近红外光成像与脑电同步采集系统设计

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1、硕士学位论文MASTER'SDISSERTATION论文题目近红外光成像与脑电同步采集系统设计作者姓名蒋振洲学科专业导航、制导与控制指导教师路承彪教授2016年5月中图分类号：TP391学校代码：10216UDC：621密级：公开工学硕士学位论文近红外光成像与脑电同步采集系统设计硕士研究生：蒋振洲导师：路承彪教授申请学位：工学硕士学科专业：导航、制导与控制所在单位：电气工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinNavigation、GuidanceandControlANIR

2、S-EEGSYNCHRONOUSACQUISITIONSYSTEMbyZhenzhouJiangSupervisor:ProfessorChengbiaoLuYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《近红外光成像与脑电同步采集系统设计》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明

3、的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《近红外光成像与脑电同步采集系统设计》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密

4、□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要脑功能成像技术对脑疾病临床诊断及神经科学研究的发展起着重要推动作用。近红外光成像与脑电图同步技术做为一种无创多模态神经成像技术，在时间分辨率与空间分辨率上具有互补性，可提供更全面的脑功能活动信息。因此，设计一种具备近红外光谱与脑电信号同步采集功能的脑功能检测系统将会为临床诊断和神经科学研究提供强有力的工具。本文的主要研究内容如下：首先，设计专用于近红外光信号与脑电信号采集的前置探头。本文从生物组织光学特性出发，设定探测下限、动态范围

5、、光源波长与发射功率等光探头技术要求，建立光探头等效电流噪声模型，根据该模型选取合适的光电二极管与放大器以提高光探头的探测性能。根据脑电信号的特点，从放大器、电极材料等方面考虑设计合理的主动式脑电电极。其次，为实现近红外光信号与脑电信号严格同步，本文采用频分复用技术，将发射极的各波长光强调制到特定频率，使用模拟前端同步采集光接收探头与脑电电极的电压信号。在采集软件中加入数字正交解调功能，同步分离各频段光强信号。最后，设计线性度测量实验，测得光探头具有良好线性度，等效输入电流噪声与理论值接近，探测性能满足系统设计要求。

6、设计Valsalva运动测试实验，计算得到的血氧变化趋势符合生理预测结果。设计一种动态光学模拟器，用于本系统和商用近红外成像仪器ETG-4000的性能比较，结果表明本系统采集到的近红外光信号质量优于ETG-4000。为量化系统的脑电信号采集性能，进行输入噪声测试，测得输入电压噪声峰峰值小于JJF1388-2013技术规范额定值。设计在体脑电采集对比实验，结果表明本系统与BrianProducts脑电放大器采集得到的脑电信号在时域及频谱上一致，都可检测到被试者闭眼时产生的α节律。关键词：多模态神经成像；微弱信号检测；近

7、红外光谱术；脑电图；光学模拟器-I-燕山大学工学硕士学位论文AbstractFunctionalbrainimagingtechniquesboosttheclinicaldiagnosisofbraindiseasesandneuroscienceinhumans.Asamultimodalneuroimagingtechnique,simultaneouslyacquiredNear-infraredspectroscopy(NIRS)andElectroencephalographic(EEG),withbot

8、hadvantagesoftimeresolutionandspatialresolution,canprovidemorecomprehensiveinformationaboutbrainactivity.Thus,thedesignofaNIRS-EEGsynchronousacquisitionsystemwillprovideapow