多焦视网膜电信号检测系统的研究与设计

论文摘要

全视野视网膜电图只能对视网膜功能进行整体评价，局部视网膜电图一次只能测试视网膜少量区域。20世纪90年代初，美国的Sutter博士等提出的多焦视网膜电图（mfERG）技术，能够同时刺激视网膜的多个不同部位，在短时间内得到各局部的电生理响应，有助于准确地了解及定位视网膜病变，是视觉电生理检测技术的一项重要发展。 本文的研究目的是系统阐述多焦视网膜电信号的检测原理，并以此为基础通过硬件电路设计和软件算法编程设计多焦视网膜电信号检测系统。文中首先论述了多焦检测技术的原理，将视网膜视为一个多输入单输出的线性系统，以系统辨识理论为基础，利用m-序列的互相关性和快速walsh-hadamard变换理论设计了从mfERG总响应信号中提取视网膜各局部区域脉冲响应的快速分离算法。然后设计了检测系统的硬件电路：其一是信号检测电路，对mfERG总响应信号进行检测，包括提取、滤波、放大和隔离；其二是同步信号检测电路，对多焦刺激器的“场同步”信号进行检测，包括电气隔离和高电平捕获。最后对检测系统的软件处理方法和算法进行了设计：利用多焦刺激器的“场同步”信号实现同步控制，即控制m-序列移位进而使多焦刺激图形作相应切换，对视网膜进行刺激；利用“双缓冲”采样模式对mfERG总响应信号进行不间断采样，并根据多焦刺激器的“场同步”信号高电平对采样信号按照m-序列的步长间隔进行分割与抽取；利用快速分离算法结合对多焦刺激的补偿得到各区域脉冲响应；对检测结果以多种方式显示并以合理方式保存。 本文将多焦检测理论与计算机数据采集与处理技术相结合，完成了多焦视网膜电信号检测系统的研究与设计，实现了对视网膜各个局部响应快速而准确地检测，对多焦检测仪器的研制提供了一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 视觉电生理学的发展
• 1.2 视觉电生理记录技术的发展
• 1.3 多焦视觉电生理检测技术
• 1.4 研究目的与意义
• 1.5 主要工作及章节安排
• 第2章 多焦视网膜电信号检测原理
• 2.1 检测原理与系统结构
• 2.1.1 检测原理
• 2.1.2 系统结构
• 2.2 mfERG信号的刺激与产生
• 2.2.1 刺激器指标要求
• 2.2.2 多焦刺激器的设计
• 2.2.3 m-序列对刺激的控制
• 2.3 mfERG信号的分离与提取
• 2.3.1 系统辨识理论
• 2.3.2 伪随机m-序列
• 2.3.3 m-序列与系统辨识
• 2.3.4 用m-序列提取mfERG局部信号
• 2.4 mfERG信号的快速分离算法
• 2.4.1 快速walsh-hadamard变换
• 2.4.2 快速m-变换
• 2.5 mfERG信号的显示与分析
• 2.5.1 波形阵列图
• 2.5.2 分区统计图
• 2.5.3 二维及三维功能地形图
• 第3章 信号检测系统硬件研究与设计
• 3.1 信号检测系统硬件组成
• 3.2 记录电极的选取
• 3.3 前级信号检测电路的设计
• 3.3.1 前级信号放大电路
• 3.3.2 前级信号隔离电路
• 3.4 后级信号检测电路的设计
• 3.4.1 带通滤波器电路
• 3.4.2 50Hz陷波器电路
• 3.4.3 程控放大器电路
• 3.5 同步信号检测电路的设计
• 3.6 数据采集卡的选取
• 3.7 安全性与系统电源设计
• 3.8 系统抗干扰设计
• 第4章 分析处理软件设计
• 4.1 分析处理软件结构
• 4.2 多焦刺激器控制程序设计
• 4.2.1 多焦刺激图形的绘制
• 4.2.2 m-序列的产生
• 4.2.3 多焦刺激的实现
• 4.3 信号采样程序设计
• 4.3.1 “双缓冲”采样模式
• 4.3.2 信号提取
• 4.4 信号预处理程序设计
• 4.4.1 50Hz数字陷波器
• 4.4.2 高通数字滤波器
• 4.5 信号分离程序设计
• 4.5.1 快速分离算法
• 4.5.2 多焦刺激补偿
• 4.6 检测结果显示程序设计
• 4.7 数据库信息管理程序设计
• 4.8 系统仿真验证
• 第5章 总结与讨论
• 5.1 总结
• 5.2 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文及科研工作