RU2076625C1

RU2076625C1 - Device for examination of brain biological activity

Info

Publication number: RU2076625C1
Application number: RU9393010413A
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Захаров; Борис Евгеньевич Смирнов; Анатолий Александрович Скоморохов; Василий Федорович Цыганок
Original assignee: Сергей Михайлович Захаров; Борис Евгеньевич Смирнов; Анатолий Александрович Скоморохов; Василий Федорович Цыганок
Priority date: 1993-03-01
Filing date: 1993-03-01
Publication date: 1997-04-10

Abstract

FIELD: medicine, in particular, medical electronic instruments, can be used in neurosurgery clinic for examination of cerebral circulation and diagnosis of brain pathology. SUBSTANCE: device for examination of brain biological activity uses a block of exploring electrodes, electrocardiosignal transmitter, switching panel made as a head image with sockets for connection of the exploring electrodes, multichannel preamplifier and a leads selector, electrocardiosignal amplifier connected to its outputs, and an electrode impedance monitoring unit, multichannel selective amplifier, analog-to-digital converter, audio stimulus generator, visual stimulus generator, and a computer with a magnetic disk storage, display and printing device connected to it; in addition, the device has a block of measuring electrodes, intracranial impedance measuring unit, four-channel analog switch, four-channel differential amplifier, multichannel analog switch, amplifier with adjustable bias voltage and gain, serviceability monitoring unit with a plug-and-socket connection, storage unit microprocessor and information exchange and interface units. EFFECT: enhanced reliability, expanded diagnostic abilities and reduce examination time. 3 cl, 26 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к электронным приборам медицинской техники, и может быть использовано в нейрохирургической клинике для исследования мозгового кровообращения и диагностики патологии головного мозга. The invention relates to medicine, in particular to electronic devices of medical equipment, and can be used in a neurosurgical clinic for the study of cerebral circulation and the diagnosis of brain pathology.

Известен электроэнцефалограф, защищенный патентом СССР N 880241, кл. А 61 В 5/04 (заявка ФРГ N 2727583 от 20.06.77 г.), содержащий измерительные электроды, накладываемые на голову пациента, селектор отведений, выполненный в виде изображения головы с размещенными на нем переключателями с индикаторными лампочками, и сигнальные усилители, входы которых через селектор отведений подключается к измерительным электродам, а выходные сигналы управляют самописцами. Known electroencephalograph, protected by USSR patent N 880241, CL. A 61 5/04 (application of Germany N 2727583 dated 06/20/77), containing measuring electrodes applied to the patient’s head, lead selector made in the form of a head image with switches with indicator lights placed on it, and signal amplifiers, inputs which through the lead selector is connected to the measuring electrodes, and the output signals control the recorders.

В этом электроэнцефалографе обеспечивается наглядность подключения измерительных электродов ко входам усилителей, чем снижается вероятность их ошибочного подсоединения. This electroencephalograph provides the visibility of connecting the measuring electrodes to the inputs of the amplifiers, which reduces the likelihood of their erroneous connection.

К недостаткам электроэнцефалографа следует отнести отсутствие возможности измерения внутричерепного импеданса и контроля импеданса электродов, что существенно снижает диагностические возможности прибора. Кроме того, такой электроэнцефалограф мало пригоден для исследований биологической активности мозга из-за сложности обработки электроэнцефалограмм, зарегистрированных самописцами. The disadvantages of the electroencephalograph include the lack of the ability to measure intracranial impedance and control the impedance of the electrodes, which significantly reduces the diagnostic capabilities of the device. In addition, such an electroencephalograph is not very suitable for studying the biological activity of the brain due to the complexity of processing electroencephalograms recorded by recorders.

Современные электроэнцефалографы, используемые для исследовательских целей, имеют устройства, обеспечивающие автоматический анализ данных. Modern electroencephalographs used for research purposes have devices that provide automatic data analysis.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является техническое решение, описанное в книге С.Г.Данько и Ю.Л.Каминского "Система технических средств нейрофизиологических исследований человека", Ленинград, "Наука", 1982 г. стр. 25-26. Система для научных и клинических исследований биологической активности мозга DEDAAS включает ЭВМ с накопителями на магнитных дисках и магнитной ленте, 24 предварительных усилителя специальной разработки, управляемый от ЭВМ генератор звуковых, зрительных и тактильных стимулов, аналого-цифровой преобразователь с изменяемым коэффициентом передачи, сервисный монитор, блок контроля импеданса электродов по сигналу от ЭВМ и алфавитно-печатающее устройство. В системе DEDAAS усиливаются и вводятся в ЭВМ сигналы девятнадцати монополярных отведений от электродов, наложенных по системе 10-20, в ЭВМ соответствующими операциями вычитания формируются биполярные отведения. Кроме сигналов электроэнцефалографии возможен ввод по свободным пяти каналам усиления сигналов электрокардиографии и от датчиков дыхания, движений головы, языка, глаз. Эти сигналы используются для автоматического контроля артефактов. Система DEDAAS отличается высокой эффективностью за счет автоматизации сбора и анализа информации о биологической активности мозга. The closest in technical essence to the proposed device is the technical solution described in the book by S. G. Danko and Yu. L. Kaminsky "System of technical means of neurophysiological studies of man", Leningrad, "Science", 1982, pp. 25-26. The system for scientific and clinical studies of the biological activity of the brain DEDAAS includes computers with magnetic disk drives and magnetic tape, 24 pre-amplifiers of a special design, a computer-controlled generator of sound, visual and tactile stimuli, an analog-to-digital converter with a variable transmission coefficient, a service monitor, an electrode impedance control unit according to a signal from a computer and an alphanumeric printing device. In the DEDAAS system, signals of nineteen monopolar leads from electrodes superimposed on the 10-20 system are amplified and input into the computer; bipolar leads are formed in the computer by corresponding subtraction operations. In addition to electroencephalography signals, input is possible through five free channels of amplification of electrocardiography signals and from respiratory sensors, head, tongue, and eye movements. These signals are used to automatically control artifacts. The DEDAAS system is highly efficient due to the automation of the collection and analysis of information on the biological activity of the brain.

К недостаткам этой системы следует отнести низкую помехозащищенность, т. к. усиливаются сигналы только монополярных отведений, недостаточную точность из-за отсутствия контроля параметров усилителей в процессе исследований, пониженные диагностические возможности из-за отсутствия при исследованиях контроля за изменением внутричерепного импеданса. Кроме того, система DEDAAS из-за конструктивной сложности может использоваться только в стационарных условиях. The disadvantages of this system include low noise immunity, since only monopolar leads are amplified, insufficient accuracy due to the lack of control of the parameters of the amplifiers in the research process, reduced diagnostic capabilities due to the lack of control over changes in the intracranial impedance during studies. In addition, because of the structural complexity, the DEDAAS system can only be used in stationary conditions.

Цель изобретения создание более надежного устройства для исследования биологической активности мозга с повышенными диагностическими возможностями. По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет одновременно и совместно снимать и анализировать сигналы электроэнцефалографии, электрокардиографии и реоэлектроэнцефалографии, в процессе исследования постоянно контролировать импеданс электродов и параметры усилителей. Кроме того, за счет компрессии динамического диапазона сигналов перед аналого-цифровым преобразованием существенно упрощается обработка информации и снижается стоимость устройства. The purpose of the invention is the creation of a more reliable device for studying the biological activity of the brain with enhanced diagnostic capabilities. Compared with the prototype, the proposed device allows you to simultaneously capture and analyze the signals of electroencephalography, electrocardiography and rheoelectroencephalography, during the study, constantly monitor the impedance of the electrodes and parameters of the amplifiers. In addition, due to compression of the dynamic range of signals before analog-to-digital conversion, information processing is significantly simplified and the cost of the device is reduced.

Вышеупомянутые цели достигаются тем, что в устройство для исследования биологической активности мозга, содержащее блок отводящих электродов, датчик электрокардиосигнала, коммутационную панель, выполненную в виде изображения головы с гнездами для подключения отводящих электродов, многоканальный предварительный усилитель, входы которого соединены с соответствующими гнездами подключения коммутационной панели, а выходы с соответствующими информационными выходами селектора отведений, усилитель электрокардиосигнала, выходы которого соединены с соответствующими гнездами подключения коммутационной панели, блок контроля импеданса электродов, многоканальный селективный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, генератор звуковых стимулов, генератор зрительных стимулов и ЭВМ с подключенными к ней накопителем на магнитных дисках, дисплеем и печатающим устройством, дополнительно включены блок измерительных электродов, блок измерения внутричерепного импеданса, блок контроля работоспособности с соединительной колодкой, четырехканальный дифференциальный усилитель, многоканальный аналоговый коммутатор, усилитель с регулируемыми напряжением смещения и коэффициентом усиления, блок памяти, микропроцессор, блоки обмена информацией и сопряжения и четырехканальный аналоговый переключатель, первые входы которого подключены к первой группе выходов селектора отведений, вторые входы к выходам блока измерения внутричерепного импеданса, а выходы к первой группе входов многоканального селективного усилителя, первая группа выходов которого соединена непосредственно с первыми информационными входами, а через четырехканальный дифференциальный усилитель со вторыми информационными входами многоканального аналогового коммутатора, третий информационный вход которого подключен к выходу блока контроля импеданса электродов, четвертый информационный вход соединен с выходом усилителя электрокардиосигнала, пятые информационные входы с выходами блока измерений внутричерепного импеданса, шестые информационные входы со второй группой выходов многоканального селективного усилителя, а выход соединен с информационным входом усилителя с регулируемыми напряжением смещения и коэффициентом усиления, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, выходы и вход управления которого через шину данных соединены с входами-выходами блока сопряжения, которые соединены с управляющими входами блока измерения внутричерепного импеданса, блока контроля импеданса электродов, селектора отведений, четырехканального аналогового переключателя многоканального аналогового коммутатора, усилителя с регулируемыми напряжением смещения и коэффициентом усиления, генератора звуковых стимулов, генератора зрительных стимулов, блока контроля работоспособности и многоканального селективного усилителя, вторая группа входов которого соединена соответственно со второй группой выходов селектора отведений, а входы блока контроля импеданса электродов соответственно соединены с входами многоканального предварительного усилителя, при этом входы-выходы блока измерения внутричерепного импеданса соединены с соответствующими гнездами подключения коммутационной панели, причем входы-выходы микропроцессора соединены через первую шину обмена с блоком памяти, через шины информации адреса и управления с блоком сопряжения и через вторую шину обмена и блок обмена информацией с входами выходами ЭВМ. The above goals are achieved by the fact that in the device for studying the biological activity of the brain, containing a block of outlet electrodes, an electrocardiogram signal, a patch panel made in the form of an image of the head with sockets for connecting the discharge electrodes, a multi-channel preamplifier, the inputs of which are connected to the corresponding sockets for connecting the patch panel , and the outputs with the corresponding information outputs of the lead selector, an electrocardiogram amplifier, the outputs of which the electrodes impedance control unit, a multi-channel selective amplifier, an analog-to-digital converter, a sound stimulus generator, a visual stimulus generator and a computer with a magnetic disk drive, a display and a printing device connected to it, are connected to the corresponding jacks for connecting the switching panel, an additional measuring electrodes block is included , intracranial impedance measuring unit, operability control unit with connecting block, four-channel differential amplification l, a multi-channel analog switch, an amplifier with adjustable bias voltage and gain, a memory unit, a microprocessor, information exchange and interface units and a four-channel analog switch, the first inputs of which are connected to the first group of leads of the lead selector, the second inputs to the outputs of the intracranial impedance measurement unit, and the outputs to the first group of inputs of a multi-channel selective amplifier, the first group of outputs of which are connected directly to the first information inputs, and through a four-channel differential amplifier with second information inputs of a multi-channel analog switch, the third information input of which is connected to the output of the electrode impedance control unit, the fourth information input is connected to the output of the electrocardiogram signal amplifier, the fifth information inputs with the outputs of the intracranial impedance measurement unit, and the sixth information inputs with the second group of outputs multi-channel selective amplifier, and the output is connected to the information input of the amplifier with reg adjustable bias voltage and gain, the output of which is connected to the information input of an analog-to-digital converter, the outputs and control input of which through the data bus are connected to the inputs and outputs of the interface unit, which are connected to the control inputs of the intracranial impedance measurement unit, electrode impedance control unit, selector leads, a four-channel analog switch, a multi-channel analog switch, an amplifier with adjustable bias voltage and gain a generator, a sound stimulus generator, a visual stimulus generator, a health monitoring unit and a multi-channel selective amplifier, the second group of inputs of which are connected respectively to the second group of leads of the lead selector, and the inputs of the electrode impedance control block are respectively connected to the inputs of the multi-channel pre-amplifier, with inputs and outputs the intracranial impedance measuring unit is connected to the corresponding connection sockets of the patch panel, the micro inputs and outputs rotsessora connected via the first bus with sharing the memory unit through data bus address and control and interface unit via the second information exchange and sharing unit bus inputs computer outputs.

