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Signalanalysator Die Erfindung betrifft einen mikroprozessorgesteuerten
biologischen Signalanalysator, der zur automatischen programmierten Auswertung und
Verarbeitung von in elektrische Signale umgewandelten biologischen Signalen - Z.B.
aus einem Sensomotorsystem gewonnene beabsichtigte und ausgelöste Potentiale (sich
schnell ändernde biologische Signale und zur Ergebnisspeicherung geeignet ist, Die
in der Elektroneurografie und Elektromyografie gewonnenen elektrohslo logischen
Signale können als Zeitfunktionen dargestellt werden mit einer hohen Anzahl von
kennzeichnenden Parametern.
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Zur Prüfung von z.B. Muskelaktionspotentialsn werden zur Zeit sowohl
die klassische WahrscheinliCeits theorie als auch die Methoden zur Auswertung der
stochastischen Prozesse herangezogen.
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Die Muskelaktionspotentiale erden während der Analyse als stationär,
darunter als ergodisch, in einzelnen Fallen der Einfachheit halber sogar als normal
verteilt angenommen. Den einzelnen Zuständen werden bestinunte Signalformen zugeordnet.
Anderen wird ein zeitmäßiger Mittelwert deren Frequenttransfornierten zugeordnet.
Die Häufigkeit, der Amplitudenmittelwert, die Zeitdauer, die Phasenzahl, die SteiLheit
usw. der aus einem Motor- urd Sensorsystem abgeführten Aktionspotentiale sind bedeutende
Parameter hinsichtlich der Annahme einer Diagnose, Die automatische Verarbeitung
der elektromyografischen en Signale hat nur eine kurze Vergangheit. In den sechziger
Jahren war die statistische Analyse und Mittelwertsbildung der Parameter durch Inaugenscheinnahme
der Registrierung noch üblich. Die manuelle Auswertung ist sehr arbeitsaufwendig
und ermüdend, Bekannt wurde durch Willison L963 ("A method of measuring motor unit
activity in hturan muscle" J. Physiol.
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London, L68, 35 (1963)) die zur manuellen Analyse der elektromyografischen
Registrierung geeignete biethode,
wonach er einen Zeiger und einen
mechanischen Zähler zur Analyse der auf einen 35 mm-Film aufgenommenen und projizierten
Registrierung benutzt, Mit dieser Methode prüfte er die Amplituden- und Zeitdauerverteilung
von Potentialen größer als 100 /uV und konnte beweisen, daß. bei unter bluskeldistrofie
leidenden Kranken die mittlere Frequenz und Amplitude des myografischen Signals
größer sind als bei gesunden, Die Methode wurde durch Fitch und Willison weiterentwickelt,
wobei an Stelle des mechanischen Zählers ein elektronischer Analysator eingesetzt
wurde ("Automatic measurement of the human electromyogram" J. Physiol, London, 178,
28 (1965)).
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Bei dieser Lösung wird das von einer intramuskulären Elektrode gewonnene
Signal verstärkt und das Ausgangssignal des Verstärkers über ein RC-Netz an ein
Schmitt-Trigger Komparatorpaar geführt, Das Komparatorpaar meldet, wenn die Amplitude
des Signals den positiven oder negativen 100/uV-Pegel überschreitet. Der Ausgang
des Komparatorpaars steuert einen bistabilen Multivibrator, der dann seien Zustand
ändert, wenn einer positiven Spitze eine negative oder einer negativen Spitze eine
positive Spitze folgt. Der Ausgang des Komparatorpaars und der bistabilen Schaltung
steuert einen Polaritätsänderung-Zähler, dessen Inhalt sich dann inkrementiert,
wenn zwei Potentiale mit entgegengesetztem Vorzeichen einander folgen. Die Schaltung
enthält auch einen Amplitudenzähler, der jedes einzelne Potential zählt, dessen
Amplitude gröber als 100 uV ist, Diese Vorrichtung wird zur Prüfung der Frequenz
und Amplitudenverhältnisse der Potentialänderungen bei absichtlicher Kraftausübung
benutzt. Mit Hilfe der geprüften Parameter ist eine gute Diagnose der verschiedenen
Erkrankungen der Bewegungsorgane möglich, Später wurde zusammen mit dem Analysator
auch ein Computer angewandt (Dowling, Fitch und Willison"A special purpose digital
computer (Biomac 500) used in the
analysis of the human electromyogram"
Electroenceph, clin. Neurophisiol. 25, 570 1968).
