基于DSP的帕金森震颤信号存储及无线传输装置

发布时间：2020-09-17 10:33

　　帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)是一种因多巴胺分泌异常而引发的神经衰退类疾病。目前只能采用相关药物控制病情的进一步发展,因此,如何获取存储早期帕金森病人的病症信号用作后期分析,已成为医疗技术研究领域针对帕金森病症治疗的热点话题。穿戴式装置逐步成为医学领域用于检测多类疾病的重要组成部分,其研究的关键点在于解决信号的传输问题。常用的有线传输方式简单直接,不需要组建网络协议,但该方式仅适用于短距离信号传输,对于多节点穿戴式设备,有线方式显得笨重且冗余,移动性也极差。此外,医学上存储病症数据大多采用PC机后台存储方式,存储设备庞大不易移动,仅仅适用于定期定点检查而不是家庭式长期监护。本文研究对象是早期帕金森病人肢体产生的震颤信号,目标是采用独立硬件设备存储长期家庭式监护中产生的多点震颤数据。因此,针对以上传统方式存在的诸多问题,本文提出了以下改进措施。秉承设备便携可移动性的原则,应用ZigBee和WiFi无线传输介质完成信号采集单元与存储设备、PC机和手持端的通信,增强了整体装置各个工作模块的可移动性能。针对长期家庭监护中产生的大量检测数据,结合无损信号压缩技术和TMS320VC5509A控制器构建硬件存储设备,将数据经压缩后存储,节省存储空间,保证数据存储效率,实现信号的大容量存储。主要工作如下:(1)针对帕金森震颤信号的特点及信号分析阶段对信号准确度的要求,采用数据分块的子带无损压缩编码方法,先后将检测信号通过数据分块、DCT变换、子带量化、线性预测及编码完成数据的压缩,并通过逆压缩过程完成数据的解压重构。(2)针对目前各类存储介质的特点及数据存储要求,选择SD卡作为存储介质。根据DSP相关工作特点及性能参数,选择TMS320VC5509A控制器作为主控制器,并完成DSP的控制及通信接口电路部分设计。(3)针对目前无线传输方式的特点及性能,选择WiFi作为DSP终端数据传送方式,结合DSP的ZigBee信号接收端,将存储设备设计成一独立装置的同时,建立起穿戴采集设备与PC和手持终端的通信媒介。为使能更直观地观察信号,在PC端、手持Android端设计了信号显示软件。(4)通过计算一定时间段内样本数据压缩比及百分比误差,分多组取平均,验证本文算法的有效性。也通过对比多种数据压缩算法性能,比较压缩率大小,进一步验证本文压缩方法的性能。基于CCS3.3完成向SD卡写数据实验,并将压缩数据存储至SD卡,提取压缩数据文档并获取存储文件所占空间大小,与实验时间内原始数据大小对比计算得到压缩比大小,验证压缩对节省存储空间的好处。传输实验中,PC端通过ZigBee方式接收数据并显示,手持端通过加入组建的WiFi网络获取信号并显示,验证界面的显示功能,同时也验证了DSP作为独立存储设备在无线传输中的媒介作用。实验结果表明:采用无损信号压缩方法,实现数据的压缩编码,并达到较好的压缩比,通过解压重构压缩信号,对比压缩前后数据量的变化及信号的重构性能,验证了本文采用的压缩算法的有效性;DSP控制器通过与ZigBee接收终端建立连接,实时接收检测到的震颤信号并将信号在无损压缩后存储至大容量SD卡中;DSP信号发送端采用WiFi无线传输方式,自组建WiFi网络,接收终端通过接入ZigBee或者WiFi网络接收信号,并通过设计的界面实现数据的实时显示功能。
【学位单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：R742.5;TN92
【部分图文】：

正常运动信号与震颤信号Fig2.1Normalmovementsignalandtremorsignal

传感器电路,人体

图 2.5 传感器电路板Fig 2.5 Sensor Circuit Board受测物体一起作加速运动，所以必须保证将传感器固定于人体受测部位。为使设各个节点分别附于人体腰部、腕部和腿图 2.6 所示。

检测装置,人体,传感器电路,腕部

同构成信号采集端，最终制作得图 2.5 传感器电路板Fig 2.5 Sensor Circuit Board物体一起作加速运动，所以必须感器固定于人体受测部位。为使节点分别附于人体腰部、腕部和.6 所示。

【参考文献】