Селектор отведений содержит однотипные каналы по числу выходов многоканального предварительного усилителя, каждый канал выполнен на дифференциальном усилителе и аналоговом переключателе, информационные входы аналоговых переключателей и неинвертирующие входы дифференциальных усилителей являются соответствующими информационными входами селектора отведений, одноименные управляющие входы аналоговых переключателей всех каналов объединены и являются управляющим входом селектора отведений, первой и второй группой входов которого являются выходы дифференциальных усилителей соответствующих каналов, инвертирующий вход дифференциального усилителя в каждом канале соединен с выходом аналогового переключателе данного канала. The lead selector contains the same type of channels according to the number of outputs of the multi-channel pre-amplifier, each channel is made on a differential amplifier and an analog switch, the information inputs of analog switches and non-inverting inputs of differential amplifiers are the corresponding information inputs of the lead selector, the same control inputs of the analog switches of all channels are combined and are a control input the lead selector, the first and second group of inputs of which I lyayutsya outputs of differential amplifiers of the respective channels, the inverting input of the differential amplifier in each channel is connected to the output of the analog switch the channel.

Многоканальный селективный усилитель в каждом канале содержит последовательно соединенные фильтр верхних частот с регулируемой частотой среза, усилитель, фильтр нижних частот и режекторный фильтр, выходы режекторных фильтров соответствующихканалов являются первой и второй группами выходов многоканального усилителя, первой и второй группами входов которого являются информационные входы фильтров верхних частот с регулируемой частотой среза, и управляющим входом объединенные одноименные управляющие входы фильтров верхних частот с регулируемой частотой среза. The multi-channel selective amplifier in each channel contains a high-pass filter with an adjustable cutoff frequency connected in series, an amplifier, a low-pass filter and a notch filter, the notch filter outputs of the corresponding channels are the first and second groups of outputs of the multi-channel amplifier, the first and second groups of inputs of which are the information inputs of the upper filters frequencies with an adjustable cutoff frequency, and a control input, the combined control inputs of the same name high-pass filters with It is adjusted cutoff frequency.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства для исследований биологической активности мозга; на фиг.2 -пример реализации коммутационного устройства; на фиг.3 пример реализации многоканального предварительного усилителя; на фиг.4 пример реализации селектора отведений; на фиг.5 пример реализации четырехканального аналогового переключателя; на фиг.6 пример реализации блока измерения внутричерепного импеданса; на фиг.7 пример реализации генератора звуковых стимулов; на фиг.8 пример реализации многоканального селективного усилителя; на фиг.9 пример реализации четырехканального дифференцирующего усилителя; на фиг.10 пример реализации усилителя с регулируемыми напряжением смещения и коэффициентом усиления; на фиг.11 пример реализации многоканального аналогового коммутатора; на фиг. 12 пример реализации блока контроля импеданса электродов; на фиг.13 пример реализации генератора зрительных стимулов; на фиг.14 пример реализации усилителя реосигналов; на фиг.15 пример реализации блока сопряжения; на фиг.16 блок-схема программы исследований; на фиг. 17 структурная схема алгоритма управления работой устройства; на фиг.18 блок-схема подпрограммы балансировки; на фиг. 19 блок-схема подпрограммы определения ошибки преобразования; на фиг.20 алгоритм выполнения операции "коррекция кода АЦП"; на фиг.21 блок-схема подпрограммы съема ЭКГ, ЭЭГ и РЭГ; на фиг.22 - блок-схема подпрограммы редактирования ЭКГ, ЭЭГ и РЭГ; на фиг.23 блок-схема подпрограммы анализа ЭЭГ; на фиг. 24 блок-схема подпрограммы анализа РЭГ; на фиг.25 блок-схема подпрограммы дифференциации возможных диагнозов; на фиг.26 примеры способов отведений ЭЭГ. Figure 1 shows the structural diagram of the proposed device for the study of biological activity of the brain; figure 2 is an example implementation of a switching device; figure 3 an example implementation of a multi-channel pre-amplifier; figure 4 an example implementation of the selector leads; 5 is an example implementation of a four-channel analog switch; 6 is an example implementation of a unit for measuring intracranial impedance; 7 is an example implementation of a sound stimulus generator; on Fig an example implementation of a multi-channel selective amplifier; Fig.9 is an example implementation of a four-channel differentiating amplifier; figure 10 example implementation of an amplifier with adjustable bias voltage and gain; 11 is an example implementation of a multi-channel analog switch; in FIG. 12 is an example implementation of an electrode impedance control unit; on Fig an example implementation of a generator of visual stimuli; on Fig an example implementation of the amplifier rheosignals; on Fig example implementation of the pairing unit; Fig.16 is a block diagram of a research program; in FIG. 17 is a structural diagram of a device operation control algorithm; on Fig a block diagram of a balancing routine; in FIG. 19 is a block diagram of a conversion error determination routine; on Fig algorithm for the operation "correction of the ADC code"; on Fig a block diagram of a subroutine removal of ECG, EEG and REG; on Fig is a block diagram of a subroutine editing ECG, EEG and REG; Fig.23 is a block diagram of a subroutine for EEG analysis; in FIG. 24 is a block diagram of a REG analysis routine; on Fig block diagram of a subroutine differentiation of possible diagnoses; on Fig examples of methods of assignments of the EEG.

Устройство для исследований биологической активности мозга (фиг.1) включает блок 1 отводящих электродов, датчик 2 электрокардиосигнала и блок 3 измерительных электродов, закрепленных на пациенте. Электроды с помощью штырей подключаются к гнездам коммутационной панели 4. Эти гнезда соединены с входами многоканального предварительного усилителя 5 и блока 6 контроля импеданса электродов, входами усилителя 7 электрокардиосигнала, сигнальными входами и выходами блока 8 измерения внутричерепного импеданса. Селектор отведений 9 входами подключен к выходам многоканального предварительного усилителя 5. К первым четырем выходам селектора отведений 9 подключен четырехканальный аналоговый переключатель 10, вторые входы которого соединены с канальными выходами блока 8. Многоканальный селективный усилитель 11 подключен к выходам переключателя 10 (с первого по четвертый канал). Выходы первых каналов усилителя 11 подключены к четырехканальному дифференцирующему усилителю 12 и сигнальным входам многоканального аналогового коммутатора 13, к остальным сигнальным входам которого подключены соответственно выход блока 6, выходы усилителей 7, 11 и 12 и канальные выходы блока 8. К выходу многоканального аналогового коммутатора 13 подключены последовательно соединенные усилитель 14 с регулируемыми напряжением смещения и коэффициентом усиления и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15. Микропроцессор 16 предназначен для синхронизации работы блоков 5 15 и связан с ними через блок 17 сопряжения шиной данных 18. Блок 19 памяти предназначен для хранения кодов напряжения смещения и коэффициента усиления и ошибок измерения для каждого съема ЭЭГ, ЭКГ и РЭГ. A device for studying the biological activity of the brain (figure 1) includes a block 1 of the discharge electrodes, a sensor 2 of an electrocardiogram and a block of 3 measuring electrodes attached to the patient. The electrodes using pins are connected to the sockets of the patch panel 4. These sockets are connected to the inputs of the multi-channel pre-amplifier 5 and the electrode impedance control unit 6, the inputs of the electrocardiogram signal amplifier 7, the signal inputs and outputs of the intracranial impedance measurement unit 8. A lead selector with 9 inputs is connected to the outputs of a multi-channel preamplifier 5. A four-channel analog switch 10 is connected to the first four outputs of the lead selector 9, the second inputs of which are connected to the channel outputs of block 8. A multi-channel selective amplifier 11 is connected to the outputs of switch 10 (from the first to the fourth channel ) The outputs of the first channels of the amplifier 11 are connected to a four-channel differentiating amplifier 12 and the signal inputs of the multi-channel analog switch 13, the output signals of the unit 6 are connected to the other signal inputs, the outputs of the amplifiers 7, 11 and 12, and the channel outputs of the unit 8. To the output of the multi-channel analog switch 13 are connected a series-connected amplifier 14 with adjustable bias voltage and gain and an analog-to-digital converter (ADC) 15. The microprocessor 16 is designed for syn ronizatsii work units 5 15 and connected with them through the block 17 data bus interface 18. The memory unit 19 for storing the offset voltage and gain codes and the measurement errors for each detachably EEG, ECG and REG.

Микропроцессор 16 через устройство обмена 20 связан с ЭВМ 21, которая снабжена дисплеем 22, печатающим устройством 23 и накопителем на магнитных дисках 24. ЭВМ 21 обеспечивает выполнение всей программы исследований. Генератор 25 звуковых стимулов и генератор 26 зрительных стимулов предназначены для обеспечения исследований с использованием функциональных проб. Блок 27 контроля работоспособности с соединительной колодкой 28 предназначен для контроля работоспособности всего устройства. The microprocessor 16 through an exchange device 20 is connected to a computer 21, which is equipped with a display 22, a printing device 23 and a magnetic disk drive 24. The computer 21 provides the implementation of the entire research program. The sound stimulus generator 25 and the visual stimulus generator 26 are intended to provide studies using functional tests. The health monitoring unit 27 with the connection block 28 is designed to monitor the health of the entire device.

Коммутационная панель 4 (фиг. 2) в приведенном примере реализации содержит гнезда 29, размещенные на поле, условно обозначающем размещение электродов на головке, и предназначенные для подключения штырей отводящих электродов. Гнезда Fp1, Fp2 относятся к лобному полюсу, гнезда F7, F3, F4, F8 к лобной области, гнезда С3, С4 к центральной области, гнезда Т3, Т4, Т5, Т6 к височной области, гнезда Р3, Р4 к теменной области, гнезда 01, 02 к затылочной области, гнезда Fz, Cz и Pz к средней линии гнезда А1, А2 предназначены для подключения рефферентных (нулевых) электродов. Гнезда Э1, Э2 предназначены для подключения штырей датчика электрокардиосигнала, гнезда Г1 Г8 и У1 У6 для подключения измерительных электродов, гнезда Г9 Г29 для подключения соединительной колодки 28. The patch panel 4 (Fig. 2) in the example implementation contains sockets 29 located on the field, conventionally indicating the placement of the electrodes on the head, and designed to connect the pins of the discharge electrodes. Nests Fp1, Fp2 belong to the frontal pole, nests F7, F3, F4, F8 to the frontal region, nests C3, C4 to the central region, nests T3, T4, T5, T6 to the temporal region, nests P3, P4 to the parietal region, nests 01, 02 to the occipital region, the sockets Fz, Cz and Pz to the middle line of the socket A1, A2 are designed to connect the reference (zero) electrodes. Sockets E1, E2 are designed to connect the pins of the electrocardiogram sensor, sockets G1 G8 and U1 U6 to connect the measuring electrodes, sockets G9 G29 to connect the junction block 28.