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Die Aufgabe der so zusammengestellten Vorrichtung ist die Bildung
von Amplituden und Intervall - Histogrammen, Zur Ausarbeitung des Histogramms wur
de ein mittels Polaritätsänderungen anzeigende Impulse synchronisierter Adressenzähler
benutzt, Der Zähler läuft bei Polaritätsänderungen an, und bei der folgenden Polaritätsänderung
inkrementiert sich der Inhalt der aktuellen Speicherzelle, wonach die Zählung erneut
gestartet wird. Die mit dem Gerät erreichten Ergebnisse haben bewiesen, daß die
Intervall- und Amplitudenhistogramme zur Unterscheidung von Gesunden und von unter
chronischer pawtieller Denervation leidenden Patienten benutzt werden können, Es
ist eine Lösung bekannt, bei der ein Analysator dazu benutzt wurde, aus dem unter
maximaler Mskelkontraktion aufgenommenen Interferenzmuster über die änderungen der
Zeitdauer der Einheitspotentiale zu schlußfolgern Mit dem Analysator wird ein für
die durchschnittliche Phasendauer charakteristischen Wert errechnet S1 + S2 + .....
sn # = T1 + T2 + .....Tn wobei T. und S. die Zhal und die Zeitdauer der ositiven
n n und negativen Spitzen bedeuten, Zur Unterscheidung des Aktionspotentials vom
Rauschen wurde die Zeitdauer nach der Amplitude bewertet So ändert sich der Algorithmus
wie folgt:
wobi Ai und Ti die Amplitude und Zeitdauer der 1. Ausschlages
sind,
Der Analysator beruht auf einer solchen analogen Schaltung, die die obige Gleichung
löst und die Werte kontinuerlich anzeigt und registriert, Computer mit großer Kapazität
und GeschçindigReit ermöglichen eine solche Analysentechnik, welche manuell nicht
durchführbar ist, wie z.B, die Fourier-Analyse. Solche Analysen können aber mittels
Computer im On-line-Betrieb mit kontinuierlicher Anzeige durchgeführt werden. Das
von dem Patienten mit einer Nadel- oder Flächenelektrode aufgenommene Signal wird
mittels eines biologischen Verstärkers verstärkt und über einen Analog-Digital Wandler
in den Computer eingegeben, welcher dem vorgegebenem Algorithmus gemäß On-line-oder
Off-line-Verarbeitung durchführt, Der Algorithmus der Verarbeitung, ist leicht veränderbar
und mit der Zeit steht im Entwicklungszentrum ein großer Programbasis zur Verftigung.
Nachteil der Lösung ist, daß sie sehr aufwendig ist. Ein Computer mit großer Kapazität
und Geschwindigkeit steht nur an wenigen Stellen zur Verfügung. So können die Vorteile
der Analysentechnik mit Computer nicht ausgenutzt werden.
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Es sind Analysatorsysteme mit kleinen Computer bekannt, welche ein
komplettes medizinisches Meß- und Datensammel- sowie Signalverarbeitungssystem enthalten
und zur üblichen Verarbeitung der elektroenkefalografischen, elektromyografischen
und elektroneurografischen Signale geeignet sind. Zu dem Basisgerät sind verschiedene
Programmpakete anwendbar, welche eine leichte "Anderung der Signalverarobeitung
ermöglichen. So ein Gerät ist zum Beispiel das biologische Meßsystem bED-80 (ein
Erzeugnis der Firma Nicolet Instrument Corporation, Madison USA), Dieses Gerät entspricht
weitgehend den Forschungsansprüchen, der hohe Preis und die Kompliziertheit erschweren
jedoch die routinemäßige Anwendung. Die Verbinclung dieser Vorrichtung mit den früheren
Vorrichtungen ist problematisch.
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Eine andere Methode zur Lösung des Problems ist, daß zu den Analysenverfahren
gesonderte Hardwaremodule entwickelt wurden. In diesem Fall wurden die Basisgeräte
(Verstärker, Stimulatoren usw.) an eine digitale Steuereinheit angeschlossen, welcher
eine beliebige Anzahl von Signalverarbeitungsmodulen zugeordnet werden kann, Damit
ist die Signalverarbeitungsvorrichtung stufenweise erweiterbar und als einfach bedienbare,
aus Hardwaremodulen bestehbare Vorrichtung herstellbar, Solche Geräte sind im Handel
erhältlich, (so z,B. das elektromyografische Gerätsystem Typ 1500 der dänischen
Firma (DISA). Solche Geräte sind mit einer Rechenanlage koppelbar, da sich unter
den Hardwaremodulen auch ein Interfacemodul befindet, Damit sind die mit mit den
Patienten verbundenen Einheiten auch an den Computer auschließbar. Diese Lösung
ist auch den Routineansprüchen gewachsen, durch die Möglichkeit der stufeneisen
Erweiterung entspricht die Vorrichtung auch den verschiedenen Anforderungen. Ein
Mangel ist jedoch, da3 die einzelnen Verarbeitungsalgorithmen nicht oder nur sehr
kostspielig veränderbar sind. Die Ausnutzung der einzelnen Module ist wegen die
Spezialisierung sehr niedrig.
