本文關(guān)鍵詞：功能磁共振成像溫度覺刺激裝置的設(shè)計與驗證

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【摘要】：由于功能磁共振(fMRI)有著較高的時間和空間分辨率等優(yōu)點,其在人類腦科學(xué)研究中正得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在fMRI腦功能研究方面,需要有專門的輔助fMRI的刺激裝置,用來給予被試特定的感覺刺激。特別是對人體的五種基本感覺——視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺的刺激。目前,刺激方式還主要局限于視、聽覺刺激,究其原因,主要是缺乏其他感覺刺激裝置,特別是觸覺刺激裝置。另外人體的觸覺感受比較復(fù)雜,具體又分為觸壓覺、痛覺和溫度覺。它具有與視、聽覺不同的特點。對于觸覺里面的觸壓覺和痛覺需要被試直接參與到相關(guān)的fMRI實驗中,不可避免的會引入其他的刺激。對于溫度覺只需要被試感受不同溫度的變化即可�？紤]到實驗的可行性,本文以溫度覺作為研究對象,提出了滿足溫度覺刺激需求的方案設(shè)計并搭建了相應(yīng)的原理樣機。另外,設(shè)計了fMRI溫度覺驗證性實驗對上述原理樣機進(jìn)行了功能性驗證,具體成果如下:一、針對目前已有的溫度覺刺激裝置的特點進(jìn)行了分析和總結(jié),從單一刺激、自動控制、成像同步、電磁兼容等方面進(jìn)行需求分析,從PC端軟件平臺、控制模塊、溫度刺激產(chǎn)生模塊等方面進(jìn)行了方案論證,得出了溫度覺刺激裝置的設(shè)計方案。二、根據(jù)提出的設(shè)計方案,設(shè)計了一臺滿足需求的fMRI溫度覺刺激裝置。PC端軟件平臺采用LabVIEW編程環(huán)境進(jìn)行實現(xiàn),可實現(xiàn)用戶自定義刺激序列;控制模塊采用MSP430作為設(shè)計核心,能夠?qū)崿F(xiàn)刺激序列轉(zhuǎn)換等功能;溫度刺激產(chǎn)生模塊采用的是數(shù)字PID溫控設(shè)備,接收來自MSP430傳遞過來的設(shè)置溫度值,實現(xiàn)對刺激端溫度的快速調(diào)控。整個裝置在不引起其他刺激的情況下能夠給予被試定量的溫度刺激。三、采用設(shè)計的fMRI溫度覺刺激裝置對5名被試進(jìn)行了溫度覺fMRI實驗。實驗設(shè)計使用了基于組塊分析的實驗設(shè)計方案。刺激溫度為冷(16℃),熱(40℃)和對照溫度(32℃)。最終得到了較理想的腦功能激活圖像,結(jié)果初步驗證了該裝置的可行性。
【關(guān)鍵詞】：功能磁共振成像(fMRI) 刺激裝置 Lab VIEW 溫度刺激
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH789
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題研究背景及意義12-14
• 1.1.1 功能磁共振成像介紹12-13
• 1.1.2 研究觸覺fMRI的研究意義13-14
• 1.2 相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 fMRI刺激裝置14-16
• 1.2.2 fMRI觸覺刺激裝置16-18
• 1.3 論文的主要內(nèi)容18
• 1.4 本章小結(jié)18-20
• 第2章 溫度覺fMRI實驗設(shè)計模式研究20-26
• 2.1 fMRI實驗設(shè)計模式20-23
• 2.1.1 組塊設(shè)計模式20-21
• 2.1.2 事件相關(guān)設(shè)計模式21-22
• 2.1.3 混合設(shè)計模式22-23
• 2.2 溫度覺fMRI實驗設(shè)計模式23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-26
• 第3章 fMRI溫度覺刺激裝置方案設(shè)計26-40
• 3.1 需求分析26-27
• 3.2 刺激裝置總體設(shè)計27-28
• 3.3 PC端軟件平臺設(shè)計28-30
• 3.4 控制模塊設(shè)計30-33
• 3.4.1 基于PC/104模塊系統(tǒng)方案設(shè)計30-32
• 3.4.2 基于ARM控制芯片系統(tǒng)方案設(shè)計32-33
• 3.4.3 基于MSP430F149系統(tǒng)方案設(shè)計33
• 3.5 溫度覺刺激產(chǎn)生系統(tǒng)設(shè)計33-38
• 3.5.1 半導(dǎo)體制冷片原理介紹33-35
• 3.5.2 TEC驅(qū)動電路設(shè)計方案35-38
• 3.6 刺激端設(shè)計38-39
• 3.7 本章小結(jié)39-40
• 第4章 fMRI溫度覺刺激裝置實現(xiàn)40-54
• 4.1 刺激裝置硬件框圖40-41
• 4.2 硬件搭建41-48
• 4.2.1 數(shù)據(jù)采集卡41-43
• 4.2.2 系統(tǒng)電源設(shè)計43-44
• 4.2.3 單片機MSP430F149最小系統(tǒng)的設(shè)計44-45
• 4.2.4 液晶顯示器LCD1602的設(shè)計45-46
• 4.2.5 溫度覺產(chǎn)生系統(tǒng)46-48
• 4.3 軟件設(shè)計48-50
• 4.3.1 PC上位機軟件設(shè)計48-49
• 4.3.2 MCU軟件設(shè)計49-50
• 4.4 刺激裝置功能驗證50-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 溫度覺fMRI實驗研究54-62
• 5.1 材料與方法54-56
• 5.1.1 實驗材料54-55
• 5.1.2 實驗設(shè)計55
• 5.1.3 實驗步驟55-56
• 5.2 結(jié)果與討論56-60
• 5.2.1 實驗數(shù)據(jù)處理56-57
• 5.2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計57-59
• 5.2.3 討論59-60
• 5.3 本章小結(jié)60-62
• 第6章 結(jié)論與展望62-63
• 6.1 結(jié)論62
• 6.2 研究展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況68-69
• 指導(dǎo)教師及作者簡介69-70
• 致謝70

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本文編號：829049