基于nirs脑组织血液动力学参数检测系统研究.pdf

国内图书分类号:TP274 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开


工程硕士学位论文

基于 NIRS 的脑组织血液动力学参数检测系
统研究





硕士研究生:刘重阳
导师:孙金玮教授
申请学位:工程硕士
学科:仪器仪表工程
所在单位:电气工程及自动化学院
答辩日期:2013 年 7 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: TP274
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Dissertation for the Master Degree in Engineering


RESEARCH OF A CEREBRAL DYNAMIC
PARAMETERS DETECTING SYSTEM USING
NEAR-INFRARED SPECTROSCOPY





Candidate: Chongyang Liu
Supervisor: Prof. Jinwei Sun
Academic Degree Applied for: Master of Engneering
Speciality: Instrument and Meter Engineering
Affiliation: Automatic Test and Control
Date of Defence: July, 2013
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
近红外光谱法已逐渐成为近年来生物医学领域研究的热点课题之一。借助
于近红外光谱技术可以将大脑神经活动中产生的血流或代谢方面的变化转换为
相应信号,并且以更直观方式将脑组织血液动力学参数的变化情况表现出来。
作为一种无损、时空分辨率较高的脑功能检测技术,近红外光谱法更具潜力,
更有希望在神经领域研究及神经系统疾病的临床诊断方面取得更大的进展。本
课题主要基于近红外光谱法进行血氧检测理论基础,设计并实现了一套多通道
双波长脑组织血液动力学参数检测系统,以 C8051F020 作为中央处理器,并以
集成化特定波长贴片式发光二极管作为光源,选择合适的光电传感器以及 LED
电路驱动芯片,多功能阵列式探头可根据实际需要调节时序改变工作面积与间
距,适用性更为广泛;本系统还设计并实现了配套的软件系统,以实现数据采
集和光电压、血容量的实时变化显示。选用 Lab Windows/CVI 作为程序开发平
台,界面友好,兼容性、实时性好,软硬件的接口衔接性良好,方便使用。时
间分辨率可达 100ms,能够反映脑组织血液动力学参数的瞬态响应。
在系统实验环节,首先通过进行在体 Valsalva 运动实验监测动作诱导脑组
织血液动力学参数氧合及还原血红蛋白浓度的变化过程,证明了系统应用于无
创检测前额皮层血流动态调节的可行性。再通过开展数学逻辑运算任务的实验
对脑血液动力学参数变化情况进行监测,证明了本系统检测到的氧合与还原血
红蛋白浓度变化量的增减趋势与理论推测的变化趋势基本一致。

关键词近红外光谱法(NIRS);脑组织;血液动力学参数检测;运算任务



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哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
Near Infrared spectroscopy (NIRS) has e popular for the past 2-3 decades
in the field of research. With the help of the near infrared spectroscopy, we can
transform the changes of the blood flow during brain activity or metabolic into
corresponding signals. As a non-destructive and high spatial and temporal resolution
technology, NIRS shows great potential in the domain of neurological and the
clinical diagnosis of the nervous system pared with other methods.
Based on NIRS, a