近红外脑功能成像仪的研制及在阅读障碍研究中的应用
发布时间：2020-08-24 16:36
【摘要】：大脑皮层某一区域活动时,其局部血容将增加,增加量反应了激活的程度。皮层中血容变化量可作为脑功能活动的指标。由于近红外光谱术能够实时、非侵入测量大脑皮层的血容和血氧变化,因此能够得到大脑皮层认知活动的功能响应。 本文在介绍大脑功能近红外光学监测原理的基础上,设计实现了一种连续光三波长,24通道的大脑功能近红外光学监测仪。监测仪具有时间分辨率高(20ms),监测面积大(6×12 cm)的特点,能够完全覆盖前额叶。系统软件的功能包括控制测量系统工作获取光强变化数据;计算并显示血氧和血容变化量;呈现认知心理学实验的视觉和听觉刺激给被试;记录被试的响应、反应时间、正确率等实验表现数据。软件能够在时间上严格同步刺激的呈现和数据的获取,并且能够精确测定被试的响应时间,对实验的结果分析有重要意义。 对该系统进行血液模型实验,实验结果表明该系统能够正确反应血液中血氧和血容的变化,并且具有较高的灵敏度(当实际血容变化约7%, 测量到的以光密度表示的血容变化为0.1)。 发展性阅读障碍是指儿童智力正常,并且享有均等的教育机会,但是阅读成绩显著落后于其年龄所应达到水平的一种学习障碍现象。针对其它功能监测技术对阅读障碍患者大脑功能进行监测所得到的不同结果,设计了合适的实验范式对汉语儿童阅读障碍患者在进行汉字语音和语义加工时的大脑皮层活动进行研究,结果显示汉语儿童阅读障碍患者左前额叶大脑皮层活动异常,为阅读障碍的神经生理学研究提供了实验证据。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH774;R749.94
【图文】：
Maximum Rated Value UnitItem735 805 850ower Dissipation 720 680 640 mWoward Current 75 100 100 mAulse Forward Current 200 300 500 mAeverse Voltage 5 Vperating Temperature -20 ～ +80 ℃于上述 LED 光源的工作电流为 75 mA-100 mA，因此需要给光源提供电流驱动以保证光源的稳定和一定的输出功率。光源的驱动采用了 TB62726 LED 恒流用集成电路，该芯片专为驱动 LED 设计，具有 16 路的恒流输出。输出电流可外接电阻调节。芯片集成 16 位移位寄存器，16 位锁存器和 16 位与门电路。通片提供时钟信号和串行输入信号，可以控制 16 路恒流输出端轮流输出驱动电片芯片可串联使用以增加驱动输出端。其原理图 3.2，真值表如表 3.3
3.1.4 信号采集和 A/D 转换采用中泰公司的 PCI 数据采集卡 PCI8319 来完成采样和 A/D 转换。PCI-8319 电隔离数据采集卡适用于提供了 PCI 总线插槽的 PC 系列微机，具有即插即用（PnP的功能。其操作系统可选用 Windows 系列、高稳定性的 Unix 等多种操作系统以专业数据采集分析系统 LabVIEW 等软件环境。PCI-8319 光电隔离模入接口卡采三总线光电隔离技术，使被测量信号系统同计算机之间完全电气隔离。适用于保证身安全的大脑功能监测系统的生理信号采集系统。该数据采集卡采用了高性能的仪放大器，具有极高的输入阻抗和共模抑制比，并具有最高可达 1000 倍的放大增益可直接配接各种传感器，以完成对不同信号的放大处理，同时，该卡自带 DC／D隔离电源模块，无需用户外接电源。综上所述，PCI-8319 非常适合用做脑功能近红光学监测系统的数据采集卡。PCI-8319 数据卡允许采用 32 路单端输入方式或 16 路双端输入方式。采用系用户可根据需要选择测量单极性信号或双极性信号。该近红外脑功能监测具有 12 图 3.3 OPT202 的工作原理和特性曲线
当所有显示完毕时，关闭测量线程。3.2.8 程序界面程序的界面设计力图做到简洁、方便。把 24 个通道的血氧和血容变化曲线同时显示在一个屏幕上。并在界面的左下方显示当前时刻的血氧和血容分布的伪彩图。下部中间设计了 24 个编辑框分别对应 24 个通道，根据血液模型实验，用户可以自行确定计算血氧和血容的系数。下部的左边放置开始任务，保持数据等命令按钮。程序在 CPU 为 P II 600，128M 内存，WINDOWS 2000 的计算机上连续运行 10小时工作正常。
