便携式视听觉刺激器及诱发电位采集系统的设计与实现

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1、分类号密级ＵＤＣ编号讀抑＾緣硕ｉ学位论文便巧式视听觉刺激器及诱发电位采集系统的设计与实现ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＰｏｒ（：ａｂｌｅＡｕｄｉｏｖｉｓｕａｌＳｔｉｍ山ＵＳＧｅｎｅｒａｔｏｒａｎｄＥｖｏｋｅｄＰｏｔｅｎｔｉａｌＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ何超文导师姓名王寒巧捜巧长安副教授专业名生物医学工程培养类型全日制专业型论文提交日期２０１６年４月南方医科大学２０１３级硕去学位论文便携式视听觉刺激器及诱发电位

2、采集系统的设计与实现ＤｅｓｉｎａｎｄＩｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＰｏｒｔａｂｌｅＡｕｄｉｏｖｉｓｕａｌｇｐＳｔｉｍｕｌｕｓＧｅｎｅｒａｔｏｒａｎｄＥｖｏｋｅｄＰｏｔｅｎｔｉａｌｓＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓ化ｍ课题来源：国家自然科学基金项目（Ｎ〇：６１１７２０３３６１２７１１５４），学位申请人何超文导师姓名王涛教授詹长安副教授专业名称生物医学工程培养类型全日制专业型培养层次硕去所在学院生物医学工程学院答辩委员会主席季飞教授黄庆华教授杨丰教授巧

3、小丹副教授黄靖副教授２０１６年４月８日广州便携式视听觉刺激器及诱发电位采集系统的设计与实现硕±研巧生：何超文指导老师：王涛教授，詹长安副教授摘要诱发电位（Ｅｖｏｋｅｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ，ＥＰｓ）是指中枢神经系统在感受器官受到外界一ＥＰ刺激而产生的系列与刺激相关的微弱电位变化，常见Ｓ包括体感诱发电位（Ｓｏｍａｔｏ化ｎｓｏｒｙｅｖｏｋｅｄｏｔｅｎｔｉａｌｓ，ＳＥＰｓ）、视觉诱发电位（Ｖｉｓｕａｌｅｖｏｋｅｄｏｔｅｎｔｉａｌｓ，ｐｐＶＥＰ一ｓ）及听觉诱发电位（Ａｕｄｉｔｏｒｙｅｖｏｋｅ

4、ｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ，ＡＥＰｓ）。作为种电生理检查技术，ＥＰ是继脑电图、肌电图么后临床神经电生理学的第Ｈ大发展。目前它己被广泛应用于神经通路信号机制的研究和神经系统病变的客观检查，例如协助诊断神经系统的功能异常，，确定中枢神经的可疑病变有利于定位病损及监护某竖神经通路的功能状态。ＥＰ采集系统主要分为两大部分，分别是刺激器和数据采集及处理分析。其基本工作原理是，经：刺激器产生特定参数的刺激信号换能器（耳机／显示器）将，刺激信号传递给受试者同时触发数据采集设备进行脑电采集，对所采集的原始信号进行放大一

5、、滤波和叠加平均等系列处理后提取出有效的ＥＰ信号。随着ＥＰ检查在临床上的不可替代性和优越性逐渐被国内医院所接受，ＥＰ检查在临床上的需求不断增加，比，性能要求也根据使用的不同而提出各种要求如便携式、使用灵活及低功耗等等。在科学研究领域，特定的科学研究目的对刺激器和数据采集设备也有特定的要求，比如，视觉稳态诱发反应研巧要求刺激器能灵活改变刺激率并产生高精度的同步触发信号。目前国内大部分ＥＰ采集系统都一是从国外进曰，其存在着设计封闭、、使用不灵活、刺激模式单体积较大及价格昂贵等间题。Ｉ一ＦＰＧＡ、本文针对这

6、些问题和需求，Ｗ硬件逻辑电路核屯控制器研制了款８７３一高精度可灵活改变刺激率的视觉刺激器，音频处理苍片ＷＭ１研制了款便携式多功能听觉刺激器和模拟前端芯片ＡＤＳ口９９研制了一款高性能脑电数一、３２据采集器，并且开发了套基于单个ＳＴＭ核屯处理器架构的便携式ＡＥＰ信号提取装置。传统的视觉刺激器设计方案主要有两种：（１）基于单片机的视觉刺激器，其原理是利用单片机输出刺激图像和同步触发信号。虽然这种设计性能稳定，但因单片机内部资源有限，变更刺激模式困难２）；（基于ＰＣ显卡的视觉刺激器，是通过ＰＣ机上的软件编程控制显

7、卡实现图像刺激和同步信号的输出。虽然这种设，计能灵活地产生不同刺激模式，但因其需要运行在多任务操作系统下其时间精度有赖于ＣＰＵ性能及对硬件的调度，且刺激图像质量依赖于显卡性能。刺激器，在产生高频图像刺激时，刺激图像和同步信号会出现延时导致同步性变差。因此，，本文研制的基于ＦＰＧＡ的高频视觉刺激控制器从ＰＣ机接收刺激模式命令，再由ＦＰＧＡ控制产生刺激图像的同时，向外部数据采集设备发送同步信号。，实验结果表明，本刺激器能灵活地变更不同的刺激模式并确保高刺激率下刺激１Ｓ图像和同步触发信号的完全同步，同步精度高达＾级

8、。便携式ＡＥＰ提取设备包括听觉刺激器和脑电获取与处理两个主要部分。传统的听觉刺激器依赖于专业化媒体播放设备，这种方法虽然有着很好的刺激效果，但是其存在封闭式设计、价格昂贵及使用不灵活等缺点。因此