磁场刺激诱发肌电信号的采集系统

　　1　引　　言

　　肌电图是与临床密切相关的一项生理检查,早在1907年Piper用电流计首先记录了人体骨骼肌的电变化,此后肌电图检查技术飞跃发展,检查内容也多样化,肌电图机实现了计算机化[1]。目前的肌电图机测量诱发电位等参数多采用电流刺激的方法,如SEP(感觉诱发电位),MNC(运动神经的传导)等的测量中[2]。在AEP(听觉诱发电位)的测量中则采用声音信号刺激。磁场刺激的诱发电信号很多学者都在研究中,其所用的仪器也在不断发展,本文介绍了在磁场刺激下诱发的肌电信号采集系统。

　　2　系统概述

　　本系统是采用89C51单片机作为主控部件,与计算机结合的测量系统。系统框图如图1所示。单片机控制系统,通过控制,向磁场刺激器发出控制向量,产生磁场刺激信号。这种磁场刺激信号作用于肌肉细胞,诱发出反应肌电脉冲,数据采集系统把诱发的肌电脉冲信号由测量电极采入,然后对肌电信号进行处理,再由A/D转换器转换为数字信号。通过用户按链,单片机控制A/D的采集,并控制磁场刺激器产生磁场刺激信号,单片机软件设计保证了激励信号与诱发肌电信号采集的同步。单片机对每一次刺激的测量数据进行存储,存于外部存储器中,在本次刺激采集时间完成后,通过串行口与PC机进行通信,把数据发送给计算机。最后由计算机控制,在显示器上显示诱发波形。

　　3　系统组成

　　输入信号a(图1中示出的a点)是由表面测量电极采集,再经屏蔽线路而得到的。图2为放大滤波电路示意图。前级放大使用了放大器INA128对微弱信号进行放大,其输入放大倍数可通过片外的可变电阻调整,本系统的前级放大设为100倍。二级放大采用了LM324搭建的放大电路,滤波电路为二阶的带通滤波器,滤波的信号再经过50Hz的陷波电路后,得输出信号b(如图2中所示)。

　　系统中采用的单片机为89C51,外接模数转换器AD1674,通过定时器中断,AD的采样频率设为20,000Hz,为肌电频率上限的二倍。单片机根据按键控制,首先启动A/D工作,再向磁场刺激器发出控制向量,产生磁刺激信号,并同步控制A/D芯片采集诱发的肌电信号,存入外部存储器。当采集时间结束后,单片机通过串行口、电平转换接口电路与计算机进行串行口通信,把存储器中的肌电数据发送给计算机,系统再进入等待状态。系统的软件设计流程如图3。

　　4　测量结果及分析

　　在临床上,对运动神经传导(MNC)的测量,有着重要的意义。使用本系统对正中神经的传导进行了测量。根据刺激点与测量点之间的距离,及信号在二者之间的传输的潜伏期,即可计算出此段神经的传输速度。