新型脑电信号自动监测系统的研究

摘要

脑电信号(EEG)是人体重要的生物电信号，目前关于脑电信号监测在某些疾病患者治疗过程中的作用得到医疗机构越来越广泛的重视。在脑电信号研究中，现有的脑电图仪适应性、抗干扰能力及其功能难以满足医疗机构的要求，因而需要研制新型的能在常规环境下使用的脑电信号智能监测系统。 另一方面，国内外研究证明人体大脑中的扩散抑制电位(SD)和脑梗塞有一定的关系。对其监测可以观察脑梗塞病变的发展，药物使用的效果等，因而具有很高的临床医学意义。研究还表明SD的特点是一种缓慢波动的毫伏级信号。因而作者通过对现有脑电图仪的分析，根据医院病房的实际要求设计、安装了一台多功能脑电信号监测仪，并编制了监护软.。它具有监测脑电信号、大脑皮质SD信号以及脑电信号功率谱分析的功能。 由于检测信号非常微弱，极易受到外界环境和器件本身的干扰，所以测量困难。作者立足于现有器件，通过设计的新型陷波电路和信号差动放大电路，减小了干扰信号对测量的影响，使得测量信号达到良好的效果。 本文首先针对脑电信号和大脑扩散抑制电位的特点，计算并设计了模拟检测电路以提取信号。然后选用Atmel公司新一代的单片机AT89C52设计了数据采集系统。通过单片机内部的串行口编程完成了单片机和PC机之间的通信。实际使用表明该系统有结构简单、可靠、抗干扰能力强等特点。最后采用了基于面向对象编程技术的新一代Windows高级语言VB6.0设计编制监护软件，实现了事件驱动方式的串口通信。同时该软件能在显示框内实时显示脑电波和SD波并能实时记录保存数据。 另外对于监测到的数据本文设计了数字滤波处理并具有波形自动识别和脑电伪迹消除功能。为了提高仪器的性能，对于脑电波数据，还编制了功率谱计算程序并比较了脑梗塞病人和正常人功率谱的差别。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1本课题研究的实际意义

1.1.1人体大脑中的SD现象

1.1.2新型脑电监测系统研究的意义

1.2国内外研究的现状

1.3本论文所做的工作

2信号提取放大检测电路设计

2.1信号放大检测电路概述

2.2信号放大检测电路设计

2.2.1前置放大电路

2.2.2陷波电路

2.2.3低通滤波电路

2.2.4高通滤波电路

2.2.5放大提升电路

2.3电源电路设计

3数据采集与通信

3.1引言

3.2数据采集系统的基础理论

3.3A/D转换硬件设计

3.3.1数据采集电路

3.3.2数据采集的软件编程

3.4通信接口与软件设计

3.4.1 RS-232C通信接口标准

3.4.2串行接口的功能与结构

3.4.3通信软件编程

3.4.4光电隔离

3.5数据采集及传输编程

4 WINDOWS下监护软件的设计

4.1 WINDOWS下程序开发的特点和软件结构

4.1.1面向对象编程技术

4.1.2监护软件设计结构

4.2数据采集系统串行通信程序开发

4.2.1串行通信实现的方法

4.2.2多线程技术

4.3 WINDOWS下图形显示及编程

4.3.1监护主程序

4.3.2图形显示及数据管理

5采集数据的处理和脑电功率谱分析

5.1数字滤波处理

5.2脑电伪迹的消除和SD的自动识别

5.2.1脑电伪迹消除算法

5.2.2 SD自动识别的方法

5.3脑电波功率谱的分析

5.3.1功率谱的计算方法

5.3.2实测脑电数据功率谱的计算结果及分析

6系统抗干扰设计

6.1概述

6.2系统硬件的抗干扰设计

6.2.1采取合理的接地技术

6.2.2电源干扰的抑制

6.3软件抗干扰的设计

结论

致 谢

参考文献

附：作者在攻读硕士学位期间发表的论文