現(xiàn)代社會中人們承受著巨大的工作和生活壓力,由此導(dǎo)致大量的心理疾病和精神疾病患者,而長期的藥物治療又容易產(chǎn)生耐藥性和副作用,并帶來高昂的經(jīng)濟代價,這迫使人們尋求更為安全和經(jīng)濟的方式來維護自身的健康。腦電生物反饋作為一種新興的治療手段,使用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)將人們無法感知的腦電活動,轉(zhuǎn)換成動畫、音樂等人們?nèi)菀桌斫獾男问?通過對患者進行反饋訓(xùn)練,能夠改變患者的腦電活動,改善大腦神經(jīng)功能,最終實現(xiàn)對疾病的治療。腦電生物反饋療法由于其可避免長期使用藥物所帶來的副作用和高昂的治療費用,引起了相關(guān)方面的學(xué)者、專家和醫(yī)生的重視,已在國外臨床得到應(yīng)用。目前國內(nèi)自主研發(fā)并獲得國家藥監(jiān)局批準(zhǔn)的基于腦電的生物反饋系統(tǒng)不多,本文從醫(yī)療機構(gòu)的實際臨床治療需求出發(fā),論述了基于腦電的生物反饋治療系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。本系統(tǒng)依據(jù)生物反饋的治療原理,通過對患者的腦電進行采集、處理,并以動畫、音樂的形式呈現(xiàn)出來,訓(xùn)練患者自主控制其特定的腦電活動,從而達(dá)到治療特定疾病的目的。本文主要對基于腦電的生物反饋治療系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)進行了詳細(xì)的論述。首先對系統(tǒng)進行了需求分析,在其基礎(chǔ)上闡述了系統(tǒng)的功能模塊結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等靜態(tài)結(jié)構(gòu)和工作流程和數(shù)據(jù)流等動態(tài)結(jié)構(gòu),然后主要講述了訓(xùn)練控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、反饋驅(qū)動模塊和多媒體播放模塊的詳細(xì)設(shè)計和實現(xiàn),最后本文介紹了系統(tǒng)功能測試和性能測試的情況。目前,本系統(tǒng)在國內(nèi)醫(yī)療機構(gòu)取得了良好的臨床效果,同時也實現(xiàn)了自身的經(jīng)濟價值和社會價值。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP311.52;R318
【部分圖文】：

圖 1-1 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)電極分布圖在此系統(tǒng)中，頭皮表面電極位置的排列方式為：以枕骨隆突、鼻根和頭頂中央構(gòu)成央經(jīng)線，然后平行這條經(jīng)線以 10%和 20%的間隔確定其它經(jīng)線，垂直這條經(jīng)線同樣 10%和 20%的間隔確定其它緯線，電極沿著這些經(jīng)緯線的交叉點進行放置。.2.2 腦電生物反饋研究現(xiàn)狀生物反饋是用現(xiàn)代科技手段記錄人體的某些生理心理信息，在把這些信息進行分析處理后，以視覺、聽覺等人們?nèi)菀桌斫獾姆绞匠尸F(xiàn)出來，訓(xùn)練人們有意識地進行自身生理心理狀態(tài)調(diào)節(jié)（信息的反饋），如調(diào)節(jié)大腦活動，當(dāng)人們經(jīng)過適當(dāng)?shù)挠?xùn)練后學(xué)會意識的控制自身的心理生理活動，從而改善自身生理機能[10,11]。因此，生物反饋強調(diào)體的主觀意識，只有訓(xùn)練者積極主動地參與到反復(fù)循環(huán)的反饋學(xué)習(xí)和訓(xùn)練中，不斷地?fù)?jù)反饋信息去調(diào)節(jié)自我的身心活動，才能像控制自己的手腳一樣控制自身的腦電、心、血壓等生理和心理活動[12]。[13]

具有成本低、串?dāng)_低、應(yīng)用靈活和可靠性好等巨大優(yōu)勢[24]，如圖2-1 所示。圖 2-1 并行通信和串行通信示意圖從通信方向來看，串口通信可分為三種方式。單工方式同一時刻只能在一個方向進行通信。半雙工方式通信雙方都可以給對方發(fā)送信息，但同一時刻只能在一個方向進行通信。全雙工方式可以同時在兩個方向上發(fā)送信息，適用于那些不能有時間延遲的交互式應(yīng)用。串口通信有兩種數(shù)據(jù)讀寫操作方式：同步數(shù)據(jù)讀寫，串口讀寫函數(shù)會等到數(shù)據(jù)真正讀寫完成才返回，因此會導(dǎo)致線程被掛起等待；異步數(shù)據(jù)讀寫，讀寫函數(shù)不等待數(shù)據(jù)真正讀寫完成就會返回，從而避免線程被阻塞。目前有些電腦主機沒有配備串口設(shè)備，一般可以采用 USB 轉(zhuǎn)串口的方式，如圖 2-2 所示。

圖 2-2 USB 轉(zhuǎn)串口通信示意圖分析技術(shù)字濾波號信噪比低，需要將混雜在其中的無關(guān)成分去除掉，以保障后續(xù)處理。由于腦電信號帶有顯著的節(jié)律特征，因此可以通過數(shù)字濾波去除腦波是指對數(shù)字信號進行濾除或衰減某些頻段的算法。數(shù)字濾波一般可現(xiàn)代濾波兩大類。經(jīng)典濾波是有用成分和噪聲分在不同的頻段，通過同的衰減系數(shù)就能完成濾波；現(xiàn)代濾波是利用信號本身的統(tǒng)計特征去波從單位脈沖響應(yīng)可分為有限和無限兩種。有限脈沖響應(yīng)（FIR）的去輸入數(shù)據(jù)有關(guān)，而無限脈沖響應(yīng)（IIR）的輸出還與過去的輸出有

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2809828