本文選題：聽(tīng)覺(jué)誘發(fā)電位 + 聲刺激器　； 參考：《南方醫(yī)科大學(xué)》2011年碩士論文

【摘要】：聽(tīng)覺(jué)誘發(fā)電位(Auditory evoked potentials, AEP)作為一種電生理技術(shù),廣泛應(yīng)用于聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)通路信號(hào)處理機(jī)制研究和聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)病變的客觀(guān)檢查。AEP記錄儀主要分為兩部分：聲刺激發(fā)生器和數(shù)據(jù)采集與處理。其基本工作原理為：刺激發(fā)生器產(chǎn)生刺激聲信號(hào),經(jīng)換能器(耳機(jī))將刺激聲信號(hào)傳遞給受試者,同時(shí)觸發(fā)腦電數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和平均疊加等一系列處理后提取AEP信號(hào)。在科學(xué)研究和臨床檢查中,通常需要用不同的音頻刺激誘發(fā)不同的AEP,從而理解聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)通路的功能或者病變,因此,刺激發(fā)生器是AEP記錄儀的關(guān)鍵之一。根據(jù)我們實(shí)驗(yàn)室的研究經(jīng)驗(yàn)和對(duì)現(xiàn)有臨床AEP系統(tǒng)的分析,我們認(rèn)為性能優(yōu)異的刺激發(fā)生器應(yīng)能高保真地生成特定頻率、特定聲強(qiáng)和特定時(shí)程的聲音刺激,并且能高時(shí)間精度地觸發(fā)腦電采集系統(tǒng)。另外,刺激器還應(yīng)該具有一定的靈活性,能幫助使用者方便有效地實(shí)現(xiàn)所需的聲音刺激。本課題根據(jù)這些要求,在分析了現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上,提出和實(shí)現(xiàn)了基于虛擬儀器技術(shù)的高性能音頻發(fā)生器。實(shí)際測(cè)量表明這個(gè)系統(tǒng)能提供任意波形的刺激,并能提供與刺激信號(hào)同步的觸發(fā)信號(hào),滿(mǎn)足上述要求,并可以實(shí)現(xiàn)一些傳統(tǒng)刺激器不能實(shí)現(xiàn)的功能。 按照刺激器實(shí)現(xiàn)方法的不同,目前常用AEP聲刺激發(fā)生器可以分為兩種基本類(lèi)型。一種是利用計(jì)算機(jī)自帶的聲卡作為模擬聲音信號(hào)輸出,利用數(shù)字端口,如串口或并口輸出觸發(fā)信號(hào)標(biāo)記刺激聲出現(xiàn)的時(shí)刻。這種方式可稱(chēng)為“軟”刺激器,主要是利用軟件實(shí)現(xiàn)刺激參數(shù)的控制。由于計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)在控制模擬和數(shù)字輸出過(guò)程中實(shí)時(shí)同步存在誤差,這種方式產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間精度難以保證,一般在幾毫秒到十幾毫秒范圍內(nèi),不適用于對(duì)AEP的早潛伏期成分,如聽(tīng)性腦干反應(yīng)(Auditory brainstem response, ABR)的記錄。第二種方式稱(chēng)為“硬”刺激器,利用專(zhuān)門(mén)的硬件實(shí)現(xiàn)聲音模擬通路和觸發(fā)數(shù)字通路同步輸出信號(hào),使刺激器的軟硬件部分達(dá)到精確同步。這種方式一般和刺激軟件配套,將常用的刺激方案固化,同時(shí)也提供一定程度的用戶(hù)定制輸出,但可調(diào)參數(shù)有限只能提供一些簡(jiǎn)單的聲音刺激。目前國(guó)內(nèi)大型醫(yī)院和科研機(jī)構(gòu)使用的聽(tīng)誘發(fā)電位儀絕大多數(shù)為進(jìn)口儀器,如美國(guó)智聽(tīng)公司聽(tīng)誘發(fā)電位儀Smart EP、美國(guó)Nicolet Spirit腦誘發(fā)電位儀等。這類(lèi)儀器在國(guó)內(nèi)的研制目前尚屬空白。并且,隨著AEP研究的深入,一些特殊的刺激方案和聲音種類(lèi)的需求日益增多,如調(diào)頻型chirp聲、偽隨機(jī)脈沖型的最大長(zhǎng)序列(Maximum length sequence, MLS)等。這對(duì)刺激器的設(shè)計(jì)提出更高的要求。 因此本文提出研制一種新的多功能音頻刺激發(fā)生器,結(jié)合上述“軟”刺激器和“硬”刺激器的優(yōu)點(diǎn),產(chǎn)生各類(lèi)典型AEP用刺激聲以及參數(shù)完全可調(diào)的任意波形刺激聲信號(hào),同時(shí)提供高精度同步觸發(fā)信號(hào)。采用硬件和軟件相結(jié)合的虛擬儀器技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)此刺激器的設(shè)計(jì),在開(kāi)放構(gòu)架的基礎(chǔ)上創(chuàng)建用戶(hù)自定義的測(cè)試系統(tǒng)。本項(xiàng)目硬件部分采用NI公司的PCI6221采集卡進(jìn)行設(shè)計(jì)。利用采集卡的兩個(gè)模擬輸出端口A(yíng)O0和AO1分別作為左右聲道,用數(shù)字端口PO作為觸發(fā)信號(hào)的輸出。為實(shí)現(xiàn)模擬輸出和數(shù)字輸出的多功能同步,各路端口采用共享同一個(gè)start trigger和共享同一個(gè)sample clock,保證operations在相同的時(shí)刻開(kāi)始并以相同的速率輸出信號(hào)。本項(xiàng)目軟件部分采用NI公司的LabVIEW平臺(tái)(laboratory virtual instrument engineering workbench,實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工作平臺(tái))開(kāi)發(fā)完成,實(shí)現(xiàn)了刺激發(fā)生器界面的設(shè)計(jì)與刺激聲波形的編輯。為滿(mǎn)足不同的用戶(hù),特別是對(duì)LabVIEW不熟悉的使用者,本系統(tǒng)支持其它軟件如MATLAB、文本編輯器等編輯的刺激文件,同時(shí)還支持直接錄制的聲音文件。聲音刺激的每個(gè)參數(shù)在軟件環(huán)境中都可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì),甚至可以對(duì)刺激波形的每個(gè)樣本點(diǎn)做特殊處理,從而保證刺激聲的每個(gè)參數(shù)都完全可控。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本系統(tǒng)不但能提供任意波形的聲音刺激,同時(shí)能提供高精度的同步觸發(fā)信號(hào),刺激聲與觸發(fā)信號(hào)的同步時(shí)間誤差小于1μs,幾乎是同時(shí)刻輸出,滿(mǎn)足AEP記錄儀對(duì)音頻刺激發(fā)生器功能的要求。本系統(tǒng)的模擬輸出(聲刺激信號(hào))與計(jì)算機(jī)聲卡輸出做比較,其各個(gè)音頻參數(shù)都有一定優(yōu)勢(shì)。采樣位數(shù)可達(dá)16bits,采樣率可達(dá)48K以上,頻響曲線(xiàn)比較平坦,聲音失真度小,另外還可以通過(guò)多設(shè)備同步技術(shù)在滿(mǎn)足高采樣率的情況下消除左右聲道的串?dāng)_問(wèn)題,可以作為一個(gè)高性能的音頻刺激發(fā)生器。 綜上,本文研制的音頻刺激器實(shí)現(xiàn)了任意刺激波形與高精度同步觸發(fā)的功能,可以作為AEP記錄儀中的刺激發(fā)生器。本文使用的LabVIEW與DAQ相互兼容配套,使聲刺激器的穩(wěn)定度和可靠性得到保障,在硬件開(kāi)放的基礎(chǔ)上還便于功能的升級(jí)和擴(kuò)展。此外,由于聲音的聲學(xué)參數(shù)和電學(xué)參數(shù)不同,本文只提供了一部分電學(xué)參數(shù)值作為參考,而對(duì)聲學(xué)參數(shù)比較嚴(yán)格的刺激方案,本系統(tǒng)還需經(jīng)過(guò)聲級(jí)計(jì)、耦合腔等專(zhuān)用電聲學(xué)設(shè)備做進(jìn)一步的校準(zhǔn)。
[Abstract]:Based on the experience of our laboratory and the analysis of the existing clinical EP system , we think that the stimulation generator with excellent performance should be able to generate the stimulation of specific frequency , specific sound intensity and specific time range .

