精密誘發(fā)電位儀高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)及信號提取算法研究.pdf

1、誘發(fā)電位信號是通過對人體進(jìn)行視覺、聽覺、體感刺激等，在相應(yīng)體表部位記錄誘發(fā)的神經(jīng)電活動。其幅值很低，僅有0.1-100 uV，極容易埋沒在波幅達(dá)50uV以上的自發(fā)腦電活動或各種干擾偽跡中。誘發(fā)電位儀廣泛用于神經(jīng)挫傷診斷治療、腦干性病變的鑒別診斷、腦干手術(shù)后安全監(jiān)護(hù)等臨床醫(yī)學(xué)檢測治療和腦與認(rèn)知科學(xué)的研究。
　　本文所設(shè)計的精密誘發(fā)電位儀系統(tǒng)采用微伏級信號檢測技術(shù)和多導(dǎo)聯(lián)實時高速數(shù)據(jù)同步采集技術(shù)，將放大后的多通道誘發(fā)電位信號進(jìn)行高速采

2、集，并通過A/D模塊進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換，將得到的16bit數(shù)字信號送入FPGA主控制器進(jìn)行前端處理，再通過ARM控制器的USB高速通道發(fā)送至上位機(jī)進(jìn)行相關(guān)算法處理。
　　數(shù)據(jù)前端處理模塊主要由控制器FPGA完成。此模塊根據(jù)流水線設(shè)計思想將系統(tǒng)進(jìn)行自頂向下的模塊化設(shè)計，利于系統(tǒng)的集成和維護(hù)。在數(shù)據(jù)的緩存模塊中，使用兩個DCFIFO對并行數(shù)據(jù)流乒乓操作，大幅提高數(shù)據(jù)的吞吐量。主控制器FPGA與ARM的異步時鐘域通信中，運用同步檢測、異步F

3、IFO緩存、半步錯位同步法等三種方法相結(jié)合，抑制了主控系統(tǒng)在同步高速時鐘控制下的異步時鐘域通信的亞穩(wěn)態(tài)問題。
　　數(shù)據(jù)前端處理系統(tǒng)所采集到的誘發(fā)電位信號只是經(jīng)過簡單的模擬濾波，其中包含各種干擾信號，如自發(fā)腦電(EEG)、心電干擾、工頻干擾等，需要采用數(shù)字信號處理技術(shù)對其特征信號進(jìn)行提取。本文通過對疊加平均降噪算法和自適應(yīng)干擾對消技術(shù)(3A技術(shù))分析，提出基于反正切矯正IIR濾波的自適應(yīng)干擾對消算法對視覺、聽覺誘發(fā)電位信號進(jìn)行特征信