隨著社會的發(fā)展,人類對腦科學(xué)研究日益重視。腦電監(jiān)護技術(shù)通過采集和分析腦電信號,對腦疾病進行診斷。憑借無創(chuàng),低成本,時間分辨率高等優(yōu)勢,腦電監(jiān)護成為腦疾病診治的重要工具。實時腦電監(jiān)護技術(shù)更是在發(fā)作性腦疾病的定位和診斷中發(fā)揮著其他手段無法比擬的作用,還可通過物理刺激方法,支持腦疾病的治療和預(yù)后工作�？梢�,實時腦電監(jiān)護技術(shù)具有十分重要的應(yīng)用價值。傳統(tǒng)的有線傳輸方式制約了腦電監(jiān)護系統(tǒng)的靈活性和實用性,無線通信技術(shù)的引入為實時腦電監(jiān)護系統(tǒng)帶來了極大的便利。對實時腦電監(jiān)護系統(tǒng)無線化的研究,已成為當(dāng)前的一個研究熱點。但實時腦電監(jiān)護系統(tǒng)作為一個對延時敏感的通信應(yīng)用,信號的實時性是系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。本文主要關(guān)注腦電監(jiān)護系統(tǒng)無線化中的信號實時性,對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)緩存策略和無線通信機制進行了分析研究,提出了一種高效的異步緩存吞吐機制,以實現(xiàn)實時腦電監(jiān)護系統(tǒng)場景下的信號實時化,并為醫(yī)用電刺激需求提供一種可實現(xiàn)的手段。本文研究內(nèi)容主要包括:(1)緩解無線傳輸中數(shù)據(jù)流的波動問題:對常用的數(shù)據(jù)緩存機制進行分析研究,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求,針對無線數(shù)據(jù)流的波動性,采用環(huán)形存儲器實現(xiàn)異步讀寫,并對環(huán)行存儲器的關(guān)鍵參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計,降低管理和運算復(fù)雜度,進一步提高環(huán)形存儲器的工作效率。環(huán)形存取機制保證對數(shù)據(jù)的高效讀寫,可獲得連續(xù)不間斷的“偽實時/近同步”效果。(2)解決多終端同時發(fā)起上傳請求時的沖突問題:研究無線局域網(wǎng)的媒介接入控制原理,對MAC層的DCF和PCF控制方式進行分析,結(jié)合實時腦電監(jiān)護對數(shù)據(jù)的實時性和高網(wǎng)絡(luò)吞吐速率要求,用優(yōu)化的PCF作為數(shù)據(jù)傳輸控制策略。優(yōu)化的PCF充分考慮多個終端同時運行的情況,通過引入優(yōu)先級輪詢以及動態(tài)地調(diào)整重發(fā)上限,保證各個終端數(shù)據(jù)有序傳輸,有效降低無線數(shù)據(jù)的傳輸延時,同時提高無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐速率。最后,本文對異步緩存吞吐機制的數(shù)據(jù)傳輸性能進行NS2模擬實驗,再對系統(tǒng)的整體功能和性能進行測試。結(jié)果顯示,異步緩存吞吐機制上傳和下載功能運行良好,能夠支持實時腦電監(jiān)護系統(tǒng)的腦電采集和電刺激功能。另外,本機制在信號采集過程中高效讀寫,能夠得到連續(xù)不間斷的數(shù)據(jù);在數(shù)據(jù)無線傳輸過程中,與采用DCF和PCF的網(wǎng)絡(luò)相比,延時分別降低至少5%和1%,同時有著更高的吞吐速率,且網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)負載越大,本機制相對于DCF和PCF的優(yōu)勢越明顯。本設(shè)計達到了預(yù)期目標(biāo),為腦電信號的后續(xù)研究工作奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TH772
【部分圖文】：

圖 2-1 各種自發(fā)腦電波形頻率和幅度可在一定程度上反映出人體心理及生理信號有著對應(yīng)的特點，清醒和睡眠狀態(tài)下的腦電信號究，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)已形成一套比較完善的腦電信號診斷是否正常的一個重要手段，在臨床診斷上有著極為信號，指當(dāng)人為地給機體以某種刺激信號（電刺激、化。誘發(fā)腦電信號很微弱，幅度范圍 0.1～10uV，完全淹沒在自發(fā)腦電信號中。因此，誘發(fā)腦電的提要計算機輔助才能實現(xiàn)。相比，誘發(fā)腦電信號具有以下三個特征：較穩(wěn)定的潛伏期，其出現(xiàn)與給定的刺激之間有嚴(yán)格起的誘發(fā)電位有一定的反應(yīng)形式，不同感覺系統(tǒng)中

圖 2-2 腦電信號采集基本框架腦電采集子系統(tǒng)的基本工作原理為：經(jīng)電極獲得的原始腦電信號需先經(jīng)采集前端進行必要的預(yù)處理，主要包括有效的放大、濾波和光電隔離等，提取到較為純凈的腦電信號。接著進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到的數(shù)字信號被送到數(shù)據(jù)處理模塊。該模塊可通過 MCU、DSP 或 FPGA 等處理器對數(shù)據(jù)進行不同復(fù)雜程度的數(shù)字信號處理，如特征提取，圖像生成和顯示等。經(jīng)過上述的一系列操作，腦電信號已完成了基本處理。最后，根據(jù)不同的系統(tǒng)需求，可以將數(shù)據(jù)存儲起來，也可以轉(zhuǎn)發(fā)到更上層的處理器進行診斷或組建數(shù)據(jù)庫等復(fù)雜度更高的數(shù)據(jù)操作。2.1.2 物理電刺激技術(shù)2.1.2.1 電刺激療法腦電監(jiān)護的另一個基本內(nèi)容是物理電刺激技術(shù)。不同頻率的電流對人體有著不同的生理和生物效應(yīng)[31]。因為哺乳動物神經(jīng)纖維的絕對不應(yīng)期大約為 1ms，即每秒最多能產(chǎn)

療法是以特定量的電流通過患者頭部，使其全身抽搐，從而療法是一種用小幅值的單向低頻方波電流通過患者頭部引起流是參照人在睡眠時中樞神經(jīng)的電活動規(guī)律而設(shè)定的，因此 波的范圍，即 1~25Hz；脈寬多為 0.2~0.3ms，波形多用單，符合人體生理要求。電流刺激療法與電睡眠療法類似，同樣是一種使用低強度電、壓抑、失眠等精神疾病的治療方法。通常，經(jīng)顱微電流刺 0.5~100Hz，大小為 1～500uA。典型刺激波形是一種雙向不-3 所示。這是屬于美國 EPI 公司（Electrometrical Products I電醫(yī)學(xué)設(shè)備公司）的一個專利波形[34]。哈佛大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)電流刺激儀的療效進行過分析，結(jié)果顯示：其有效率對焦慮癥%，失眠為 79.62%[35]。
【相似文獻】

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1 王侃;淺析PI400A動態(tài)腦電監(jiān)護系統(tǒng)的臨床應(yīng)用[J];醫(yī)療裝備;2002年11期

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1 鄭艷蓉;基于實時腦電監(jiān)護系統(tǒng)無線化的異步緩存吞吐機制的研究與設(shè)計[D];華南理工大學(xué);2017年

本文編號：2889811