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Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die den
Anforderungen der automatischen Analysetechnik entspricht bei geringen Kosten und
kleinen Abmessungen sowie die Kopplung mit vorhandenen medizintechnischen Einrichtungen
ermöglicht. Wichtig ist die Gewährleistung der Vielseitigkeit der Messungen, der
einfachen Bedienbarkeit und der Flexibilität. Die gestellte Aufgabe soll mit einem
einzelnen Gerät erfüllt werden, welches während der erwünschten Signalverarbeitung
die Anwendbarkeit in hochem Maße vereinfacht. Die mit dem Gerät zu lösenden Aufgaben
sind im Detail folgende: Bei der Prüfung der Ein'. itspotentiale sind erforderlich:
eine Verzögerung der Software (negativ trigger delay), Anfertigung der Amplituden-
und Phasenstatistiken, Vitrationsanalyse (jitter-Analyse) , Prüfungen im Frequenzbereich,
Auswahl von Einheitspotentialen bei
geringer AluskelRontraktion,
Die Technik der Xlittelwertsbildung ist äußerst wichtig bei der Pawfung des Einheitspotentials
und des ausgelösten Potentials. Es ist weiterhin wichtig, daß jedes klinische System
in der Lage ist, die Prüfung des elektromyografischen Interferenzmusters durchzuführen,
da eine größere Kontraktion die normalen Funktionsbedingungen der Muskeln besser
kennzeichnet als die Funktion der einzelnen Einheiten bzw, der Ablauf der ausgelösten
Potentiale. Eine wichtige Forderung ist weiterhin die Erfassung der Meßergebnisse
gegebenenfalls mit Paticntencode und Datum (hard-copy), Gemäß der Erfindung können
die Mängel der bekannten Vorrichtungen durch eine solche Lösung beseitigt werden,
welche die Vorteile des auf Computer basierenden Softwareanalysators und des mit
Hardwareelementen aufgebauten Analysators vereinigt, ohne deren Mängel zu übernehmen.
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Das gestellte Ziel kann mit der erfindungsgemäßen Lösung so erreicht
werden, daß eine Vorrichtung mit einem Abtaster und A/D Wandler, einer analogen
Vorvcrarbeitungseinheit einem Stimulator und Triggerselektorblock, einer arithmetischer
und Meßsteuereinheit, einem Ausgangsblock und einer Anwenderbedieneir'2ict gebildet
wird zur automatischen Auswertung und Verarbeitung von in elektrische Signale umgewandelten
biologischen Signalen, insbesondere elektromiografischen, elektroenkefalogrischen
und elektroneugrafischen Signalen und zur Speicherung der Ergebnisse, wobei an die
an biologische Verstärker anschließbaren Eingänge der Vorrichtung ein mit der arithmetischen-
und Meßsteuereinheit verbundener Abtaster urd A/D Wandler sowie die Eingänge der
Vorverarbeitungs einheit parallel angeschlossen sind. An die arithmetische und Meßsteuerinheit
schließen sich der mit analogen und digitalen Ausgängen, gegebenenfalls mit Steuerlinien
versehene Ausgangsblock und die Anwender bedieneinheit an, An die arithmetische
und Meßsteuereinheit ist weiterhin der an den an sich bekannten Stimulator anschließbare
Stimulatorsteuer -
und Triggerselektorblock angescluossen.
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Die arithmetische und Meßsteuereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist mit einem Einheitspotentialanalysator. einer Einheit zur Analysierung des Interferenzmusters,
einer Einheit zur Analysierung des ausgelösten Potentials, einer Speichereinheit,
einer Off-line-Verarbeitungseinheit, einer grafischen-alphanumerischen Anzeigeeinheit
und einem Programmier- und Meßsteuerblock versehen. Der Ausgang des Abtasters und
A/D wandlers ist an den die On-line-Verarbeitung durchführenden Einheitspotentialanalysator,
an die Einheit zur Analysierung des Interferenzumsters, an die Einheit zur Analysierung
des ausgelösten Potentials und an die Speichereinheit angeschlossen, Die Ausgänge
der On-line Verarbeitungseinheit schließen sich den weiteren Eingängen der Speichereinheit
an, Der Ausgang der Speichereinheit ist an den Ausgangsblock, an die Off-line-Verarbeitungseinheit
und an den Eingang der grafischen-alphanumerischen Anzeigeeinheit angelegt. Die
Ausgänge der 0 ff-line-Verarbeitungseinheit sind dem anderen Eingang der grafischen
- alphanumerischen Anzeigeeinheit und dem anderen Eingang des Ausgangs blockes angeschlossen,
Der Programmier- und Me3-steuerblock ist mit der Anwenderbedieneinheit in Verbindung
und sein Ausgang ist mit den weiteren Eingängen des btasters und A/D Wandlers, der
Vorverarbeitungseinheit, des Stimulatorsteuer - und Triggerselektorblocks, des Einheitspotentialanalysators,
der Einheit zur Analysierung des Interferenzmusters, der Einheit zur Analysierung
des ausgelösten Potentials, der Off-line-Verarbeitungseinheit und der grafischen
alphanumerischen Anzeigeeinheit verbunden, Der Ausgang der Vorverarbeitungseinheit
schließt sich dem Einheitspotentialanalysator und den weiteren Eingängen der Einheit
zur Analysierung des Interferenzmusters an. Der synchronisierende Ausgang des Stimulators
zur Generierung des ausgolösten Potentials ist zur entsprechenden Synchronisierung
der
Vorrichtung an den Eingang des mit einem programmierbaren Frequenzteiler
versehenen Stinlatorsteuer- und Triggerselektorblocks koppelbar, dessen Ausgang
an den weiteren Eingang des Einheitspotentialanalysators angeschlossen 1 t.
