精密誘發(fā)電位儀高速數(shù)據(jù)采集技術(shù)及信號(hào)提取算法研究.pdf

1、誘發(fā)電位信號(hào)是通過(guò)對(duì)人體進(jìn)行視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、體感刺激等，在相應(yīng)體表部位記錄誘發(fā)的神經(jīng)電活動(dòng)。其幅值很低，僅有0.1-100 uV，極容易埋沒(méi)在波幅達(dá)50uV以上的自發(fā)腦電活動(dòng)或各種干擾偽跡中。誘發(fā)電位儀廣泛用于神經(jīng)挫傷診斷治療、腦干性病變的鑒別診斷、腦干手術(shù)后安全監(jiān)護(hù)等臨床醫(yī)學(xué)檢測(cè)治療和腦與認(rèn)知科學(xué)的研究。
　　本文所設(shè)計(jì)的精密誘發(fā)電位儀系統(tǒng)采用微伏級(jí)信號(hào)檢測(cè)技術(shù)和多導(dǎo)聯(lián)實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)同步采集技術(shù)，將放大后的多通道誘發(fā)電位信號(hào)進(jìn)行高速采

2、集，并通過(guò)A/D模塊進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換，將得到的16bit數(shù)字信號(hào)送入FPGA主控制器進(jìn)行前端處理，再通過(guò)ARM控制器的USB高速通道發(fā)送至上位機(jī)進(jìn)行相關(guān)算法處理。
　　數(shù)據(jù)前端處理模塊主要由控制器FPGA完成。此模塊根據(jù)流水線設(shè)計(jì)思想將系統(tǒng)進(jìn)行自頂向下的模塊化設(shè)計(jì)，利于系統(tǒng)的集成和維護(hù)。在數(shù)據(jù)的緩存模塊中，使用兩個(gè)DCFIFO對(duì)并行數(shù)據(jù)流乒乓操作，大幅提高數(shù)據(jù)的吞吐量。主控制器FPGA與ARM的異步時(shí)鐘域通信中，運(yùn)用同步檢測(cè)、異步F

3、IFO緩存、半步錯(cuò)位同步法等三種方法相結(jié)合，抑制了主控系統(tǒng)在同步高速時(shí)鐘控制下的異步時(shí)鐘域通信的亞穩(wěn)態(tài)問(wèn)題。
　　數(shù)據(jù)前端處理系統(tǒng)所采集到的誘發(fā)電位信號(hào)只是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的模擬濾波，其中包含各種干擾信號(hào)，如自發(fā)腦電(EEG)、心電干擾、工頻干擾等，需要采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)其特征信號(hào)進(jìn)行提取。本文通過(guò)對(duì)疊加平均降噪算法和自適應(yīng)干擾對(duì)消技術(shù)(3A技術(shù))分析，提出基于反正切矯正IIR濾波的自適應(yīng)干擾對(duì)消算法對(duì)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)誘發(fā)電位信號(hào)進(jìn)行特征信