基于LabVIEW的听诱发反应多功能声刺激器

研究论著Ｉ　ＴＨＥＳＩＳ＆ＲＥＳＥＡＲＣＨ　ＲＥＰＯＲＴ　・１　３・　基于ＬａｂＶＩＥＷ的听诱发反应多功能声刺激器　戴红娅，董　洁，辜承慰，王　涛　【摘要］　目的：开发设计一种基于ＬａｂＶＩＥＷ的可编程高精度声刺激器，可连同脑电记录设备构成一个记录听诱发电　位通用的系统。方法：采用ＮＩ公司的Ｍ系列ＤＡＱ数据采集卡，通过硬件时钟控制方法产生时间高精度的声刺激系　统；ＬａｂＶＩＥＷ编程为用户提供多种声刺激产生模式，不但能提供通用的一般波形，同时产生能灵活控制的任意波形。　结果：该系统可以把常用的短声、纯音等和用户自定义的任意波形提供给标准的传声器（耳机、喇叭）；数字触发信号　与模拟声信号精确地同步；声音选择参数、刺激序列和声音强度等都可调。结论：和采用声卡输出方式相比，该系统的　输出声音波形失真度大大减小，并且采用硬件时钟控制的方式保证了输出触发控制信号的时间同步性：该设计便于　系统功能的升级和扩充。　【关键词】听诱发电位；声刺激器；ＬａｂＶＩＥＷ；硬件时钟控制　［中国图书资料分类号］Ｒ３３９．１６；Ｑ４３７［文献标识码］Ａ［文章编号］　１００３—８８６８（２０１０｝０９—００１３—０５　Ｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　Ｓｏｕｎｄ　Ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ　ｆｏｒ　Ａｕｄｉｔｏｒｙ　Ｅｖｏｋｅｄ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ　Ｄｅｖｉｃｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｌａｂ　ＶＩＥＷ　ＤＡＩ　Ｈｏｎｇ—ｙａ　一，ＤＯＮＧ　Ｊｉｅ　，ＧＵ　Ｃｈｅｎｇ－ｗｅｉ　，ＷＡＮＧ　Ｔａｏ　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｆａｎｇ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５　１０５　１５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｙｉｓｈｉｘｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０５１５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｔｏ　ｄｅｖｅｌｏｐ　ａ　ｈｉｇｈ—ａｃｃｕｒａｃｙ　ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｓｏｕｎｄ　ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｌａｂ　ＶＩＥＷ　ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ａ　ｔｈｉｒｄ　ｐａｒｔｙ　ｅｌｅｃｔｒｏｅｎｃｅｐｈａｌｏｇｒａｍ　ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ　ｔｏ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ａ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ　ａｕｄｉｔｏｒｙ　ｅｖｏｋｅｄ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ（ＡＥＰ）．