多通道EP/EMG系统设计及特征提取算法研究
发布时间：2021-08-28 18:43
诱发电位信号（Evoked Potentials, EP）是人体在外界刺激下所表现出来的神经系统活动状态,它描述了人体神经系统对受到外界刺激在特定部位与特定时间所综合呈现出来的电学特征,是一种极其微弱的人体电生理信号；肌电,是指肌肉在静止或收缩的时候所表现出来的电活动,记录肌肉电位活动的曲线称作肌电图（Electromyography, EMG）;其中,特别是诱发电位的采集提取,对研究中枢神经系统提供了新的方法,目前对诱发电位进行检测判断,是现代神经学临床诊断的重要工具之一。它是通过对人体施加视觉、听觉或体感刺激等方式,在相应体表部位记录人体产生的诱发生物电活动；诱发电位的研究对人体神经系统的临床诊断、医学康复工程、信息传递等领域都具有重要的意义,已成为相关领域的研究热点。本文提出的多通道EP/EMG采集系统,通过微弱信号放大技术及多通道同步采集技术,可精确采集提取诱发电位信号,由上位机模块、主控制器模块及刺激器模块、信号放大调理模块组成。刺激器模块可以产生棋盘格、LED闪光刺激、滴答音、爆破音的方式对人体施加刺激,刺激所产生的诱发电位信号由信号采集模块进行信号放大调理模块的处理,经控...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１视觉诱发电位形成机理［５７】??Ｆｉｇ．?２－１?Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ＶＥＰ??２．１．２听觉诱发电位形成机理??
④剌激时间：１０－９９Ｓ。??⑤重复次数：１－１０次。??（２）视觉诱发具体流程如图２－５所示；??２）听觉诱发功能需求分析：??本系统应具有采集提取听觉诱发电位的功能。可通过选择不同的听觉刺激方式，??‘?施加给患者听觉神经系统一定量的刺激，在一定时间内，诱发出刺激相关的特征波，??经多次叠加提取出特征波，进而对波形的潜伏期、幅值进行检测，比对正常值从而进??行诊断。最后，系统生成波形和测量结果报告，可保存和输出。??（１）听觉诱发详细需求：??脑干听觉诱发电位是通过使病人戴上耳机，给耳朵施加听觉剌激（如ｃｌｉｃｋ声），在??头部电极（－：耳垂；＋：头顶）即能记录出一个诱发反应波形。本系统主要包含三种??听觉刺激声音，滴答声、爆破音和白噪声，每种刺激声音可选不同剌激参数，如声音??强度、声音输出频率、刺激次数等。本系统设计的脑干听觉诱发电位需有以下参数设??置（左耳、右耳两个通道，可选择左耳刺激、右耳刺激、左右耳同时刺激或选择不同??剌激声音类型）：??①声音输出频率：２０Ｈｚ－８ｋＨｚ；??②声音输出类型：滴答声、爆破音、白噪声；??③刺激次数：１０次－１００００次；??④输出声音强度：ＯｄＢ－ｌＯＯｄＢ?ｎＨＬ；??⑤刺激侧耳：左侧
接收来自各通道的数据并缓存于自身开辟的缓冲区内，通过ＴＣＰ／ＩＰ数据报文进??行封包传输（在程序中定义为最髙优先级外部中断）。ＡＲＭ响应外部中断并读取数据的??流程图如图３－４所７１＾：??ｆ八高速数据读取中￥??ｆ?中断管理?）??Ｉ???拉低Ｆ丨ＦＯ＿Ｒｅａｄ信号???Ｙ??Ｉ?“???中断纪置并优先级Ｉ?■??设定?★??Ｔ?发送读取时钟ＣＬＫ??开启中Ｋ??ｉ????１??读取丨０?口数据??Ｔ?Ｉ??１??等待中新到来＾?”??将？存至ＵＳＢ?Ｉ??Ｂｕｆｆｅｒ??是咨全??拉低Ｆ丨ＦＯ＿Ｒｅａｄ信号??Ｔ??返回）??图３－４?ＦＰＧＡ高速数据读取中断??Ｆｉｇ．?３－４?ＦＰＧＡ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｒｅａｄ?ｄａｔａ?ｆｒｏｍ?ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ??３．１．２主控制器ＦＰＧＡ设计??系统主控制模块中的ＦＰＧＡ系统设计是保证高速实时同步性的关键。ＦＰＧＡ以并行运??算为主，以硬件描述语言来实现，ＦＰＧＡ开发相对于传统ＰＣ、ＭＣＵ的开发有很大不同，??需要从顶层设计、模块分层、逻辑实现、软硬件调试等多方面着手。根据器件使用规??范手册的要求，ｃｙｃｌｏｎｅ?ＩＩＩ系列芯片需要提供三组电源，分别为：用于Ｉ／Ｏ接口供??电的＋３．３Ｖ、用于锁相环模拟部分供电的＋２．?５Ｖ、用于锁相环数字部分和内核供电的??＋１．?２５Ｖ，其设计如图３－５所??２１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]神经传导的新概念:无动作电位的兴奋传导[J]. 王立伟,朱林燕,王跃春,王子栋. 生理科学进展. 2011(04)
