專利名稱：一種復合神經動作電位調諧曲線校準及檢測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種聽覺檢測系統，特別是關于一種基于聲卡的復合神經動作電位調諧曲線校準及檢測系統。
背景技術：
復合神經動作電位(CAP)是耳蝸受到具有瞬態特性的聲刺激，在經歷一定潛伏期之后，數以千計單個聽神經的放電之總和通過耳道內的圓窗膜上記錄得到。各個神經纖維活動的同步性是圓窗膜是否能記錄到CAP的ー個基本條件。為了能夠有效地引起大量神經纖維的同步響應，聲信號須有較好的瞬態特性，即具有較短的上升/下降時間。由于短聲(Click)或者短純音(Tone burst)具有較好的瞬態特性,常用于誘發CAP。Click的時域是一很窄的矩形脈沖，頻譜很寬，頻率特性很差，Tone burst是在ー個時窗里對純音的截取，具有一定的頻率特征，同時又是瞬態信號，常被用于聽覺誘發電位的疊加記錄，以了解聽覺系統對該頻率的聽覺靈敏度，所以本發明采用刺激聲Tone burst,以檢測測試動物在特定頻率下的CAP閾值曲線和CAP調諧曲線，CAP調諧曲線(CAP TC)及其Q值用于表征復合神經動作電位在特征頻率下的頻率選擇特性。1976年Dal Ios和Cheatham首次使用復合神經動作電位以一個短純音掩蔽另ー個短純音的方法，成功記錄了生理狀態下客觀評估測試動物耳蝸頻率選擇特性的復合神經動作電位調諧曲線。近年來，國內外有ー些復合神經動作電位相關的專利，例如2009年4月13日公開的專利申請號為US 20090259140A1，由Craig A. Buchman申請的專利名稱為“用聲音或機械刺激耳蝸并記錄耳蝸內相應誘發電位的方法和儀器”由刺激器、電生理響應記錄儀構成，刺激器包括產生聲音信號的耳機、可在患者內耳產生振動信號的機械刺激器、聽骨鏈直接驅動系統、骨錨助聽器和骨導助聽器，電生理響應記錄儀包括可放置于耳蝸內的耳蝸內診斷儀，在實驗結束可從耳蝸內取出而非耳蝸植入體，它可用于獨立的診斷目的或與耳蝸內藥物輸送結合，以記錄刺激誘發的耳蝸或聽神經響應，例如總和電位、微音器電位和復合神經動作電位。上述專利中的耳蝸電圖檢測偏重于評估聽カ障礙和選擇相應療法，雖然提及復合神經動作電位，但是并未涉及到復合神經動作電位調諧曲線的檢測。另ー份2000年8月10日公開的申請號為US006640121B1，由Fred Telischi發明的專利名稱為“耳蝸神經檢測的耳探針”，由帶有插入端和終端的集成單元組成，集成単元包括光纖激光多普勒血流儀探頭用于測量血液流量和流速，以及耳蝸電圖的記錄電極，此專利偏重于耳探針的設計，與上ー發明專利類似，該發明雖然提及復合神經動作電位，但是沒有涉及到復合神經動作電位調諧曲線的檢測。

發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠實現對復合神經動作電位及其調諧曲線進行定量檢測和分析，且具有聲學傳感器位置校準功能和電極位置校準功能的復合神經動作電位調諧曲線校準及檢測系統。
為實現上述目的，本發明采取以下技術方案一種復合神經動作電位調諧曲線校準及檢測系統，其特征在于它包括計算機、聲卡、聲學傳感器、前置放大器、電極、高阻抗輸入級、生物電放大器和耳塞，所述聲學傳感器包括微型揚聲器和微型麥克風；所述計算機通過相應數據接ロ連接所述聲卡，所述微型揚聲器的輸入端與所述聲卡連接，所述微型揚聲器的輸出端通過聲管插設在所述耳塞內，所述微型麥克風的輸入端通過傳輸聲管插設在所述耳塞內，所述微型麥克風的輸出端通過所述前置放大器與所述聲卡連接；所述電極包括放置在測試動物圓窗膜上的記錄電極、夾設在測試動物同側耳廓皮膚創ロ的參考電極和插設在測試動物背部皮膚上的地電極，所述記錄電極、參考電極和地電極的輸出端分別與所述高阻抗輸入級的輸入端連接，所述高阻抗輸入級的輸出端通過所述生物電放大器與所述聲卡連接；所述計算機內設置聽覺測試平臺，所述聽覺測試平臺包括測試執行系統和聲卡驅動系統，所述測試執行系統包括系統校準調試模塊、聲學傳感器位置校準模塊、電極位置校準模塊、復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊和復合神經動作電位調諧曲線檢測模塊;所述系統校準調試模塊用于校準調試所述聲卡和聲學傳感器的靈敏度；所述聲學傳感器位置校準模塊用于在測試前對所述聲學傳感器在測試動物耳外耳道內的位置進行校準；所述電極位置校準模塊用于測試前對所述記錄電極是否放置在測試動物耳圓窗膜上進行校準；所述復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊用于測試設定測試頻率范圍內，在各短純音頻率刺激下復合神經動作電位的刺激強度閾值，并繪制復合神經動作電位閾值曲線，判斷測試動物的聽覺強度敏度是否正常；所述復合神經動作電位調諧曲線檢測模塊在設定頻率和強度的短純音刺激下，按照設定抑制準則進行復合神經動作電位調諧曲線檢測，并繪制抑制聲強度變化與抑制聲頻率之間的關系曲線，判斷測試動物的聽覺頻率敏度是否正常；所述聲卡驅動系統用于驅動所述聲卡，將所述測試執行系統發出的信號進行D/A轉換，并將D/A轉換后的電信號通過所述微型揚聲器發送到測試動物耳中；同時接收由所述前置放大器和生物電放大器發回的信號分別進行A/D轉換，并將A/D轉換后的信號發送到所述測試執行系統的相應模塊中。