本文编号：2802700
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH774;R749.94
【图文】：
Maximum Rated Value UnitItem735 805 850ower Dissipation 720 680 640 mWoward Current 75 100 100 mAulse Forward Current 200 300 500 mAeverse Voltage 5 Vperating Temperature -20 ～ +80 ℃于上述 LED 光源的工作电流为 75 mA-100 mA，因此需要给光源提供电流驱动以保证光源的稳定和一定的输出功率。光源的驱动采用了 TB62726 LED 恒流用集成电路，该芯片专为驱动 LED 设计，具有 16 路的恒流输出。输出电流可外接电阻调节。芯片集成 16 位移位寄存器，16 位锁存器和 16 位与门电路。通片提供时钟信号和串行输入信号，可以控制 16 路恒流输出端轮流输出驱动电片芯片可串联使用以增加驱动输出端。其原理图 3.2，真值表如表 3.3
3.1.4 信号采集和 A/D 转换采用中泰公司的 PCI 数据采集卡 PCI8319 来完成采样和 A/D 转换。PCI-8319 电隔离数据采集卡适用于提供了 PCI 总线插槽的 PC 系列微机，具有即插即用（PnP的功能。其操作系统可选用 Windows 系列、高稳定性的 Unix 等多种操作系统以专业数据采集分析系统 LabVIEW 等软件环境。PCI-8319 光电隔离模入接口卡采三总线光电隔离技术，使被测量信号系统同计算机之间完全电气隔离。适用于保证身安全的大脑功能监测系统的生理信号采集系统。该数据采集卡采用了高性能的仪放大器，具有极高的输入阻抗和共模抑制比，并具有最高可达 1000 倍的放大增益可直接配接各种传感器，以完成对不同信号的放大处理，同时，该卡自带 DC／D隔离电源模块，无需用户外接电源。综上所述，PCI-8319 非常适合用做脑功能近红光学监测系统的数据采集卡。PCI-8319 数据卡允许采用 32 路单端输入方式或 16 路双端输入方式。采用系用户可根据需要选择测量单极性信号或双极性信号。该近红外脑功能监测具有 12 图 3.3 OPT202 的工作原理和特性曲线
当所有显示完毕时，关闭测量线程。3.2.8 程序界面程序的界面设计力图做到简洁、方便。把 24 个通道的血氧和血容变化曲线同时显示在一个屏幕上。并在界面的左下方显示当前时刻的血氧和血容分布的伪彩图。下部中间设计了 24 个编辑框分别对应 24 个通道，根据血液模型实验，用户可以自行确定计算血氧和血容的系数。下部的左边放置开始任务，保持数据等命令按钮。程序在 CPU 为 P II 600，128M 内存，WINDOWS 2000 的计算机上连续运行 10小时工作正常。
【引证文献】
相关博士学位论文 前1条
1 宋然然;儿童汉语阅读障碍的发生机制研究[D];华中科技大学;2006年
相关硕士学位论文 前4条
1 吴欣;基于近红外光谱技术的脑血氧监测技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 洪金鹏;基于DSP的近红外光的脑血氧检测系统的研制[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 邹丽;阅读障碍儿童家庭环境因素及语音激活的脑功能成像研究[D];华中科技大学;2011年
4 郑毅;基于连续光的便携式近红外脑功能成像系统的研制[D];华中科技大学;2006年
本文编号：2802700
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/jsb/2802700.html
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