[2]脑干听觉诱发电位在后循环梗死中的应用价值[J]. 庾建英,刘继新,朱沂,李建新. 西部医学. 2011(08)
[3]听神经瘤患者的脑干听觉诱发电位研究[J]. 潘晓丽,玄璿,张楠楠,张红霞. 医学临床研究. 2010 (12)
[4]脑干听觉诱发电位在后颅窝肿瘤术中的应用[J]. 林亦海,薛跃华,徐正保,赵卫国,卞留贯,孙青芳. 现代实用医学. 2010(09)
[5]听觉诱发电位信号的小波消噪方法研究[J]. 李越囡,孙迎. 仪器仪表学报. 2010(03)
[6]基于小波变换的诱发电位信号去噪研究[J]. 邹凌,陶彩林,王正洪. 计算机应用与软件. 2010(01)
[7]提升小波在诱发电位提取中的应用研究[J]. 邹凌,陶彩林,陈树越,马正华. 国际生物医学工程杂志. 2009 (06)
[8]基于FPGA的微刺激器设计[J]. 郭忠元,刘景全,芮岳峰,朱正罕,邱可可,杨春生. 电子测量技术. 2009(11)
[9]Correlations between Event-related Potentials with Pictures Recognition and WMS-RC Scores in Patients with Memory Disorder Caused by Severe Traumatic Brain Injury[J]. 刘子龙,刘良,樊则兵,陈晓瑞,赵小红,张玲莉,饶广勋,李海霞. Journal of Huazhong University of Science and Technology（Medical Sciences）. 2008(06)
[10]听觉诱发电位及其法医学应用价值[J]. 张新安,徐静涛,刘技辉. 中国法医学杂志. 2007(03)
博士论文
[1]基于视觉诱发电位的脑机接口实验研究[D]. 何庆华.重庆大学 2003
硕士论文
[1]基于小波滤噪的脑干诱发电位仪校准系统[D]. 王吉同.北京化工大学 2013
[2]基于稳态视觉诱发电位的脑—机接口实现与研究[D]. 郑军.华南理工大学 2012
[3]脑干听觉诱发电位及体感诱发电位在重型颅脑损伤患者预后评估中的作用[D]. 吴运.安徽医科大学 2012
[4]听觉脑干诱发电位仪的研究[D]. 王莉.北京交通大学 2010
[5]脑干听觉诱发电位的提取分析方法研究[D]. 袁建萍.山东大学 2009
[6]脑干听觉诱发电位和体感诱发电位在意识障碍患者预后评估中的价值[D]. 刘素萍.福建医科大学 2009
本文编号：3369046
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１视觉诱发电位形成机理［５７】??Ｆｉｇ．?２－１?Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ＶＥＰ??２．１．２听觉诱发电位形成机理??
④剌激时间：１０－９９Ｓ。??⑤重复次数：１－１０次。??（２）视觉诱发具体流程如图２－５所示；??２）听觉诱发功能需求分析：??本系统应具有采集提取听觉诱发电位的功能。可通过选择不同的听觉刺激方式，??‘?施加给患者听觉神经系统一定量的刺激，在一定时间内，诱发出刺激相关的特征波，??经多次叠加提取出特征波，进而对波形的潜伏期、幅值进行检测，比对正常值从而进??行诊断。最后，系统生成波形和测量结果报告，可保存和输出。??（１）听觉诱发详细需求：??脑干听觉诱发电位是通过使病人戴上耳机，给耳朵施加听觉剌激（如ｃｌｉｃｋ声），在??头部电极（－：耳垂；＋：头顶）即能记录出一个诱发反应波形。本系统主要包含三种??听觉刺激声音，滴答声、爆破音和白噪声，每种刺激声音可选不同剌激参数，如声音??强度、声音输出频率、刺激次数等。本系统设计的脑干听觉诱发电位需有以下参数设??置（左耳、右耳两个通道，可选择左耳刺激、右耳刺激、左右耳同时刺激或选择不同??剌激声音类型）：??①声音输出频率：２０Ｈｚ－８ｋＨｚ；??②声音输出类型：滴答声、爆破音、白噪声；??③刺激次数：１０次－１００００次；??④输出声音强度：ＯｄＢ－ｌＯＯｄＢ?ｎＨＬ；??⑤刺激侧耳：左侧
接收来自各通道的数据并缓存于自身开辟的缓冲区内，通过ＴＣＰ／ＩＰ数据报文进??行封包传输（在程序中定义为最髙优先级外部中断）。ＡＲＭ响应外部中断并读取数据的??流程图如图３－４所７１＾：??ｆ八高速数据读取中￥??ｆ?中断管理?）??Ｉ???拉低Ｆ丨ＦＯ＿Ｒｅａｄ信号???Ｙ??Ｉ?“???中断纪置并优先级Ｉ?■??设定?★??Ｔ?发送读取时钟ＣＬＫ??开启中Ｋ??ｉ????１??读取丨０?口数据??Ｔ?Ｉ??１??等待中新到来＾?”??将？存至ＵＳＢ?Ｉ??Ｂｕｆｆｅｒ??是咨全??拉低Ｆ丨ＦＯ＿Ｒｅａｄ信号??Ｔ??返回）??图３－４?ＦＰＧＡ高速数据读取中断??Ｆｉｇ．?３－４?ＦＰＧＡ?ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ?ｒｅａｄ?ｄａｔａ?ｆｒｏｍ?ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ??３．１．２主控制器ＦＰＧＡ设计??系统主控制模块中的ＦＰＧＡ系统设计是保证高速实时同步性的关键。ＦＰＧＡ以并行运??算为主，以硬件描述语言来实现，ＦＰＧＡ开发相对于传统ＰＣ、ＭＣＵ的开发有很大不同，??需要从顶层设计、模块分层、逻辑实现、软硬件调试等多方面着手。根据器件使用规??范手册的要求，ｃｙｃｌｏｎｅ?ＩＩＩ系列芯片需要提供三组电源，分别为：用于Ｉ／Ｏ接口供??电的＋３．３Ｖ、用于锁相环模拟部分供电的＋２．?５Ｖ、用于锁相环数字部分和内核供电的??＋１．?２５Ｖ，其设计如图３－５所??２１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]神经传导的新概念:无动作电位的兴奋传导[J]. 王立伟,朱林燕,王跃春,王子栋. 生理科学进展. 2011(04)
[2]脑干听觉诱发电位在后循环梗死中的应用价值[J]. 庾建英,刘继新,朱沂,李建新. 西部医学. 2011(08)
[3]听神经瘤患者的脑干听觉诱发电位研究[J]. 潘晓丽,玄璿,张楠楠,张红霞. 医学临床研究. 2010 (12)
[4]脑干听觉诱发电位在后颅窝肿瘤术中的应用[J]. 林亦海,薛跃华,徐正保,赵卫国,卞留贯,孙青芳. 现代实用医学. 2010(09)
[5]听觉诱发电位信号的小波消噪方法研究[J]. 李越囡,孙迎. 仪器仪表学报. 2010(03)
[6]基于小波变换的诱发电位信号去噪研究[J]. 邹凌,陶彩林,王正洪. 计算机应用与软件. 2010(01)
[7]提升小波在诱发电位提取中的应用研究[J]. 邹凌,陶彩林,陈树越,马正华. 国际生物医学工程杂志. 2009 (06)
[8]基于FPGA的微刺激器设计[J]. 郭忠元,刘景全,芮岳峰,朱正罕,邱可可,杨春生. 电子测量技术. 2009(11)
[9]Correlations between Event-related Potentials with Pictures Recognition and WMS-RC Scores in Patients with Memory Disorder Caused by Severe Traumatic Brain Injury[J]. 刘子龙,刘良,樊则兵,陈晓瑞,赵小红,张玲莉,饶广勋,李海霞. Journal of Huazhong University of Science and Technology（Medical Sciences）. 2008(06)
[10]听觉诱发电位及其法医学应用价值[J]. 张新安,徐静涛,刘技辉. 中国法医学杂志. 2007(03)
博士论文
[1]基于视觉诱发电位的脑机接口实验研究[D]. 何庆华.重庆大学 2003
硕士论文
[1]基于小波滤噪的脑干诱发电位仪校准系统[D]. 王吉同.北京化工大学 2013
[2]基于稳态视觉诱发电位的脑—机接口实现与研究[D]. 郑军.华南理工大学 2012
[3]脑干听觉诱发电位及体感诱发电位在重型颅脑损伤患者预后评估中的作用[D]. 吴运.安徽医科大学 2012
[4]听觉脑干诱发电位仪的研究[D]. 王莉.北京交通大学 2010
[5]脑干听觉诱发电位的提取分析方法研究[D]. 袁建萍.山东大学 2009
[6]脑干听觉诱发电位和体感诱发电位在意识障碍患者预后评估中的价值[D]. 刘素萍.福建医科大学 2009
本文编号：3369046
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