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Zur Analysierung ist der Einheitspotentialanalysator mit einer Einheitspotential-Identifizierungseinheit,
einem Vibrationsanalysator (jitter-Analysator) und einem Phasenzahl-Statistikbilder
ausgestaltet, Die Off-line~Verarbeitungseinheit ist mit einem Signalauswerter, einem
Ergebnis speicher, einem Markermodul und einer Einheit zur Berechnung der Momente
des Histogramms versehen, wobei der Programmier und btel3steuerblock mit dem Ausgangsblock,
dem Vibrationsanalysator, dem Phasenzahl-Statistikbilder, dem Signalauswerter, der
Einheitspotential-Identifizierungseinheit, dem Ergebnis speicher, dem Markermodul,
der Einheit zur Berechnung der Momente des Histogramms, der grafischenalphanumerischen
Anzeigeeinheit, der Einheit zur Analysierung des Intrferenzmusters, dem Abtaster
und\A/D Wandler, der Vorverarbeitungseinheit und der Einheit zur Analysierung des
ausgelösten Potentials in Steuerverbindung steht. Je ein Eingang des Vibrationsanalysators,
des Phasenzahl - Statistikbilders und der Einheitspotentila- Identifizierungseinheit
ist an den Ausgang der Vorverarbeitungseinheit angelegt, desweiteren je ein Eingang
des Vibrationsanalysatorp, des Phasenzahl-Statistikbilders, des Signalauswerters
und der Einheit zur Berechnung der Momente des Histogramms ist mit dem Ausgang der
Speichereinheit verbunden, Die Ausgänge des Vibrationsanalysators, des Phasenzahl-Statistikbilders,
des Signalauswerters und der Einheit zur Berechnung der Momente des Histogramms
sind an den Eingang des Ergebnisspeichers geführt. Der andere Eingang der Einheitspotential-Identifizierungseinheit
ist an den Ausgang des Abtasters und A/D Wandlers und ihr Ausgang an den zweiten
Eingang der Speichereinheit angeschlossen.
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Der Ergebnisspeicher ist mit dem Ausgangsblock, der grafischen-
-alphanumerischen
Anzeigeeinheit und dem Markermodul in Verbindung. Das Markermodul steht mit der
grafischen -- alphanumerischen Anzeigeeinheit in Steuerverbindung und 9e'n Ausgang
ist ?fl1'+ einem weiteren Eingang der Vorverarbeitung einheit und den zweiten Eingängen
des Signalauswerters und der Einheit zur Berechnung der Momente des Histogramms
verbunden.
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Zur Analysierung des Interferenzmuster ist die Einheit zur Analysierung
des Interferenzmustersmit einer Einheit zur pegelabhängigen Frequenerteilungsbildung,
einer Einheit zur Bildung der Intensität-Zeitfunktion, einer Einheit zur Bildung
des Histogramms und einer Einheit zur Bildung des Fourierspektrums ausgestaltet,
wobei der Programmier- und Meßsteuerblock mit der Einheit zur pegelabhängigen Frequenzverteilungsbildung,
der Einheit zur Bildung der Intensität-Zeitfunktion, der Einheit zur Bildung des
Amplituden-Histogramms und der Einheit zur Bildung des Fourier-Spektrums in Steuerverbindung
steht. Die Vorverarbeitung einheit steht mit der Einheit zur pegelabhängigen Frequenzverteilungsbildung
in direkter Verbindung; der Ausgang des Abtasters und A/D Wandlers ist mit den Eingängen
der erwähnten, die Analyse des Interferenzmusters durchtführenden Einheiten und
mit einem Eingang der Speichereinheit verbunden, während die Ausgänge der erwähnten
Einheiten mit einem anderen Eingang der Speichereinheit verbunden sind.