所述電極位置校準模塊包括測試參數設置模塊、測試信號生成模塊、測試信號刺激模塊、檢測信號采集模塊和檢測信號分析模塊；所述測試參數設置模塊用于設置刺激聲的參數，所述測試信號生成模塊根據設定的刺激聲參數生成相應刺激聲，并將其發送到所述測試信號刺激模塊，所述測試信號刺激模塊發出刺激聲，刺激聲經所述聲卡和微型揚聲器發送到測試動物鼓膜附近，所述電極采集測試動物的圓窗膜上或圓窗膜附近的電壓信號經所述高阻抗輸入級和生物電放大器將電信號進行放大，所述生物電放大器將放大電信號經所述聲卡傳送至所述檢測信號采集模塊，所述檢測信號采集模塊將采集的信號發送到所述檢測信號分析模塊，所述檢測信號分析模塊根據采集的電壓信號波形判斷所述記錄電極是否放置在測試動物的圓窗膜上，具體過程為根據檢測到電壓信號的時域波形對所述記錄電極位置進行校準，當檢測到的電壓信號波形很好地跟隨刺激聲波形變化，認為檢測到CM波形，記錄電極位置合適，如果檢測到的電壓信號波形沒有很好地跟隨刺激聲波形變化，則對記錄電極的位置進行調整，直至合適。所述復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊包括開始測試按鈕、測試參數設置模塊、短純音信號生成模塊、短純音信號刺激模塊、檢測信號采集模塊、檢測信號分析模塊和結果分析顯示模塊；所述測試參數設置模塊用于設置測試頻率的范圍、短純音刺激強度的范圍和測試頻率步長，所述開始測試按鈕啟動，所述測試參數設置模塊發送各個參數至所述短純音信號生成模塊，所述短純音信號生成模塊生成短純音并將其發送到所述短純音信號刺激模塊，所述短純音信號刺激模塊發送短純音經所述聲卡和微型揚聲器發送到測試動物鼓膜附近，所述電極將測試動物圓窗膜上的電壓信號經所述高阻抗輸入級和生物電放大器進行信號放大，所述生物電放大器將放大后的信號經所述聲卡發送到所述檢測信號采集模塊，所述檢測信號采集模塊將采集的信號發送到所述檢測信號分析模塊，所述檢測信號分析模塊根據測試結果提取每ー短純音刺激頻率下，剛好檢測到復合神經動作電位的刺激聲強度閾值，并將此刺激聲強度閾值發送到所述結果分析顯示模塊，依此類推，當所有短純音頻率點全部測試完畢，繪制并顯示復合神經動作電位閾值曲線，完成設置測試頻率范圍內每ー短音刺激頻率下的復合神經動作電位的刺激聲強度閾值的測試；其中，某一短純音刺激頻率下的刺激聲強度閾值的提取過程為不斷増加或降低短純音強度，得到在不同強度的短純音刺激下的復合神經動作電位的幅度，尋找剛好檢測到復合神經動作電位時所對應的刺激聲強度值，此刺激聲強度值為復合神經動作電位的刺激聲強度閾值。所述復合神經動作電位調諧曲線檢測模塊包括開始測試按鈕、測試參數設置模塊、測試信號生成模塊、測試信號刺激模塊、檢測信號采集模塊、檢測信號分析模塊和結果分析顯示模塊；所述測試參數設置模塊根據測試需要設置刺激聲頻率、刺激聲強度、抑制聲頻率的范圍、抑聲頻率步長、抑制聲強度的范圍和抑制準則，刺激聲頻率根據所述復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊的測試結果進行設置，所述開始測試按鈕啟動，所述測試參數設置模塊發送各參數到所述測試信號生成模塊，所述測試信號生成模塊分別生成短純音刺激聲和窄帶抑制聲，并將其發送至所述測試信號刺激模塊，所述測試信號刺激模塊同時發出刺激聲和抑制聲，刺激聲和抑制聲經所述聲卡和微型揚聲器發送到測試動物鼓膜附近，所述電極將測試動物圓窗膜上的電壓信號經所述高阻抗輸入級和生物電放大器進行信號放大，所述生物電放大器將放大后的信號經所述聲卡發送到所述檢測信號采集模塊，所述檢測信號采集模塊將采集的信號發送至檢測信號分析模塊，所述檢測信號分析模塊提取抑制聲頻率范圍內各個抑制頻率下、滿足設定抑制準則的復合神經動作電位，具體過程為在某一抑制頻率下，不斷増加或減少抑制聲的強度，當復合神經動作電位的幅度達到設定抑制準則時停止調整，則此時的點為復合神經動作電位調諧曲線中的一點，并將此點發送到所述結果分析顯示模塊；依此類推測量下ー個抑制頻率點，當所有抑制頻率點全部測試完畢，所述結果分析顯示模塊繪制并顯示復合神經動作電位調諧曲線。所述聲學傳感器位置校準模塊包括測試參數設置模塊、測試信號生成模塊、測試信號刺激模塊、檢測信號采集模塊和檢測信號分析模塊，所述測試參數設置模塊用于設置刺激聲的參數，所述測試信號生成模塊根據設定刺激聲參數生成相應刺激聲，并將其發送到所述測試信號刺激模塊，所述測試信號刺激模塊發出刺激聲，刺激聲經所述聲卡和微型揚聲器發送到測試動物耳，所述微型麥克風采集測試動物耳道內的聲信號并其將發送到所述前置放大器進行放大，所述前置放大器將放大后的信號經所述聲卡發送到所述檢測信號采集模塊，所述檢測信號采集模塊將采集的信號發送到所述檢測信號分析模塊，所述檢測信號分析模塊根據回采信號的時域波形判斷所述聲學傳感器的位置是否合適。所述系統校準調試模塊包括測試參數設置模塊、測試信號生成模塊、測試信號刺激模塊、檢測信號記錄模塊、電聲校準分析系統和注射針筒，所述電聲校準分析系統包括B&K麥克風、Pulse采集卡和筆記本，所述筆記本內設置有Pulse采集系統；所述測試參數設置模塊設置刺激聲參數，所述測試信號生成模塊根據設置的刺激聲參數生成相應刺激聲，并發送信號到所述測試信號刺激模塊，所述測試信號刺激模塊發送數字刺激信號到所述聲卡，數字刺激信號經所述聲卡的D/A模塊轉換后生成模擬信號同時發送到所述微型揚聲器和Pulse采集卡，所述Pulse采集卡將信號發送到所述Pulse采集系統；所述微型揚聲器將刺激聲發送到所述注射針筒，所述微型麥克風和B&K麥克風同時接收所述注射針筒內的聲音信號，所述微型麥克風將接收的聲音信號進行聲電轉換并通過所述前置放大器放大后同時發送到所述聲卡和Pulse采集卡，所述Pulse采集卡將信號發送到所述Pulse采集系統，所述聲卡將信號經A/D模塊轉換后發送所述檢測信號記錄模塊，所述B&K麥克風將接收的信號經所述Pulse采集卡發送到所述Pulse采集系統；根據所述測試信號刺激模塊發出的數字信號、所述檢測信號記錄模塊記錄的信號和所述Pulse采集系統采集的信號得到所述聲卡的A/D和D/A轉換關系、微型揚聲器的電-聲轉換關系以及微型麥克風的聲-電轉換關系。本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點1、本發明在計算機內設置有測試執行系統，測試執行系統包括系統校準調試模塊、聲學傳感器位置校準模塊、電極位置校準模塊、復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊和復合神經動作電位調諧曲線檢測模塊，與現有技術相比，本發明增加了聲卡和聲學傳感器靈敏度校準、聲學傳感器位置校準和電極位置校準，在檢測前可以針對校準模塊的測試結果對聲學傳感器和電極的位置進行校準調整，有效保證了檢測結果的準確性和精度。2、本發明將復合神經動作電位閾值曲線檢測和復合神經動作電位調諧曲線檢測集合在ー個測試執行系統內，不僅使得對于聽覺系統強度敏度的反映和對于聽覺系統頻率敏度的反映得到了結合，而且復合神經動作電位閾值曲線檢測結果可以對復合神經動作電位調諧曲線檢測進行指導，反過來復合神經動作電位調諧曲線的結果又可以對復合神經動作電位閾值曲線檢測進行補充，因此為聽覺系統檢測提供了更加完善、全面的檢測手段。3、本發明采用基于具有IEEE 1394接ロ的多媒體聲卡，通過IEEE 1394接ロ與計算機相連接，相對于現有的復合神經動作電位檢測硬件平臺，外置聲卡無需底層驅動，系統構成簡單，便攜性高，且能夠實現高的采樣精度，更易于搭建和便攜。本發明可以廣泛應用于聽覺檢測中。


圖I是本發明的系統結構示意2是本發明的測試執行系統結構示意3是本發明的系統校準調試模塊的結構框4是本發明的聲學傳感器位置校準模塊的結構示意5是本發明的電極位置校準模塊的結構示意6是本發明的復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊的結構示意7是本發明的復合神經動作電位調諧曲線檢測模塊的結構示意圖
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
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如圖I所示,本發明包括一裝載有windows系統的計算機I、一聲卡2、一微型揚聲器3、ー微型麥克風4、一前置放大器5、ー電極6、一高阻抗輸入級7、一生物電放大器8和一軟質的耳塞9,其中,微型揚聲器3和微型麥克風4組成一聲學傳感器,為了將耳道內聲音與外界聲音隔離，微型揚聲器3的輸出端和微型麥克風4的輸入端插設在同一耳塞9內。本發明的聲卡2采用能夠與計算機I通過IEEE1394接ロ連接的多媒體聲卡，比如本發明在檢測時采用由RME公司生產的具有24bit采樣深度、最高采樣率為196kHz的便攜式多媒體聲卡，當然本發明的聲卡2還可以采用其它結構形式和連接方式，比如通過USB接ロ連接的多媒體聲卡或普通聲卡。本發明的微型揚聲器3包括分別可以產生刺激聲和抑制聲的兩個電-聲換能器31、32，兩個電-聲換能器31、32用于將聲卡2產生的電刺激信號轉換成聲刺激信號，兩個電-聲換能器31、32的輸入端各自通過ー TRS接ロ連接聲卡2的輸出端，兩個電-聲換能器31、32的輸出端各自通過一聲管插入耳塞9內，微型揚聲器3通過耳塞9將聲刺激信號發送到測試動物鼓膜附近。微型揚聲器3可以采用已有技術的各種產品，比如本發明檢測時采用Etymotic公司生產的ER2插入式耳機，它具有106 dB SPL以上的持續輸出能力、16kHz工作帶寬和70dB以上耳間隔離。本發明的微型麥克風4包括一聲-電換能器，用于米集測試動物鼓膜附近的聲信號。微型麥克風4的輸入端通過ー傳輸聲管插設在耳塞9內，測試動物耳道中的聲信號經聲-電換能器將聲信號轉換為模擬電壓信號，微型麥克風4的輸出端通過導線將模擬電壓信號發送到前置放大器5。微型麥克風4可以采用已有技術的各種產品，比如本發明檢測時采用美國Etymotic公司生產的ER-10B+。本發明的前置放大器5用于將微型麥克風4輸出的電信號進行放大，放大倍數可以根據實際需要進行調節，調節倍數可以選擇0dB、20dB和40dB。