Многоканальный предварительный усилитель 5 (фиг.3) в варианте, предназначенном для усиления сигналов при стандартной системе отведений 10/20, содержит 21 операционный усилитель 101-121, неинвертирующие входы которых подключены к отводящим электродам. Инвертирующие входы каждого из усилителей 101.110 соединены с собственным выходом через резистор R1 и с выходом усилителя 120 через резистор R2. Инвертирующие входы каждого из усилителей 110. 119 соединены с выходами собственного усилителя через резистор R1 и выходом усилителя 121 через резистор R2. Неинвертирующие входы усилителей 120, 121 подключены к рефферентным (нулевым) электродам А1, А2 соответственно. Инвертирующий вход каждого из этих усилителей через резистор R3 соединен с собственным выходом и через резистор R4 с нулевой шиной. Значения R3, R4 выбираются равными R3 R2, a R4 R1, в результате чего многоканальный предварительный усилитель 5 обладает высокой помехоустойчивостью к синхронной помехе. Выходы усилителей1-1.119 через резисторы R5 соединены с искусственной усредненной точкой F0. The multi-channel preamplifier 5 (Fig. 3) in an embodiment designed to amplify signals with a standard lead system 10/20 contains 21 operational amplifiers 101-121, the non-inverting inputs of which are connected to the discharge electrodes. The inverting inputs of each of the amplifiers 101.110 are connected to their own output through the resistor R1 and to the output of the amplifier 120 through the resistor R2. The inverting inputs of each of the amplifiers 110. 119 are connected to the outputs of their own amplifier through a resistor R1 and the output of the amplifier 121 through a resistor R2. The non-inverting inputs of the amplifiers 120, 121 are connected to the reference (zero) electrodes A1, A2, respectively. The inverting input of each of these amplifiers is connected through a resistor R3 to its own output and through a resistor R4 with a zero bus. The values of R3, R4 are chosen equal to R3 R2, a R4 R1, as a result of which the multi-channel pre-amplifier 5 has a high noise immunity to synchronous interference. The outputs of the amplifiers 1-1.119 through resistors R5 are connected to the artificial averaged point F0.

Селектор отведений 9 (фиг. 4) для вариантов системы отведений 10/20 и выполнения многоканального предварительного усилителя 5 в виде, приведенном на фиг.3, содержит 19 аналоговых переключателей 201.219 и 19 дифференциальных усилителей 220.238. Инвертирующий вход каждого из усилителей 220.238 соединен с соответствующим выходом F1 F19 многоканального предварительного усилителя 5. Неинвертирующий вход дифференциального усилителя соединен с выходом соответствующего аналогового переключателя, входы которого подключены к выходам усилителя 5 согласно программируемым вариантам отведений. Одноименные управляющие входы аналоговых переключателей 201.219 объединены и являются управляющим входом селектора отведений 9. Lead selector 9 (Fig. 4) for variants of lead system 10/20 and multi-channel pre-amplifier 5 in the form shown in Fig. 3 contains 19 analog switches 201.219 and 19 differential amplifiers 220.238. The inverting input of each of the amplifiers 220.238 is connected to the corresponding output F1 F19 of the multi-channel pre-amplifier 5. The non-inverting input of the differential amplifier is connected to the output of the corresponding analog switch, the inputs of which are connected to the outputs of the amplifier 5 according to the programmed lead options. The same control inputs of the analog switches 201.219 are combined and are the control input of the lead selector 9.

Четырехканальный аналоговый переключатель 10 (фиг. 5) содержит четыре аналоговых переключателя 301.304. Первые входы этих переключателей подключены к выходам Q1.Q4 блока 9, вторые входы -к выходам Р1.Р4 блока 8, а управляющие входы -к оответствующему выходу блока 17. The four-channel analog switch 10 (FIG. 5) contains four analog switches 301.304. The first inputs of these switches are connected to the outputs Q1.Q4 of block 9, the second inputs to the outputs P1.P4 of block 8, and the control inputs to the corresponding output of block 17.

Блок 8 измерения внутричерепного импеданса (фиг. 6) содержит четырехвыходовый стабилизированный генератор тока, включающий управляемый генератор меандра 401, парафазный усилитель 402, нагруженный на трансформатор 403 с четырьмя вторичными обмотками, в каждую из которых включен стабилизатор переменного тока 404.407 и четырехканальный усилитель реосигналов. Стабилизатор переменного тока 404 представляет собой двухполупериодный мостовой выпрямитель на диодах D11, D21, D31, D41, в нагрузочную диагональ которого включено составное резистивной сопротивление, состоящее изрезистора R0 и проходного транзистора Т0. The intracranial impedance measuring unit 8 (Fig. 6) contains a four-output stabilized current generator, including a controlled meander 401 generator, a paraphase amplifier 402 loaded on a transformer 403 with four secondary windings, each of which includes an AC stabilizer 404.407 and a four-channel re-signal amplifier. The AC stabilizer 404 is a half-wave bridge rectifier with diodes D11, D21, D31, D41, the load diagonal of which includes a composite resistive resistor consisting of a resistor R0 and a transistor T0.

Четырехканальный усилитель реосигналов включает в себя четыре входных трансформатора 408, 412, 416, 420, четыре высокочастотных усилителя 409, 413, 417, 421, четыре детектора 410, 414, 418, 422, четыре фильтра нижних частот 411, 415, 419, 423. The four-channel amplifier of rheosignals includes four input transformers 408, 412, 416, 420, four high-frequency amplifiers 409, 413, 417, 421, four detectors 410, 414, 418, 422, four low-pass filters 411, 415, 419, 423.

Входные обмотки трансформаторов подключены к измерительным электродам блока 3 через гнезда У1.У6 блока 2. The input windings of the transformers are connected to the measuring electrodes of block 3 through sockets U1.U6 of block 2.

Генератор 25 звуковых стимулов (фиг. 7) содержит генератор 501 шума, генератор 502 тональной частоты, усилители 503, 504 шума правого и левого каналов, делитель 505 тональной частоты, усилители 506, 507 тональной частоты правого и левого каналов, микшеры 508, 509 левого и правого каналов, выходные усилители правого и левого каналов и звуковые излучатели 512, 513. Генераторы 501 и 502 включаются сигналом "Строб" от блока 17. Коэффициенты усиления усилителей 503, 504, 506, 507 и коэффициент деления делителя частоты 505 устанавливаются от соответствующих регистров блока 17. Sound stimulus generator 25 (FIG. 7) comprises a noise generator 501, a tone generator 502, right and left channel noise amplifiers 503, 504, a tone frequency divider 505, right and left channel tone amplifiers 506, 507, left mixers 508, 509 and the right channel, the output amplifiers of the right and left channels and sound emitters 512, 513. The generators 501 and 502 are turned on by the signal "Strobe" from block 17. The amplification factors of the amplifiers 503, 504, 506, 507 and the division factor of the frequency divider 505 are set from the corresponding registers block 17.

Выходы генератора 501 подключены к входам усилителей 503 и 504, выход генератора 502 через делитель частоты 505 соединен с входами усилителей 506 и 507. Выходы усилителей 503, 506 через микшер 508 и выходной усилитель 510 подключены к звуковому излучателю 512. Выходы усилителей 504 и 507 через микшер 509 и выходной усилитель 511 подключены к звуковому излучателю 513. The outputs of the generator 501 are connected to the inputs of the amplifiers 503 and 504, the output of the generator 502 through the frequency divider 505 is connected to the inputs of the amplifiers 506 and 507. The outputs of the amplifiers 503, 506 through the mixer 508 and the output amplifier 510 are connected to the sound emitter 512. The outputs of the amplifiers 504 and 507 through a mixer 509 and an output amplifier 511 are connected to the sound emitter 513.

Многоканальный селективный усилитель 11 (фиг. 8) содержит в каждом канале последовательно включенные управляемый фильтр верхних частот 601(602. 619), усилитель 620(621.638), фильтр нижних частот 639(640.657) и режекторный фильтр 658(659.676) на частоту питающей сети. The multi-channel selective amplifier 11 (Fig. 8) contains in each channel a controllable high-pass filter 601 (602. 619), an amplifier 620 (621.638), a low-pass filter 639 (640.657) and a notch filter 658 (659.676) for the mains frequency .

Четырехканальный дифференцирующий усилитель 12 (фиг. 9) содержит в каждом канале 701.704 последовательно включенные дифференцирующую RC- цепочку и усилитель с отрицательной обратной связью. The four-channel differentiating amplifier 12 (Fig. 9) contains, in each channel 701.704, a differentiating RC chain and a negative feedback amplifier connected in series.

Усилитель 14 с регулируемыми напряжением смещения и коэффициентом усиления (фиг. 10) может быть реализован с использование двух микросхем 801, 802 типа К572ПА1 и двух операционных усилителей 803, 804 типа КР574УД1. На цифровые входы микросхемы 801 подается код коэффициента усиления, а на цифровые входы микросхемы 802 код смещения. К выходам 1,2 микросхемы 801 подключены входы операционного усилителя 803, выход которого соединен с входом 15 опорного напряжения микросхемы 801. Входной сигнал подается на контакт 16 (вывод регистра обратной связи) микросхемы 801, выходной сигнал снимается с выхода операционного усилителя 803. Выход 1 микросхемы 802 соединен с выходом 1 микросхемы 801. Операционный усилитель 804 предназначен для задания начального смещения. Опорное напряжение +Uоп подается на контакт 15 микросхемы 802, на контакт 16 подается напряжение -Uоп/2 с выхода операционного усилителя 804. An amplifier 14 with adjustable bias voltage and gain (Fig. 10) can be implemented using two chips 801, 802 of type K572PA1 and two operational amplifiers 803, 804 of type KR574UD1. A gain code is supplied to the digital inputs of chip 801, and an offset code to the digital inputs of chip 802. The outputs 1.2 of the chip 801 are connected to the inputs of the operational amplifier 803, the output of which is connected to the input 15 of the reference voltage of the chip 801. The input signal is fed to pin 16 (feedback register output) of the chip 801, the output signal is removed from the output of the operational amplifier 803. Output 1 microcircuit 802 is connected to output 1 of microcircuit 801. Operational amplifier 804 is designed to specify the initial bias. The reference voltage + Uop is applied to pin 15 of the 802 chip, and pin-16 is supplied with voltage -Uop / 2 from the output of the operational amplifier 804.

Аналоговый коммутатор 13 (фиг. 11) может быть реализован на микросхемах К591КН1 с адресным опросом каналов. К аналоговым входам первой микросхемы У13-1 подключены выходы блока 6 контроля импеданса электродов, четыре выхода четырехканального дифференцирующего усилителя 12, четыре выхода блока 8 измерения внутричерепного импеданса, четыре выходы младших каналов многоканального селективного усилителя 11 и выход усилителя 7 электрокардиосигнала. К аналоговым входам второй микросхемы У13-2 подключены остальные 15 выходов многоканального селективного усилителя 11. На входы микросхем У13-1и У13-2 2.2 и С1 подается код номера канала от блока 17. The analog switch 13 (Fig. 11) can be implemented on chips K591KN1 with address polling of channels. The outputs of the electrode impedance control unit 6, the four outputs of the four-channel differentiating amplifier 12, the four outputs of the intracranial impedance measurement unit 8, the four outputs of the minor channels of the multi-channel selective amplifier 11 and the output of the cardiac amplifier 7 are connected to the analog inputs of the first U13-1 chip. The remaining 15 outputs of the multi-channel selective amplifier 11 are connected to the analog inputs of the second U13-2 chip. The channel number code from block 17 is supplied to the inputs of the U13-1 and U13-2 2.2 and C1 microcircuits.

