基于深脑定位机械手的超声诱导脑电信息采集分析系统研究

发布时间：2017-03-20 00:11

  本文关键词：基于深脑定位机械手的超声诱导脑电信息采集分析系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：脑电信息特征与脑功能、脑疾病的关系是脑功能研究的重要课题。其最佳研究方法是无创生理状态下的动态观察,现有研究手段主要局限于有创的电极预埋探测、刺激、局部组织破坏和离体脑组织灌流、脑膜片及组织标本的神经活性因子表达研究。诱发脑电作为脑功能及脑认知研究的重要方法,主要通过电刺激、光刺激、磁刺激等方式对大脑进行特定刺激,并利用相应的诱发脑电进行脑功能研究。本文利用超声的无创聚焦定位特性,基于立体定位机械手建立了一套超声深脑立体定位系统,通过整合脑电采集分析系统搭建了一套以脑立体定位超声诱导为手段、脑电信号采集分析为方法的脑功能研究系统。该系统可作为研究脑功能,及其与脑疾病关系的探索工具。聚焦超声具有空间分辨率高、穿透能力强等特性。利用单振源凹球面聚焦型超声换能器、相控阵聚焦换能器及添加声透镜的超声换能器等均可得到有效聚焦的超声波声束,且在焦点处能量最大。此外超声具有广泛的超声生物效应,其热效应、空化效应、机械效应及理化效应均已得到广泛的应用。随着超声生物效应研究的发展,其研究范畴正在从生物组织损伤向细胞分子生物效应以及脑效应拓展,超声促血脑屏障的开放就是一个很好的应用实例。相关研究表明,超声在特定情况下可以促使基因进入细胞膜并透过血脑屏障发挥其作用,还能在深脑定位中诱发脑细胞电活动信息的改变。本文从超声探头声场扫描分析子系统、超声脑立体定位机械手子系统、脑电采集保存分析子系统三个方面对基于深脑定位机械手的超声诱导脑电信息采集分析系统的设计及实现进行了阐述,并对超声穿颅特性进行了探索。设计的基于深脑定位机械手的超声诱导脑电信息采集分析系统对开发超声脑效应的相关应用以及进行脑功能的探索研究具有重要意义。
【关键词】：深脑定位机械手 超声诱导脑刺激 聚焦超声 脑电采集分析
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R338;TN911.7
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景和意义9
• 1.2 研究现状及存在的问题9-12
• 1.2.1 国外研究现状9-11
• 1.2.2 国内研究现状11
• 1.2.3 存在的问题11-12
• 1.3 本文研究路线与方法12-13
• 1.4 文章组织结构13-14
• 第二章 超声波基础知识14-22
• 2.1 超声波简介14-17
• 2.1.1 超声波常用参量14-15
• 2.1.2 超声波在界面上的反射、透射15-17
• 2.2 超声换能器的结构及声场特性17-20
• 2.2.1 超声换能器的结构18
• 2.2.2 超声换能器的声场特性18-20
• 2.3 超声在生物医学领域的应用20
• 2.4 本章小结20-22
• 第三章 脑电信号基础知识及常见分析方法22-25
• 3.1 脑电及诱发脑电简介22-23
• 3.2 脑电信号的采集方法23
• 3.3 脑电信号常见分析方法23-24
• 3.3.1 时域分析方法23
• 3.3.2 频域分析方法23
• 3.3.3 时频分析方法23-24
• 3.3.4 谱分析方法24
• 3.3.5 非线性分析方法24
• 3.4 诱发脑电提取简介24
• 3.5 本章小结24-25
• 第四章 基于深脑定位机械手的超声诱导脑电信息采集分析系统设计25-52
• 4.1 总体系统设计25-26
• 4.2 超声探头声场扫描分析子系统26-32
• 4.2.1 超声场扫描分析子系统硬件系统26-29
• 4.2.2 超声场扫描分析子系统软件系统29-32
• 4.3 超声脑立体定位机械手子系统32-47
• 4.3.1 大鼠脑固定台的硬件设计32-35
• 4.3.2 四维立体定位机械手的硬件设计35-38
• 4.3.3 四维立体定位机械手的软件设计38-47
• 4.4 脑电信号采集保存分析子系统47-51
• 4.4.1 脑电信号采集保存分析子系统设计47-48
• 4.4.2 脑电信号采集保存模块48-50
• 4.4.3 脑电信号回放分析模块50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 实验结果及成果展示52-71
• 5.1 超声换能器声场特性研究52-58
• 5.1.1 非穿颅情况下凹球壳聚焦超声换能器辐照正常组织的超声场测量52-55
• 5.1.2 凹球壳聚焦超声换能器穿颅后的超声场测量55-58
• 5.1.3 凹球壳聚焦超声换能器穿颅前后的超声场的频率特性讨论58
• 5.2 超声脑立体定位机械手子系统58-63
• 5.2.1 超声探头及超声水囊的展示59
• 5.2.2 脑固定台展示59-60
• 5.2.3 脑立体定位机械手展示60-61
• 5.2.4 超声脑立体定位机械手软件系统展示61
• 5.2.5 超声脑立体定位机械手系统的实验验证61-63
• 5.3 脑电信号采集保存分析子系统63-70
• 5.3.1 脑电信号采集保存模块展示63-64
• 5.3.2 脑电信号回放分析模块展示64-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 本文工作总结71-72
• 6.2 研究展望72-73
• 参考文献73-77
• 在学期间的研究成果77-78
• 致谢78

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