多通道脑血氧检测系统设计 (1)

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1、电 子 科 技 大 学UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA硕士学位论文MASTER THESIS论文题目学科专业多通道脑血氧检测系统设计生物医学工程学号201221090519作者姓名指导教师余坚蒋田仔 教授分类号密级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

2、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 Thesis Submitted toUniversity of Electronic Science and Technology of ChinaMajor:Author:Advisor:School:Biomedical EngineeringJian YuProf.Tianzi JiangSchool of Life

3、 Science and Technology独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科

4、技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日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 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

5、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

6、，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

7、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。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-infr

8、ared spectroscopy (NIRS) i