This method is called " soft " stimulator , which can be referred to as " soft " stimulator , which can be used to realize the accurate synchronization of stimulation parameters by using digital port , such as serial port or parallel port output trigger signal . The second mode is called " hard " stimulator .

This paper presents a new multi - function audio stimulus generator , which combines the advantages of the soft stimulator and the hard stimulator to produce the stimulus sound signal of various kinds of typical stimulation sounds and parameters which can be adjusted completely . The design of this stimulator is realized by using the virtual instrument technology of NI Company .

The experimental results show that the system not only can provide the sound stimulation of arbitrary waveform , but also can provide high - precision synchronous trigger signal , the synchronization time error of the stimulation sound and trigger signal is less than 1 渭s , almost the same time output meets the requirement of the function of the audio stimulus generator . The analog output ( acoustic stimulation signal ) of the system has certain advantages compared with the computer sound card output . The sampling number can be up to 16bits , the sampling rate can be up to 48K , the frequency response curve is relatively flat , the sound distortion is small , and the crosstalk problem of the left and right channels can be eliminated by the multi - device synchronization technology , and can be used as a high - performance audio stimulation generator .

In addition , due to the different acoustic parameters and electrical parameters of the acoustic stimulator , only a part of the electrical parameter values are provided as a reference , and the acoustic parameters are strictly stimulated , and the system needs to be further calibrated through special electro - acoustic equipment such as a sound level meter and a coupling cavity .

【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：R764

【參考文獻(xiàn)】

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2 趙仕波;羅耀華;趙文華;;聽(tīng)覺(jué)誘發(fā)電位儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2008年03期

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1 李源;聽(tīng)覺(jué)腦干誘發(fā)電位儀[D];北京交通大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：1792636