ＭＣ，ｈｏ￣Ａ　Ｍ－ｓｅｒｉａｌ　ＤＡＱ　ａｃｑｕｉｉｒｎｇ　ｃａｒｄ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　Ｃｏｍｐａｎｙ（ＮＩ）ｗａｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｔｏ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ａ　ｈｉｇｈ—ａｃｃｕｒａｃｙ　ｔｉｍｉｎｇ　ａｃｏｕｓｔｉｃ　ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｃｌｏｃｋ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ：ｔｈｅ　Ｌａｂ　ＶＩＥＷ　ｃｏｄｉｎｇ　ｗａｓ　ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｕｓｅｒｓ　ａ　ｖａｒｉｅｔｙ　ｏｆ　ｓｏｕｎｄ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｂｏｔｈ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｗａｖｅｆｏｒｍｓ　ｆｏｒ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｕｓｅ　ａｎｄ　ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｗａｖｅｆｏｒｌＴｉＳ　ｔｈａｔ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｆｒｅｅｌｙ．Ｒ鲫ｌｌ协Ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ａｂｌｅ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ｃｌｉｃｋｓ，ｐｕｒｅ　ｔｏｎｅ　ｓｏｕｎｄ　ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｅｔｃ．，ａｎｄ　ｕｓｅｒ—ｄｅｆｉｎｅｄ　ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｗａｖｅｆｏｒｎｌｓ　ｆｏｒ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｏｕｔｐｕｔ　ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｅａｒｐｈｏｎｅｓ　ａｎｄ　ｓｐｅａｋｅｒｓ．Ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｒｉｇｇｅｒ　ｃｈａｎｎｅｌｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｏｇｏｕｓ　ｓｏｕｎｄ　ｓｉｇｎａｌｓ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｄｅｆｉｎｉｎｇ　ｓｏｕｎｄ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｓｔｉｍｕｌｕｓ　ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ　ａｎｄ　ｓｏｕｎｄ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｗｅｒｅ　ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ．　Ｃｏｎｃｌｍｉｏｎ　Ｉｎ　ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｏｆ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｓｏｕｎｄ　ｃａｒｄ，ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｃａｐａｂｌｅ　ｏｆ　ｄｅｌｉｖｅｒｉｎｇ　ｌｅｓｓ　ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ　ｗａｖｅｆｏｒｍｓ，ａｎｄ　ｅｎｓｕｒｉｎｇ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｒｉｇｇｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｃｌｏｃｋ　ｉｎ　ａ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｍａｎｎｅｒ．　Ｔｈｉｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｅｃｕｒｅｓ　ａ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｐｄａｔｅ　ａｎｄ　ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ．【Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｊｏｕｒｎａｌ，　２０１０，３１（９）：１３－１７】　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ａｕｄｉｔｏｒｙ　ｅｖｏｋｅｄ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｓｏｕｎｄ　ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ；Ｌａｂ　ＶＩＥＷ；ｈａｒｄｗａｒｅ　ｃｌｏｃｋ　ｃｏｎｔｒｏｌ　１　引言　提取ＡＥＰ信号：对ＡＥＰ信号进行显示、储存、记录和分析ｌ】１。　其中，声刺激器是影响ＡＥＰ记录的主要因素之一，其功能主　要包括２个部分：产生特定刺激声信号，通常信号需要满足一　定的时域或频域参数以及保真度的要求：提供同步触发信号，　根据感兴趣ＡＥＰ成分的不同．要求触发信号满足相应的时间　精度。目前，国内大型医院和科研机构使用的听诱发电位仪绝　听诱发电位（ａｕｄｉｔｏｒｙ　ｅｖｏｋｅｄ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ，ＡＥＰ）是一定强度　的声音刺激听觉系统时，听觉系统发生的一系列与刺激有严　格时间对应关系的电反应。ＡＥＰ记录的基本技术处理流程　为：信号发生器（声刺激器）产生刺激声信号，经换能器、信号　传递装置将适宜的刺激声信号传递给受试者，同时触发平均　叠加装置启动：通过记录电极采集声刺激诱发的电生理学反　大多数为进口仪器，如美国智听公司听诱发电位仪ＳｍａｒｔＥＰ、　美国Ｎｉｃｏｌｅｔ　Ｓｐｉｉｒｔ脑诱发电位仪等，此类设备提供声刺激的　方式都是根据选择刺激声类型（ｃｌｉｃｋｓ、ＡＭ　ｔｏｎｅｓ、ｓｉｎｅ　ｗａｖｅ、　ｂｕｒｓｔ　ｔｏｎｅｓ、ｐｉｐｓ　ｔｏｎｅｓ）和刺激参数（频率、强度、持续时间等）　输出刺激声信号与同步触发信号，能产生有限的刺激声。随着　科研工作的深入，刺激声信号越来越复杂。很多实验方案需要　更加精确且灵活可控的刺激声发生器。例如Ｂｅｌｌ等报告了采　用调频型ｃｈｉｒｐ声的刺激方法有助于ＡＥＰ在麻醉深度评估应　应；对原始反应信号进行放大、滤波处理：通过平均叠加处理　基金项目：国家自然科学基金（６０７７１０３５）　作者简介：戴红娅（１９８２一），女，重庆人，硕士研究生，主要研究方向为生　物医学工程与仪器，Ｅ—ｍａｉｌ：ｄｈｙｃｕｍｔ＠１６３．ｃｏｎ；王涛（１９６７一），男，安徽阜　阳人，教授，硕士研究生导师，主要从事生物医学工程与仪器方面的教学　与研究工作。　作者单位：５１０５１５广州　南方医科大学生物医学工程学院（戴红娅、董　洁、辜承慰、王红娅）　涛）；５１０５１５广州广州易事兴电子科技有限公司（戴　・医疗卫生装备－２０１０年０９月第３１卷第Ｏ９期　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｊｏｕｒｎａｌ・Ｖｏ１．３１・Ｎｏ．０９・Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ・２０１０　・１　４・　ＴＨＥＳＩＳ＆ＲＥＳＥＡＲＣＨ　ＲＥＰＯＲＴ　Ｉ研究论著　用　。采用具有伪随机脉冲型的最大长序列（Ｍａｘｉｍｕｍ　ｌｅｎｇｔｈ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ，ＭＬＳ）方法提高ＡＥＰ的刺激率，存听觉系统的线性　及非线性特性分析巾发挥了重要作用　．近年来又有一些新　的高刺激牢方案捉…１４１另外，稳态反应研究巾也呈现很多新　读取声信号的方法。．ｗａｖ文什可以是用户根据需要录制或日ｊ软　件编写的声文件，其前而板如图３所示。各参数意义如下：　的刺激疗案，如４０　Ｈｚ匏怎反应［『１．用一组间隔不等的ｃｌｉｃｋｓ　做刺激声　、这　刺激方案　临睐常用的仪器难以实现　目前Ｂｉｎｓｅｍｉ公可生产的高精度、高采样牢的直流脑电　信　放犬器直接采用Ｉ，ａｂＶＩＥＷ作为信号采集的编程１　具．提　供源代码开放式接口，支持恼电信号采集模块的二次开发功　能。但是不提供相应的刺激器，需要　行开发或者第ｊ方购　置。本文的主要目的是开发设计一种基于ＬａｈＶ１Ｅ￣　的可编程　高精度声刺激器，能够提供常规的各类典型卢信号，同时用户　还可以根据需要选择不同的方式　成任意波形的　信号。随　着研究进行，此系统还可以不断升级，保证技术的九逊性．　２结构　图３．ｗａｙ文件格式声刺激器前面板框图　本研究采用ＮＩ公司ＬａｂＶＩＥＷ软　和ＤＡＱ倾ｆ÷　脱仟　意波形声刺激器，其结构如图１所，Ｊ　为ｒ尽可能方他全而　地提供声刺激，同时又能针埘不同的用户群，本研究设　ｒ　３　（１）文件路径：刚户需要播放的．ｗａｖ文件的路径：　（２）预读取总数：灵活设置需要读取．ｗａ、义什的样本总　种声信号选择方式：典型波形、．ｗａｖ文件和．ｄａｔ文件。　数，其中“一ｌ”代表读取整个丈什；　（３）＂始位置：设置从文件的哪个位置处开始读取，以“中羊　传，＊器（耳机）　触发信号几　本点”为单何：　（４）渎取样本数：　示实际渎取的样本数，　Ｆ确的结果应　该是和预读取总数卡日一致（预读取总数如果设置为“一ｌ”．此　｝　参数显示为整个文件总的样本数：　（５）采样率：显示．ｗａｖ文件的采样率：　图１　ＬａｂＶＩＥＷ环境下听诱发反应声刺激器的组成　２．１　典型波形　（６）图像框：显示所渎取的．ｗａｖ文件样本波形：　（７）强度：设置输出声信号强度：　（８）刺激间隔：没置读取的波形（图像框巾所示波形）输出　时的ｌ１＿ｆＪ隔：　（９）刺激模式卜批框：连续（直到丁动按“停止”按钮结　听诱发电位主要用的典型波为：ｃｌｉｃｋｓ，ＡＭ　ｔｏｎｅｓ，ｓｉｎｅ　ｗａｖｅｓ，ｂｕｒｓｔｔｏｎｅｓ和ｐｉｐｓｔｏｎｅｓ，每种波形都有不同的参数，具　体参数以树形图表示，见网２　Ｃｌｉｋｓ（持续时间、频率、强度、极性）　强度）　、束）、单次（只播放１次）、有限次刺激（输入需要播放的次数　Ｎ）。　岗　期　序　列　、强度）　２．３更多文件　、Ｆ降时问、时程）　下降时ｌ训、时程）　对于输出任意波形的声Ｊ｝｛『Ｊ激．Ｊ１ｊ．ｗａｖ艾件方式就完全能　实现，但．ｗ．ｄ、，文件一般鄙和计算机的声卡功能一＋致，采佯率　自　定　义　序　列　刺　激　个　数　一　大多为４４　１０Ｏ、２２　０５０、ｌ１　０２５　Ｈｚ等３利ＩⅢ　为追求更高质量的　声信号，有的实验需要达到４８　ｋＨｚ以致更高的采样率．所以　２　本系统设置了另外可南川户Ａ定义生成的．ｔｘｔ、．ｄａｔ文件，系　长度　统告知用户相应文件的具体格式．不管用户用什么方法保存　声信号，此系统郜可以播放：　图２声刺激器典型波形参数选择示意图　３原理　如图２所示．最简单的是周期性序列．选定波型。然后再　前面描述的３种模式声刺激　实现方式上原理是相通　的，此处以．ｄａｔ文件方式为例详细描述。．ｄａｔ文件口ｆ存储任意　类型数据，因此本文　二进制义什的头部增加『，简　的头文　选择相应波型参数就完成声信号的设置：除了周期序列．用户　还可以根据实际需要编辑一个自定义序列。首先输入序列中　包含的刺激个数，然后分别对每个刺激进　定义，每个刺激都　可以根据作者需要选择波型及相应参数．同时两两相邻的刺　激问间隔ＩＳＩ由用户自行设置，用户另外设置好序列的长度　件，用来捕述文件的组成，即数据的采样率和数据长度　实际　应用【｛１，用户可以根据需要增加相应的头文件信息，如文件名　称、时间等。图４所示为本系统设计的二进制数据结构，头文　之后，就实现一个由自己定义的波形。　２．２．ｗａｖ文件　件中．按着顺序存放的数据是：字符串“ｓａｍｐｌｅ　ｒａｔｅ”、采样率　（整型３２　ｂｉｔｓ）、字符串“ｌｅｎｇｔｈ”、长度值（整型３２　ｂｉｔｓ），　文什　之后，以ｆｌｏａｔ３２类型存放声音数据．　．除了“典型波形”外，“．ｗａｖ文件”为用户提供了另一种灵活　Ｎ－疗卫生装备・２０１０年０９月第３１卷第０９期　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｊｏｕｒｎａｌ・Ｖｏ１．３１・Ｎｏ．０９・Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ・２０１０　研究论著Ｉ　ＴＨＥＳＩＳ＆ＲＥＳＥＡＲＣＨ　ＲＥＰＯＲＴ　・１　５・　图５所示一：　进制文件刚刚被打开时，文什指针指向第１个宁　节．按着字节顺序，标注１模块以字符为单位读取ｌ１位，标注　ｓａｎ￣Ｄｉｅ　ｒａｔｅ　ｌｅｎｇｔｈ　２模块读取以３２　ｂｉｔｓ为单位的１个整数，标注３模块读取６　声音数据　支ｆ，　字符，标注４模块读取１个３２　ｂｉｔｓ的整数，标注５模块从　指针当前位置到文件结尾以３２　ｂｉｔｓ单精度为单位读取　音　数据．对比图２中的数据格式，标注１～４对应于前面板（网４）　图４刺激声的二进制文件数据结构　３．１　声信号读取　．显示的刺激声头文件的信息，包括：“ｓａｍｐｌｅ　ｒａｔｅ”及其相应的　数值（整数型）；“ｌｅｎｇｔｈ”及其相应的数值（整数型）整数。标注　５对应前面板图形框显示出刺激声的时域波形（单精度型数　组）　ｄａｔ文件是字节的顺序排列，用户需了解文件的数据结　构才能通过指针读写文件中的字节。与图４所示的数据结构　一致．ＬａｂＶＩＥＷ环境中对本文规定的二进制文件读取框图如　图５访问二进制文件的Ｖｌ程序框图　值得注意的是：ＬａｂＶＩＥＷ巾读取二进制节点有一个重要　的输入选择项“ｂｖｔｅ　ｏｒｄｅｒ”（字节顺序），也称之为大小端问题。　ＬａｂＶＩＥｗ的写二进制文件节点也存在同样的选择项，因此，　存读写　数巾保存此选择项一致就可以了。如果是用其他编　程语言写的二进刹文件，就要选择ＩＦ确的大小端顺序。如采用　Ｍａｔｌａｂ编写．ｄａｔ文件．字节顺序默认与操作系统一敛，Ｗｉｎ—　ＤＩ　Ｓａｍｏｌｅ　Ｃｌｏｃｋ　（ＡＩ　Ｓｔａｒｔ　Ｆｒｉｇｇｅｒ）　ＡＩ　Ｓａｍｐｌｅ　Ｃｌｏｃｋ　图６　ＡＯ与ＤＯ同步输出时钟触发原理图　ｄｏｗｓ操作系统采用“ｌｉｔｔｌｅ—ｅｎｄｉａｎ”顺序，所以大小端参数选择　“ｌｉｔｔｌｅ—ｅｎｄｉａｎ”　南（ｍｕｔｅ）一个时钟作为ＤＯ　Ｓａｍｐｌｅ　Ｃｌｏｃｋ。最简单直接的方式　就是选用板卡内部ＡＯ　Ｓａｍｐｌｅ　Ｃｌｏｃｋ作为ＤＯ　Ｓａｍｐｌｅ　Ｃｌｏｃｋ，经　实验．此方式在采样频率低于３０　ｋＨｚ时是可行的，为追求更高　的声音信号质量，本实验所设计的采样频率不低于４８　ｋＨｚ，所　以需路南板卡内部其他更高频率的时钟做采样时钟。　Ｍ系列板卡ＡＯ、Ｄ０采样时钟能同用的内部时钟源还可　以是板卡的Ｃｏｕｎｔｅｒ　ｎｌｎｔｅｒｎｅｔＯｕｔｐｕｔ．上作原理与图６一样，　３．２　同步触发　同文件格式程序有不同的读取方式，如３．１一节为二　进制格式的读取方式．目的是渎取声信号和相应的参数，读取　完数据之后，声刺激器最灭键的一个问题就是触发信号与声　信号的同步输出　能够实现声信号与触发信号同步的方法很　多，如常见的心理学软件Ｅ—Ｐｒｉｍｅ、ＬａｂＶＩＥＷ，实现声卡输出　声音信号和并Ｌ］输…同步触发信号，精度最高能达Ｉｎｓ级。听　诱发反应记录的是声刺激后的瞬态反应且持续时间非常短　由硬件触发信号开始计数器时钟生成，此时钟路由为ＡＯ、ＤＯ　的采样时钟　由于计数器时钟信号是直接对板卡的２０　ＭＨｚ　时基分频得到．能文现的时钟频率比板卡自带的ＡＯ　Ｓａｍｐｌｅ　Ｃｌｏｃｋ要高，能实现更高的采样率，如９６　ｋＨｚ甚至更高。　ＦＩＦＯ支持重传输模式：ＦＩＦＯ中的所有样本点被采样时　钟读完后，ＦＩＦＯ又以相同的顺序输出所有的样本点。例如，　ＦＩＦＯ包含５个样本点，ＦＩＦＯ输出产生的模式是：＃１，＃２，＃３，　暂，同步触发信号Ｉｌｌｓ级精度远远达不到要求，如在耳蜗电罔　巾，只需要记录刺激后０～２　ｍｓ的波形。因此，为提高两路信号　的高精度同步．需要用硬件时钟方式触发两路信号同步传输。　以下以“连续”播放模式为例具体介绍。　３Ｉ２．１　原理介绍　首先把２组等长的样本（声信号和触发信号）分别写入板　卡的模拟ＦＩＦＯ（ｂｕｆｆｅｒ）和数字ＦＩＦＯ中，２组样本以相同的时钟　触发信号上升沿或Ｆ降沿开始采样，并以相同的采样时钟输出　＃４，＃５，＃ｌ，≠｝２，＃３，＃４，＃５，＃１等。写入模拟ＦＩＦＯ中的数据是经　过ＤＡＣ（数模转换）的模拟电压信号：写人数字ＦＩＦＯ中的数　据代表的是１ＴｒＬ信号．同时可以进行编码，如Ｐｏｒｔ　０由８路数　字线组成，假如写入ＦＩＦＯ的某个数据为５（二进制表示为　０００００ｌ０１），则线７—０同时刻输出为０００００１０ｌ，８线能提供　２ｓ＿１种编码形式，具体选用哪种形式需与采集系统结合。如　样本．即一个采样时钟脉冲生成一个样本，分别从ＤＡＱ板　的　ＡＯ和ＤＯ通道输　、原理如图６所示，ＡＯ　Ｓｔａｒｔ　Ｔｒｉｇｇｅｒ脉冲上　升沿触发ＡＯ任务，ＡＯ　Ｓａｍｐｌｅ　Ｃｌｏｃｋ南ＡＯ　Ｓａｍｐｌｅ　Ｃｌｏｃｋ　Ｔｉｍｅｂａｓｅ分频得到，ＡＯ　Ｓａｍｐｌｅ　Ｃｌｏｃｋ　Ｔｉｍｅｂａｓｅ又是由板卡２０　本系统只选用线口ＰＯ．０输出触发信号，写入数字ＦＩＦＯ中的　采样点“１”代表高电平，“０”为低电平。　３．２＿２实现框图　ＭＨｚ时钟基分频得到，每个ＡＯ　Ｓａｍｐｌｅ　Ｃｌｏｃｋ输　一个样本　点。因为本系统所用的板卡没有直接由板卡时基分频得到ＤＯ　ＳａｍｐｌｅＣｌｏｃｋ，所以必须从外部信号或板卡内部其他子系统路　在ＬａｂＶＩＥＷ中实现模数同步的框图如图７所示。图中３　・医疗卫生装备・２０１０年０９月第３１卷第０９期Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｊｏｕｒｎａｌ・Ｖｏ１．３１・Ｎｏ．０９・Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ・２０１０　・１　６・　ＴＨＥＳＩＳ＆ＲＥＳＥＡＲＣＨ　ＲＥＰＯＲＴ　ｌ研究论著　个“ＤＡＱｍｘ任务开始”节点和１个“Ｍｅｒｇｅｒ　Ｅｒｒｏｒ．ｖｉ”节点的连　接方式保证模拟输出和数字输出在采样时钟生成前就准备　好，并且在同一时刻开始。最后，因为模拟输出和数字输出任　务选择的模式都是“ｃｏｎｔｉｎｕｅ”．ｗｈｉｌｅ循环实现板卡ＦＩＦＯ中数　据的连续周期性输出，直到“停止”按钮响应。循环框后面是对　各个任务的清除，在任务停止后，清除任务，释放任务保留的　资源，避免继续占用内存。程序中最后用到的错误提示对话　框，程序中出现任何的错误，都将以对话框的形式显示出来。　图７　ＡＯ和ＤＯ端口实现同步的ＶＩ程序框图　４结果　国内国外都有很多人研究听诱发反应声刺激器，有人借助　于计数器、Ｄ／Ａ、单片机等，预先把波形存储在单片机片内ＲＯＭ　实验一个３阶的长度为７的ＭＬＳ序列『１，ｌ，１，０，Ｏ，１，　０１，以连续方式播放，每个ＭＬＳ序列对应一个触发信号（数字　脉冲上升沿），序列中“１”代表有刺激ｃｌｉｃｋ出现，“０”代表没有　刺激．ＭＰＩ（ｍｉｎｉｍｕｍ　ｐｕｌｓｅ　ｉｎｔｅｒｖａｌ，２个临近的值“１—１”或“１—　０”之间的间隔）定义为１０　ｍｓ，采样率４８　ｋＨｚ。此序列可以用自　定义序列、．ｗａｖ和．ｄａｔ的方式实现，如图８（ａ）为示波器上显示　的实际ＭＬＳ波形（采用．ｄａｔ方式），示波器通道１显示声信号波　中，因存储空间有限，最终产生的声信号种类只有ｃｌｉｃｋｓ和ｓｉｎｅ　信号［６１。还有人针对稳态反应利用ＤＳＰ＋＋（Ｃ、Ｃ＋＋编程实现控制　界面，软件固化在硬件中）的方式产生ＡＭ　。它们和现在临床上　普遍使用的声刺激器一样存在一个共同的特点：采用固化软件　方式．能提供的声刺激种类有限。本系统是在硬件开放的基础　上，通过设计灵活的软件模块来实现功能，开发效果高。　为了查看本系统声信号的质量．与处理声音最成熟的声　形，通道２显示触发信号波形，通道１中一个周期中的脉冲间隔　依次是：ｌ０、ｌ０、３Ｏ、２０　ｍｓ，与ＭＬＳ序列【１，１，ｌ，０，０，１，０卜一　致，通道２中的高电平出现的位置与ＭＬＳ序列第１个刺激出现　位置完全同步。另外，图８（ｂ）显示载波２　ｋＨｚ、调制波８５　Ｈｚ的　ＡＭ波形．图８（Ｃ）为４个不同载波、调制波频率的合成波形，图８　（ｄ）显示连续播放．ｗａｙ格式实际图形。　５　分析　卡作比较。听诱发反应中，ｃｌｉｃｋ￥１ｌ激脉宽都是非常短，一般只　有零点几毫秒，脉宽越窄频带越宽。图９（ａ）为本系统输出　０．３１２　５　ｍｓ脉宽的实际波形；而声卡有一定的频率响应范围，　相当于一个滤波器．所以９（ｂ）中声卡输出脉宽０．３１２　５　ｍｓ脉冲　波形的失真度比前者大，从图中还可以看出后者脉冲上升时　间比前者大，在听诱发反应中，上升时间短能使神经冲动同步　（ａ）３阶ＭＬＳ波形和相应同步数字信号　（ｂ）ＡＭ波　－医疗卫生装备－２０１０年０９月第３１卷第０９期　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｊｏｕｒｎａｌ・Ｖｏ１．３１・Ｎｏ．０９・Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ‘２０１０　研究论著ｌ　ＴＨＥＳＩＳ＆ＲＥＳＥＡＲＣＨ　ＲＥＰＯＲＴ　・１　７・　（Ｃ）４个不同频率ＡＭ波的合成　（ｄ）．ｗａｖ格式波形连续输｝｛Ｊ　图８示波器显示波形　■∥　“　瓣　瓣　嚣　嚣　的困扰，同时也避免了一系列可能出现的问题，如硬件电路的　舞　㈦　＊　时间配合和信号抗干扰等，在开放架构的基础３ｃ￣，３建用户自　定义的测试系统。这种方式不仅可以提高工程质量，减少开发　周期而且界面比较美观、接口很方便，是一个高性能、高精度　嚣　瓣　的测试运载平台，功能升级方便。　攀　赫攀　《　・●　Ｉ　＃　掌囊女●●●　另外，听诱发电位研究涉及到信号源、换能器和信号处理　等，须进行严格的校准方能使用，Ｉ临床上具有实际意义的是校　准刺激声。除了检验刺激声强外，还需要校准其他测试参数，　如极性、持续时间等，需要使用比较复杂的电声学设备和专业　知识　因此，本系统中的声刺激器在应用于临床和科研之前，　还需要经过专业的校准。　【参考文献】　［１】韩德民，许时昂．听力学基础与临床［Ｍ】．北京：科学技术文献出　（ａ）本系统输出脉宽０．３１２　５　ｍｓ脉冲波形　版社，２００５：３３０—３３５．　［２】Ｂｅｌｌ　Ｓ　Ｌ，Ｓｍｉｔｈ　Ｄ　Ｃ，Ａｌｌｅｎ　Ｒ，ｅｔ　ｏ１．Ｔｈｅ　Ａｕｄｉｔｏｒｙ　Ｍｉｄｄｌｅ　Ｌａｔｅｎｃｙ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ，Ｅｖｏｋｅｄ　Ｕｓｉｎｇ　Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｌｅｎｇｔｈ　Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ　ａｎｄ　Ｃｈｉｒｐｓ，　ａｓ　ａｎ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ　ｏｆ　Ａｄｅｑｕａｃｙ　ｏｆ　Ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ［Ｊ］．Ａｎｅｓｔｈ　Ａｎａｌｇ，２００６，　１０２：４９５—４９８．　［３】Ｂｕｒｋａｒｄ　Ｒ，Ｓｈｉ　Ｙ，Ｈｅｃｏｘ　Ｋ　Ｅ．Ａ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｌｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　Ｌｅｇｅｎｄｒｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ　ｔｏ　ｄｅｒｉｖｅ　ＢＡＥＰｓ　ａｔ　ｒａｐｉｄ　ｒａｔｅｓ　ｏｆ　ｓｔｉｍｕｌａ—　ｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｍａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ，１　９９９，８７（４）：　１　６６５—１　６７２．　［４】ＪｅｗｅｔｔＤＬ，ＣａｐｌｏｖｉｔｚＧ，ＢａｉｒｄＢ，ｅｔ　．Ｔｈｅ　ｕｓｅｏｆＱＳＤ（ｑ—ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）ｔｏ　ｒｅｃｏｖｅｒ　ｓｕｐｅｒｐｏｓｅｄ　ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　ｅｖｏｋｅｄ—ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ［Ｊ］．　ＣｌｉｎｉｃａｌＮｅｕｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２００４，１１５（１２）：２７５４—２　７７５．　ｆ５】Ｇｕｔｓｅｈａｌｋ　Ａ，Ｍａｓｅ　Ｒ，Ｒｏｔｈ　Ｒ，ｅｔⅡｆ．Ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ４０　Ｈｚ　ｓｔｅａｄｙ—　ｓｔａｔｅ　ｆｉｅｌｄｓ　ｒｅｖｅａｌｓ　ｔｗｏ　ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ　ｓｏｕｒｃｅ　ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｕｍａｎ　（ｂ）声卡输出脉宽０．３１２　５　ｍｓ脉冲波形　ａｕｄｉｔｏｒｙ　ｃｏｒｔｅｘ［Ｊ｝．Ｃｌｉｎｉｃａｌ　Ｎｅｕｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，１９９９，１　ｌＯ（５）：８５６—　８６８．　图９本系统和声卡输出脉宽０．３１２　５　ｍｓ的示波器波形图　性好　通过比较其他类型的波形，都可以发现本系统产生的　［６】赵仕波，罗耀华，赵文华．听觉诱发电位仪的设计与实现方案［Ｊｌ＿　仪器仪表学报，２００８，２９（３）：５９４—５９９．　［７】　Ｍａｒｔｉｎ　Ｈ　Ｒ，Ｒｏｍａｏ　Ｍ，Ｐｌａｅｏｄｏ　Ｄ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ　ｗｉｔｈ　ａｒｂｉｔｒａｒｙ　声信号比声卡输出的失真度小，因此本系统比声卡更适合做　听诱发反应的声刺激器。　６　结论与讨论　ｗａｖｅｆｏｒｎｌ　ｆｏｒ　ａｕｄｉｔｏｒｙ　ｅｖｏｋｅｄ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ［Ｃ］／／１６ｔｈ　Ａｒｇｅｎｔｉｎｅ　Ｂｉｏ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｎｇｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　５ｔｈ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｆ　ｏＣｌｉｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　本系统的实验结果表明，本刺激器能够弥补传统固定仪　器不灵活的缺点，根据用户自定义产生声音，同时产生完全同　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ａｒｇｅｎｔｉｎｅ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　２６—２８，２００７．　［８］李兴启．听觉诱发反应及应用［Ｍ］．北京：人民军医出版社，２００７：　９Ｏ一９７．　步触发信号，满足研究的需要。ＬａｂＶＩＥＷ与ＤＡＱ的相互兼容配　套，使系统稳定度和可靠性得到保障，还避免了编写驱动程序　（收稿：２０１０—０２—２４修回：２０１０—０３—３０）　・医疗卫生装备・２０１０年０９月第３１卷第０９期Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｊｏｕｒｎａｌ・Ｖｏ１．３１－Ｎｏ．０９・Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ‘２０１０