Блок 6 измерения импеданса электродов (фиг. 12) содержит дешифратор ДШ, к выходам которого подключены реле Р1.Р11, электронный ключ ЭКл, дифференциальный усилитель ДУ и оконечный усилитель ОУ. Цифровые входы дешифратора ДШ и управляющий вход электронного ключа ЭКл соединены с цифровыми выходами регистра 904 блока 17. Входы дифференциального усилителя ДУ подключены к выходам счетчика 917 блока 17, переключающий контакт электронного ключа ЭКл соединен с неинвертируемым входом оконечного усилителя ОУ, к которому через ограничительное сопротивление подключен выход дифференциального усилителя ДУ. К нормально разомкнутому контакту электронного ключа Экл через первые пары нормально разомкнутых контактов реле Р1.Р10 подключаются выходы D1.D10 блока 4, к нормально замкнутому контакту электронного ключа через вторые пары нормально разомкнутых контактов реле Р1.Р11 подключаются выходы Д11.Д19 и А1, А2 блока 4. Block 6 measuring the impedance of the electrodes (Fig. 12) contains a DS decoder, the outputs of which are connected to a relay P1.P11, an electronic key Ecl, a differential amplifier remote control and a terminal amplifier op-amp. The digital inputs of the DS decoder and the control input of the EKl electronic key are connected to the digital outputs of the register 904 of block 17. The inputs of the differential amplifier DU are connected to the outputs of the counter 917 of the block 17, the switching contact of the EKl electronic key is connected to the non-invertible input of the OA terminal amplifier, to which it is connected through the limiting resistance differential amplifier output remote control. To the normally open contact of the electronic key Ecl through the first pairs of normally open contacts of the relay P1.P10, the outputs D1.D10 of block 4 are connected, to the normally closed contact of the electronic key through the second pairs of normally open contacts of the relay P1.P10 the outputs D11.D19 and A1, A2 are connected block 4.

Генератор 26 зрительных стимулов (фиг. 13) содержит лампу вспышку Л, мощность вспышки которой определяется напряжение заряда конденсатора Сs. Импульс, управляющий длительностью заряда конденсатора Сs, подается от блока 17 через оптоэлектронную пару DD-1, инвертор И2 и резистор R11 на транзисторный ключ Т1. The visual stimulus generator 26 (Fig. 13) contains a flash lamp A, the flash power of which is determined by the charge voltage of the capacitor Cs. The pulse controlling the duration of the charge of the capacitor Cs is supplied from the block 17 through the optoelectronic pair DD-1, the inverter I2 and the resistor R11 to the transistor switch T1.

Конденсатор С5 заряжается через резистор R16, диод D2 и открытый транзистор Т1. С помощью инвертора И1, конденсатора С2 и диода D1 из заднего фронта импульса от блока 17 формируется поджигающий импульс, который через оптоэлектронную пару DD-2 включает лампу вспышку Л. Резистор R10 является нагрузкой диода оптоэлектронной пары, конденсатор С4 и резисторы R12, R13, R14 предназначены для формирования поджигающегоимпульса тока в первичной обмотке трансформатора Тр1. Конденсатор С3 и резистор R15 определяют начальную мощность вспышки. The capacitor C5 is charged through a resistor R16, a diode D2 and an open transistor T1. Using an inverter I1, a capacitor C2 and a diode D1, an ignition pulse is generated from the trailing edge of the pulse from block 17, which through the optoelectronic pair DD-2 turns on the flash lamp L. Resistor R10 is the load of the optoelectronic pair diode, capacitor C4 and resistors R12, R13, R14 are intended for the formation of a firing current pulse in the primary winding of the transformer Tr1. Capacitor C3 and resistor R15 determine the initial flash output.

Блок 17 сопряжения (фиг.14) содержит дешифратор 901 сигналов считывания, цифровые входы которого соединены с шиной адреса (ША), а вход разрешения с выходом RD микропроцессора 16, дешифратор 902 сигналов записи, цифровые входы которого соединены с шиной информации (ШИ), а вход разрешения с выходом WR микропроцессора 16, одиннадцать регистров хранения 903.913, цифровые входы которых подключены к ШИ микропроцессора 16, входы записи к выходам WE1. WR11 дешифратора 902 соответственно, а выходы к цифровым входам управления селектора 9, блока 6, многоканального усилителя 11, усилителя 14 и генератора 25, двенадцатый регистр хранения 914, цифровые входы которого соединены с цифровыми выходами АЦП 15, а цифровые выходы с ШИ микропроцессора 16, первая схема И 915, первый вход которой соединен с выходом RD1 дешифратора 901, второй вход с младшим разрядом Д0 шины информации микропроцессора 16, а выход с входом ПРЕОБРАЗОВАНИЕ АЦП 15, вторая схема И 916, первый вход которой соединен с выходом RD2 дешифратора 901, второй вход с выходом ГОТОВНОСТЬ АЦП 15, а выход с входом записи регистра 914, четыре D-триггера 917.920, разрядные входы которых соединены с младшим разрядом D0 шины информации микропроцессора 16, а входы стробирования с выходами WR12.WR15 дешифратора 902 соответственно, а выходы к входам управления блока 8, переключателя 10, генераторов 25 и 26 и блока 27, двухразрядный счетчик 921, счетный вход которого подключен к выходу WR16 дешифратора 902, вход разрешения к младшему разряду D0 шины информации микропроцессора 16, а выходы разрядов 1 и 2 к входу КОНТРОЛЬНЫЙ СИГНАЛ блока 6. Блок 27 контроля работоспособности представляет собой регистр сдвига, выход которого соединен с входом и в каждом записана единица в одном разряде. На вход СДВИГ регистра подаются тактовые импульсы от блока 17. К единичным выходам разрядов регистра через ограничительные сопротивления подключены контакты соединительной колодки 28. The interface unit 17 (Fig. 14) comprises a decoder 901 of read signals, the digital inputs of which are connected to the address bus (SHA), and a permission input with the output RD of the microprocessor 16, a decoder 902 of the write signals, digital inputs of which are connected to the information bus (SHI), and the permission input with the WR output of the microprocessor 16, eleven storage registers 903.913, the digital inputs of which are connected to the SHI of the microprocessor 16, the recording inputs to the outputs WE1. Decoder WR11 902, respectively, and the outputs to the digital control inputs of the selector 9, block 6, multi-channel amplifier 11, amplifier 14 and generator 25, the twelfth storage register 914, the digital inputs of which are connected to the digital outputs of the ADC 15, and the digital outputs from the SHI of the microprocessor 16, the first circuit And 915, the first input of which is connected to the output RD1 of the decoder 901, the second input with the lowest bit D0 of the information bus of the microprocessor 16, and the output with the input CONVERSION OF ADC 15, the second circuit And 916, the first input of which is connected to the output RD2 of the decoder 901, the second the first input with the ADC 15 READY output and the output with register input 914, four D-flip-flops 917.920, the bit inputs of which are connected to the low-order bit D0 of the microprocessor information bus 16, and the gating inputs with the outputs WR12.WR15 of the decoder 902, respectively, and the outputs to the control inputs of block 8, switch 10, generators 25 and 26 and block 27, a two-bit counter 921, the counting input of which is connected to the output WR16 of the decoder 902, the enable input to the low-order bit D0 of the microprocessor information bus 16, and the outputs of bits 1 and 2 to the CONTROL input SIGNAL block 6. Unit 27 health monitoring is a shift register, the output of which is connected to the input and each recorded unit in one category. To the input of the shift register are clock pulses from block 17. To the individual outputs of the bits of the register through the limiting resistance connected to the contacts of the connector block 28.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Устройство позволяет осуществлять комплексный метод исследования мозга человека. За один сеанс обследования пациента могут быть зарегистрированы и проанализированы сигналы электроэнцефалографии от девятнадцати электродов, размещенных по стандартной схеме 10/20, сигналы электрокардиографии и реоэлектроэнцефалографии, при этом способ отведения, функциональные пробы, коррекция ошибок измерения производятся автоматически в соответствии с заданной программой. Используемые аппаратные средства позволяют проводить запись сигналов в неэкранированном помещении и в присутствии работающих электроприборов. Для регистрации электроэнцефалограмм и реоэлектроэнцефалограмм используются электроды из пищевого олова диаметром 10 мм в пластмассовых корпусах. Блок 1 отводящих электродов выполнен в виде эластичного шлема. Электроды датчика 2 крепятся с помощью пластыря, блок 3 измерительных электродов может быть совмещен с блоком 1, т.е. измерительные электроды могут быть скреплены с отводящими электродами. Для уменьшения межэлектродного сопротивления места установки электродов протираются спиртом, а между электродом и кожей помещается марлевый тампон, пропитанный раствором поваренной соли. Перед подключением электродов блоков 1,3 и датчика 2 к гнездам коммутационной панели 2 производится контроль работоспособности устройства. Для этого к гнездам Г9.Г29 коммутационной панели подключается соединительная колодка 28, через которую от блока 27 контрольный сигнал поочередно подается на входы многоканального предварительного усилителя 5. Селектор 9 включается в режим монополярного отведения. Коэффициент усиления и напряжение смещения усилителя 14 устанавливаются номинальными. Контрольный сигнал в каждом канале считывается по точкам и отображается на экране дисплея 22. По искажению контрольного сигнала судят о работоспособности устройства. При необходимости заменяют дефективный усилитель на резервный. The device allows for a comprehensive method for the study of the human brain. For one patient examination session, electroencephalography signals from nineteen electrodes placed according to the standard 10/20 scheme, electrocardiography and rheoelectroencephalography signals can be recorded and analyzed, with the removal method, functional tests, and correction of measurement errors being made automatically in accordance with a given program. The hardware used allows recording signals in an unshielded room and in the presence of working electrical appliances. To register electroencephalograms and rheoelectroencephalograms, electrodes made of food tin are used with a diameter of 10 mm in plastic cases. Block 1 of the discharge electrodes is made in the form of an elastic helmet. The electrodes of the sensor 2 are mounted using a patch, the block 3 of the measuring electrodes can be combined with the block 1, i.e. The measuring electrodes can be bonded to the discharge electrodes. To reduce the interelectrode resistance, the electrodes are wiped with alcohol, and a gauze swab soaked in sodium chloride solution is placed between the electrode and the skin. Before connecting the electrodes of the blocks 1,3 and the sensor 2 to the sockets of the patch panel 2, the device is monitored for operability. To do this, to the sockets G9.G29 of the switching panel, a connecting block 28 is connected, through which from the block 27 the control signal is alternately supplied to the inputs of the multi-channel pre-amplifier 5. The selector 9 is switched on in the unipolar lead mode. The gain and bias voltage of the amplifier 14 are set nominal. The control signal in each channel is read out by points and displayed on the display screen 22. The distortion of the control signal judges the operability of the device. If necessary, replace the defective amplifier with a backup one.

После проверки работоспособности от коммутационной панели 2 отключается соединительная колодка 28, а подключаются электроды блоков 1 и 3 и датчика 2. Штыри электродов блока 1 вставляются в гнезда панели 29, датчик 2 подключается к гнездам Э1 и Э2, штыри электродов блока 3 вставляются в гнезда Г1.Г8 и У1.У6. В память ЭВМ вводятся исходные данные о пациенте и программа исследований. Перед началом исследований производится контроль импеданса электродов. Если импеданс какого-либо электрода будет превышать заданное значение (например, 10 кОм), то проверяются целостность электрода и состояние контакта кожа-электрод. Подробнее контроль импеданса электродов описан при описании работы блока 6. After checking the operability, the connecting block 28 is disconnected from the patch panel 2, and the electrodes of blocks 1 and 3 and the sensor 2 are connected. The electrodes of the block 1 are inserted into the sockets of the panel 29, the sensor 2 is connected to the sockets E1 and E2, the pins of the electrodes of the block 3 are inserted into the sockets G1 .G8 and U1.U6. Initial patient data and a research program are entered into computer memory. Before starting the research, the impedance of the electrodes is checked. If the impedance of any electrode exceeds a predetermined value (for example, 10 kOhm), then the integrity of the electrode and the condition of the skin-electrode contact are checked. More control of the impedance of the electrodes is described in the description of the operation of block 6.

После контроля импеданса электродов пациент должен принять удобное положение, расслабиться и приготовиться к съему электроэнцефалограмм и реоэлектроэнцефалограмм при параллельной записи электрокардиограммы. Так как биопотенциалы мозга сильно зависят от эмоционального состояния больного и сеанс обследования не должен быть продолжительным, а программа обследований должна быть как можно полней, в предлагаемом устройстве для исследований мозга обеспечивается возможность параллельного съема и регистрации электроэнцефалограмм от девятнадцати отведений, реоэлектроэнцефалограмм от четырех биполярных функциональных пробах. Блок-схема программы исследований приведена на фиг.16. Исходные данные о пациенте включают код пациента (в качестве такого может использоваться номер паспорта), наименование группы (для групповой статистики), Ф.И.О. дату рождения, пол, диагноз. При необходимости могут быть включены другие данные, необходимые для статического анализа (например, профессия, стаж работы и др.). After controlling the impedance of the electrodes, the patient should take a comfortable position, relax and prepare to take the electroencephalograms and rheoelectroencephalograms while recording the electrocardiogram in parallel. Since the brain’s biopotentials strongly depend on the patient’s emotional state and the examination session should not be long, and the examination program should be as complete as possible, the proposed device for brain research provides the possibility of parallel recording and recording of electroencephalograms from nineteen leads, rheoelectroencephalograms from four bipolar functional tests . The block diagram of the research program is shown in Fig.16. Initial data about the patient include the patient code (as such a passport number can be used), the name of the group (for group statistics), full name date of birth, gender, diagnosis. If necessary, other data necessary for static analysis can be included (for example, profession, work experience, etc.).

Исходные данные о программе исследований содержат сведения об очередности съема сигналов, времени включения функциональных проб, режимах работы при съеме данных, режимах анализа и представлении результатов исследований. Программа исследований может выполняться автоматически, либо в диалоговом режиме, когда нейрофизиолог, проводящий исследования, просматривает электрофизиологические сигналы в реальном масштабе времени на экране дисплея и принимает решения о дальнейших шагах. Съем данных может осуществляться при следующих пробах: съем фоновой ЭЭГ и ЭКГ; съем фоновой РЭГ и ЭКГ; съем ЭЭГ и ЭКГ при открывании и закрывании глаз; съем ЭЭГ и ЭКГ при зрительной стимуляции; съем ЭЭГ и ЭКГ при звуковой стимуляции; съем ЭЭГ, РЭГ и ЭКГ при гипервентиляции в 1-ую, 2-ю и 3-ю минуты; съем ЭЭГ, РЭГ и ЭКГ после фармакологической пробы в контрольные интервалы времени. The initial data on the research program contain information on the sequence of signal pickup, the on time of functional tests, operating modes when taking data, analysis modes and the presentation of research results. The research program can be performed automatically, or in an interactive mode, when the neurophysiologist conducting the research, looks through the electrophysiological signals in real time on the display screen and makes decisions about further steps. Data acquisition can be carried out with the following tests: removal of the background EEG and ECG; eat background REG and ECG; EEG and ECG removal when opening and closing the eyes; removal of EEG and ECG with visual stimulation; removal of EEG and ECG with sound stimulation; removal of EEG, REG and ECG with hyperventilation in the 1st, 2nd and 3rd minutes; EEG, REG and ECG after a pharmacological test at control time intervals.

Каждая из проб может проводиться при разных способах отведений (например, монополярный, монополярный с искусственной нулевой точкой, биполярный с поперечной цепочкой и т.д.) и разных полосах частот усилителей. Время съема одной пробы составляет от 6 с при съеме фоновых ЭЭГ и РЭГ до 10-15 мин при съеме фармакологических проб. В память ЭВМ записываются участки ЭЭГ, ЭКГ и РЭГ перед анализом редактируются. Нейрофизиолог по очереди просматривает записанные электрофизиологические сигналы на экране дисплея и исключает те, которые искажены артефактами. Типичные артефакты плохой контакт между кожей и контактом, механическое смещение электродов, электрические помехи, движение пациента, например мышц корпуса, сморщивание лба. Участки, искаженные артефактами, либо обнуляются, либо заменяются (дублируются) неискаженными. Each of the samples can be carried out with different methods of assignments (for example, monopolar, monopolar with artificial zero point, bipolar with a transverse chain, etc.) and different frequency bands of amplifiers. The removal time of one sample is from 6 s when taking background EEG and REG to 10-15 minutes when taking pharmacological samples. EEG, ECG, and REG sections are written to computer memory and edited before analysis. The neurophysiologist takes turns looking at the recorded electrophysiological signals on the display screen and excludes those that are distorted by artifacts. Typical artifacts are poor contact between the skin and the contact, mechanical displacement of the electrodes, electrical interference, patient movement, such as body muscles, wrinkling of the forehead. Sections distorted by artifacts are either nullified or replaced (duplicated) by undistorted ones.

Редактирование ЭЭГ, ЭКГ и РЭГ может производиться одновременно со съемом данных. Editing EEG, ECG and REG can be performed simultaneously with the data acquisition.

Отредактированные ЭЭГ, ЭКГ и РЭГ анализируются с целью выявления патологических признаков. По результатам анализа ЭЭГ и РЭГ устанавливаются возможные диагнозы. Edited EEG, ECG and REG are analyzed to identify pathological signs. Based on the results of the analysis of the EEG and REG, possible diagnoses are made.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства. От ЭВМ 21 через устройство обмена 20 в микропроцессор 16 подаются коды операций, какие должно исполнять устройство согласно программе исследований. Микропроцессор 16 обеспечивает выработку управляющих команд для исполнения операций и по шинам информации, адреса и управления передает их в блок 17, в котором вырабатываются сигналы управления, подаваемые на остальные блока. На фиг.17 показан алгоритм работы микропроцессора. В начале осуществляется сброс микропроцессора, для чего на передающей линии ТхД от ЭВМ 21 устанавливается сигнал "ПАУЗА" на 200 мс. После этого сигнал должен быть снят и выдержана пауза в течение 1000 мс. В результате произойдет инициализация микропроцессора, будет установлена номинальная скорость обмена с ЭВМ 21, опрошена готовность к работе блока 19 памяти, ОЗУ и ПЗУ микропроцессора 16 и в ЭВМ 21 будет передан сигнал о готовности микропроцессора 16 к приему команды. Готовность блока 19 к работе будет подтверждена после выполнения подпрограммы балансировки, структурная схема которой приведена на фиг.18 и которая осуществляется следующим образом. В блок 17 от микропроцессора 16 по шине адреса подается код числа 3, по шине управления сигнал записи WR и по шине информации код 1, в результате в регистре 905 записывается код единицы и в многоканальном селективном усилители 11 во всех аналоговых ключах 601.619 вход подключается к первому выходу, т. е. неинвертируемые входы усилителей 620.638 будут подключены к нулевому потенциалу. Consider the operation of the proposed device. From the computer 21 through the exchange device 20 to the microprocessor 16 codes of operations are submitted, which should be performed by the device according to the research program. The microprocessor 16 provides the generation of control commands for executing operations and transfers them to the block 17 in the information, address and control buses, in which control signals are supplied to the remaining blocks. On Fig shows the algorithm of the microprocessor. At the beginning, the microprocessor is reset, for which a “PAUSE” signal is set for 200 ms on the transmitting line TxD from the computer 21. After that, the signal should be removed and paused for 1000 ms. As a result, the microprocessor will be initialized, the nominal exchange rate with the computer 21 will be established, the readiness for operation of the memory unit 19, RAM and microprocessor 16 will be interrogated, and a signal will be transmitted to the computer 21 indicating that the microprocessor 16 is ready to receive the command. The readiness of block 19 for operation will be confirmed after the execution of the balancing subroutine, the structural diagram of which is shown in Fig. 18 and which is carried out as follows. In block 17, from the microprocessor 16, the code number 3 is supplied via the address bus, the write signal WR and the information bus are code 1, as a result, the unit code is written in register 905 and the input is connected to the first in multi-channel selective amplifiers 11 in all analog keys 601.619 output, i.e., non-inverted inputs of amplifiers 620.638 will be connected to zero potential.

Затем от микропроцессора 16 в блок 17 по шине адреса будет передан код числа 4, по шине управления сигнал записи WR и по шине информации код номера первого канала. В результате в регистре 906 запишется код номера первого канала, и в аналоговом коммутаторе АКМ1 к выходу подключится вход А11, к которому подключен выход первого канала усилителя 11. Дальше от микропроцессора по шине адреса подается код числа 5, по шине информации код 3 и по шине управления сигнал записи WR, в результате в регистр 907 записывается код числа 3. Аналогичным образом в регистр 908 записывается код 128. Таким образом коэффициент усиления усилителя 14 установится равным 85, а напряжение смещения равным 1/2 Uоп. После этого по шине адреса подается код единицы, по шине управления сигнал считывания RD и по шине информации "единица" в младшем разряде D0. В результате на АЦП 15 будет подан сигнал ПРЕОБРАЗОВАНИЕ с выхода схемы И 915 и АЦП 15 начнет преобразовывать сигнал с выхода усилителя 14 в код. Тем временем на шине адреса код меняется на двойку и сигнал RD2 будет подан на вход схемы И 916, на второй вход которой поступит сигнал ГОТОВНОСТЬ от АЦП 15 после завершения преобразования и код из АЦП 15 запишется в регистр 914. Этот код по шине информации передается в микропроцессор 16 и сравнивается с нулем. Если код больше нуля, то код смещения, хранящийся в регистре, уменьшается на половину, если больше нуля, то увеличивается на половину, а если равен нулю, то код из регистра 908 записывается в блок памяти 19 по адресу, соответствующему номеру канала, а в регистр 906 записывается код номера следующего канала. После того как будут определены коды напряжения смещения для всех каналов усилителя 11 вычисляется ошибка преобразования. Блок-схема подпрограммы определения ошибки преобразования изображена на фиг. 19. Коды ошибок преобразования также записываются в блок 19 памяти. На этом балансировка заканчивается и в ЭВМ выдается сигнал готовности микропроцессора 16 к выполнению команд от ЭВМ. Then, from the microprocessor 16 to the block 17, the code of the number 4 will be transmitted via the address bus, the write signal WR and the information channel number code of the first channel on the control bus. As a result, the code of the first channel number is recorded in the register 906, and the input A11 is connected to the output in the analog switch AKM1, to which the output of the first channel of the amplifier 11 is connected. Next, from the microprocessor, the address code is 5, the code 3 on the information bus and the bus 3 control signal write WR, as a result, the code number 3 is written in the register 907. Similarly, the code 128 is written in the register 908. Thus, the gain of the amplifier 14 is set equal to 85, and the bias voltage is 1/2 Uop. After that, the unit code is supplied via the address bus, the read signal RD is sent via the control bus, and the unit digit in the low order bit D0 is transmitted through the information bus. As a result, the ADC 15 signal will be sent to the ADC from the output of the circuit AND 915 and the ADC 15 will begin to convert the signal from the output of the amplifier 14 to a code. Meanwhile, on the address bus, the code changes to two and the RD2 signal is fed to the input of the And 916 circuit, the second input of which receives the READY signal from the ADC 15 after the conversion is completed and the code from the ADC 15 is written to register 914. This code is transmitted to the information bus in microprocessor 16 and is compared with zero. If the code is greater than zero, then the offset code stored in the register is reduced by half, if it is greater than zero, it is increased by half, and if it is zero, then the code from register 908 is written to memory block 19 at the address corresponding to the channel number, and in register 906 writes the next channel number code. After the bias voltage codes are determined for all channels of the amplifier 11, a conversion error is calculated. The block diagram of the conversion error determination routine is shown in FIG. 19. Codes of conversion errors are also recorded in the block 19 of the memory. This ends the balancing and the computer gives a signal of readiness of the microprocessor 16 to execute commands from the computer.

Прежде чем описать режим съема данных рассмотрим работу отдельных узлов и блоков устройства. Многоканальный предварительный усилитель 5 выполнен по схеме, описанной в книге С.Г.Данько, Ю.Л.Каминского "Система техническихсредств нейрофизиологических исследований человека", Л. "Наука", 1982, с. 46, рис. 7. Характерной особенностью такого усилителя является то, что на выходе любого из усилителей 101.109 напряжение будет пропорционально разности напряжений сигнала на соответствующем электроде D1.D9 и на электроде А1, соединенном на усилителе 120, т.е. сигналы будут соответствовать монополярному отведению с использованием электрода А1 в качестве рефферентного, а напряжение помехи на выходах усилителей будет отсутствовать при равенстве коэффициентов усиления усилителей 101.109 и усилителя 120, т.е. при R1 R4 и R2 R3. Тоже самое можно сказать и об усилителях 110.119 и 121. Резисторы R5, подключенные к выходам каждого из усилителей 101.119 и соединенные между собой, позволяют сформировать потенциал искусственной усредненной рефферентной точки. Селектор 9 отведений (фиг. 4) содержит девятнадцать дифференциальных усилителей 220.238, неинвертируемые выходы которых соединены с выходами F1. F19 многоканального усилителя 5, и столько же аналоговых переключателей 201. 219, выходы которых соединены с неинвертируемыми входами усилителей 220.238. Цифровые входы аналоговых переключателей 201.219 объединены и являются входом управления селектора 9. Аналоговые входы каждого из переключателей 201. 219 подключены к выходам F0.F19 многоканального усилителя 5 таким образом, чтобы при подаче на вход управления селектора 9 кода способа отведений через переключатели 201.219 осуществлять подключение к инвертируемым входам усилителей 220. 238 выходов F0.F19 в соответствии с этим способом отведения. Так, например, если монополярный способ отведения кодируется единицей, монополярный с искусственной рефферентной точкой двойкой, биполярный продольный тройкой, биполярный поперечный четверкой, то вход А1 всех переключателей соединен с нулевой шиной источника питания, вход А2 всех переключателей с искусственной усредненной точкой F0, входы А3 и А4 переключателей 201.219 соединены с выходами F0.F19 многоканального усилителя 5 в соответствии с табл. 1 и 2. Before describing the data capture mode, we consider the operation of individual nodes and units of the device. The multi-channel preamplifier 5 is made according to the scheme described in the book by S. G. Danko, Yu. L. Kaminsky "System of technical means of human neurophysiological studies", L. "Science", 1982, p. 46, fig. 7. A characteristic feature of such an amplifier is that at the output of any of the amplifiers 101.109, the voltage will be proportional to the difference between the signal voltages at the corresponding electrode D1.D9 and at the electrode A1 connected to the amplifier 120, i.e. the signals will correspond to a monopolar lead using the A1 electrode as the reference, and the interference voltage at the outputs of the amplifiers will be absent when the amplification factors of the amplifiers 101.109 and the amplifier 120 are equal, i.e. at R1 R4 and R2 R3. The same can be said about amplifiers 110.119 and 121. Resistors R5, connected to the outputs of each of the amplifiers 101.119 and interconnected, allow you to form the potential of an artificial averaged reference point. The selector 9 leads (Fig. 4) contains nineteen differential amplifiers 220.238, non-inverted outputs of which are connected to the outputs F1. F19 multi-channel amplifier 5, and the same number of analog switches 201. 219, the outputs of which are connected to non-inverted inputs of amplifiers 220.238. The digital inputs of the analog switches 201.219 are combined and are the control input of the selector 9. The analog inputs of each of the switches 201. 219 are connected to the outputs F0.F19 of the multi-channel amplifier 5 so that when the lead method code is supplied to the selector 9 control via the switches 201.219 inverted inputs of amplifiers 220. 238 outputs F0.F19 in accordance with this method of assignment. So, for example, if the monopolar abduction method is coded by a unit, monopolar with an artificial reference point two, a bipolar longitudinal three, a bipolar transverse four, then the input A1 of all switches is connected to the zero bus of the power source, the input A2 of all switches with an artificial averaged point F0, inputs A3 and A4 switches 201.219 are connected to the outputs F0.F19 of the multi-channel amplifier 5 in accordance with table. 1 and 2.

При указанных в табл. 1 и 2 соединениях входов А3 и А4 переключателей 201.219 с подачей на вход управления переключателей кода единицы будет реализовано монополярное отведение, (фиг. 26) при подаче кода тройки будет реализовано биполярное поперечное отведение. Аналогичным образом могут быть заданы любые другие способы отведений. When specified in the table. 1 and 2 of the connections of inputs A3 and A4 of switches 201.219 with the supply of the unit code switches to the control input, a monopolar lead will be implemented (Fig. 26), when the triple code is supplied, a bipolar transverse lead will be realized. Similarly, any other assignment methods may be specified.

Блок 8 измерения внутричерепного импеданса (фиг.6) содержит генератор стабильного переменного тока, включающий ждущий генератор 401 меандра и парафазный усилитель 402, между разнопотенциальными выходами которого включен импульсный трансформатор 403 с четырьмя одинаковыми выходными обмотками, концы которых соединены с гнездами Г1.Г8 коммутационной панели 4, один непосредственно, другой через стабилизатор переменного тока 404.407. Стабилизатор тока 404 представляет собой диодный мост на диодах Д11, Д21, Д31, Д41, в диагональ которого включено составное динамическое сопротивление (последовательно соединенные транзистор Т0 и резистор R0). Такое исполнение генератора стабильного тока позволяет сформировать переменный симметричный сигнал с нулевой составляющей. The intracranial impedance measurement unit 8 (Fig. 6) contains a stable alternating current generator, including a standby meander generator 401 and a paraphase amplifier 402, between the different potential outputs of which a pulse transformer 403 is connected with four identical output windings, the ends of which are connected to the connectors G1.G8 of the patch panel 4, one directly, the other through an AC stabilizer 404.407. The current stabilizer 404 is a diode bridge on the diodes D11, D21, D31, D41, the diagonal of which includes a composite dynamic resistance (transistor T0 and resistor R0 connected in series). This embodiment of the stable current generator allows you to generate an alternating symmetrical signal with a zero component.

Четырехканальный усилитель сигналов реоэлектроэнцефалограмм содержит в каждом канале входной импульсный трансформатор 408 (412, 416, 420), последовательно соединенные усилитель 409 (413, 417, 421) высокой частоты детектором 410 (414, 418, 422) и фильтр нижних частот 411 (415, 419, 423). The four-channel amplifier of signals of rheoelectroencephalograms contains in each channel an input pulse transformer 408 (412, 416, 420), series-connected high-frequency amplifier 409 (413, 417, 421) with a detector 410 (414, 418, 422) and a low-pass filter 411 (415, 419, 423).

Пример выполнения принципиальной электрической схемы одного канала усилителя сигналов реоэлектроэнцефалографии показан на фиг. 14. An example of a circuit diagram of one channel of a rheoelectroencephalography signal amplifier is shown in FIG. fourteen.

Многоканальный селективный усилитель 11 (фиг. 8) состоит из 19-ти одинаковых усилительных канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные фильтр верхних частот 601.619 с управляемой полосой пропускания, широкополосный усилитель 620.638 и активные фильтр нижних частот 639.657 и режекторный фильтр 658.676. The multi-channel selective amplifier 11 (Fig. 8) consists of 19 identical amplification channels, each of which contains a series-connected high-pass filter 601.619 with a controlled passband, a broadband amplifier 620.638 and an active low-pass filter 639.657 and a notch filter 658.676.

Фильтр верхних частот 601 представляет собой аналоговый переключатель АКл, на вход которого через конденсатор С1 подается усиливаемый сигнал, на разрядные входы управления код полосы фильтра (постоянная времени), а к выходам подключены к первому нулевая шина источника питания, ко второму - неинвертируемый вход широкополосного усилителя 620, а к остальным точки резистивного делителя из R6, R7, R8, R9, соединяющего неинвертируемый вход усилителя 620. При переключении кода управления на входах 2.2 аналогового переключателя конденсатор С1 подключается к неинвертируемому входу либо непосредственно, либо через резисторы делителя R6.R8, тем самым изменяется постоянная времени RC-цепочки и полоса фильтра верхних частот. The high-pass filter 601 is an analogue switch AKl, to the input of which an amplified signal is supplied through the capacitor C1, filter band code (time constant) is applied to the control inputs, and the zero power supply bus is connected to the first ones and the non-invertible input of the broadband amplifier is connected to the second 620, and to the other points of the resistive divider from R6, R7, R8, R9, connecting the non-invertible input of the amplifier 620. When switching the control code at the inputs 2.2 of the analog switch, capacitor C1 is connected to a non-invertible input, either directly or through resistors of the R6.R8 divider, thereby changing the time constant of the RC chain and the high-pass filter band.

Усилитель 14 с регулируемыми напряжением смещения и коэффициентом усиления (фиг. 10) выполнен на двух микросхемах ЦАП 801 и 802 типа К572 ПА1 и операционном усилителе 803 типа КР574УД1. The amplifier 14 with adjustable bias voltage and gain (Fig. 10) is made on two DAC chips 801 and 802 of type K572 PA1 and operational amplifier 803 of type KR574UD1.

Напряжение на выходе 1 микросхемы 802

где N_см значение кода напряжения смещения;
U_оп опорное напряжение.Output voltage 1 of the 802 chip

where N _cm is the bias voltage code value;
U _op reference voltage.

Напряжение на выходе операционного усилителя 803

где К коэффициент усиления операционного усилителя 803;
N_у значение кода коэффициента усиления;
U_вх входное напряжение усилителя 14.The voltage at the output of the operational amplifier 803

where K is the gain of the operational amplifier 803;
N _y is the gain code value;
U _{in the} input voltage of the amplifier 14.

При (K/2⁸) >> 1

Таким образом, коэффициент усиления усилителя 14 с достаточной точностью приближения равен
Ку 2⁸/N_у,
где N_у изменяется в пределах 1 -256.When (K / 2 ⁸ ) >> 1

Thus, the gain of the amplifier 14 with sufficient accuracy is
Ku 2 ⁸ / N _y
where N _y varies between 1 -256.

Блок 6 измерения импеданса электродов содержит дешифратор ДШ, к выходным шинам которого подключены реле Р1.Р11 с двумя парами нормально замкнутых контактов каждое, электронный переключатель ЭКл и последовательно соединенный дифференциальный DУ и оконечный усилитель ОУ. Нормально разомкнутый контакт электронного переключателя ЭКл соединен с первой группой нормально разомкнутых контактов реле P1 P10, нормально разомкнутый контакт этого переключателя соединен со второй группой нормально разомкнутых контактов реле Р1.Р11. Block 6 measuring the impedance of the electrodes contains a DS decryptor, to the output buses of which relays Р1.Р11 are connected with two pairs of normally closed contacts each, an electronic switch ECl and a series-connected differential DU and an OA terminal amplifier. The normally open contact of the electronic switch ECL is connected to the first group of normally open contacts of the relay P1 P10, the normally open contact of this switch is connected to the second group of normally open contacts of the relay P1.P11.

Измерение импеданса электродов производится следующим образом. При поступлении от ЭВМ в микропроцессор 16 команды не измерение импеданса электродов из микропроцессора 16 в блок 17 передаются по шине адреса код числа 2, по шине управления сигнал записи WR, по шине информации код номера электрода. В результате в регистр 904 записывается код номера электрода, который расшифровывается дешифратором ДШ блока 6. Сбрасывается одно реле из Р1.Р11. Если в пятом разряде кода номера электрода будет 1, то переключается ЭКл. В результате к неинвертируемому входу оконечного усилителя ОУ и выходу дифференциального усилителя ДУ подключится одно из гнезд 29 коммутационной панели 4. Дальше от микропроцессора будут раз за разом на блок 17 подаваться по шине адреса код числа 16, по шине управления сигнал WR и по шине информации единица в младшем разряде. Счетчик 921 начнет отсчитывать, и на выходе дифференциального усилителя ДУ, к неинвертируемому входу 1 которого подключен выход младшего разряда счетчика, а к инвертируемому выход старшего разряда, будет формироваться на первом такте положительный потенциал, на втором - отрицательный, на третьем и четвертом нулевой и т.д. Этот сигнал через ограничивающий резистор R, электронный переключатель ЭКл, замкнутый контакт одного из реле Р1.Р11 и гнездо коммутационной панели 4 подается на соответствующий электрод блока 1. Амплитуда входного сигнала усилителя ОУ пропорциональна сопротивлению электрод-кожа и ее измерение позволяет оценить качество подключения электрода. Измеренные значения положительной и отрицательной полярности передаются в ЭВМ и запоминаются. После этого изменяется код номера электрода на единицу и аналогично измеряется сопротивление следующего электрода. Измеренные напряжения отображаются на экране дисплея. Оператор может вызвать на экран дисплея одновременно данные по всем электродам, сравнить их между собой, и уже после этого принять решение о замене электродов. The measurement of the impedance of the electrodes is as follows. Upon receipt of a command from the computer to the microprocessor 16 not measuring the impedance of the electrodes from the microprocessor 16 to the block 17, the code number 2 is transmitted via the address bus, the write signal WR through the control bus, and the electrode number code via the information bus. As a result, the code number of the electrode is recorded in register 904, which is decrypted by the DS decoder of unit 6. One relay from P1.P11 is reset. If in the fifth digit of the code the number of the electrode is 1, then the ECL switches. As a result, one of the sockets 29 of the switching panel 4 is connected to the non-invertible input of the op-amp of the op amp and the output of the differential amplifier of the remote control 4. Further from the microprocessor, the code number 16 will be fed to the block 17 over and over again, the signal WR and the information bus will be one in the junior category. The counter 921 will begin to count, and at the output of the differential amplifier of the remote control, to the non-invertible input 1 of which the output of the least significant bit of the counter is connected, and to the invertible output of the highest bit, a positive potential will be formed on the first step, on the second - negative, on the third and fourth zero and t .d. This signal through the limiting resistor R, the electronic switch EKL, the closed contact of one of the relays P1.P11 and the socket of the patch panel 4 is supplied to the corresponding electrode of unit 1. The amplitude of the input signal of the op-amp amplifier is proportional to the electrode-skin resistance and its measurement makes it possible to evaluate the quality of the electrode connection. The measured values of positive and negative polarity are transmitted to the computer and stored. After that, the code of the electrode number is changed by one and the resistance of the next electrode is likewise measured. The measured voltages are displayed on the display screen. The operator can call up the data on all the electrodes on the display screen at the same time, compare them with each other, and after that decide on the replacement of the electrodes.

Рассмотрим режим съема фоновых электрофизиологических сигналов. Блок-схема подпрограммы съема электрофизиологического сигнала 17 устанавливается в нулевое состояние. После этого в регистр 903 записывается код способа отведений, в регистр 905 код постоянной времени фильтра, в регистр 906 код номера канала, равный единице. Из блока памяти 19 выбираются код коэффициента усиления усилителя 14 КУ и код напряжения смещения N_см. Эти коды записываются в регистры 907 и 908 блока 17. Затем в АЦП 15 подается сигнал ПРЕОБРАЗОВАНИЕ, а после готовности АЦП 15 к считыванию код уровня сигнала в первом канале считывается в регистр 914, выходы которого подключены к шине информации. Дальше из блока памяти 19 извлекается код ошибки для 1-го канала и производится коррекция отсчета (фиг. 20), т.е. из кода, записанного в регистре 914 блока 17, вычитается код 128 и прибавляется код ошибки, результат проверяется на минимум и максимум (если результат меньше нуля, то фиксируется ноль, если результат больше 255, то фиксируется 255. После коррекции в ЭВМ 21 передаются измеренный уровень сигнала и код коэффициента усиления усилителя 14. В ЭВМ 21 в память записываются код номера канала, коэффициент усиления усилителя 14, уровень сигнала и текущее время.Consider the mode of removal of background electrophysiological signals. The block diagram of the subroutine removal of the electrophysiological signal 17 is set to zero. After that, the lead method code is recorded in the register 903, the filter time constant code in the register 905, the channel number code equal to one in the register 906. From the memory unit 19, the gain code of the amplifier KU 14 and the bias voltage code N _cm are selected. These codes are recorded in the registers 907 and 908 of block 17. Then, the ADC 15 signal is sent to the ADC, and after the ADC 15 is ready to read, the signal level code in the first channel is read into register 914, the outputs of which are connected to the information bus. Further, from the memory block 19, an error code for the 1st channel is extracted and the reading is corrected (Fig. 20), i.e. code 128 is subtracted from the code recorded in the register 914 of block 17 and the error code is added, the result is checked for minimum and maximum (if the result is less than zero, then zero is fixed, if the result is greater than 255, then 255 is recorded. After correction, the measured the signal level and the code of the gain of the amplifier 14. In the computer 21, the code of the channel number, the gain of the amplifier 14, the signal level and the current time are recorded in the memory.

Дальше в регистр 906 записывается код номера второго канала, из блока 19 переписываются в блок 17 код коэффициента усиления и код напряжения смещения усилителя 14 для второго канала, опрашивается АЦП 15, отсчет корректируется и в ЭВМ 21 передаются коды уровня сигнала, коэффициента усиления 14 и номера канала, которые запоминаются в память ЭВМ вместе с временем отсчета. Аналогичным образом считываются данные с остальным каналов. После того как будет опрошен последний 20-тый канал (19 ЭЭГ и 1 ЭКГ), цикл опроса повторяется. Записанные ЭЭГ могут быть просмотрены на экране дисплея в любом количестве каналов. Then, the second channel number code is written to the register 906, the gain code and the bias voltage code of the amplifier 14 for the second channel are transferred to block 17, the ADC 15 is interrogated, the readout is corrected, and the signal strength, gain 14, and number codes are transmitted to the computer 21 channels that are stored in computer memory along with the countdown time. Similarly, data from the rest of the channels is read. After the last channel 20 has been interrogated (19 EEGs and 1 ECG), the interrogation cycle is repeated. The recorded EEG can be viewed on the display screen in any number of channels.

В память ЭВМ 21 по каждому каналу записывается отрезок ЭЭГ длительностью в половину времени эпохи (3,2 с при времени эпохи 6,4 с или 6,4 с при времени эпохи 12,8 с). По окончании записи он постоянно обновляется до тех пор, пока не будет подана команда на запись второй половины ЭКГ. В этом случае после отсчета таймера микропроцессора времени эпохи съем ЭЭГ и ЭКГ прекращается и устройство переходит в режим съема РЭГ и ЭКГ. D-триггер 917 в блоке 17 устанавливается в единичное состояние, запускается генератор 401 блока 8, четырехканальный аналоговый переключатель 10 устанавливается в положение, при котором к входам первых четырех каналов многоканального усилителя 11 подключаются выходы усилителей блока 8. После этого в регистр 905 блока 17 записывается код 1 и в фильтрах нижних частот 601.619 многоканального усилителя 11 конденсаторы С1 отключатся от входов усилителей 620.638 и замыкаются на нулевую шину источника питания. Через 1 с после окончания переходных процессов в фильтрах высоких частот и режекторных многоканального усилителя 11 в регистре 905 блока 17 записывается код выбранной постоянной времени фильтров усилителя 11 и в регистр 906 код номера канала, соответствующий выходу первого дифференцирующего усилителя 701 блока 12. В дальнейшем съем РЭГ осуществляется точно так же как ЭЭГ, за исключением того, что при съеме РЭГ последовательно считывается уровень сигналов на выходах четырехканального усилителя 11, усилителя электрокардиосигнала 7 и выходах усилителей блока 8. In the memory of the computer 21, for each channel, an EEG segment is recorded that is half the time of the epoch (3.2 s for the epoch time 6.4 s or 6.4 s for the epoch time 12.8 s). At the end of the recording, it is constantly updated until a command is issued to record the second half of the ECG. In this case, after the countdown of the microprocessor timer of the era, the removal of the EEG and ECG is terminated and the device switches to the removal mode of the REG and ECG. The D-trigger 917 in block 17 is set to a single state, the generator 401 of block 8 is started, the four-channel analog switch 10 is set to the position where the outputs of the amplifiers of block 8 are connected to the inputs of the first four channels of the multi-channel amplifier 11. After that, the register 905 of block 17 is written code 1 and in the low-pass filters 601.619 of the multi-channel amplifier 11, the capacitors C1 are disconnected from the inputs of the amplifiers 620.638 and are closed to the zero bus of the power source. 1 s after the end of the transient processes in the high-pass filters and the notch multi-channel amplifier 11, the code of the selected time constant of the filters of the amplifier 11 is written in the register 905 of the block 17 and the channel number code corresponding to the output of the first differentiating amplifier 701 of the block 12 is recorded in the register 906. It is carried out in exactly the same way as the EEG, except that when the REG is taken, the signal level at the outputs of the four-channel amplifier 11, the electrocardiogram signal amplifier 7 and the power outputs is sequentially read firs unit 8.

Съем электрофизиологических сигналов при функциональных пробах отличается от съема фоновых электрофизиологических сигналов только тем, что из ЭВМ 21 в микропроцессор 16 дополнительно выдается команда на включение генераторов 25 или 26 или обеих вместе. По этим командам в регистры 909, 910, 911, 912 и 913 блока 17 записываются коды коэффициентов усиления усилителей шума левого и пpавого каналов, усилителей тональной частоты левого и правого каналов и код тональной частоты генератора 25 звуковых стимулов. Время действия световых и звуковых стимулов задается от ЭВМ 21 и определяется выдержкой D-триггеров 918 и 919 в единичном состоянии. The removal of electrophysiological signals during functional tests differs from the removal of background electrophysiological signals only in that an additional command is issued from the computer 21 to the microprocessor 16 to turn on the generators 25 or 26, or both. For these commands, codes of gain coefficients of noise amplifiers of the left and right channels, amplifiers of the tonal frequency of the left and right channels, and code of the tonal frequency of the generator of 25 sound stimuli are recorded in the registers 909, 910, 911, 912, and 913 of block 17 for these commands. The duration of the light and sound stimuli is set from the computer 21 and is determined by the exposure of the D-flip-flops 918 and 919 in a single state.

Съем электрофизиологических сигналов при гипервентиляционных и фармакологических пробах осуществляется точно так же, как при схеме фоновых физических сигналов. The electrophysiological signals are taken during hyperventilation and pharmacological tests in the same way as in the background physical signals.

Редактирование снятых сигналов ЭЭГ, ЭКГ и РЭГ может проводиться как в процессе обследования, так и после. Блок-схема подпрограммы редактирования приведена на фиг.22. При редактировании на экран дисплея выводится изображение одного или нескольких электрофизиологических сигналов, скорость просмотра может быть ускорена или замедлена. Одновременно с электрограммой на экран можно вывести изображение наиболее часто встречающихся артефактов, обусловленных плохим контактом электрод-кожа, электрическими помехами, движениями пациента и т.д. Участки ЭЭГ, РЭГ и ЭКГ, искаженные артефактами, обнуляются. После редактирования наиболее характерные участки ЭЭГ, РЭГ и ЭКГ записываются на дискету в историю пациента. Editing of the recorded EEG, ECG and REG signals can be carried out both during the examination and after. The block diagram of the editing routine is shown in Fig.22. When editing, the image of one or several electrophysiological signals is displayed on the display screen, the viewing speed can be accelerated or slowed down. Simultaneously with the electrogram, an image of the most common artifacts caused by poor electrode-skin contact, electrical noise, patient movements, etc. can be displayed on the screen. The sections of the EEG, REG and ECG, distorted by artifacts, are reset. After editing, the most characteristic sections of the EEG, REG and ECG are recorded on a diskette in the patient’s history.

