一体化便携式脑血氧检测系统与性能验证

发布时间：2017-08-06 09:21

  本文关键词：一体化便携式脑血氧检测系统与性能验证

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【摘要】：人脑血液动力学的大量研究带动其测量技术的提升,尤其是功能近红外光谱成像系统(fNIRS)的研究,目前已经研制出应用于不同神经科学的设备。然而,国际上已有的fNIRS系统大多由一套大型设备作为信号的驱动控制单元,外加一台主机接收、显示和保存数据,此系统的缺点是设备庞大,成本高。为了实现fNIRS系统的便携式,无需计算机的直接介入,本实验室自主研发了一套8通道fNIRS系统。本系统以ARM为控制中心,代替以前计算机接收、显示和保存数据的功能,串口屏作为用户界面显示参数配置和数据显示。本文主要针对系统的一体化设计和为保证系统的性能所做的验证性实验做主要介绍。一体化设计主要是利用ARM控制串口显示屏,在keil uVision4开发平台进行软件设计,通过ARM控制数据的传输,实现系统5大功能模块的设计。5大功能主要有区域拓扑图显示,通道曲线显示,参数配置,峰值检测,通道连接等,通过串口或USB下载至系统,成功实现预期要求。本文从phantom模型实验和人体实验验证系统的性能,phantom模型有效验证了系统的稳定性,可重复性和可靠性。人体实验包括动手指任务和视觉刺激任务,通过两种任务证明了系统的可行性,动手指任务中,分别从时间和空间维度分析受试者动右手时,相应左脑运动区血氧含量的变化,结果显示左脑运动区氧合血红蛋白变化量增加,还原血红蛋白的变化量减少,实验结果与已有的典型血流动力学结果相一致;视觉刺激任务从左右眼的对比性测试中得出有效的血液动力学结果。从上述可知,本实验室研制的系统具有良好的时间和空间动力学特征,证明了本系统检测脑血氧含量的可行性,具有潜在的临床应用价值。
【关键词】：一体化 功能近红外光谱成像 性能验证 模型实验
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH776
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 一体化便携式脑血氧检测系统的意义10-11
• 1.2 发展现状及研究意义11-12
• 1.3 功能近红外成像基础12-16
• 1.4 本文的主要内容16-17
• 第二章 一体化便携式血氧检测系统组成17-22
• 2.1 硬件部分17-20
• 2.1.1 光源驱动模块18
• 2.1.2 光检测模块18-19
• 2.1.3 信号解调与采集模块19
• 2.1.4 主控模块19
• 2.1.5 串.屏显示模块19
• 2.1.6 电源模块19-20
• 2.1.7 信号背板20
• 2.2 软件部分20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 系统一体化设计22-40
• 3.1 可触摸显示屏的引入22-27
• 3.1.1 硬件组成22-23
• 3.1.2 Visual TFT工程文件的建立23-27
• 3.2 Visual TFT与虚拟串.屏联机测试27-30
• 3.2.1 操作流程27
• 3.2.2 操作步骤27-28
• 3.2.3 虚拟串.屏的功能验证28-30
• 3.3 ARM与显示屏实现数据传输30-38
• 3.3.1 数据通信31-33
• 3.3.2 便携式系统智能化显示的通信命令33-36
• 3.3.2.1 拓扑图显示的通信33-34
• 3.3.2.2 通道曲线图显示通信34-35
• 3.3.2.3 峰值检测通信35-36
• 3.3.2.4 参数配置通信36
• 3.3.2.5 通道检测通信36
• 3.3.3 开发环境与虚拟串.屏绑定调试36-38
• 3.4 硬件系统调试结果38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 系统性能检测40-57
• 4.1 最佳耦合40-41
• 4.2 光源安全性41-42
• 4.3 可靠性验证42-44
• 4.3.1 距离敏感性43
• 4.3.2 稳定性43-44
• 4.3.3 可重复性44
• 4.4 有效性验证44-56
• 4.4.1 牛奶模型45
• 4.4.2 人体实验45-56
• 4.4.2.1 动手指任务46-47
• 4.4.2.2 视觉棋盘47-49
• 4.4.2.3 数据处理和分析49-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 总结与展望57-59
• 5.1 总结57-58
• 5.2 展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间取得的成果64-65

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