腦電采集以及自動癲癇檢測的系統(tǒng)設計.pdf

1、腦電波是大腦神經細胞在活動過程中產生的微弱電信號，通過測量接入的電極間電位差可將腦電波記錄下來。腦電信號是診斷腦部疾病的重要依據，也是認知科學、生理心理學上的重要研究工具，便攜實用的腦電采集設備在臨床應用、學術研究和腦機接口系統(tǒng)上都具有重要的價值。癲癇是腦部常見病，反復的發(fā)作給患者帶來巨大的傷害，實時的癲癇發(fā)作報警系統(tǒng)可以起到醫(yī)療輔助作用，減輕看護人員的壓力。 針對以上所述的需求，本文的研究內容主要有三點:一是實現便攜實用的腦電采集方案

2、，使其能應用到更廣泛的腦電研究領域和產品應用環(huán)境;二是探究自動癲癇檢測算法，注重算法的整體檢測性能的同時，還要關注其實時性和可實現性;三是實現實時的癲癇發(fā)作報警系統(tǒng)，將自動癲癇檢測算法推廣到實際應用中。
　　本文首先設計實現了腦電采集系統(tǒng)，系統(tǒng)分為下位機采集終端和上位機程序兩個部分。采集終端分別利用TGAM模塊和ADS1299芯片實現。其中基于TGAM模塊的系統(tǒng)可以實現單路的腦電采集，電路連接簡單，抗干擾能力較強;基于ADS129

3、9的系統(tǒng)可實現多路腦電的采集，采樣精度更高，為減小50Hz以及100Hz的干擾，使用了梳狀數字濾波器。兩種方案電路規(guī)模都較小，可以實現便攜化。上位機上編寫了應用程序來實現腦電波形顯示、頻譜分析和數據記錄，程序運用了面向對象的思想設計并實現，保證了模塊之間的相對獨立，提高了可重用性，便于新功能擴展。同時，程序使用Qt編寫，易于實現多操作系統(tǒng)或多硬件平臺之間的移植。之后，對用于癲癇檢測的通用Osorio-Frei算法(GOFA)進行了仿真實

4、驗和詳細性能分析，針對實際應用場景的需求以及算法對單通道干擾過于敏感的缺陷，增加了報警結束延時參數Dterm，并引入了新的多通道判別規(guī)則。本方法實時性較強，易于實現，并且具有較高的靈敏度和較低的報警延時。最后，將自動癲癇檢測算法作為新模塊整合到腦電采集系統(tǒng)的上位機程序中，成為實時的癲癇發(fā)作報警系統(tǒng)。由于上位機程序良好的架構設計，自動癲癇檢測模塊可以很容易地添加。出于條件限制，對實時系統(tǒng)進行評價過程中，使用虛擬數據源代替了真實采集設備，結