Анализ ЭЭГ, РЭГ и ЭКГ может производится как по отдельности, так и совместно. Блок-схема подпрограммы обработки ЭЭГ приведена на фиг.23. После того, как ЭЭГ записаны в память ЭВМ 21, обработка их не представляет особых трудностей. Спектральный (частотный) анализ, амплитудно-интервальный (временной) анализ, статический анализ и др. могут иметь самые различные алгоритмы. Формы представления результатов анализа могут быть различны в виде таблицы значений, гистограмм, топографических карт. The analysis of EEG, REG and ECG can be performed either individually or jointly. A block diagram of an EEG processing routine is shown in FIG. After the EEG recorded in the memory of the computer 21, processing them is not particularly difficult. Spectral (frequency) analysis, amplitude-interval (time) analysis, static analysis, etc. can have a variety of algorithms. Forms of presentation of the analysis results can be different in the form of a table of values, histograms, topographic maps.

Блок-схема анализа РЭГ приведена на фиг.24. При обработке РЭГ основным является амплитудно-временной (корреляционный) анализ одновременно записанных реоэлектроэнцефалограммы, электрокардиограммы и первой производной реоэлектроэнцефалограммы и интервальный анализ. The block diagram of the analysis of REG is shown in Fig.24. When processing REG, the main is the amplitude-time (correlation) analysis of simultaneously recorded rheoelectroencephalograms, electrocardiograms and the first derivative of rheoelectroencephalograms and interval analysis.

Устройство без особых ухищрений реализуется на серийных микросхемах отечественного производства. В изготовленном авторами экспериментальном образце микропроцессор выполнен на микросхеме КР1816ВЕ39, аналоговый коммутатор на микросхемах КР590КН6, усилитель с регулируемым напряжением смещения и коэффициентом усиления на микросхемах КР5474УД1, КР572ПА1, блок памяти, регистр сдвига, регистры, делитель частоты, триггеры, логические элементы на микросхемах серии 1533, 561, блок обмена RS232 1801ВП1-065, усилители на микросхемах КП140УД1208, КР14УД1408, К1401УД3. The device without special tricks is implemented on serial microcircuits of domestic production. In the experimental sample made by the authors, the microprocessor is made on the KR1816BE39 chip, an analog switch on the KR590KN6 chips, an amplifier with adjustable bias voltage and gain on the KR5474UD1, KR572PA1 chips, a memory block, a shift register, registers, a frequency divider, 15 series triggers, logical elements , 561, RS232 exchange block 1801VP1-065, amplifiers based on the KP140UD1208, KR14UD1408, K1401UD3 microcircuits.

Испытания подтвердили высокие технические характеристики экспериментального образца. Устройство обеспечивает одновременный съем и регистрацию 19-ти электроэнцефалограмм, электрокардиограммы, реолектроэнцефалограммы с 4-х биполярных отведений, автоматическое тестирование подэлектродного сопротивления ЭЭГ отведений, программно-управляемое изменение полосы частот фильтров в усилительных каналах, автоматический контроль и компенсацию статической ошибки измерения уровня сигнала, управляемую стимуляцию звуковыми и световыми сигналами. Связь микропроцессора 16 с ЭВМ 21 осуществляется при помощи стандартного интерфейса RS 232 со скоростью обмена 19200/57600 бод. Tests confirmed the high technical characteristics of the experimental sample. The device provides simultaneous removal and registration of 19 electroencephalograms, electrocardiograms, reolelectroencephalograms from 4 bipolar leads, automatic testing of the electrode resistance of the EEG leads, program-controlled change of the filter frequency band in the amplification channels, automatic control and compensation of the static error of signal level measurement, controlled stimulation by sound and light signals. The communication of the microprocessor 16 with the computer 21 is carried out using a standard RS 232 interface with a baud rate of 19200/57600.

Усилительные каналы электроэнцефалограмм имеют следующие характеристики:
полоса пропускания по уровню 3 дБ 0,15-30 Гц;
входное сопротивление не менее 50 мОм;
коэффициент подавления синфазной помехи на частоте 50 Гц не менее 120 дБ;
уровень внутренних шумов, приведенных ко входу, не более 2 мкВ.Amplification channels of electroencephalograms have the following characteristics:
3 dB bandwidth 0.15-30 Hz;
input resistance not less than 50 mOhm;
common mode rejection ratio at a frequency of 50 Hz is not less than 120 dB;
the level of internal noise brought to the input is not more than 2 μV.

Устройство имеет автономный источник питания и гальванически развязано от ЭВМ. Коэффициент усиления усилителя 14 из изменяется в пределах 1.100. The device has an autonomous power source and is galvanically isolated from the computer. The gain of the amplifier 14 of varies within 1.100.

Селектор 9 рассчитан на автоматическое переключение 4 способов отведения: монополярный, монополярный с искусственной усредненной точкой, биполярный поперечный и биполярный продольный. The selector 9 is designed to automatically switch 4 methods of assignment: monopolar, monopolar with an artificial averaged point, bipolar transverse and bipolar longitudinal.

Остальные способы отведений могут быть реализованы программно при обработке записанных электроэнцефалограмм в ЭВМ. Other methods of assignments can be implemented programmatically when processing recorded electroencephalograms in a computer.

Программное обеспечение позволяет реализовать графическое отображение на экране дисплея любого количества ЭЭГ с временными и амплитудными метками, изменения масштаба на осях Х и Y, изменение скорости просмотра и выбор любых участков, выбор любых ЭЭГ для совместного отображения, выбор любых ЭЭГ для печати; построение гистограмм спектральных плотностей по каждому отведению и по ритмам для всех отведений; построение таблиц спектров значений мощности по всем ритмам для всех отведений и эффективных частот по ритмам; суммарных мощностей по ритмам по всем отведениям; построение топографических карт по ритмам с цветной шкалой для привязи по абсолютным значениям; амплитудное картирование распределение амплитуд во времени; амплитудно-интервальный анализ; анализ симметричных отведений (распределение амплитуд по каждому ритму); топографические карты по всем частотным и амплитудным диапазонам. The software allows you to implement a graphical display on the display screen of any number of EEGs with time and amplitude marks, zooming in on the X and Y axes, changing the viewing speed and selecting any sections, choosing any EEG for joint display, choosing any EEG for printing; plotting histograms of spectral densities for each lead and rhythm for all leads; building tables of spectra of power values for all rhythms for all leads and effective frequencies for rhythms; total power by rhythm for all leads; construction of topographic maps for rhythms with a color scale for georeferencing by absolute values; amplitude mapping the distribution of amplitudes over time; amplitude-interval analysis; analysis of symmetrical leads (distribution of amplitudes for each rhythm); topographic maps for all frequency and amplitude ranges.

Данное устройство для исследований биологической активности мозга обладает более широкими диагностическими возможностями, диагностика осуществляется по снятым за один сеанс обследования ЭЭГ и РЭГ, что снижает влияние эмоционального состояния пациента на результаты обследования. Существенно сокращается и время исследования, особенно при фармакологических пробах. Известные устройства для исследования биологической активности мозга, в том числе и прототип, не позволяют совместить снятие ЭЭГ и РЭГ за время одной фармакологической пробы, для проведения же повторной пробы требуется время на реабилитацию организма. Массогабаритные характеристики данного устройства при использовании компактного персонального компьютера позволяют проводить обследования больных на дому. This device for studying the biological activity of the brain has wider diagnostic capabilities, the diagnosis is carried out using the EEG and REG taken on one examination, which reduces the impact of the patient’s emotional state on the examination results. The study time is also significantly reduced, especially with pharmacological tests. Known devices for studying the biological activity of the brain, including the prototype, do not allow combining the removal of EEG and REG during a single pharmacological test, while a second test requires time to rehabilitate the body. The overall dimensions of this device when using a compact personal computer make it possible to examine patients at home.

Claims

1. A device for studying the biological activity of the brain, containing a block of discharge electrodes, an electrocardiogram sensor, a patch panel made in the form of an image of the head with jacks for connection, a multi-channel preamplifier, the inputs of which are connected to the corresponding jacks of the connection of the patch panel, and the outputs with the corresponding information outputs lead selector, an electrocardiogram signal amplifier, the inputs of which are connected to the corresponding switching connection sockets a panel, an electrode impedance control unit, a multi-channel selective amplifier, an analog-to-digital converter, a sound stimulus generator, a visual stimulus generator and a computer with a magnetic disk drive, a display and a printing device connected to it, characterized in that it further comprises a measuring electrode block, an intracranial impedance measuring unit, a health monitoring unit with a connection block, a four-channel differentiating amplifier, a multi-channel analog switch, amplifier with adjustable bias voltage and gain, microprocessor, memory unit, information exchange and interface units and a four-channel analog switch, the first inputs of which are connected to the first group of outputs of the lead selector, the second inputs to the outputs of the intracranial impedance measuring unit, and the outputs to the first group of inputs multichannel selective amplifier, the first group of outputs of which is connected directly to the first information inputs, and through a four-channel differential an amplifier — with second information inputs of a multi-channel analog switch, the third information input of which is connected to the output of the electrode impedance control unit, the fourth information input is connected to the output of the electrocardiogram signal amplifier, the fifth information inputs with the outputs of the intracranial impedance measurement unit, and the sixth information inputs with the second group of outputs of the multi-channel selective amplifier, and the output is connected to the information input of the amplifier with adjustable bias voltage and coefficient amplification element, the input of which is connected to the information input of an analog-to-digital converter, the outputs and control input of which through the data bus are connected to the inputs and outputs of the interface unit, which are connected to the control inputs of the intracranial impedance measurement unit, electrode impedance control unit, lead selector, four-channel analog switch, multi-channel analog switch, multi-channel analog switch, amplifier with adjustable bias voltage and gain a signal generator, a sound stimulus generator, a visual stimulus generator, a health monitoring unit and a multi-channel selective amplifier, the second group of inputs of which are connected respectively to the second group of outputs of the lead selector, and the inputs of the electrode impedance control unit are respectively combined with the inputs of the multi-channel pre-amplifier, with inputs and outputs the intracranial impedance measuring unit is connected to the corresponding connection sockets of the patch panel, the micro inputs and outputs the processor is connected via the first exchange bus with the memory unit, through the information, address and control buses with the interface unit and through the second exchange bus and the information exchange unit with the computer inputs and outputs.

2. The device according to p. 1, characterized in that the lead selector contains the same type of channels by the number of outputs of a multi-channel pre-amplifier, and each channel is made on a differential amplifier and an analog switch, the information inputs of analog switches and non-inverting inputs of differential amplifiers of all channels are the corresponding information inputs lead selectors, the same-name control inputs of the analog switches of all channels are combined and are the control inputs of the village torus leads, the first and second set of outputs which are the outputs of the differential amplifiers of the respective channels, the inverting input of the differential amplifier in each channel is connected to the output of the channel analog switch.

3. The device according to claim 1, characterized in that the multi-channel selector amplifier in each channel contains a high-pass filter with an adjustable cutoff frequency connected in series, an amplifier, a low-pass filter and a notch filter, the notch filter outputs of the corresponding channels are the outputs of the first and second multichannel groups an amplifier, the first and second groups of inputs of which are the information inputs of high-pass filters with an adjustable cutoff frequency, and the control input is the combined control inputs high-pass filters with adjustable cutoff frequency.