ثبت‌کننده EEG هشت کاناله کم مصرف برای یک سیستم ایمپلنت زیر پوستی
چکیده
روش الکتروانسفالوگرافی (EEG)، تاکنون روش اصلی تشخیص و درمان بیماران مبتلا به صرع باقی مانده‌است. متاسفانه، سیستمهای EEG سیار، برای بیمارانی که مبتلا به نوع نادر حمله هستند، ایده‌آل نیست. این سیستم ها تنها تا 3 روز دوام دارند و اگر در حین کار حمله‌ای ثبت نشود، نمی‌تواند تشخیص قطعی درمورد وضعیت بیمار دهد. هدف این پژوهش، ارائه‌ی یك سیستم ثبت EEG هشت کاناله و تشخیص حمله است كه دارای دو وضعیت عملکردی: تشخیص و شمارش حمله می‌باشد. در وضعیت تشخیص، تا زمانی‌که تعدادی حمله تشخیص داده شود، EEG به طور مداوم ثبت می‌شود. در وضعیت شمارش حملات، سیستم با استفاده از یک الگوریتم کم‌توان، تعداد حمله‌های بیمار را ردیابی می‌کند، و به پزشکان ارائه می‌دهد تا برای تعیین اثربخشی دارو یا سایر ملازمات بالینی کمک‌کننده باشد. یک مدار مجتمع (ASIC) که الگوریتم‌های ثبت و تشخیص حمله را پیاده‌سازی می‌کند، در تکنولوژی 0.18um CMOS طراحی و ساخته شده‌است. این تراشه شامل هشت کانال ثبت EEG بوده و برای کاهش توان مصرفی و ابعاد سیستم، طراحی شده است. در نتیجه سیستم آنالوگ با انرژی بهینه ارائه شده که نیاز به 2.75uW در هر کانال در وضعیت تشخیص و 0.84uW در هر کانال در حالت شمارش دارد. نویز ورودی در هر دو وضعیت، در حدود 1.1uVrms است.
1) مقدمه
بیماری صرع، اختلال عصبی رایجی است که حدود 1% از جمعیت جهان را تحت تاثیر قرار می‌دهد. نشانه‌ی این بیماری، حملات مکرر است که به علت فعالیت عصبی غیر طبیعی در ناحیه آسیب دیده مغز، ایجاد می‌شود. درصورتیکه فعالیت عصبی غیرطبیعی در یک قسمت خاص از مغز وجود داشته باشد، صرع کانونی نامیده می‌شود؛ حمله‌هایی که شامل بخش بزرگی از مغز هستند، صرع عمومی نام دارند. برای تعیین نوع صرع و قسمت‌های مغز که درگیر هستند، از روش الکتروانسفالوگرافی (EEG) استفاده می‌شود. EEG به صورت ثبت فعالیت الکتریکی از روی پوست سر است. تشخیص حمله با استفاده از EEG، پیش نیاز تشخیص قطعی، درمان‌های مناسب و قطعی مانند عمل جراحی، و یا حتی تعیین نرخ واقعی حملات است.
Abstract
EEG remains the mainstay test for the diagnosis and treatment of patients with epilepsy. Unfortunately, ambulatory EEG systems are far from ideal for patients who have infrequent seizures. These systems only last up to 3 days and if a seizure is not captured during the recordings, a definite diagnosis of the patient's condition cannot be given. This work aims to address this need by proposing a subdermal implantable, eight-channel EEG recorder and seizure detector that has two modes of operation: diagnosis and seizure counting. In the diagnosis mode, EEG is continuously recorded until a number of seizures are recorded. In the seizure counting mode, the system uses a low-power algorithm to track the number of seizures a patient has, providing doctors with a reliable count to help determine medication efficacy or other clinical endpoint. An ASIC that implements the EEG recording and seizure detection algorithm was designed and fabricated in a 0.18 μm CMOS process. The ASIC includes eight EEG channels and is designed to minimize the system's power and size. The result is a power-efficient analog front end that requires 2.75 μW per channel in diagnosis mode and 0.84 μW per channel in seizure counting mode. Both modes have an input referred noise of approximately 1.1 μVrms.
I. INTRODUCTION
EPILEPSY is a common neurological disorder that affects about 1% of the world population [1]. It is characterized by repeated seizures, which are caused by abnormal neuronal firing in the affected brain area [2]. If the abnormal neural activity is localized in a specific part of the brain, it is called a focal seizure; seizures that involve large portions of the brain at their outset are named generalized. To determine the type of seizure and brain areas involved, an electroencephalogram (EEG) is performed [2]. EEG is the recording of the electrical activity on the scalp. Capturing a seizure with EEG is a necessary prerequisite for making a definitive diagnosis, tailoring therapy, moving toward certain kinds of solutions such as surgery, or even affixing the true rate of seizures.
چکیده
1) مقدمه
2) پیش‌زمینه
3) وضعیت‌های عملکردی
4) طراحی مداری تقویت‌کننده آنالوگ فرانت اند
الف) تقویت‌کننده کم نویز
ب) تقویت کننده با بهره قابل تنظیم
پ) فیلتر آنتی آلیاس
ت) مبدل آنالوگ به دیجیتال
5) آشکارسازی حمله
الف) آموزش
ب) فیلترهای باند پهن
پ) جدول ارجاع احتمالات
ت) توان مصرفی تخمین زده شده
6) نتایج اندازه‌گیری
الف) پاسخ فرکانس
ب) اندازه‌گیری نویز
پ) اندازه گیری توان
ت) مقایسه تقویت‌کننده فرانت‌اند
ث) تشخیص حمله
ج) تاثیر تعداد کانال‌ها بر الگوریتم
7) نتیجه‌گیری
Abstract
I. INTRODUCTION
II. BACKGROUND
III. MODES OF OPERATION
IV. ANALOG FRONT END CIRCUIT DESIGN
A. Low-Noise Amplifier
B. Programmable Gain Amplifier
C. Anti-Alias Filter
D. ADC
V. SEIZURE DETECTION
A. Training
B. Bandpass Filters
C. Probability Lookup Table
D. Estimated Power Consumption
VI . MEASUREMENT RESULTS
A. Frequency Response
B. Noise Measurement
C. Power Measurement
D. AFE Comparison
E. Seizure Detection
F. Effect of Number of Channels on Algorithm
ACKNOWLEDGMENT
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه