近紅外光成像與腦電同步采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、腦功能成像技術(shù)對(duì)腦疾病臨床診斷及神經(jīng)科學(xué)研究的發(fā)展起著重要推動(dòng)作用。近紅外光成像與腦電圖同步技術(shù)做為一種無創(chuàng)多模態(tài)神經(jīng)成像技術(shù)，在時(shí)間分辨率與空間分辨率上具有互補(bǔ)性，可提供更全面的腦功能活動(dòng)信息。因此，設(shè)計(jì)一種具備近紅外光譜與腦電信號(hào)同步采集功能的腦功能檢測(cè)系統(tǒng)將會(huì)為臨床診斷和神經(jīng)科學(xué)研究提供強(qiáng)有力的工具。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，設(shè)計(jì)專用于近紅外光信號(hào)與腦電信號(hào)采集的前置探頭。本文從生物組織光學(xué)特性出發(fā)，設(shè)定探測(cè)下限、

2、動(dòng)態(tài)范圍、光源波長(zhǎng)與發(fā)射功率等光探頭技術(shù)要求，建立光探頭等效電流噪聲模型，根據(jù)該模型選取合適的光電二極管與放大器以提高光探頭的探測(cè)性能。根據(jù)腦電信號(hào)的特點(diǎn)，從放大器、電極材料等方面考慮設(shè)計(jì)合理的主動(dòng)式腦電電極。
　　其次，為實(shí)現(xiàn)近紅外光信號(hào)與腦電信號(hào)嚴(yán)格同步，本文采用頻分復(fù)用技術(shù)，將發(fā)射極的各波長(zhǎng)光強(qiáng)調(diào)制到特定頻率，使用模擬前端同步采集光接收探頭與腦電電極的電壓信號(hào)。在采集軟件中加入數(shù)字正交解調(diào)功能，同步分離各頻段光強(qiáng)信號(hào)。

3、>　　最后，設(shè)計(jì)線性度測(cè)量實(shí)驗(yàn)，測(cè)得光探頭具有良好線性度，等效輸入電流噪聲與理論值接近，探測(cè)性能滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)Valsalva運(yùn)動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，計(jì)算得到的血氧變化趨勢(shì)符合生理預(yù)測(cè)結(jié)果。設(shè)計(jì)一種動(dòng)態(tài)光學(xué)模擬器，用于本系統(tǒng)和商用近紅外成像儀器ETG-4000的性能比較，結(jié)果表明本系統(tǒng)采集到的近紅外光信號(hào)質(zhì)量?jī)?yōu)于ETG-4000。為量化系統(tǒng)的腦電信號(hào)采集性能，進(jìn)行輸入噪聲測(cè)試，測(cè)得輸入電壓噪聲峰峰值小于JJF1388-2013技術(shù)規(guī)范額定