多通道脑血氧检测系统设计

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1、分类号密级UDC注1学位论文多通道脑血氧检测系统设计（题名和副题名）余坚（作者姓名）指导教师蒋田仔电子科技大学教 授成 都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业生物医学工程提交论文日期2015.04论文答辩日期2015.05学位授予单位和日期电子科技大学2015 年 06 月 27 日答辩委员会主席评阅人注 1：注明《国际十进分类法 UDC》的类号。 MULTI-CHANNEL BRAIN BLOOD OXYGENDETECTING SYSTEMA Master 

2、Thesis Submitted toUniversity of Electronic Science and Technology of ChinaMajor:Author:Advisor:School:Biomedical EngineeringJian YuProf.Tianzi JiangSchool of Life Science and Technology 摘要摘要弥散光学成像（Diffuse Optical Imaging，DOI）是一种利用被测组织对光的吸收 、 散 射 等 作

3、 用 来 进 行 功 能 成 像 的 技 术 ， 近 红 外 光 谱 技 术 （ Near-infraredspectroscopy，NIRS）就是一种利用弥散光学成像原理来进行脑皮层功能活动检测的技术手段，它是一种具有无创性、便携性的新型脑功能成像技术。由于血液中的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对波长在 600~900nm 的近红外光具有特异性，因而可以利用近红外光的这一特性来获得大脑活动时的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的变化情况。与其它一些传统的脑成像技术（MRI、PET、EEG 和 MEG 等）相

4、比，近红外弥散光学成像具有较高的时间分辨率、造价较低、便携性好、操作简单以及被试友好等诸多优点。同时它还具有非侵入式、被试无痛苦的特点，并且能够实时、连续获得脑血氧信息。近红外脑成像技术不仅为脑科学研究提供了一种新的方法，而且对于临床应用，新生儿脑血氧监测、脑损伤颅内出血诊断等具有重大的意义。然而到目前为止，国内基于近红外的血氧检测仪器基本上是单通道、小规模发展，并且只用于简单的血氧检测，运用的范围比较窄、发挥的功能非常有限。在国内，自主生产的大型成型设备几乎没有，为了发展神经科学方面的研究，一些

5、科研机构不得不从国外购买设备，不仅价格昂贵，而且设备的维护成本很高。为了打破国外的技术垄断，发展具有自主知识产权的多功能近红外检测技术，研发多通道近红外设备已经刻不容缓。本文所研究的多通道脑血氧检测系统基于国家重大科学仪器开发专项—32 通道的近红外脑电同步脑活动检测仪。本文主要介绍课题组承担的近红外检测系统的设计，实现了一种连续光双波长、32 通道同步采集的大脑近红外血氧检测仪器。本文内容概括如下：首先，本文介绍了功能近红外成像的研究背景和意义，与其他传统脑功能成像比较，总结出近红外成像的特点。

6、然后详细介绍了近红外成像检测原理和理论基础，重点分析了基于朗伯-比尔定律的连续波成像算法。其次，先介绍多通道脑血氧检测系统的整体设计框架及遵循的设计原则。再重点介绍主要功能模块的设计原理和实现过程，包括硬件电路设计以及软件设计。最后，通过对仪器硬件电路测试以及实验数据的采集对仪器性能进行分析，总结出仪器的优劣。关键词：功能近红外，脑血氧检测，弥散光学成像，朗伯-比尔定律，连续波IAbstractAbstractNear-infrared spectroscopy (NIRS) is a means

7、 of cortical functional activitydetection based on Diffuse Optical Imagin (DOI), which is non-invasive and portability.Oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin in blood have different sensitivity to thenear-infrared light which wavelength range from 600nm to

8、 900nm,so we can obtain thechanges of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin concentration in cerebral activity.Compared with some other conventional brain imaging techniques (MRI, PET, EEGand MEG, etc.), Near-infrared Diffuse Optical Imaging has l