磁刺激系統(tǒng)設(shè)計(jì)及腦電信號(hào)采集與分析.pdf

1、隨著電刺激技術(shù)在臨床應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，磁刺激技術(shù)也越來(lái)越受到研究者的關(guān)注和重視。近年來(lái)，在臨床診斷及疾病治療中，磁刺激技術(shù)不斷被證實(shí)具有較高的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景，因此一直受到各國(guó)研究人員的廣泛關(guān)注。相對(duì)于電刺激技術(shù)，磁刺激技術(shù)具有無(wú)創(chuàng)傷、無(wú)痛、有效、易于重復(fù)操作及操作簡(jiǎn)單等明顯優(yōu)點(diǎn)。
　　 目前應(yīng)用于臨床的磁刺激系統(tǒng)基本分為兩類(lèi)：高頻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁刺激系統(tǒng)(如：經(jīng)顱磁刺激transcranial magnetic stimulatio

2、n，TMS)和超低頻磁場(chǎng)磁刺激系統(tǒng)(extremely low frequency，ELF)。高頻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以達(dá)到2.5特斯拉甚至更高，一般采用電容充放電產(chǎn)生交變電流，既而產(chǎn)生磁場(chǎng)。超低頻磁場(chǎng)磁刺激系統(tǒng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度一般在幾十mT甚至更小。本文設(shè)計(jì)一款由AT89S52型單片機(jī)控制的超低頻磁場(chǎng)刺激系統(tǒng)，單片機(jī)程序均由匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。
　　 與現(xiàn)有的磁刺激系統(tǒng)不同，本文設(shè)計(jì)的磁刺激系統(tǒng)是一款由單片機(jī)控制，產(chǎn)生磁場(chǎng)的頻率強(qiáng)度可調(diào)的磁

3、刺激系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件由AT89S52型單片機(jī)、數(shù)碼管顯示模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、功率放大模塊、按鍵控制模塊、電源電路模塊和電極線圈組成。7位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)了治療時(shí)間、刺激強(qiáng)度/頻率和功能狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示；按鍵控制模塊實(shí)現(xiàn)了磁場(chǎng)頻率、強(qiáng)度的調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)采用Proteus單片機(jī)仿真軟件對(duì)系統(tǒng)硬件和單片機(jī)程序進(jìn)行了仿真，均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。應(yīng)用Ansoft電磁場(chǎng)有限元仿真軟件對(duì)三維線圈模型進(jìn)行了磁場(chǎng)仿真，磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到20mT左右。此外采用Protel9

4、9SE繪制磁刺激系統(tǒng)電路原理圖，并繪制系統(tǒng)的印刷板電路，完成了樣機(jī)的焊接與調(diào)試。
　　 在白求恩國(guó)際和平醫(yī)院的睡眠障礙研究中心，應(yīng)用本系統(tǒng)對(duì)正常成年人和嗜睡病人進(jìn)行了睡眠障礙患者的臨床試驗(yàn)。采集刺激前后的腦電信號(hào)，并對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行了功率譜分析和腦電地形圖顯示與分析。測(cè)試表明，磁刺激系統(tǒng)對(duì)嗜睡病人進(jìn)行治療，磁場(chǎng)刺激可以提高腦電信號(hào)的幅值，在清醒閉目狀態(tài)下，進(jìn)入輕度睡眠的時(shí)間有所增加，額部腦電信號(hào)幅度有所增加，眼動(dòng)期縮短，表明磁刺激