磁刺激系統(tǒng)設(shè)計及腦電信號采集與分析.pdf

1、隨著電刺激技術(shù)在臨床應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，磁刺激技術(shù)也越來越受到研究者的關(guān)注和重視。近年來，在臨床診斷及疾病治療中，磁刺激技術(shù)不斷被證實具有較高的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景，因此一直受到各國研究人員的廣泛關(guān)注。相對于電刺激技術(shù)，磁刺激技術(shù)具有無創(chuàng)傷、無痛、有效、易于重復(fù)操作及操作簡單等明顯優(yōu)點。
　　 目前應(yīng)用于臨床的磁刺激系統(tǒng)基本分為兩類：高頻強磁場的磁刺激系統(tǒng)(如：經(jīng)顱磁刺激transcranial magnetic stimulatio

2、n，TMS)和超低頻磁場磁刺激系統(tǒng)(extremely low frequency，ELF)。高頻強磁場的磁場強度可以達到2.5特斯拉甚至更高，一般采用電容充放電產(chǎn)生交變電流，既而產(chǎn)生磁場。超低頻磁場磁刺激系統(tǒng)的磁場強度一般在幾十mT甚至更小。本文設(shè)計一款由AT89S52型單片機控制的超低頻磁場刺激系統(tǒng)，單片機程序均由匯編語言開發(fā)。
　　 與現(xiàn)有的磁刺激系統(tǒng)不同，本文設(shè)計的磁刺激系統(tǒng)是一款由單片機控制，產(chǎn)生磁場的頻率強度可調(diào)的磁

3、刺激系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件由AT89S52型單片機、數(shù)碼管顯示模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、功率放大模塊、按鍵控制模塊、電源電路模塊和電極線圈組成。7位數(shù)碼管實現(xiàn)了治療時間、刺激強度/頻率和功能狀態(tài)的實時顯示；按鍵控制模塊實現(xiàn)了磁場頻率、強度的調(diào)節(jié)。本設(shè)計采用Proteus單片機仿真軟件對系統(tǒng)硬件和單片機程序進行了仿真，均達到了設(shè)計要求。應(yīng)用Ansoft電磁場有限元仿真軟件對三維線圈模型進行了磁場仿真，磁感應(yīng)強度達到20mT左右。此外采用Protel9

4、9SE繪制磁刺激系統(tǒng)電路原理圖，并繪制系統(tǒng)的印刷板電路，完成了樣機的焊接與調(diào)試。
　　 在白求恩國際和平醫(yī)院的睡眠障礙研究中心，應(yīng)用本系統(tǒng)對正常成年人和嗜睡病人進行了睡眠障礙患者的臨床試驗。采集刺激前后的腦電信號，并對腦電信號進行了功率譜分析和腦電地形圖顯示與分析。測試表明，磁刺激系統(tǒng)對嗜睡病人進行治療，磁場刺激可以提高腦電信號的幅值，在清醒閉目狀態(tài)下，進入輕度睡眠的時間有所增加，額部腦電信號幅度有所增加，眼動期縮短，表明磁刺激