С.Ф. Куриков, А.В. Плотников, Д.А. Прилуцкий, С.В. Селищев
Московский Институт Электронной Техники, г. Москва
Цифровая обработка сигналов (ЦОС) является базовым принципом для разработки функциональной структуры современных многоканальных электроэнцефалографов. Качество ЦОС в значительной мере определяется качеством аналого–цифрового преобразования (АЦП), которое, в свою очередь, в значительной мере зависит от качества аналоговой обработки ЭЭГ сигнала. Для выделения последнего обычно используют инструментальные усилители и аналоговую фильтрацию [1].
С развитием технологии производства сверхбольших интегральных схем (СБИС) появилась коммерчески доступная элементная база, реализующая принцип сигма-дельта аналого-цифрового преобразования в одной микросхеме [2]. Сигма-дельта АЦП обладают высоким разрешением (более 16 разрядов), в значительной мере базируются на принципах цифровой фильтрации сигналов, что позволяет снизить требования к аналоговой фильтрации и вместо инструментальных усилителей использовать усилители постоянного тока.
В Московском Институте Электронной Техники на основе 22-х разрядные четырехканальных сигма-дельта АЦП AD7716 фирмы Analog Devices (США) разработан компьютерный электроэнцефалограф Нейровизор-24. Перед АЦП установлены операционные усилители с коэффициентом усиления 19. Их входы шунтированы резисторами номиналом 100 МОМ, определяющими входное сопротивление. AD7716 обеспечивает дискретизацию на частоте 511 кГц синхронно по 24 каналам. Частота выдачи отсчетов после цифровой фильтрации и децимации составляет 250 Гц, при рабочем диапазоне частот от 0 до 73 Гц (по уровню -3дБ). Таким образом, аппарат является усилителем постоянного напряжения — все фильтры, а так же схемы отведений реализуются программным способом. Динамический диапазон ± 130 мВ. Уровень собственных шумов не превышает 0.5 мкВ, что обеспечивает эффективное разрешение порядка 19-20 разрядов. Реализована система непрерывного контроля за качеством присоединения электродов. Между устройством и компьютером организован четырехпроводный (вместе с линиями питания) асинхронный последовательный канал на 1 мегабод со встроенным контролем четности. Допускается длина канала до 30 метров. Для подключения электоэнцефалографа к стационарному персональному компьютеру разработан адаптер к шине ISA, а для мобильных систем карта PCMCIA (тип II) полностью соответствующая спецификации Plug And Play [3]. Использование в адаптерах аппаратной буферизации гарантирует их надежную работу под многозадачными средами типа Windows 95/ Windows NT. Потребляемая мощность порядка 0.7 Вт. Обеспечена гальваническая развязка пациента от вычислительного блока. Конструктивно Нейровизор-24 выполнен в двух вариантах — малогабаритном и обычном. Малогабаритный вариант (100x65x25 мм) с унифицированным 25-ти контактным разъемом под текстильную ЭЭГ шапочку (например фирмы ElectroCap, США) и 6-ти разъемами в стандарте DIN 42-802 под отдельные электроды предназначен, в первую очередь, для использования в составе мобильного комплекса на базе компьютера NoteBook. Обычный вариант (200x150x45 мм) предназначен для крепления на поворотном штативе и кроме разъема для текстильной ЭЭГ шапочки имеет поле из 26-ти разъемов (DIN 42-802 или 2/4 мм гнездо) для присоединения отдельных электродов.
Для Нейровизор-24 разработана динамически загружаемая библиотека (DLL), выполняющаяся под операционной системой Windows 95. Библиотека поддерживает управление процессом съема ЭЭГ, цифровую фильтрацию высоких частот, адаптивную фильтрацию сетевой помехи, функции калибровки. Устойчивая работа приложений во время съема обеспечивается VXD драйвером, выполняющимся на уровне операционной системы. Драйвер позволяет независимым приложениям одновременно получать данные с одного аппарата. Так же, синхронно могут снимать ЭЭГ несколько аппаратов, как из одного приложения (для наращивания числа каналов), так и из разных, к примеру, для одновременного накопления ЭЭГ нескольких пациентов и дальнейшего анализа фаз сна. Программное обеспечение (ПО) для Нейровизор-24 позволяет проводить рутинную клиническую электроэнцефалографию, а так же исследование длиннолатентных слуховых и зрительных вызванных потенциалов, анализировать фазы сна. ПО обеспечивает: анализ спектра, цифровую фильтрацию. изменение схемы монтажа во время анализа ЭЭГ, 2-х и 3-х мерное картирование, динамическое картирование, дипольный анализ (одно и двух дипольные динамические модели), поддержку баз данных пациентов.
Литература: