基于连续光的便携式近红外脑功能成像系统的研制

《基于连续光的便携式近红外脑功能成像系统的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、华中科技大学硕士学位论文基于连续光的便携式近红外脑功能成像系统的研制姓名：郑毅申请学位级别：硕士专业：生物医学工程指导教师：骆清铭20060511摘要∗无损在体检测是现代医学信号测量技术进步的一大贡献。近红外光谱术（NIRS）是近年来发展迅速的一项非侵入式光学测量方法，基于NIRS的成像系统具有体积小、重量轻、能耗低以及成本低廉等优势，在脑功能研究领域具有巨大的应用前景。本文首先了阐述NIRS用于血氧检测的基本原理，设计并实现了一套16通道基于三波长连续光的便携式脑功能成像系统。系统采用基于USB接口的掌上型数据采集卡，并以专用

2、集成芯片（ASIC）作为探测器、光源及其驱动电路，使整机重量控制在1Kg以内；探头柔软轻便易于佩带，与皮肤之间的贴附性好，有效探测面积是4.4cm×15cm，可覆盖前额叶皮层的背外侧和部分腹外侧区域；系统最高时间分辨率可达100ms，能够满足脑血流瞬态响应的甄别。为实现信号采集和血氧、血容量变化情况的实时显示，本文设计了脑功能成像系统配套软件。软件贯穿面向对象的设计思想，即以数据为中心构建软件体系。程序设计基于VisualC++6.0平台，并在“文档－视图”核心框架的基础上利用Windows多线程技术实现数据采集到显示等多个功能

3、模块的并行处理。本文通过系统性能测试对电路的整体工作性能进行测试评估。利用离体血液-酵母模型实验对测量数据定标的结果表明系统能够准确反映血液中含氧血红蛋白、去氧血红蛋白和血容量的浓度变化。通过监测Valsalva动作诱导脑血流调节过程的在体实验，证明了系统应用于无创检测前额皮层血流动态调节的可行性。关键词：近红外光谱术前额叶皮层便携式脑功能成像血氧血容量∗本课题受到国家自然科学基金（30070261，60478016），教育部科学技术研究重大项目（重大 10420）的资助IAbstract∗Non-invasivein-vivo

4、measurementisoneofthegreatestcontributionsprovidedbymodernmedicalsignaldetectiontechnology.Attributingtonon-invasivemethod,NIRShasbeendevelopedrapidlyinrecentdecades.ThesystembaseduponNIRShassuchadvantagesaslightweight,compactsize,lowpowerconsumptionandcostsothatitwi

5、llhaveawideapplicationinbrainfunctionresearchfield.Inthispaper,thebasicprincipleofNIRSwasintroducedandalsoanewtypeofportable16-channelbrainfunctionimagerusingcontinuous-wavehasbeendesigned.ThesystemadoptedapalmedDAQusingUSBinterfaceandotherapplicationspecificintegrat

6、edcircuits(ASIC)productsasthedetector,lightsourceanditsdrivecircuit,whichmadethenetweightwithin1Kg.Theprobewassoflexiblethatwaseasytobeltonandmadegoodattachmenttoskin.Thedetectionareawas4.4cm×15cm,whichcancovertheDLPFCandpartialVLPFC.Themaximumtemporalresolutionofthe

7、instrumentwas100mswhichwasadequatetoidentifytransientresponseofhemodynamicchangesincludingtheoxy/deoxy-hemoglobinandbloodvolume.InordertorealizethesignalcollectionandthedisplayofchangesofHbO2,HbandBloodvolume,thesoftwareforthisbrainfunctionimaginginstrumenthasbeendev

8、eloped.Theobject-orientedprogrammingthinking,whichmadedatacenteredinsoftwarestructure,impenetratetheprocedureofthesystemsoftwaredev