近紅外光成像與腦電同步采集系統(tǒng)設計.pdf

1、腦功能成像技術對腦疾病臨床診斷及神經(jīng)科學研究的發(fā)展起著重要推動作用。近紅外光成像與腦電圖同步技術做為一種無創(chuàng)多模態(tài)神經(jīng)成像技術，在時間分辨率與空間分辨率上具有互補性，可提供更全面的腦功能活動信息。因此，設計一種具備近紅外光譜與腦電信號同步采集功能的腦功能檢測系統(tǒng)將會為臨床診斷和神經(jīng)科學研究提供強有力的工具。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，設計專用于近紅外光信號與腦電信號采集的前置探頭。本文從生物組織光學特性出發(fā)，設定探測下限、

2、動態(tài)范圍、光源波長與發(fā)射功率等光探頭技術要求，建立光探頭等效電流噪聲模型，根據(jù)該模型選取合適的光電二極管與放大器以提高光探頭的探測性能。根據(jù)腦電信號的特點，從放大器、電極材料等方面考慮設計合理的主動式腦電電極。
　　其次，為實現(xiàn)近紅外光信號與腦電信號嚴格同步，本文采用頻分復用技術，將發(fā)射極的各波長光強調(diào)制到特定頻率，使用模擬前端同步采集光接收探頭與腦電電極的電壓信號。在采集軟件中加入數(shù)字正交解調(diào)功能，同步分離各頻段光強信號。

3、>　　最后，設計線性度測量實驗，測得光探頭具有良好線性度，等效輸入電流噪聲與理論值接近，探測性能滿足系統(tǒng)設計要求。設計Valsalva運動測試實驗，計算得到的血氧變化趨勢符合生理預測結果。設計一種動態(tài)光學模擬器，用于本系統(tǒng)和商用近紅外成像儀器ETG-4000的性能比較，結果表明本系統(tǒng)采集到的近紅外光信號質(zhì)量優(yōu)于ETG-4000。為量化系統(tǒng)的腦電信號采集性能，進行輸入噪聲測試，測得輸入電壓噪聲峰峰值小于JJF1388-2013技術規(guī)范額定