新型脑功能探测系统的设计与分析

发布时间：2017-09-29 04:17

  本文关键词：新型脑功能探测系统的设计与分析

  更多相关文章： 精神疾病 脑功能 脑电图 心率变异性 软件界面

【摘要】：精神疾病已经成为我国乃至世界范围内的公共健康和社会问题，诊断缺乏量化的指标和依据。探测脑功能是研究精神疾病的有效途径。将弱磁阵列等电磁刺激作为引起脑功能状态变化的输入，脑电图和脉搏波等生理信息作为输出来探测脑功能是一种新方法。本文建立一种可控刺激的新型脑功能探测系统并进行分析，为实现精神疾病的早期诊断提供了思路。 在对目前功能核磁共振、脑电图等脑功能探测系统和无创式脑刺激装置进行分析和总结的基础上，提出新型的可控阵列刺激和脑电图等脑活动信号检测相结合的方式，搭建了脑功能探测系统的整体框架；分析了系统各个部分的功能需求和联系以及在实现过程中使用的技术和将会遇到的问题，给出了解决方案；对脑电信号检测部分进行了放大电路、模拟数字转换电路和数字滤波算法的设计及性能测试，设计了弱磁阵列刺激下多通道脑电信号检测电路的实现方案；设计了光电容积脉搏波检测方法，给出了恒流源电路和光强检测电路的实现方案。 设计了认知和平静状态下脑电信号检测和分析的实验，用频域和相干性估计的方法分析了单一脑区功率谱的变化和不同脑区之间信息的交流，提取大脑功能的特征参数。以声音、颜色等作为刺激源，设计了刺激条件下脉搏波信号检测和分析的实验，用心率变异性分析方法研究了这两种因素分别对于人情绪的影响，发现了情绪与刺激之间的部分规律和特征参数。 构建了脑功能探测系统的软件平台，，提出并设计了刺激和多模式脑活动信号全面监控的体系结构，将可控刺激，数据采集，脑电图、脉搏波的特征提取和脑功能分析整合为一个整体。 本文设计的新型脑功能探测系统，具有弱磁场，全脑域和参数可调的刺激模式与脑电图、脉搏波多种脑活动信号的检测和分析相结合的特点，为精神疾病的诊疗提供了一种新思路。软件的可扩展性也为新的数据模式和分析方法的植入和扩充提供了接口。
【关键词】：精神疾病 脑功能 脑电图 心率变异性 软件界面
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN911.6;R749
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-12
• 1.2 设计思路12-13
• 1.3 研究内容和创新点13
• 1.4 章节安排13-15
• 第二章 脑功能探测系统构架15-22
• 2.1 系统结构15-16
• 2.2 硬件设计构架16-19
• 2.2.1 可控弱磁阵列刺激16-18
• 2.2.2 弱磁刺激下 EEG 信号检测18
• 2.2.3 PPG 信号检测18-19
• 2.3 数据分析方法19-21
• 2.3.1 EEG数据分析方法19-20
• 2.3.2 HRV数据分析方法20
• 2.3.3 EEG-fMRI数据分析方法20-21
• 2.4 小结21-22
• 第三章 系统的硬件实现22-38
• 3.1 弱磁阵列刺激22
• 3.2 EEG 采集22-33
• 3.2.1 前端放大电路设计22-25
• 3.2.2 AD采集25-27
• 3.2.3 数字滤波器27-33
• 3.2.4 实际电路测试效果33
• 3.3 弱磁阵列刺激下多通道EEG检测解决方案33-35
• 3.3.1 弱磁刺激下EEG检测33-34
• 3.3.2 多通道EEG检测34-35
• 3.4 PPG信号检测35-37
• 3.4.1 传感器设计35-37
• 3.4.2 噪声的处理37
• 3.5 小结37-38
• 第四章 实验和数据分析38-54
• 4.1 脑电实验设计和数据分析38-44
• 4.1.1 脑电信号的特性和分类38-39
• 4.1.2 脑电信号的分析方法39
• 4.1.3 脑电信号采集实验设计39-40
• 4.1.4 脑电实验数据分析40-44
• 4.2 HRV实验和数据分析44-53
• 4.2.1 RR间期提取44-46
• 4.2.2 实验数据的获取46-47
• 4.2.3 HRV分析方法47-48
• 4.2.4 结果分析48-53
• 4.3 小结53-54
• 第五章 软件界面设计54-61
• 5.1 编程环境的选择54
• 5.2 整体界面设计54-55
• 5.3 EEG显示分析界面设计55-59
• 5.4 PPG采集分析软件设计59-60
• 5.5 小结60-61
• 第六章 总结及展望61-62
• 6.1 总结61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 发表论文和参加科研情况说明66-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 张艳娇;李美生;陆启韶;;ML神经元的放电模式及时滞对神经元同步的影响[J];动力学与控制学报;2009年01期

2 吴祈耀;;脑电地形图技术的研究[J];临床脑电学杂志;1993年04期

3 汪步云;许德章;;光电式脉搏传感器及由其组成的血压仪的研制[J];生命科学仪器;2008年06期

4 陈晓鸣;邱意弘;朱贻盛;;脑缺血缺氧HRV信号的复原图分析[J];生物医学工程学杂志;2008年01期

5 张开滋,刘海祥,任桂芝,顾菊康;心率变异性(Heart rate variobility;HRV)[J];中国实用心电杂志;1997年01期

6 孙悦;帅俊卿;李巧燕;杨金文;;脉搏波光电传感器[J];物理实验;2006年05期

7 钱龙;李一言;蒋巍巍;俞雪鸿;田学隆;;无创脑刺激在神经退行性疾病治疗中的应用研究进展[J];中国医疗器械信息;2011年12期

8 汪锡金,王红卫,杨智f ,李慈珍,刘远谋;用心率变异功率谱研究出生后心率变慢的机理[J];中国应用生理学杂志;2002年03期

本文编号：939924