喉返神经监测仪中维格纳能量特征提取方法

发布时间：2021-01-23 15:41

　　喉返神经监测仪通过提取声带肌的肌电信号特征值,识别喉返神经,避免甲状腺术中对其造成误伤。为提高识别的灵敏度和准确率,研究了基于维格纳-威利分布的信号特征值提取算法。针对喉返神经监测仪的应用需求,将时域信号通过维格纳-威利变换转换为时频域信号,并将维格纳-威利变换后的时频分布在核心频段内的能量求取平方和,获得信号的特征值以评估肌电阈值。为验证特征值提取的有效性,采集30组不同强弱的肌电数据,并记录相应的肌力值,对采集到的肌电数据在50～150 Hz频段内完成维格纳-威利分布的能量平方和提取。结果表明肌力值越大的肌电信号,其特征值也越大;与传统的时域或频域分析方法对比,利用维格纳-威利分布能量和算法获取的肌电特征值灵敏度更高,抗干扰能力更强。所以该特征值提取算法能用于识别肌电信号的强弱,从而可用于喉返神经探测。 

【文章来源】：电子测量技术. 2020,43(16)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

喉返神经监测仪硬件系统结构

肌电采集模块包括前置放大电路、信号处理电路、AD转换部分。由于肌电信号属于微弱信号,以及设备使用环境中充满了50 Hz的工频共模干扰。因此,前置放大电路要求超高输入阻抗(≥10 MΩ)和低噪声特性,使运放具备强的信号拾取能力;前置放大电路需要具备高的共模抑制比,抑制电极线感应到的工频共模信号。肌电信号有用频率分布在0～500 Hz,其能量主要分布在50～150 Hz频率范围内[4,21]。因此,信号处理电路带宽设置为20～500 Hz,陷波频率选择50 Hz。所设计的喉返神经监测仪的功能样机如图2所示。根据图2可知,前置主放大器选用ADI公司的仪表放大器AD620。为保证高输入阻抗,仪放的输入端增加了TL062射随电路。前置部分增加右腿驱动电路,抑制工频干扰。前置后的电路包括二阶高通、二阶低通和陷波电路,用于滤除不需要的频率成分。

为验证肌肉收缩时产生的力量与肌电信号的维格纳分布平方和之间的关系,利用本课题设计的喉返神经监测仪测试平台作为肌电信号的采集装置,并利用诺诚公司生产的康复设备的握力测试功能,用于测试每一次收缩产生的肌肉力量值,结合对应的肌电信号做好记录。实验中将肌电信号采集的3个电极片贴在对应肱桡肌对应的皮肤表面,然后通过电极线将信号传输到采集板,如图3所示。3.2 肌电信号的频谱分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于表面肌电信号的椎旁肌监测系统研制[J]. 叶科学,邢丽冬,陆俊,钱志余,刘伟清.  中国医疗器械杂志. 2019(05)
[2]表面肌电信号采集与抗干扰技术研究[J]. 侯秀丽,许美珏,李庆.  技术与市场. 2019(03)
[3]基于sEMG与K-means聚类的上肢痉挛状态定量评定方法[J]. 胡保华,吴平平,穆景颂,吴鸣,王勇.  电子测量与仪器学报. 2018(06)
[4]基于sEMG的下肢运动解析方法研究[J]. 邱石,杜义浩,王浩,谢平,于金须.  仪器仪表学报. 2018(02)
[5]表面肌电信号特征提取方法研究发展趋势[J]. 刘建,邹任玲,张东衡,徐秀林,胡秀枋.  生物医学工程学进展. 2015(03)
[6]基于维格纳分布特征的雷达信号分选[J]. 梁华东,韩江洪.  电子测量与仪器学报. 2014(02)
[7]喉返神经监测技术原理与临床应用[J]. 刘晓莉,孙辉.  中国实用外科杂志. 2012(05)
[8]甲状腺手术中喉返神经保护及监测的临床应用[J]. 孙辉,刘晓莉,张大奇,付言涛,付庆锋,金田,郑泽霖.  中国普外基础与临床杂志. 2010(08)
[9]甲状腺术中喉返神经监测技术的应用与进展[J]. 刘晓莉,孙辉,郑泽霖,张德恒.  中国普通外科杂志. 2009(11)
[10]甲状腺手术时喉返神经损伤的预防和治疗[J]. 吕新生.  中国普通外科杂志. 2007(01)

硕士论文
[1]表面肌电信号的特征提取与模式分类研究[D]. 邱青菊.上海交通大学 2009



本文编号：2995474