[发明专利]电生理信号采集系统

说明书

本公开涉及一种电生理信号采集系统，所述系统包括电生理信号采集装置及处理装置，电生理信号采集装置包括金属壳体，脉冲发生模块，用于产生脉冲信号；多个电极；信号采集模块，用于采集心电信号及采集脑电信号；信号处理模块，用于去除心电信号及脑电信号中的刺激伪迹和/或心电伪迹；信号分析模块，用于提取心电信号及脑电信号中的特征作为脉冲调整参数；闭环控制模块，用于根据脉冲调整参数对脉冲发生模块的脉冲发生参数进行调整；信号传输模块，用于实现信号传输。本公开实施例可以去除采集结果中的心电伪迹和/或刺激伪迹，从而得到准确的脑深部电信号采集结果，复杂度低，且性能可靠、成本较低，适宜于推广应用。

技术领域

本公开涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种电生理信号采集系统。

背景技术

脑深部刺激器是一种植入式医疗器械，主要用于治疗运动障碍及某些药物难治性精神障碍，在脑功能疾病治疗领域具有重要的临床价值。作为与大脑深部直接接触的有源、全植入式医疗器械，脑深部刺激器又可作为神经活动的一种植入式接口。当前，将脑深部刺激器与植入式脑电记录技术融合已经成为一种新兴技术，是开展闭环神经调控、植入式脑机接口研究的重要工具。

然而，植入式的电生理信号采集技术仍面临一定的挑战。由于体内传导环境的复杂性，多种干扰往往以不同强度叠加在微弱的目标信号中。在脑深部刺激器采集的局部场电位中，心电(electrocardiogram，ECG)干扰是主要的噪声来源之一。在利用这一采集技术的研究中，ECG干扰已经造成了大量的数据损失。研究人员有时不得不因为ECG噪声而调整记录触点组合，从而影响记录位置的精确性。此外，随着时间的增长，ECG噪声的强度有可能逐渐增大。以上问题限制了植入式脑电采集技术真正走向临床应用

ECG噪声主要来源于植入式脑电采集装置硬件设计的不足。对脑深部核团的电极触点构成的差分通道而言，ECG是一种共模信号。残留在采集结果中的ECG噪声强度取决于差分通道的共模抑制比(common mode rejection ratio，CMRR)。实验结果表明，CMRR需要达到60dB以上才能够显著抑制ECG噪声，这对于植入式脑电采集装置是非常困难的。一方面，由于需要长期在人体内工作，脑深部刺激器的功耗和体积非常受限，实现高精度的差分通道匹配难度很大。另一方面，一旦有轻微的体液泄露现象，差分通道的阻抗匹配将会被打破，造成CMRR的降低。因此，在目前的技术发展条件下，很难通过硬件设计完全去除ECG噪声。

另一方面，植入式脑电采集结果中的ECG噪声也很难直接被现有的算法去除。常见的ECG噪声去除方法通常需要额外增加同步的ECG记录通道或需要待处理信号的通道达到一定数量，然而，植入式脑电采集系统通常是独立工作的，且触点数量有限，难以满足上述方法的实现条件。尽管已有一些算法可对单通道脑电数据进行盲源ECG噪声去除，但这些算法的计算复杂度较高，其性能仍有待验证。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种电生理信号采集系统，所述系统包括电生理信号采集装置及处理装置，所述电生理信号采集装置用于植入体内以采集电生理信号，所述处理装置设置于体外平台，其中，所述电生理信号采集装置包括金属壳体、设置在所述金属壳体外部的多个电极及设置在所述金属壳体内部的脉冲发生模块、信号采集模块、闭环控制模块，所述系统还包括信号处理模块、信号分析模块、信号传输模块，其中，

所述脉冲发生模块，用于产生脉冲信号；

所述多个电极，用于传导所述脉冲信号，以及接收所述电生理信号；

所述信号采集模块，用于通过任意电极与所述金属壳体采集心电信号，并通过任意一对或多对电极同步采集脑电信号；

所述信号处理模块，用于接收所述心电信号及所述脑电信号，并对所述心电信号及所述脑电信号进行处理，以去除所述心电信号及所述脑电信号中的刺激伪迹和/或心电伪迹；