可絕對量檢測的近紅外光譜腦功能成像及疲勞駕駛研究.pdf

1、在貨運行業(yè)，57％的致命卡車交通事故是由于司機的疲勞駕駛，疲勞駕駛已成為交通事故的頭號原因，開發(fā)一種技術(shù)來實時監(jiān)測司機的疲勞情況已經(jīng)越來越迫切。功能近紅外光譜術(shù)（fNIRS）作為一種無創(chuàng)非侵入式的檢測技術(shù)，是監(jiān)測大腦活動的血液動力學(xué)參數(shù)的重要手段。fNIRS絕對量檢測可以為疲勞駕駛檢測提供可參考評價的標(biāo)準(zhǔn)。本課題采用功能近紅外光譜術(shù)，研制一種可絕對量檢測的腦功能成像儀，并應(yīng)用于模擬駕駛中，召集司機志愿者進(jìn)行非隨意注意腦功能實驗，對疲勞駕

2、駛進(jìn)行研究。
　　本文首先對 fNIRS與其他不同腦功能成像技術(shù)進(jìn)行比較，對疲勞駕駛的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研，并介紹本文所用的fNIRS技術(shù)。然后開展本文的fNIRS儀器研發(fā)及在疲勞駕駛監(jiān)測的應(yīng)用研究：
　　在算法上，對相對量檢測算法，基于簡單的fNIRS儀器，設(shè)計了離體血液光學(xué)模型實驗，對現(xiàn)有的血液參數(shù)相對量檢測算法進(jìn)行了校準(zhǔn)，對常用于血液參數(shù)計算的消光系數(shù)進(jìn)行了篩選；對于絕對量檢測算法進(jìn)行了推導(dǎo)。
　　在儀器研制上，設(shè)

3、計了用于檢測腦部前額葉局部組織血液參數(shù)絕對量檢測的儀器。首先，對光在人體頭部前額葉的傳輸進(jìn)行了蒙特卡洛仿真，根據(jù)仿真結(jié)果設(shè)計柔性探頭用于數(shù)據(jù)采集。然后，設(shè)計控制電路用于對柔性探頭光源點亮?xí)r序與數(shù)據(jù)采集的控制。控制電路包括控制模塊、恒流驅(qū)動模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)選擇器。最后，編寫軟件界面用于對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的顯示和存儲。并通過滴墨水實驗和血液阻塞實驗對儀器的性能進(jìn)行了測試。
　　在應(yīng)用上，考慮到非隨意注意與人腦信息的加工處理

4、、駕駛疲勞等密切相關(guān)，設(shè)計非隨意注意腦功能實驗，通過聲音、方向、交通信號燈等對駕駛員進(jìn)行刺激，讓駕駛員做出相應(yīng)的反應(yīng)，基于Presentation開發(fā)平臺用VB語言開發(fā)上述三個實驗程序，以用于對疲勞駕駛的研究。
　　在疲勞駕駛監(jiān)測研究中，在模擬駕駛環(huán)境下，對司機進(jìn)行非隨意注意腦功能實驗，采集行為實驗與檢測腦功能血液動力學(xué)變化的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)隨著駕駛時間的增加，司機的脫氧血紅蛋白濃度有上升情況，表明了我們研發(fā)的fNI