合前述多種空間頻率剌激參數下 自動搜索的空間頻率閾值，確定最終的最優閾值，將相關最優閾值保存到數據庫。
圖3是本實用新型的處理流程圖。點擊開始進入到基于P-VEP的弱視檢查 系統，首先由醫生在主控機器上完成刺激源的相關參數設置；然后在醫生監控 狀態下，由醫生完成對被檢査者刺激過程中的相關參數設置，給出被檢查者刺 激源的同時，醫生實時采集剌激后產生的信號數據，而且提供了醫生在對被檢 查者刺激過程中根據需要撤銷刺激源刺激；刺激操作完成后，將檢查結果保存， 并對結果進行數據分析，打印分析結果，操作結束。
權利要求1、基于P-VEP的弱視檢查系統，其特征是包括主機、輔顯示器、電極、全隔離生物電放大器，主機上設主顯示器及A/D轉換卡，主顯示器顯示系統界面，供醫生操作；主機連接輔顯示器，輔顯示器顯示刺激圖形；電極一端接被檢查者，另一端接全隔離生物電放大器，全隔離生物電放大器通過A/D轉換卡與主機相連。
2、 如權利要求1所述的基于P-VEP的弱視檢查系統，其特征是所述的電 極釆用國際標準銀盤電極。
專利摘要本實用新型涉及基于P-VEP的弱視檢查系統，主機上設主顯示器及A/D轉換卡，主顯示器顯示系統界面，供醫生操作；主機連接輔顯示器，輔顯示器顯示刺激圖形；電極一端接被檢查者，另一端接全隔離生物電放大器，全隔離生物電放大器通過A/D轉換卡與主機相連，主機上設一基于P-VEP的弱視檢查模塊，該模塊包括數據管理模塊和檢查模塊，數據管理模塊由用戶管理、數據管理子模塊構成；檢查模塊由閥值搜索、信號處理、疊加平均、信號采集、刺激圖形及實時顯示子模塊構成。本實用新型具有能較準確地檢測出誘發電位信號；根據需要靈活地實現多種腦機接口視覺刺激模式；使用者無需訓練或只需很少訓練，容易被人接受。
文檔編號A61B5/0496GK201308487SQ20082016314
公開日2009年9月16日 申請日期2008年8月25日 優先權日2008年8月25日
發明者王麗萍 申請人:浙江工業大學