CN106551699A - 基于前庭电刺激和头部运动跟踪的前庭功能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一个基于前庭电刺激和头部运动跟踪的前庭功能检测装置，包括：前庭电刺激装置，能够提供一种非侵入性前庭检测装置，提高了被侧者的舒适度，通过电极片与人的前额、左右太阳穴或耳后乳突耦合，实现电流与人体的导通，用于改变人体前庭器官半规管和耳石的输入信号；头部姿态测量装置，通过固定于头盔上的三维姿态传感器检测被测者的姿态变化，通过蓝牙装置实现控制计算机的链接，用于测量头部姿态变化；控制计算机，用于控制前庭电刺激装置的刺激电流类型、强度和刺激时间，接收头部姿态测量装置中三维姿态传感装置的数据并处理，并实时显示相关参数。本发明通过上述装置配合使用能够测量由前庭电刺激引起的头部姿态变化，可用于前庭功能的检测，前庭功能的选拔训练和前庭功能的研究。

Description

基于前庭电刺激和头部运动跟踪的前庭功能检测装置

技术领域

本发明涉及生物医学工程研究领域，具体地说是涉及一种基于前庭电刺激和头部运动跟踪的前庭功能检测装置。

背景技术

前庭***具有稳定视觉和稳定直立平衡的双重作用，这些作用是通过起源于迷走器官最终终止于眼，脖子，躯干和四肢肌肉的运动神经元而获得的。当前庭功能受损害时会出现平衡障碍和眩晕，因此前庭功能的定量测试在预防前庭功能障碍中具有重要的作用。

理想情况下检测前庭功能的完整性需要检测前庭眼反射和前庭平衡控制通路的完整性。头部的角加速度和线加速度是激发前庭细胞的足够刺激。然而，施加一个真正的头部加速度来测试前庭路径是非常困难的，因为在肌肉、关节和皮肤有一个体觉传入的广泛激活并且这会引起强大的姿势反应。前庭电刺激使前庭传入一个纯粹的刺激，使这些直接的体觉反应不被激活。并且前庭电刺激在技术上很简单、安全，受试者能够很好的忍受。他的特别之处在于它能够对迷路单独提供一个纯粹的前庭刺激来测试前庭功能。当人体受到前庭电刺激时头部会出现加速度可以通过测量角加速度的大小和人体头部恢复平衡的时间来评估前庭功能。并且人对前庭电刺激有短期和长期的***衡能力和运动控制力能够通过训练得到提高。

前庭功能检查技术的出现和发展至今已有几十年的历史，由于前庭神经***组织结构、功能作用极其复杂，所以前庭功能检测技术进展缓慢，之前使用过冷热空气，头位性眼震等方法。还没有一种方便、快捷、有效的检测前庭功能的装置。

因此，本领域迫切的需要一种装置实现以下功能中的一项或者多项：

-非侵入性的前庭电刺激，提高被测者在检测前庭功能时的舒适度；

-通过施加前庭电刺激，改变人体头部加速度，检测、训练和研究前庭功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种非侵入性前庭功能检测的装置，实现方便、快捷、有效的前庭功能的检测，为前庭功能选拔训练、预防前庭功能障碍和前庭功能研究等提供依据。

本发明的基于前庭电刺激和头部运动跟踪的前庭功能检测装置包括：前庭电刺激装置、头部姿态测量装置和控制计算机。

前庭电刺激装置包括头盔、直流恒流电源、控制电路、导线和电极片。该装置通过对前额、左右太阳穴或两侧耳后乳突进行电刺激，诱导三维空间头部运动。电流输出端通过电极片与人的前额、左右太阳穴或耳后乳突耦合，实现电流与人体的导通。

头部姿态测量装置包括三维姿态传感器，该装置中三维姿态传感器固定在头盔上，通过蓝牙实现三维姿态传感器与控制计算机的连接，接受被测者姿态变化信号。

控制计算机与前庭电刺激装置、头部姿态测量装置连接。通过控制计算机中的特定软件可以设定前庭电刺激的刺激电流类型、强度和刺激时间。同时，控制计算机接收头部姿态测量装置的信号，可以实时显示电刺激装置的刺激电流类型、强度和刺激时间的数值和头部姿态测量装置的头部姿态变化。

本发明的有益效果如下：

本发明设计的基于前庭电刺激和头部运动跟踪的前庭功能检测装置可以对被测者前庭器官进行有效刺激和检测人体头部的三维姿态变化。

由此可见，本发明能够提供一种非侵入性前庭检测装置，提高了被侧者的舒适度，创造了一种方便、快捷、有效的前庭检测工具。进一步可用于预防前庭功能障碍、前庭功能的相关训练、提高前庭功能，增强平衡能力提高运动控制力，降低由于前庭功能而导致的事故。