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In erster Linie zur DurchfUhrung der Analyse des ausgelösten Potentials
ist die Einheit zur Analysierung des ausgelösten Potentiale mit einem off-line linearen
i'iittelwertbilder , einem On-line linearen Mittelvertb-lder und einem exponentiellen
Mittelwertbilder versehen. Die Off-line Verarbeitungseinheit ist weiterhin mit einem
Latenzzeitmesser und einem Leitgeschwindigkeitsmesser ausgestaltet, Der Programmier
und Meßsteuerblock steht mit dem off-line linearen Mittelwerstbilder, dem on-line
linearen Mittelwert bilder, dem exponentiellen Mittelwertbilder,
dem
Latenzzeitmesser, und dem Leitgeschwindigkeitsmesser in Steuerverbindung, Der Ausgang
des Markermoduls ist auch mit dem Leitgescheindigkeitsmesser in Verbindung, Der
Ausgang des Stimulatorsteuer- und Triggerselektorblocks ist an die Eingänge des
off-tine linearen xLittelsçertbilders, des on-line linearen Mittelwertbilders und
des exponentiellen Mittelwertbilders angelegt, der Ausgang des Abtasters und A/D
Wandlers ist an die Eingänge des on-line linearen Alittelwertbilders und des exponentiellen
Mittelwertbilders angeschlossen, Die Ausgänge der Speichereinheit sind mit den Eingängen
der erwähnten, das ausgelöste Potential auswertenden Mittelwertbilder und den Eingängen
des ebenfalls erwähnten Latenz-Zeitmessers und des Leitgeschwindigkeitsmessers verbunden.
Die weiteren Eingänge der Speichereinheit sind den Aus gängen der erwähnten, das
ausgelöste Potential auswertenden Mittelwert bilder angeschlossen, während die Ausgänge
des Latenzzeitmessers und des Leitgeschwindigkeitsmessers mit dem weiteren Eingang
des Ergebnis speichers verbunden sind.
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Die Vorverarbeitungseinheit und/oder dor Ausgangsblock ist mit kalibrierten
analogen Ausgängen für die mittels digital-analog Wandler erzeugten im Signalverarbeitungs
bereich der Vorrichtung befindlichen Signale, wenn eine Selbstkontrolle notwendig
ist.
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Die analogen Ausgänge können zum Teil mit den Eingängen der Vorrichtung
im Verbindung gebracht werden oder schließen sich den weiteren steuerbar umschaltbaren
Eingängen des Abtasters und AD Wandlers an, oder beide gemeinsam können auch vorteilhaft
sein.
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Es ist zweckmäßig, wenn der Ausgangsblock mit zur Steuerung von äußerer
Peripherie geeigneten Aus- und Eingängen ausgestaltet ist, Die Vorrichtung kann
mit einer eingebauten Hard-Copy-Einheit, mindestens einem eingebauten Stimulator,
eingebauten biologischen Verstärkern bzw, deren Kombination versehen werden.
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Die Vorrichtung soll nun an Hand von Ausfühalngsbeispielen mit Hilfe
der Zeichnung näher erläutert werden.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1. ein allgemeines Blockschema der Vorrichtung
mit an den Patienten und an die Vorrichtung angeschlossene Verstärker und Stimulator
Fig. 2, ein ausführlicheres Blockschema der Vorrichtung Fig. 3. ein ausführlicheres
Blockschema der Vorrichtung, die zur Analyse des Einheitspotentials geeignet ist
Fig. 4. Teile der Vorrichtung, die zur Analyse des Interferenzmusters geeignet ist.
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Fig 5. Teile der Vorrichtung, die zur Durchführung der Analyse des
ausgelösten Potentials geeignet ist.
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In der in Fig. 1 dargestellten Weise werden an den mit P gekennzeichneten
Patienten mit A.....N gekennzeichnete biologische Verstärker und der Stimulator
St angeschlossen, mit denen die Eingänge a.....n der Vorrichtung V verbunden sind,
Ein Abtaster und A/D Wandler 1 ist mit einer von der Kanalzahl abhängigen Anzahl
von Abtast- und Speicherschaltungen versehen, an-die eine von den Geschwindigkeitsansprüchen
abhängige Anzahl von Analog-Digital-Wandlern angeschlossen ist, welche gegebenenfalls
an irgendeine der Abtast- und Speicherschaltungen angelegt werden können. Die Ausgänge
sind mit der arithmetischen und Meßsteuereinheit 4 verbunden, mit welcher gleichzeitig
auch eine Steuerverbindung besteht, Zur Bestimmung des Zeitablaufes der Abtastung
und Analog-Egital-Umwandlung sind die Eingänge der Vorverarbeitungs einheit 2 parallel
mit den Eingängen des Abtasters und A/D Wandlers ; kan die Eingangspunkte a.....n
des Gerätes angeschlossen, In der Vorverarbeitungseinheit 2 sind zu den Eingangspunkten
a.....n über Multiplexer Komparatoren geschalten, Die Komparationswerte werden durch
Ausgangs-
signale von zeitabhängig steuerbaren D igi t al-Analog-
Wandlern vorgegeben, Die Anzahl der Komparatoren und der Digital-Analog Wandler
ist von der gevinschten Funktionsgeschwindigkeit und der Kanalzahl abhängig veränderbar.