前置放大器5的輸入端連接微型麥克風4的輸出端，前置放大器5的輸出端通過ー TRS接ロ連接聲卡2。本發明的電極6用于記錄電壓信號，它包括一放置在測試動物圓窗膜上的記錄電極、一夾設在測試動物同側耳廓皮膚創ロ的參考電極和ー插設在測試動物背部皮膚上的地電極。記錄電極可以采用銀球電極，參考電極可以采用鱷魚夾電極，地電極可以采用注射針頭，記錄電極與參考電極之間的電壓信號差值包括復合神經動作電位和耳蝸微音器電位。本發明的高阻抗輸入級7用于提高檢測電路的的輸入阻抗，有利于記錄生物電信號，例如復合神經動作電位。本發明的生物電放大器8用于將電極6采集到的復合神經動作電位信號和耳蝸微音器電位進行濾波和放大處理。生物電放大器8的輸入端通過ー BNC接ロ連接高阻抗輸入級7的輸出端，高阻抗輸入級7的輸入端分別連接記錄電極、參考電極和地電極的輸出端，生物電放大器8的輸出端通過ー TRS接ロ連接聲卡2。本發明的生物電放大器8采用美國Grass公司生產的CP511，此種生物電放大器8可以提供高達200k的高增益、低噪聲、高精度且濾波通帶范圍可調，可以達到CAP微弱信號的采集要求。如圖I、圖2所示，計算機I內設置ー聽覺測試平臺，聽覺測試平臺包括一測試執行系統9和一聲卡驅動系統10，測試執行系統9包括一系統校準調試模塊91、一聲學傳感器位置校準模塊92、ー電極位置校準模塊93、ー復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊94和一復合神經動作電位調諧曲線檢測模塊95。系統校準調試模塊91用于校準調試聲卡2和聲學傳感器的靈敏度；聲學傳感器位置校準模塊92用于在測試前對聲學傳感器在測試動物耳外耳道內的位置進行校準，從而保證在聲學傳感器位置合適的情況下，測試到準確的復合神經動作電位調諧曲線；電極位置校準模塊93用于測試前對記錄電極是否放置在測試動物耳圓窗膜上進行校準，保證電極6能采集到準確的CAP信號；復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊94用于測試設定測試頻率范圍內，在各短純音頻率刺激下復合神經動作電位的刺激強度閾值，繪制復合神經動作電位閾值曲線，判斷測試動物的聽覺強度敏度是否正常；復合神經動作電位調諧曲線檢測模塊95對設定頻率和強度的短純音刺激下，按照設定的抑制準則，測試抑制聲強度變化與抑制聲頻率之間的關系曲線，判斷測試動物的聽覺頻率敏度是否正常。聲卡驅動系統10用于驅動聲卡2將測試執行系統發出的信號進行D/A轉換，并將D/A轉換后的電信號通過微型揚聲器3發送到測試動物耳中；同時接收由前置放大器5和生物電放大器8發回的信號進行A/D轉換，并將A/D轉換后的信號發送到測試執行系統9的相應模塊中。如圖3所示，上述實施例中，系統校準調試模塊91用于獲得聲卡2的A/D和D/A轉換關系、微型揚聲器3的電聲轉換關系以及微型麥克風4的聲電轉換關系,它包括測試參數設置模塊、測試信號生成模塊、測試信號刺激模塊、檢測信號記錄模塊、電聲校準分析系統和注射針筒911。電聲校準分析系統可以根據需要采用各種電聲校準分析系統，本發明以丹麥BrUel&Kjsr公司的電聲校準分析系統為實施例進行說明，它包括一 B&K麥克風912、一 Pulse米集卡913和一筆記本,筆記本內設置一 Pulse米集系統914。將微型揚聲器3、微型麥克風4與B&K麥克風912置于注射針筒911，且保證微型揚聲器3、微型麥克風4、B&K麥克風912與注射針筒911緊密貼合，使注射針筒911成為ー密閉腔體，近似于測試過程中耳塞插入到測試動物鼓膜附近，B&K麥克風912所測的聲音強度和微型揚聲器3產生聲音強度相同。測試參數設置模塊用于設置刺激聲的參數，測試信號生成模塊根據設定的刺激聲參數生成相應刺激聲到測試信號刺激模塊，測試信號刺激模塊發送數字刺激信號到聲卡
2,數字刺激信號經聲卡2的D/A模塊轉換后生成模擬電信號同時發送到微型揚聲器3和Pulse采集卡913，Pulse采集卡913將采集的數據發送到Pulse采集系統914 ;微型揚聲器3中的其中一個電-聲換能器31將刺激聲發送到注射針筒911中，微型麥克風4和B&K麥克風912同時接收注射針筒內的聲音信號，微型麥克風4將接收的聲音信號進行聲電轉換發送到前置放大器5進行放大，前置放大器5將放大后的信號同時發送到聲卡2和Pulse采集卡913，Pulse采集卡913將采集的信號發送到Pulse采集系統914 ;聲卡2的A/D模塊將信號進行A/D轉換后發送檢測信號記錄模塊，B&K麥克風912將接收的信號經Pulse采集卡913發送到Pulse采集系統914，測試人員根據測試信號刺激模塊發出的數字信號、檢測信號記錄模塊記錄的信號和Pulse采集系統914采集的信號進行計算，得到聲卡2的D/A和A/D轉換關系、微型揚聲器3的電聲轉換關系以及微型麥克風4的聲電轉換關系,具體為I)對聲卡2的D/A關系校準調試時，測試人員根據測試信號刺激模塊發出的數字刺激信號(測量點①)和Pulse采集系統914采集的經聲卡2輸出的模擬電壓量(測量點②)之間的關系獲得聲卡的D/A關系；
