腦電采集以及自動癲癇檢測的系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、腦電波是大腦神經(jīng)細胞在活動過程中產(chǎn)生的微弱電信號，通過測量接入的電極間電位差可將腦電波記錄下來。腦電信號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，便攜實用的腦電采集設(shè)備在臨床應(yīng)用、學(xué)術(shù)研究和腦機接口系統(tǒng)上都具有重要的價值。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，實時的癲癇發(fā)作報警系統(tǒng)可以起到醫(yī)療輔助作用，減輕看護人員的壓力。 針對以上所述的需求，本文的研究內(nèi)容主要有三點:一是實現(xiàn)便攜實用的腦電采集方案

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;二是探究自動癲癇檢測算法，注重算法的整體檢測性能的同時，還要關(guān)注其實時性和可實現(xiàn)性;三是實現(xiàn)實時的癲癇發(fā)作報警系統(tǒng)，將自動癲癇檢測算法推廣到實際應(yīng)用中。
　　本文首先設(shè)計實現(xiàn)了腦電采集系統(tǒng)，系統(tǒng)分為下位機采集終端和上位機程序兩個部分。采集終端分別利用TGAM模塊和ADS1299芯片實現(xiàn)。其中基于TGAM模塊的系統(tǒng)可以實現(xiàn)單路的腦電采集，電路連接簡單，抗干擾能力較強;基于ADS129

3、9的系統(tǒng)可實現(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，可以實現(xiàn)便攜化。上位機上編寫了應(yīng)用程序來實現(xiàn)腦電波形顯示、頻譜分析和數(shù)據(jù)記錄，程序運用了面向?qū)ο蟮乃枷朐O(shè)計并實現(xiàn)，保證了模塊之間的相對獨立，提高了可重用性，便于新功能擴展。同時，程序使用Qt編寫，易于實現(xiàn)多操作系統(tǒng)或多硬件平臺之間的移植。之后，對用于癲癇檢測的通用Osorio-Frei算法(GOFA)進行了仿真實

4、驗和詳細性能分析，針對實際應(yīng)用場景的需求以及算法對單通道干擾過于敏感的缺陷，增加了報警結(jié)束延時參數(shù)Dterm，并引入了新的多通道判別規(guī)則。本方法實時性較強，易于實現(xiàn)，并且具有較高的靈敏度和較低的報警延時。最后，將自動癲癇檢測算法作為新模塊整合到腦電采集系統(tǒng)的上位機程序中，成為實時的癲癇發(fā)作報警系統(tǒng)。由于上位機程序良好的架構(gòu)設(shè)計，自動癲癇檢測模塊可以很容易地添加。出于條件限制，對實時系統(tǒng)進行評價過程中，使用虛擬數(shù)據(jù)源代替了真實采集設(shè)備，結(jié)