腦電采集以及自動(dòng)癲癇檢測(cè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、腦電波是大腦神經(jīng)細(xì)胞在活動(dòng)過程中產(chǎn)生的微弱電信號(hào)，通過測(cè)量接入的電極間電位差可將腦電波記錄下來。腦電信號(hào)是診斷腦部疾病的重要依據(jù)，也是認(rèn)知科學(xué)、生理心理學(xué)上的重要研究工具，便攜實(shí)用的腦電采集設(shè)備在臨床應(yīng)用、學(xué)術(shù)研究和腦機(jī)接口系統(tǒng)上都具有重要的價(jià)值。癲癇是腦部常見病，反復(fù)的發(fā)作給患者帶來巨大的傷害，實(shí)時(shí)的癲癇發(fā)作報(bào)警系統(tǒng)可以起到醫(yī)療輔助作用，減輕看護(hù)人員的壓力。 針對(duì)以上所述的需求，本文的研究?jī)?nèi)容主要有三點(diǎn):一是實(shí)現(xiàn)便攜實(shí)用的腦電采集方案

2、，使其能應(yīng)用到更廣泛的腦電研究領(lǐng)域和產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境;二是探究自動(dòng)癲癇檢測(cè)算法，注重算法的整體檢測(cè)性能的同時(shí)，還要關(guān)注其實(shí)時(shí)性和可實(shí)現(xiàn)性;三是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的癲癇發(fā)作報(bào)警系統(tǒng)，將自動(dòng)癲癇檢測(cè)算法推廣到實(shí)際應(yīng)用中。
　　本文首先設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了腦電采集系統(tǒng)，系統(tǒng)分為下位機(jī)采集終端和上位機(jī)程序兩個(gè)部分。采集終端分別利用TGAM模塊和ADS1299芯片實(shí)現(xiàn)。其中基于TGAM模塊的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)單路的腦電采集，電路連接簡(jiǎn)單，抗干擾能力較強(qiáng);基于ADS129

3、9的系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多路腦電的采集，采樣精度更高，為減小50Hz以及100Hz的干擾，使用了梳狀數(shù)字濾波器。兩種方案電路規(guī)模都較小，可以實(shí)現(xiàn)便攜化。上位機(jī)上編寫了應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)腦電波形顯示、頻譜分析和數(shù)據(jù)記錄，程序運(yùn)用了面向?qū)ο蟮乃枷朐O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)，保證了模塊之間的相對(duì)獨(dú)立，提高了可重用性，便于新功能擴(kuò)展。同時(shí)，程序使用Qt編寫，易于實(shí)現(xiàn)多操作系統(tǒng)或多硬件平臺(tái)之間的移植。之后，對(duì)用于癲癇檢測(cè)的通用Osorio-Frei算法(GOFA)進(jìn)行了仿真實(shí)

4、驗(yàn)和詳細(xì)性能分析，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的需求以及算法對(duì)單通道干擾過于敏感的缺陷，增加了報(bào)警結(jié)束延時(shí)參數(shù)Dterm，并引入了新的多通道判別規(guī)則。本方法實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)，并且具有較高的靈敏度和較低的報(bào)警延時(shí)。最后，將自動(dòng)癲癇檢測(cè)算法作為新模塊整合到腦電采集系統(tǒng)的上位機(jī)程序中，成為實(shí)時(shí)的癲癇發(fā)作報(bào)警系統(tǒng)。由于上位機(jī)程序良好的架構(gòu)設(shè)計(jì)，自動(dòng)癲癇檢測(cè)模塊可以很容易地添加。出于條件限制，對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)過程中，使用虛擬數(shù)據(jù)源代替了真實(shí)采集設(shè)備，結(jié)