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Die zum schronen Betrieb der Digital-Analog Wandler und der Vorrichtung
V erforderlichen Daten- und Steuersignale erhält die Vorverarbeitungseinheit 2 von
der arithmetischen und Neßsteuereinheit 4, während die gelieferten Daten dorthin
weitergeleitet werden. An die arithmetische und Meßsteuereinheit 4 ist der Stimulator-und
Triggerselektorblock 3 angeschlossen, welcher zum Empfang der von dem an den Patienten
P angeschlossenen bekannten Stimulator St ankommenden Synchronsignale entsprechen
aus gestaltet ist oder damit synchrone oder Startsignale zu liefern geeignet ist,
In dem Block 3 selbst ist eine gewisse Verarbeitung der Starttriggersignale auch
möglich, z.B, durch einen. steuerbaren Zähler, mit dem der Block 3 von den durch
den Stimulator St gelieferten Signalen nur bestimmte Signale an die arithmetische
und Meßsteuereinheit 4 weiterleitet, Die Betätigung der Vorrichtung V kann über
die an die arithmetische und Mef3steuereinheit 4 angeschlossene Anwenderbedieneinheit
6 erfolgen. Zwischen diesen Einheiten besteht eine zweiseitige Verbindung zur Sicherung
des entsprechenden Synchronbetriebes. Durch die Anzçenderbedieneinheit 6 können
die verschiedenen Betriebsarten und Meßgrenzen der Vorrichtung, die Verarbeitungs-
und Speicherart und gegebenenfalls die verschiedenen Anzeigeformen eingestellt werden.
Der mit analogen und digitalen Ausgängen Q versehene und an die arithmetische und
Meßsteuereinheit 4 angeschlossene Ausgangsblock 5 ermöglicht die Erfassung und eventuelle
Weiterverarbeitung der Meßergebnisse.
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Ein wesentliches Kennzeichen der Vorrichtung ist, daß bei deren Betrieb
gleichzeitig mit der analogen und digitalen Umwandlung im Abtaster und A/D Wandler
1 auf analoge Weise die Vorverarbeitung in der Vorverarbeitungs-
einheit
2 vor sich geht, Dadurch wird die arithmetische und Meßsteuereinheit 4 entlastet
und deren Kapazität in erster Linie für die Datenverarbeitung genutzt.
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In der in Fig, 2 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung sind
der Abtaster und A/D Wandler 1, die Vorverarbeitungseinheit 2, der Stimulatorsteuer-
und Triggerselektorblock 3, die Anwenderbedieneinheit 6 und der Ausgangsblock 5
aufzufinden, die sich der arithmetischen und Meßsteuereinheit 4 anschließen, Die
arithmetische und Meßsteuereinheit 4 ist mit einem Einheitspotentialanalysator 7,
einer Einheit zur Analysierung des Interferenzmusters 8, einer Einheit zur Analysierung
des ausgelösten Potentials 9, einer Speichereinheit 10, einer ff-line-'Verarbeitungseinheit
11, einer grafischen-alphanumerischen Anzeigeeinheit 12 und einem Programmier- und
Meßsteuerblock 13 ausgestattet, Der Programmier- und Heßsteuer'-lock 13 bestimmt
den zeitlich abgestimmten Ablauf der Verbindung zwischen den Einheiten, sichert
deren Synchronisation und bestimmt die Betriebsart, Die Speichereinheit 10 vollführt
die Zwischenspeicherung der Daten während der Verarbeitung und ermöglicht im entsprechend
taktierter Weise den Zugriff zu diesen seitens des Ausgangsblocks 5, der grafischen-alphanumerischen
Anzeigeeinheit 12 und der Off-line Verarbeitungseinheit 11.
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Die grafische-alphanumerische Anzeige einheit 12 stellt ein wichtiges
Mittel zur Sicherung der interaktiven Verbindung zwischen Vorrichtung und Bediener
dar und sichert gemeinsam mit der Anwenderbedieneinheit 6 die Dialogmöglichkeit,
Die von der Vorrichtung verarbeiteten Signale werden durch diese in grafischer Form
dargestellt und die Meßdaten in numerischer Form ausgeschrieben.
