神经束内电极电信号的识别和分类

多自由度电子假肢的控制常需用神经束内电极得到多个信息源。神经束内电信号的识别方法包括时域分析法、频域分析法、时频分析法、参数模型法、人工神经网络法和模糊分类法等。现对各种识别分析方法的 特点和应用作一介绍。     

应用自制神经束内微电极采集周围神经即时电信号

目的：采用显微外科技术于家兔后肢坐骨神经中植入自制神经束内微电极，采集周围神经的即时电生理信号，并与Bionic单电极进行比较，探索获取周围神经电信号方法的更多选择。方法：以95％铂5％铱合金制模均匀拉丝成直径60μm金属丝外加5μm聚脂类绝缘体涂层制成微电极。用显微外科操作技术将微电极直接插入家兔坐骨神经一神经束中作为记录电极。以神经束外同样微电极作参考电极，远端连接肌电图仪，在神经束插入点近端以两个钩状电极刺激，记录神经束电信号。同法埋入Bionic单电极作为比较。结果：神经束内微电极可以稳定地记录到周围神经的电信号。除1只外在4只家兔后肢中成功导出电信号。经分析已作为比较。结果：神经束内微电极可以稳定地记录到周围神经的电信号。除1只外在4只家兔后肢中成功导出电信号。经分析已导出的电信号波形具运动神经动作电位特征。结论：以神经束内微电极直接插入神经束对家兔坐骨神经神经束电信号进行采集可获取周围神经束即时电信号。     

应用自制神经束内微电极采集周围神经即时电信号

目的采用显微外科技术于家兔后肢坐骨神经中植入自制神经束内微电极,采集周围神经的即时电生理信号,并与Bion-ic单电极进行比较,探索获取周围神经电信号方法的更多选择。方法以95%铂5%铱合金制模均匀拉丝成直径60μm金属丝外加5μm聚脂类绝缘体涂层制成微电极。用显微外科操作技术将微电极直接插入家兔坐骨神经一神经束中作为记录电极。以神经束外同样微电极作参考电极,远端连接肌电图仪,在神经束插入点近端以两个钩状电极刺激,记录神经束电信号。同法埋入Bionic单电极作为比较。结果神经束内微电极可以稳定地记录到周围神经的电信号。除1只外在4只家兔后肢中成功导出电信号。经分析已导出的电信号波形具运动神经动作电位特征。结论以神经束内微电极直接插入神经束对家兔坐骨神经神经束电信号进行采集可获取周围神经束即时电信号。     

中国首例人体残肢神经信息控制电子假肢实验研究快报

目的我们首次采集1例志愿者残肢的神经电信号以研究利用神经信息控制假肢模拟装置的可能性及可行性。方法将自制神经束内电极分别直接插入患者残肢上臂桡、尺及正中神经的神经束内，电极远端连接7自由度神经信息控制假肢模拟装置，以神经束外电极作参考电极。患者经过相关训练后，嘱其在清醒状态下用脑意识控制患侧作假想的指伸、屈动作，并观察模拟假肢装置的反应。结果当患者用脑意识控制患侧作各种假想动作时，我们发现从桡神经导出的神经信息能够成功地触发假肢模拟装置作伸指动作，但无法实现闭合。从其它神经导出的信息均未能有效驱动假肢装置发生动作。从同一神经内的两个神经束内电极引出的神经信息亦未能有效驱动假肢装置发生动作。结论神经束内电极可为神经信息控制假肢模拟装置提供残肢神经信息，但还需更深入地研究。     

纵行神经束内微电极的制作与动物试验

目的 :应用自制的纵行神经束内微电极插入家兔坐骨神经的神经束内进行实验 ,测定电极的刺激和记录特性 ,探讨自制电极的应用价值。方法 :将纵行神经束内微电极分别作为记录电极记录运动诱发电位和感觉神经活动电位 ,作为刺激电极记录肌电 ,并以神经束内针状电极作为对照。结果 :神经束内微电极记录到运动诱发电位和感觉神经活动电位平均波幅分别为 4 .2 4± 1.13mV和 4 78± 173μV ,与神经束内针状电极记录信号的波幅间的差别无统计学意义 (P >0 .0 5 ) ,并可以作为刺激电极在肌肉处记录到混合相肌电。结论 :自制的纵行神经束内微电极可以作为刺激和记录电极对神经束刺激或记录神经束的电活动。     