2)對聲卡2的A/D關系校準調試時，測試人員根據Pulse采集系統914采集的經前置放大器5輸出的模擬電壓信號(測量點③)和檢測信號記錄模塊采集的數字電壓信號(測量點④)獲得聲卡2的A/D關系；3)對微型揚聲器3校準調試時，測試人員根據Pulse采集系統914采集的經聲卡2輸出的模擬電壓量(測量點②)與B&K麥克風912接收的聲壓信號(測量點⑤)之間的關系獲得微型揚聲器3的電-聲轉換關系；4)對微型麥克風4校準調試時，通過Pulse采集系統914采集的輸入微型麥克風4的聲壓信號(測量點⑤)與前置放大器5輸出的模擬電壓信號(測量點③)之間的關系獲得微型麥克風4的聲電轉換關系。如圖4所示，上述各實施例中，聲學傳感器位置校準模塊92包括測試參數設置模塊921、測試信號生成模塊922、測試信號刺激模塊923、檢測信號采集模塊924和檢測信號分析模塊925。測試參數設置模塊921用于設置刺激聲的參數，測試信號生成模塊922根據設定刺激聲參數生成相應刺激聲，并將其發送到測試信號刺激模塊923，測試信號刺激模塊923發出刺激聲，刺激聲經聲卡2和微型揚聲器3的其中ー電-聲換能器31發送到測試動物耳，即lkHz、50dB SPL的短純音經聲卡2和電-聲換能器31發送到測試動物耳，微型麥克風4采集測試動物耳道內的聲信號并其將發送到前置放大器5進行放大，前置放大器5將放大后的信號經聲卡2發送到檢測信號采集模塊924，檢測信號采集模塊924將采集的信號發送到檢測信號分析模塊925進行分析。由于聲學傳感器與測試動物鼓膜的相對位置關系將影響到回采信號的波形(微型麥克風采集的聲信號波形)的形狀，因此檢測信號分析模塊925根據回采信號的時域波形判斷聲學傳感器位置是否放置合適，當回采信號的時域波形幅度達到測試信號生成模塊922生成聲音波形幅度的大小且兩者波形相近吋，認為聲學傳感器位置合適，否則需要對聲學傳感器位置進行調試，直至合適為止。如圖5所示，上述各實施例中，電極位置校準模塊93包括ー測試參數設置模塊931、ー測試信號生成模塊932、ー測試信號刺激模塊933、ー檢測信號采集模塊934和ー檢測信號分析模塊935。測試參數設置模塊931用于設置刺激聲的參數，測試信號生成模塊932根據設定的刺激聲參數生成相應刺激聲，并將其發送到測試信號刺激模塊933，測試信號刺激模塊933發出刺激聲，刺激聲經聲卡2和微型揚聲器3的其中ー電-聲換能器31將聲信號發送到測試動物鼓膜附近，電極6采集到測試動物的圓窗膜上或圓窗膜附近的電壓信號經高阻抗輸入級7和生物電放大器8將電信號進行放大，生物電放大器8將放大電信號經聲卡2傳送至檢測信號采集模塊934，檢測信號采集模塊934將采集的信號發送到檢測信號分析模塊935，檢測信號分析模塊935根據采集到的電壓信號波形判斷記錄電極是否放置在測試動物的圓窗膜上。由于記錄電極是否放置在測試動物的圓窗膜上直接決定了能否采集到CAP和CM信號，且CM對刺激聲有很好的波形跟隨作用，因此檢測信號分析模塊935根據檢測到電壓信號的時域波形對記錄電極位置進行校準，當檢測到的電壓信號波形很好地跟隨刺激聲波形變化，認為檢測到CM波形，記錄電極位置合適，如果檢測到的電壓信號波形沒有很好地跟隨刺激聲波形變化，則對記錄電極的位置進行調整，直至合適。如圖6所示，上述各實施例中，復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊94包括ー開始測試按鈕、一測試參數設置模塊941、ー短純音信號生成模塊942、ー短純音信號刺激模塊943、ー檢測信號米集模塊944、ー檢測信號分析模塊945和ー結果分析顯不模塊946。
測試參數設置模塊941用于設置測試頻率的范圍、短純音刺激強度范圍和測試頻率步長，用戶啟動開始測試按鈕，測試參數設置模塊941發送各個參數至短純音信號生成模塊942，短純音信號生成模塊942生成短純音刺激聲并將其發送到短純音信號刺激模塊943,短純音信號刺激模塊943發送短純音刺激聲經聲卡2和微型揚聲器的其中一電-聲換能器31發送到測試動物鼓膜附近，電極6將測試動物圓窗膜上的電壓信號經高阻抗輸入級7和生物電放大器8進行信號放大，生物電放大器將8放大后的信號經聲卡2發送到檢測信號采集模塊944，檢測信號采集模塊944將采集的信號發送到檢測信號分析模塊945，檢測信號分析模塊945根據測試結果提取每ー短純音刺激頻率下，剛好檢測到復合神經動作電位的刺激聲強度閾值，并將此刺激聲強度閾值發送到結果分析顯示模塊946，依此類推，當所有短純音刺激頻率點全部測試完畢，繪制并顯示復合神經動作電位閾值曲線，從而完成設置測試頻率范圍內，每ー短音刺激頻率下的復合神經動作電位的刺激聲強度閾值的測試。其中，某一刺激頻率下的刺激聲強度閾值的提取過程為不斷増加或降低短純音強度，得到在不同強度的短純音刺激下的復合神經動作電位的幅度，尋找剛好檢測到復合神經動作電位(例如復合神經動作電位幅度為10uV，可以根據實際需要進行選擇，在此不作限定)時所對應的刺激聲強度值，則此刺激聲強度值為復合神經動作電位的刺激聲強度閾值。復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊94檢測完成得到復合神經動作電位閾值曲線，將此閾值曲線與聽力正常的動物的聽閾進行比較，如果兩者在相同頻率段基本平行而且幅度相差在一定范圍內(例如5dB SPL，可以根據實際需要進行選擇，在此不作限定)，認為此測試動物聽カ正常，如果此閾值曲線幅度較高或與聽カ正常的動物的聽閾差異較大，認為此測試動物聽カ不正常，這是從聽覺強度敏度的檢測結果對測試動物的聽覺系統進行分析；在復合神經動作電位調諧曲線檢測中，則是從頻率敏度對測試動物的聽覺系統進行分析。如圖7所示，上述各實施例中，復合神經動作電位調諧曲線檢測模塊95包括一開始測試按鈕、一測試參數設置模塊951、ー測試信號生成模塊952、ー測試信號刺激模塊953、ー檢測信號米集模塊954、ー檢測信號分析模塊955和ー結果分析顯不模塊956。測試參數設置模塊951根據測試需要設置刺激聲頻率、刺激聲強度、抑制聲頻率范圍、抑聲頻率步長、抑制聲強度范圍和抑制準則，刺激聲頻率和強度根據復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊94的測試結果進行設置，刺激聲頻率是復合神經動作電位閾值曲線中刺激聲閾值較低的點對應的頻率，刺激聲強度等于此刺激聲閾值增加10或20或30dBSPL (可以根據實際需要確定，在此不作具體限定)，以確保誘發出的復合神經動作電位幅度高于IOuV且不過大，若復合神經動作電位幅度達不到IOuV則無法進行檢測，若復合神經動作電位幅度太大則需要用的抑制聲強度過高；設定抑制聲的強度上限，以避免過高的抑制聲強度損害測試動物的聽力，抑制頻率與刺激頻率相近時，達到抑制準則所需的抑制聲強度比刺激聲強度低，抑制聲強度下限可以設置為刺激聲強度減去30dB SPL (可以根據實際需要確定，在此不作具體限定)，以確保抑制聲強度在有效的范圍內變化。開始測試按鈕啟動，測試參數設置模塊951發送各參數到測試信號生成模塊952，測試信號生成模塊952分別生成短純音刺激聲和窄帶抑制聲，并將其發送至測試信號刺激模塊953，測試信號刺激模塊953同時發出刺激聲和抑制聲，刺激聲和抑制聲經聲卡2和兩電-聲換能器31、32發送到測試動物鼓膜附近。電極6將測試動物圓窗膜上的電壓信號經高阻抗輸入級7和生物電放大器8進行信號放大，生物電放大器8將放大后的信號經聲卡2發送到檢測信號采集模塊954，檢測信號采集模塊954將采集的信號發送至檢測信號分析模塊955，檢測信號分析模塊955提取抑制聲頻率范圍內各個抑制頻率下、滿足設定抑制準則的復合神經動作電位，具體過程為在某一抑制頻率下，不斷増加或減少抑制聲的強度，當復合神經動作電位的幅度達到設定抑制準則時停止調整，則此時的點(抑制頻率點和所對應的抑制聲強度)為復合神經動作電位調諧曲線中的一點，并將此點發送到結果分析顯示模塊956 ;按照上述過程，依此類推測量下ー個抑制頻率點，當所有抑制頻率點全部測試完畢，結果分析顯示模塊956繪制并顯示復合神經動作電位調諧曲線，即設定的刺激頻率和刺激強度下，不同抑制頻率點和所對應抑制聲強度的關系曲線。上述實施例中，復合神經動作電位的提取可以采用相干平均和匹配濾波方法。在測試前，將刺激聲重復1024次(只要是2的倍數即可，可以根據實際需要進行確定，在此不作限定)，以各次刺激瞬間為參考點對齊各次響應做相干平均，將所得結果作為復合神經動作電位的模版，將此模版做成匹配濾波器的沖激響應存入相應檢測信號分析模塊；檢測信號分析模塊可以將每個檢測到的電壓信號通過此匹配濾波器，判斷是否存在復合神經動作電位，若存在復合神經動作電位，則找到響應的波峰位置，當用匹配濾波器篩選到32或64(2的倍數即可，可以根據實際需要進行確定，在此不作限定)個復合神經動作電位波形后，以波峰位置對齊，進行疊加平均則可以提取出復合神經動作電位。上述各實施例僅用于說明本發明，其中各部件的結構和連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發明的保護范圍之外。
權利要求
1.一種復合神經動作電位調諧曲線校準及檢測系統，其特征在于它包括計算機、聲卡、聲學傳感器、前置放大器、電極、高阻抗輸入級、生物電放大器和耳塞，所述聲學傳感器包括微型揚聲器和微型麥克風；所述計算機通過相應數據接ロ連接所述聲卡，所述微型揚聲器的輸入端與所述聲卡連接，所述微型揚聲器的輸出端通過聲管插設在所述耳塞內，所述微型麥克風的輸入端通過傳輸聲管插設在所述耳塞內，所述微型麥克風的輸出端通過所述前置放大器與所述聲卡連接；所述電極包括放置在測試動物圓窗膜上的記錄電極、夾設在測試動物同側耳廓皮膚創ロ的參考電極和插設在測試動物背部皮膚上的地電極，所述記錄電極、參考電極和地電極的輸出端分別與所述高阻抗輸入級的輸入端連接，所述高阻抗輸入級的輸出端通過所述生物電放大器與所述聲卡連接； 所述計算機內設置聽覺測試平臺，所述聽覺測試平臺包括測試執行系統和聲卡驅動系統，所述測試執行系統包括系統校準調試模塊、聲學傳感器位置校準模塊、電極位置校準模塊、復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊和復合神經動作電位調諧曲線檢測模塊；所述系統校準調試模塊用于校準調試所述聲卡和聲學傳感器的靈敏度；所述聲學傳感器位置校準模塊用于在測試前對所述聲學傳感器在測試動物耳外耳道內的位置進行校準；所述電極位置校準模塊用于測試前對所述記錄電極是否放置在測試動物耳圓窗膜上進行校準；所述復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊用于測試設定測試頻率范圍內，在各短純音頻率刺激下復合神經動作電位的刺激強度閾值，并繪制復合神經動作電位閾值曲線，判斷測試動物的聽覺強度敏度是否正常；所述復合神經動作電位調諧曲線檢測模塊在設定頻率和強度的短純音刺激下，按照設定抑制準則進行復合神經動作電位調諧曲線檢測，并繪制抑制聲強度變化與抑制聲頻率之間的關系曲線，判斷測試動物的聽覺頻率敏度是否正常； 所述聲卡驅動系統用于驅動所述聲卡，將所述測試執行系統發出的信號進行D/A轉換，并將D/A轉換后的電信號通過所述微型揚聲器發送到測試動物耳中；同時接收由所述前置放大器和生物電放大器發回的信號分別進行A/D轉換，并將A/D轉換后的信號發送到所述測試執行系統的相應模塊中。
2.如權利要求I所述的ー種復合神經動作電位調諧曲線校準及檢測系統，其特征在干所述電極位置校準模塊包括測試參數設置模塊、測試信號生成模塊、測試信號刺激模塊、檢測信號采集模塊和檢測信號分析模塊；所述測試參數設置模塊用于設置刺激聲的參數，所述測試信號生成模塊根據設定的刺激聲參數生成相應刺激聲，并將其發送到所述測試信號刺激模塊，所述測試信號刺激模塊發出刺激聲，刺激聲經所述聲卡和微型揚聲器發送到測試動物鼓膜附近，所述電極采集測試動物的圓窗膜上或圓窗膜附近的電壓信號經所述高阻抗輸入級和生物電放大器將電信號進行放大，所述生物電放大器將放大電信號經所述聲卡傳送至所述檢測信號采集模塊，所述檢測信號采集模塊將采集的信號發送到所述檢測信號分析模塊，所述檢測信號分析模塊根據采集的電壓信號波形判斷所述記錄電極是否放置在測試動物的圓窗膜上，具體過程為根據檢測到電壓信號的時域波形對所述記錄電極位置進行校準，當檢測到的電壓信號波形很好地跟隨刺激聲波形變化，認為檢測到CM波形，記錄電極位置合適，如果檢測到的電壓信號波形沒有很好地跟隨刺激聲波形變化，則對記錄電極的位置進行調整，直至合適。
3.如權利要求I所述的ー種復合神經動作電位調諧曲線校準及檢測系統，其特征在干所述復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊包括開始測試按鈕、測試參數設置模塊、短純音信號生成模塊、短純音信號刺激模塊、檢測信號采集模塊、檢測信號分析模塊和結果分析顯示模塊；所述測試參數設置模塊用于設置測試頻率的范圍、短純音刺激強度的范圍和測試頻率步長，所述開始測試按鈕啟動，所述測試參數設置模塊發送各個參數至所述短純音信號生成模塊，所述短純音信號生成模塊生成短純音并將其發送到所述短純音信號刺激模塊，所述短純音信號刺激模塊發送短純音經所述聲卡和微型揚聲器發送到測試動物鼓膜附近，所述電極將測試動物圓窗膜上的電壓信號經所述高阻抗輸入級和生物電放大器進行信號放大，所述生物電放大器將放大后的信號經所述聲卡發送到所述檢測信號采集模塊，所述檢測信號采集模塊將采集的信號發送到所述檢測信號分析模塊，所述檢測信號分析模塊根據測試結果提取每ー短純音刺激頻率下，剛好檢測到復合神經動作電位的刺激聲強度閾值，并將此刺激聲強度閾值發送到所述結果分析顯示模塊，依此類推，當所有短純音頻率點全部測試完畢，繪制并顯示復合神經動作電位閾值曲線，完成設置測試頻率范圍內每ー短音刺激頻率下的復合神經動作電位的刺激聲強度閾值的測試；其中，某一短純音刺激頻率下的刺激聲強度閾值的提取過程為不斷増加或降低短純音強度，得到在不同強度的短純音刺激下的復合神經動作電位的幅度，尋找剛好檢測到復合神經動作電位時所對應的刺激聲強度值，此刺激聲強度值為復合神經動作電位的刺激聲強度閾值。
4.如權利要求2所述的ー種復合神經動作電位調諧曲線校準及檢測系統，其特征在干所述復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊包括開始測試按鈕、測試參數設置模塊、短純音信號生成模塊、短純音信號刺激模塊、檢測信號采集模塊、檢測信號分析模塊和結果分析顯示模塊；所述測試參數設置模塊用于設置測試頻率的范圍、短純音刺激強度的范圍和測試頻率步長，所述開始測試按鈕啟動，所述測試參數設置模塊發送各個參數至所述短純音信號生成模塊，所述短純音信號生成模塊生成短純音并將其發送到所述短純音信號刺激模塊，所述短純音信號刺激模塊發送短純音經所述聲卡和微型揚聲器發送到測試動物鼓膜附近，所述電極將測試動物圓窗膜上的電壓信號經所述高阻抗輸入級和生物電放大器進行信號放大，所述生物電放大器將放大后的信號經所述聲卡發送到所述檢測信號采集模塊，所述檢測信號采集模塊將采集的信號發送到所述檢測信號分析模塊，所述檢測信號分析模塊根據測試結果提取每ー短純音刺激頻率下，剛好檢測到復合神經動作電位的刺激聲強度閾值，并將此刺激聲強度閾值發送到所述結果分析顯示模塊，依此類推，當所有短純音頻率點全部測試完畢，繪制并顯示復合神經動作電位閾值曲線，完成設置測試頻率范圍內每ー短音刺激頻率下的復合神經動作電位的刺激聲強度閾值的測試；其中,某一短純音刺激頻率下的刺激聲強度閾值的提取過程為不斷増加或降低短純音強度，得到在不同強度的短純音刺激下的復合神經動作電位的幅度，尋找剛好檢測到復合神經動作電位時所對應的刺激聲強度值，此刺激聲強度值為復合神經動作電位的刺激聲強度閾值。
5.如權利要求I或2或3或4所述的ー種復合神經動作電位調諧曲線校準及檢測系統，其特征在干所述復合神經動作電位調諧曲線檢測模塊包括開始測試按鈕、測試參數設置模塊、測試信號生成模塊、測試信號刺激模塊、檢測信號采集模塊、檢測信號分析模塊和結果分析顯示模塊；所述測試參數設置模塊根據測試需要設置刺激聲頻率、刺激聲強度、抑制聲頻率的范圍、抑聲頻率步長、抑制聲強度的范圍和抑制準則，刺激聲頻率根據所述復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊的測試結果進行設置，所述開始測試按鈕啟動，所述測試參數設置模塊發送各參數到所述測試信號生成模塊，所述測試信號生成模塊分別生成短純音刺激聲和窄帶抑制聲，并將其發送至所述測試信號刺激模塊，所述測試信號刺激模塊同時發出刺激聲和抑制聲，刺激聲和抑制聲經所述聲卡和微型揚聲器發送到測試動物鼓膜附近，所述電極將測試動物圓窗膜上的電壓信號經所述高阻抗輸入級和生物電放大器進行信號放大，所述生物電放大器將放大后的信號經所述聲卡發送到所述檢測信號采集模塊，所述檢測信號采集模塊將采集的信號發送至檢測信號分析模塊，所述檢測信號分析模塊提取抑制聲頻率范圍內各個抑制頻率下、滿足設定抑制準則的復合神經動作電位，具體過程為在某一抑制頻率下，不斷增加或減少抑制聲的強度，當復合神經動作電位的幅度達到設定抑制準則時停止調整，則此時的點為復合神經動作電位調諧曲線中的一點，并將此點發送到所述結果分析顯示模塊；依此類推測量下ー個抑制頻率點，當所有抑制頻率點全部測試完畢，所述結果分析顯示模塊繪制并顯示復合神經動作電位調諧曲線。
6.如權利要求I 5任意一項所述的一種復合神經動作電位調諧曲線校準及檢測系統，其特征在于所述聲學傳感器位置校準模塊包括測試參數設置模塊、測試信號生成模塊、測試信號刺激模塊、檢測信號采集模塊和檢測信號分析模塊，所述測試參數設置模塊用于設置刺激聲的參數，所述測試信號生成模塊根據設定刺激聲參數生成相應刺激聲，并將其發送到所述測試信號刺激模塊，所述測試信號刺激模塊發出刺激聲，刺激聲經所述聲卡和微型揚聲器發送到測試動物耳，所述微型麥克風采集測試動物耳道內的聲信號并其將發送到所述前置放大器進行放大，所述前置放大器將放大后的信號經所述聲卡發送到所述檢測信號采集模塊，所述檢測信號采集模塊將采集的信號發送到所述檢測信號分析模塊，所述檢測信號分析模塊根據回采信號的時域波形判斷所述聲學傳感器的位置是否合適。
7.如權利要求I 6任意一項所述的一種復合神經動作電位調諧曲線校準及檢測系統，其特征在干所述系統校準調試模塊包括測試參數設置模塊、測試信號生成模塊、測試信號刺激模塊、檢測信號記錄模塊、電聲校準分析系統和注射針筒，所述電聲校準分析系統包括B&K麥克風、Pulse采集卡和筆記本，所述筆記本內設置有Pulse采集系統； 所述測試參數設置模塊設置刺激聲參數，所述測試信號生成模塊根據設置的刺激聲參數生成相應刺激聲，并發送信號到所述測試信號刺激模塊，所述測試信號刺激模塊發送數字刺激信號到所述聲卡，數字刺激信號經所述聲卡的D/A模塊轉換后生成模擬信號同時發送到所述微型揚聲器和Pulse采集卡，所述Pulse采集卡將信號發送到所述Pulse采集系統；所述微型揚聲器將刺激聲發送到所述注射針筒，所述微型麥克風和B&K麥克風同時接收所述注射針筒內的聲音信號，所述微型麥克風將接收的聲音信號進行聲電轉換并通過所述前置放大器放大后同時發送到所述聲卡和Pulse采集卡，所述Pulse采集卡將信號發送到所述Pulse采集系統，所述聲卡將信號經A/D模塊轉換后發送所述檢測信號記錄模塊，所述B&K麥克風將接收的信號經所述Pulse采集卡發送到所述Pulse采集系統；根據所述測試信號刺激模塊發出的數字信號、所述檢測信號記錄模塊記錄的信號和所述Pulse采集系統米集的信號得到所述聲卡的A/D和D/A轉換關系、微型揚聲器的電-聲轉換關系以及微型麥克風的聲-電轉換關系。
全文摘要
本發明涉及一種復合神經動作電位調諧曲線校準及檢測系統，其特征在于它包括計算機、聲卡、聲學傳感器、前置放大器、電極、高阻抗輸入級、生物電放大器和耳塞；計算機內設置聽覺測試平臺，聽覺測試平臺包括測試執行系統和聲卡驅動系統，測試執行系統包括有若干校準和檢測模塊，其中，系統校準調試模塊用校準調試聲卡和聲學傳感器的靈敏度；聲學傳感器位置校準模塊用于對聲學傳感器在測試動物耳外耳道內的位置進行校準；電極位置校準模塊用于對記錄電極是否放置在測試動物耳圓窗膜上進行校準；復合神經動作電位閾值曲線檢測模塊用于測試復合神經動作電位的刺激強度閾值；復合神經動作電位調諧曲線檢測模塊進行復合神經動作電位調諧曲線檢測。本發明可以廣泛應用于聽覺檢測中。
文檔編號A61B5/12GK102908150SQ20121037444
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者宮琴, 黎婷婷, 王瑤, 劉帥, 武遠泉, 先夢 申請人:清華大學