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Auch bei der in Fig, 3 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung
sind die unbedingt notwendigen Einheiten aufzufinden, wie der Abtaster und A/D Wandler
1, die Vorverarbeitungseinheit 2, der Stimulatorsteuer- und Triggerselektorblock
3, die Anwenderbedieneinheit 6, der Ausgangsblock
3, welche mit
der arithmetischen und Xle. steuereinheit 4 in Verbindung stehen, In der arithmetischen
und Meßsteuereinheit 4 sind der Programmier-und Meßsteuerblock 13, die Einheit zur
Analysierung des Interferenzmusters 8 die Einheit zur Analysierung des ausgelösten
Potentials 9, die Speichereinheit 10 und die grafische - alphanumerische Anzeigeeinheit
12 angeordnet, Zur Analysierung des Eini:eitspotentials enthält die Einheitspotentialanalysator
7 eine Einheitspotential-Identifizierungseinheit 17, einen Vibrationsanalysator
14 und einen Phasenzahl-Statistikbildner 15. Die Off-line-Verarbeitungseinheit 11
ist mit einem Signalauswerter 16, einem Ergebnisspeicher 18, einem Markermodul 19
und einer Einheit zur Berechnung der Momente des Histogramms 20 ausgestattet, Die
Einhoitspotential-Identifizierungseinheit 17 gruppiert die zu verarbeitenden Signale
auf der Basis der vom Abtaster und A/D-Wandler 1 und von der Vorverarbeitungseinheit
2 erhaltenen Signale nach Größe bzw. Signalform und leitet diese in gruppierter
Form an die Speichereinheit 10 weiter. Der Vibrationsanalysator 14 prüft zeitlich
einerseits die Froquenzkonstanz der Einheitspotentialeeiner Einheit und andererseits
die Abweichungen vom Synchronlauf verschiedener biologischer Einheiten zueinander.
Der Phasenzahl-Statistikbilder 15 bildet aus der Anzahl der Durchgänge des Einheitspotentials
durch die Nulllinie eine Verteilungsfunktion, Der in der Off-line-Verarbeitungseinheit
11 befindliche Ergebnisspeicher 18 speichert die Ergebnisse der auf On-line-Weise
durchgeführten Messungen und leitet diese in zur Anzeige geeigneter Form an die
grafische- al'phanumerische Anzeigeeinheit 12 weiter, Das Markermodul 19 erzeugt
in Richtung der in der grafischenalphanumerischen Anzeigeeinheit 12 dargestellten
beliebigen Koordinate beliebig einstellbare Markerlinien, Der Signalauswerter 16
vollführt in den durch die blarkerlinien vorgegebenen Punkten bzw, Bereichen Signalverarbeitung,
mit Hilfe dessen können Amplitudensteilheit und absolute Integral-
bildungsdaten
zeitlich bestimmt werden. Die Einheit zur Berechnung der Momente des Histogramms
dient zur Berechnung der biomente von verteilungsfunktionsmäßigen Meßergebnissen.
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Bei der in Fig, 4 dargestellten und zur Analysierung des Interferenzmusters
dienenden Ausführungsform der Vorrichtu3g sind der an die arithmatische und eßsteuereinheit
4 angeschlossene Abtaster und A/D Wandler 1, die Vorverarbeitungseinheit 2, der
Stimulatorsteuer- und Triggerselektorbloclc 3, die Anwenderbedieneinheit 6 und der
Ausgangsblock 5 aufzufinden. Die arithmetische und Meßsteuereinheit 4 ist mit dem
Einheitspotentialanalysator 7, der Einheit zur Analysierung des ausgelösten Potentials
9, der Speichereinheit 10, dem Programmier- und Meßsteuerblock 13 sowie mit der
grafischen-alphanumerischen Anzeigeeinheit 12 ausgestaltet. Inbegriffen ist wie
bei Fig. 3 die Off-line Verarbeitungseinheit 11, die mit dem Signalauswerter 16,
dem Ergebnisspeicher 18, dem Markermodul 19 und der Einheit zur Berechnung der Momenj:e
des Histogramms 20 versehen ist, Die Einheit zur Analysierung des Interferenzmusters
8 enthält eine Einheit zur pegelabhängigen Frequenzverteilungsbildung 21, eine Einheit
zur Bildung der Intensität-Zeitfunktion 22, eine Einheit zur Bildung des Amplituden-Histogramms
23 und eine Einheit zur Bildung des Fourier-Spektrums 24,Die Einheit zur pegelabhängigen
Frequenzverteilungsbildung 21 zählt die Erreichung bzw, den Schnitt der vorbestimmten
Pegel und bildet davon eine Statistik, DieEinheit zur Bildung der Intensität-Zeitfunktion