有源电极表面肌电信号在检测中的应用

目的：准确地检测表面肌电信号。方法：研究减小表面肌电信号检测中的噪声方法，探讨如何采用差分结构放大器、有源电极、滤波器等方法设计电极单元，以及电极形状和正确的放置方法。结果：采用仪用放大器AD620设计了双极性的有源电极成功用于表面肌电信号检测。结论：实验表明，采用有源电极可以提高信噪比，减小噪声，有效地提取出表面肌电信号。     

人体神经系统应激生物电信号对神经阈值研究的作用

目的：设计一种人体应激生物电信号参数测量电路，以研究人体应激生物电信号的特性。方法：根据人体神经系统应激生物电信号的频率较低并且极其不规则，以及频率和占空比变化非常频繁等特性，构思电路原理，然后进入实际设计、测试和改进，最终将其应用于精密神经阈值刺激仪中。结果：电路经调试和改进，应用Agilent 33120A数字函数信号发生器和TDS3034B数字存贮示波器对多种波型、多种频率和占空比的信号进行测量，测量电路对各种信号频率的测量是相当准确的，对占空比的测量误差&;lt;0．2％，基于该电路的精密神经阈值刺激仪经临床试用，取得满意的效果。结论：实践证明，该电路具有测量结果准确、实时，电路结构简单等优点。     

人体神经系统应激生物电信号对神经阈值研究的作用

目的:设计一种人体应激生物电信号参数测量电路,以研究人体应激生物电信号的特性。方法:根据人体神经系统应激生物电信号的频率较低并且极其不规则,以及频率和占空比变化非常频繁等特性,构思电路原理,然后进入实际设计、测试和改进,最终将其应用于精密神经阈值刺激仪中。结果:电路经调试和改进,应用Agilent33120A数字函数信号发生器和TDS3034B数字存贮示波器对多种波型、多种频率和占空比的信号进行测量,测量电路对各种信号频率的测量是相当准确的,对占空比的测量误差<0.2%,基于该电路的精密神经阈值刺激仪经临床试用,取得满意的效果。结论:实践证明,该电路具有测量结果准确、实时,电路结构简单等优点。     

涂覆聚氨酯材料植入神经电极的细胞相容性评价

背景:由于植入式电极在长期使用后会形成组织包囊,从而严重影响了电极的性能.课题组提出采用生物相容性好、离子导通能力强的聚合物涂层来包裹整个电极.这样,就能在不影响电极的电化学性能的前提下提高电极的生物相容性,使得电极在长期植入后的稳定性增强.目的:观察合成聚氨酯材料的离子导通性能以及与PC12细胞和小鼠小脑颗粒神经元的细胞相容性.设计、时间及地点;对比观察实验,于2007-10/2008-04分别在武汉大学化学院神经电极研究室和华中科技大学生科院完成.材料:首先用2,4-异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇合成预聚体,然后直接用水为交联剂,二丁基二月桂酸锡为催化剂进行交联形成聚氨酯.方法:将硅橡胶片在空气中等离子处理1 min后,将一定景合成的聚氨酯溶液铺展在处理后的硅橡胶片上,形成一层均匀的薄膜.以未经涂层处理的硅橡胶片为对照.主要观察指标:采用红外测试仪对合成的聚氨酯进行官能团的分析;测试电极上涂敷聚氨酯涂层前后的循环伏安性能;观察不同材料上PC12细胞和小鼠颗粒神经元的贴附状况;计算不同材料上细胞的相对存活率.结果:红外测试说明聚乙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯反应完全;循环伏安测试证明离子在聚氨酯膜内的导通能力较强,而且不影响电极的电化学性能;PC12细胞和小脑颗粒神经元在涂覆有聚氨酯材料的硅橡胶上的贴附状况均好于未经涂层处理的硅橡胶;MTT法实验结果表明,涂覆有聚氨酯材料的硅橡胶上细胞的存活率高于未经涂层处理的硅橡胶(P<0.001).结论:在聚氨酯合成的过程中引入聚乙二醇,使得其不仪具有良好的离子导通性能,而且与PCI2细胞和小脑颗粒神经元具有良好的细胞相容性.     

采集表面肌电信号应用于动作识别的可行性

背景:文献表明上肢前臂运动时所产生的表面肌电信号具有非线性特征,而肢体运动时肌电信号又呈现出非平稳特性.目的:设计一种简单的拾取电路采集表面肌电信号,拟应用于动作肌电信号的特征识别.方法:根据表面肌电信号的特点,设计高共模抑制比的前端放大电路,抑制共模干扰;采用低通滤波电路,有源双T带阻滤波器对信号进行去噪处理;对采集得到的信号进行小波包变换,得到信号的特征量.结果与结论:所设计的表面肌电信号检测电路具有较高共模抑制比,并能有效地滤除50 Hz工频信号,可以满足肌电信号采集电路的基本要求.肌电信号的处理结果表明采用子频段能量值的方法可以区分手部4种不同动作.     