附图说明

图1是本发明所述的基于前庭电刺激和头部运动跟踪的前庭功能检测装置的总体结构示意图，其包括前庭电刺激装置、头部姿态测量装置和控制计算机。

图2是本发明所述的基于前庭电刺激和头部运动跟踪的前庭功能检测装置的俯视示意图。

附图标号说明

前庭电刺激装置1，控制计算机2，导线3，电极片4a、4b、4c、4d、4f，头盔5，头部姿态测量装置6，直流恒流电源7。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明的实施例的基于前庭电刺激和头部运动跟踪的前庭功能检测装置包括：前庭电刺激装置1、头部姿态测量装置6和控制计算机2

根据本发明的一个实施例，如图1和图2所示，前庭电刺激装置1，包括头盔5、直流恒流电源7、控制电路、导线3、五个电极片4等，经电极片4对前额、太阳穴或两侧耳后乳突进行可控制的直流电刺激，用于改变人体前庭器官的输入信号。通过控制计算2可以设定控制电路产生多种类型的刺激电流，并可设定实时的刺激电流方向和幅度。前庭电刺激装置的正负输出端分别通过电极片4与人体耦合，用于刺激电流与人体的导通，并使通过的电流为设定值。头部姿态测量装置6内含有三维姿态传感器，可以实时的获取头部姿态变化的信号，通过蓝牙传输到控制计算机2进行处理。前庭电刺激装置和头部姿态测量装置最终整合放置在头盔上。

该装置通过诱发前庭错觉，检测被测者的头部姿态变化，是一种非侵入性的前庭功能检测装置，可用于前庭功能的检测、前庭功能的选拔训练和前庭功能的研究。

实施例前庭功能的检测

本装置可用于前庭功能的检测。使用时，被测者头戴头盔5，身体保持站立。前庭电刺激装置1的电极片分别贴于双侧耳后乳突，并使其充分接触。控制计算机2控制前庭电刺激装置1的刺激电流类型、强度和刺激时间，对被测者进行刺激。正常人在前庭电刺激时，会向电刺激的阳极倾斜；但是有些前庭功能障碍的患者缺没有此现象，或者倾斜的幅度明显偏小。被测者的头部姿态变化由固定在头盔上的头部姿态测量装置6中的三维姿态传感器实时记录，控制计算机2实时接收三维姿态传感器数据，数据处理后实时显示和保存。

应当理解的是，在以上叙述和说明中对本发明所进行的描述只是说明而非限定性的，且在不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的前提下，可以对上述实施例进行各种改变、变形、和/或修正。

Claims (3)

1.基于前庭电刺激和头部运动跟踪的前庭功能检测装置，其特征在于，包括：

前庭电刺激装置(1)，包括头盔(5)、直流恒流电源(7)、控制电路、导线(3)以及五个电极片(4a，4b、4c、4d、4f)，通过直流恒流电源(7)和电极片向被测者前额、左右太阳穴或两侧耳后乳突施加可控的电刺激，用于改变被测者的前庭器官输入信号；

头部姿态测量装置(6)，包括三维姿态传感器和控制电路，封装后置于头盔(5)顶部，并保证三维姿态传感器所检测加速度和角加速度方向与人体三个解剖轴矢状轴、冠状轴和垂直轴分别平行，用于实时检测被测者头部姿态的变化；

控制计算机(2)，分别与所述前庭电刺激装置(1)和所述头部姿态测量装置(6)连接，用于控制所述前庭电刺激的刺激电流类型、强度和刺激时间，接收所述头部姿态测量装置(6)的头部姿态变化信号并处理，并实时显示相关参数。

2.根据权利要求1所述的前庭功能检测装置，其特征在于，所述头部姿态测量装置(6)将实时获取的头部姿态变化信号，通过蓝牙传输到所述控制计算机(2)进行处理。

3.根据权利要求1所述的前庭功能检测装置，其特征在于，使用时，被测者头戴头盔，身体保持站立或坐姿；前庭电刺激装置(1)的电极片分别贴于前额、双侧耳后乳突或双侧太阳穴，并充分接触；控制计算机(2)控制前庭电刺激装置(1)的刺激电流类型、强度和刺激时间，对被测者进行刺激；被测者的头部姿态变化由固定在头盔上的头部姿态测量装置(6)中的三维姿态传感器实时记录，控制计算机(2)实时接收三维姿态传感器数据，数据处理后实时显示和保存。