基于FPGA的多功能诱发电位刺激器的研制

发布时间：2020-05-09 10:34

【摘要】：诱发电位（Evoked Potential,EP）是指对神经系统某一特定部位给予特定刺激后在大脑皮层所产生并能检测的电位变化，对于视觉、听觉及体感等神经通路的功能性异常有独特的检测诊断能力。诱发电位虽然不能直接诊断出病因，但在定位诊断方面，像CT、MRI等之类的现代影像学检查一样可靠。诱发电位技术具有客观性强，能够提供准确的定量信息，很大程度上扩大了神经系统在临床上的应用。随着计算机技术和电子信息技术的发展，专用集成电路（ASIC）广泛应用，使得现代医疗仪器的设计向着越来越智能化、小型化、多功能的方向发展。现场可编程门阵列FPGA具有集成度高、可靠性好以及开发工具易学好用、设计过程简单，设计周期短等优点，逐步成为工程师设计复杂数字电路的首要选择。基于此本文提出并设计出了基于FPGA的多功能诱发电位刺激仪。本文设计的多功能诱发电位刺激仪，包含了诱发电位通常所用的视觉诱发电位、听觉诱发电位和体感诱发电位三种诱发电位所需要的刺激。视觉诱发电位方面设计了图形刺激和闪光刺激，其中图形刺激包括竖条栅、横条栅、棋盘格和圆环图形；在听觉诱发电位方面设计了白噪音、短音、疏波、密波以及疏密波等声音刺激；在体感诱发电位方面设计了不同频率、不同脉宽以及不同强度电流刺激。本文分别从硬件设计和软件设计两大方面阐述了设计思路，外围硬件电路主要设计了刺激电流的双极性控制电路和升压电路；图形刺激的VGA接口电路；串口通信接口UART电路；D/A转换器TLC5615接口电路和复位、电源以及下载配置等电路。软件方面设计包括VGA的时序、刺激图形生成、脉冲调制波的产生、D/A时序，串行通信的时序等模块；同时设计了上位机与FPGA通信的控制界面的设计。该系统采用Altera公司CycloneⅡ系列FPGA作为主控制器，加少量的外围电路设计而成。与传统的诱发电位刺激系统相比，该设计电路结构简单，功能多样，体积小，刺激输出准确可靠，性能稳定，转换方便，应用范围广，能很好满足诱发电位检测的性能要求。
【图文】：

波形,波形,棋盘格,图形视觉诱发电位

[8]。图形翻转VEP的波形如图1.1所示，此种刺激模式应用最广泛，典型的图形视觉诱发电位呈NPN型，有N75、P100、N135组成。在临床诊断中P100的波形比较稳定，常作为诊断的依据。棋盘格是图形刺激中最常用的刺激图形，另外还有圆环形，竖条栅，横条栅；为了获得不同的视觉信息，可以改变棋盘格的空间分辨率、刺激视野的区域和视网膜的定位。不同类型的图形刺激对应VEP波形的不同，不同的

波形,闪光视觉诱发电位,波形

图 1.1 图形翻转视觉诱发电位波形Fig 1.1 Pattern reversal VEP waveform闪光视觉诱发电位波形如图1.2所示[9]，，闪光视觉诱发电位根据刺激的频率不同，也分为瞬态闪光诱发电位和稳态闪光诱发电位，瞬态闪光视觉诱发电位的波形如下图1.2所示，它们依次是N1、P1、N2、P2、N3、P3，把正向波称为P波（峰向上）负向波称为N波（波峰向下）如下：图 1.2 闪光视觉诱发电位波形Fig 1.2 flash VEP waveform
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R318.0

【参考文献】