22 bildet eine primitive Funktion des von dem Abtaster und A/D Wandler erhaltenen
Signals zuf Grund von der Anwenderbedieneinheit 6 und dem Programmier- und Meßsteuerblock
13 bestimmten Zeitkonstanten. Die Einheit zur Bildung des Amplituden-Histogramms
23 teilt den Bereich des ankommenden Signals in eine Anzahl von mit Hilfe der Anwenderbedieneinheit
6 einprogrammierten Bereichen auf und prüft, wie oft das ankommende Signal in den
einzelnen Bereichen
vorkommt. Die Einheit zur Bildung des Fourier-Spektrwns
24 prüft das ankommende Signal im Frequenzbereich und bestimmt, welche Energie das
Signal in den einzelnen Frequenzbereichen repräsentiert, Die in Fig, 5 dargestellte
und zur Analysiertrng des ausgelösten Potentials geeignete Ausführungsform der Vorrichtung
verfügt ebenfalls über den Abtaster und A/D Wandler 1, die Vorverarbeitungseinheit
2, den Stimulatorsteuer- und Triggerselektorblock 3, die Anwenderbedieneinheit 6
und den Ausgangsblock 5, welche sich der arithmetische und Meßsteuereinheit 4 anschließen,
Die arithmetische und Meßsteuereinheit 4 enthält den Einheitspotentialanalysator
7, die Speichereinheit 10, die Einheit zur Analysierung des Interferenzmusters 8,
den Programmier- und Medsteuerblock 13 und die grafische-alphanumerische Anzeigeeinheit
12. Die Off-line-Verarbeitungseinheit 11 ist über den Signals werner 16, die Einheit
zur Berechnung der Momente des Histogramms 20, den Ergebnisspeicher 18, das Markermodul
19 hinaus mit einem Latenz-Zeitmesser 28 und einem Leitgeschwindigkeitsmesser@@ausgestattet.
Die Einheit zur Analysierun des Einheitspotentials 9 enthält einen off-line linearen
Mittelwertbilder 25, einen On-line-blittelwertbilder 26 und einen exponentiellen
Mittelwertbilder 27, Der off-line lineare Mittelwertbilder 25 vollführt den durch
die Anwenderbedieneinheit 6 bestimmten Parametern entsprechend und von der Einstellung
der Vorrichtung abhängig tte1wertbildungsoperationen der während der Abtastung im
Speicher erfassten Daten, Der On-line blittelwert von den vorverarbeiteten, im Speicherbefindlichen
Daten und den während der aktuellen Abtastung gewonnenen Daten und führt sein Ergebnis
an die Stelle der vorhergehenden Wertes, Der exponentielle Mittelwertbilder 27 unterscheidet
sich darin vom on-line linearen Mittelwertbilder daß er nicht den arithmatischen
Mittelwert bildet sondern mit dem durch die Anwenderbedieneinheit 6 bestimmten Bewertungsfaktor
arithmetische Operationen (exponentielle Mittelwert-
bildung) durchgeführt.
Der Latenz-Zeitmesser 28 misst mit Hilfe des Markermoduls 19 die Zeit zwischen dem
vom Stimulator St (.in Fig, 5. nicht dargestellt) ankommenden und durch den Stimulatorsteuer
- und Triggerselektorblock 3 ausgewä2llten Synchronsignal und dem ausgelösten Potentiale
Auf diese Weise hat der Bediener auf Grund des angezeigten visuellen Signals und
der Markerlinien die >töglichkeit der Auswahl, Mit dem Leitgeschwindigkeitsmesser
29 kann die Bewegungsgescheindigkeit des. durch die mit Elektioden ausgewählten
Nervenbahnen des Patienten P durchlaufenden Reises bestimmt werden auf Grund der
Eingabe des Elektrodenabstandes an der Anwenderbedieneinheit und der mit Markerlinien
durchgeführten Zeitdauermessung. Die Vorverarbeitungseinheit 2 ist mit analogen
Ausgängen 2a versehen, die durch die arthmetische und Meßsteuereinheit gesteuerte,
entweder vorbestimmte, oder von der Bedienungspersonal durch die Anwenderbedienungseinheit
6 bestimmte Ausgangsignale herausgeben, Diese analogen Ausgänge 2a sind an die steuerbar
umschaltbaren Eingänge la des Abtasters und A/D Wandlers 1 gekoppelt, Diese Ausbildung
ermöglicht die innere, auch die vorprogrammierte Kontrolle der Vorrichtung.
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In diesem Kontrollvorgang können auch zB. die biologischen Verstärker
A.....N einbezogen werden, wenn solche Ausgänge, wenigstens zum Teil, z. B, am Angangsblock
zugänglich gestaltet sind.
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