采集表面肌电信号应用于动作识别的可行性

背景：文献表明上肢前臂运动时所产生的表面肌电信号具有非线性特征,而肢体运动时肌电信号又呈现出非平稳特性。目的：设计一种简单的拾取电路采集表面肌电信号,拟应用于动作肌电信号的特征识别。方法：根据表面肌电信号的特点,设计高共模抑制比的前端放大电路,抑制共模干扰;采用低通滤波电路,有源双T带阻滤波器对信号进行去噪处理;对采集得到的信号进行小波包变换,得到信号的特征量。结果与结论：所设计的表面肌电信号检测电路具有较高共模抑制比,并能有效地滤除50Hz工频信号,可以满足肌电信号采集电路的基本要求。肌电信号的处理结果表明采用子频段能量值的方法可以区分手部4种不同动作。     

脑机接口在线识别左右手运动想象的脑电信号分析

采用脑机接口2003竞赛中Graz科技大学提供的脑电数据,用小波包分解获取8～16 Hz脑电信号,计算C3,C4电极脑电信号的功率谱峰值和对应频率作为组合脑电特征向量,运用时变线性分类算法对运动意识任务运行分类.对140次实验的测试样本数据分析,最大分类正确率可达89.29%,最大互信息和信噪比分别为0.622 8 bit和1.371 3.提示C3,C4电极8～16 Hz脑电信号功率谱峰值和对应的频率能很好地反映左右手运动想象脑电特征的变化,与事件相关去同步/事件相关同步现象变化一致,可在线识别左右手想象运动.     

植入式神经电极对周围神经的力学和电学损害及其预防

在体内植入永久性神经电极 ,通过神经电刺激 (neurostimu lation)恢复中枢神经系统损伤后的功能 ,或通过神经电调节(neuromodulation)恢复神经系统功能性紊乱的平衡 ,是国外近年来开展较多的治疗方法。但长时间电刺激对周围神经的安全性如何 ,如何避免发生神经损害 ,是值得关注的问题。近年 ,国外 (尤其美国加州帕萨迪纳的亨廷顿医学研究所 )在植入式刺激电极对周围神经的力学损害 (由手术植入造成 )和电学损害 (由电刺激造成 )方面进行了不少研究 ,为植入式神经假体的安全应用提供了科学依据。1植入式神经电极的临床应用植入式神经电极作为…     

使用新型倒刺电极的骶神经调节治疗神经源性膀胱的初步临床结果

目的探讨应用新型倒刺电极（Tined-lead）对神经源性膀胱患者行S骶神经调节（SNM）的初步疗效。方法对5例神经源性膀胱患者采用新型倒刺电极，在X线监测下将电极植入S3骶神经孔，进行SNM。术前、术后详细记录排尿日记，用影像尿动力学方法评估患者的膀胱尿道功能。结果患者1（隐性骶裂）术后排尿次数和排尿量分别改善22％和49％；患者2（隐性骶裂）术后排尿次数、排尿量和残余尿量分别改善0．7％、11％和46％；患者3（隐性骶裂）术后排尿次数、排尿量和残余尿量分别改善0．4％、18％和44％。患者4（脑外伤）术后漏尿次数和漏尿量分别改善36％和54％。患者5（高位截瘫）术后间歇导尿次数和导尿量分别改善42％和54％，尿动力学参数改善37％～45％。结论用新型倒刺电极进行SNM为神经源性膀胱的治疗提供了一条新的可供选择的微创方法。     

表面肌电信号的分析和特征提取

背景:表面肌电信号的检测与分析对临床诊断人体功能状况以及患者康复具有重要意义.目的:对表面肌电信号的采集、信号处理、特征分析和特征值提取方面进行分析.方法;在人体屈伸肘部的过程中,选取人体上肢4块肌肉(肱三头肌,肘肌,肱二头肌,肱桡肌)分别检测表面肌电信号,对表面肌电信号进行陷波和带通滤波等预处理(优化).在此基础上分析表面肌电信号的特征,并应用不同的特征值提取方法对优化后的表面肌电信号进行了特征提取.结果与结论:时域方法最早应用于肌电信号分析,易提取、方法简单;频域方法提取的特征值较稳定,使得频域方法成为肌电信号处理技术的主流;以小波变换为代表的时-频分析方法因结合了时域、频域两方法的特性,在肌电信号分析方面颇有潜力.     

皮肤电极刺激糖尿病兔膀胱的电信号传导及对膀胱机械收缩偶联的影响

目的探讨皮肤电极刺激膀胱的电信号传导及对膀胱机械收缩偶联的影响。 方法将30只雄性大白兔分为糖尿病组及正常对照组，糖尿病组经耳缘静脉注射四氧嘧啶制成糖尿病动物模型，正常对照组则注入等量生理盐水。待模型制作成功后，2组实验兔膀胱内均注入生理盐水40 ml，然后采用皮肤电极电刺激膀胱腹部投影区，分别观察电刺激强度为5.84 V、8.00 V及11.00 V时2组实验兔膀胱电信号和膀胱压力变化情况。 结果2组实验兔的电信号衰减程度并不随刺激信号强度变化而变化，其中正常对照组衰减（99.88±0.00）%，糖尿病组衰减（99.93±0.00）%；糖尿病组的衰减幅度显著大于正常对照组（P<0.01)。在低、中、高3种刺激强度下，正常对照组膀胱电压分别为（7.09±0.29）mV、（8.99±0.35）mV及（13.13±0.45）mV，糖尿病组则分别为（4.48±0.46）mV、（5.99±0.46）mV及（8.75±0.44）mV；可见2组实验兔膀胱电压均随刺激信号增强而增大(P<0.01)；在电刺激强度相同情况下，糖尿病组膀胱电压均不及正常对照组(P<0.01)。在电刺激前及低、中、高强度刺激时，正常对照组膀胱内压分别为（43.78±3.12）mmHg、（44.33±3.13）mmHg、（50.59±3.27）mmHg及（57.40±3.41）mmHg，糖尿病组则分别为（31.04±2.26）mmHg、（31.61±2.36）mmHg、（33.67±1.80）mmHg及（37.02±2.44）mmHg；可见2组实验兔膀胱内压均随膀胱电信号增强而增大(P<0.05)，其中糖尿病组膀胱内压在刺激前及不同强度刺激时均显著低于正常对照组水平 (P<0.05)。 结论皮肤电刺激信号经大幅衰减后可传导至膀胱组织，并引起膀胱内压增高，此作用随电刺激强度增加而增大；糖尿病兔的电信号衰减幅度显著大于正常兔，而膀胱内压则明显低于正常兔。     

基于脑电信号的身份识别方法

基于脑电信号的身份识别是通过采集试验者的脑部信号来进行身份认证.对于同一个外部刺激或者主体存思考同一个事件的时候,不同人的大脑所产生的认知脑电信号不同.选取与运动意识想象有关的电极后,分析不同个体在特定状况下脑电的个体差异,采用以回归系数、能量谱密度、相同步、线性复杂度多种信号处理结合方法对运动想象脑电信号进行处理来进行特征提取.组合多元特征向量并运用多层BP神经网络对不同个体的脑电信号进行分类,并在不同的意识想象及不同数据长度、不同的波段对试验者进行识别率验证分析.结果表明,不同运动想象的平均识别率均在80%以上,其中以想象舌头运动的识别率较高,达到90.6%,不同波段的识别率也表明意识想象的模式及相应波段对身份认别有较大的影响.     

肺神经内分泌癌的分类及其诊断

肺神经内分泌癌的分类及其诊断李维华（解放军总医院病理科北京１００８５３）肺癌是我国最常见的癌瘤之一，根据其组织发生和分化表型，肺癌可分为３大类［１］，即（１）来自支气管粘液颗粒细胞及基底细胞的癌，包括鳞癌、腺癌及腺鳞癌等；（２）来自细支气管及肺泡上皮...     

基于多通道肌电信号小波变换的人手运动识别

目的：提出一种基于多通道肌电信号小波变换提取人手多种运动模式的方法。方法：对人手上肢肌肉记录的表面肌电信号进行多尺度分解，利用肌电信号小波系数的方差构造特征空间。然后从这个特征空间选择指定动作对应的两块肌肉的小波系数方差，求得两者间的比值。结果和结论：构造了新的特征空间，这个空间中包含了可识别各种人手动作的特征值，这种方法可以用于人手动作的识别，为研究多自由度假手表面肌电信号控制方法提供了新途径。     

肌电控制及肌电信号的分析处理

肌电信号是一种与肢体运动直上关的生理电活动，它已成为人－机仿生系统理想的控制信号源。肌电控制系统动作自然、仿生性能好。本文以肌电假肢为例，论述了肌电控制的实现方法，并系统地介绍、评价了参数模型法、人工神经网络等时域和频域体表肌电信号分析处理技术。