[發明專利]應用皮層腦電信號對大腦皮層手部功能區定位的方法和系統

有效

• 申請號: 201710035914.5
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106725463B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 張韶岷;王曉田;鄭宇新;朱君明;陳杭;鄭筱祥
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476;A61B5/11;A61B5/00;G06F3/01;G06F17/14;G06K9/62
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 趙杭麗

1.一種應用皮層腦電信號對大腦皮層手部功能區定位的方法，其特征在于，通過以下步驟實現：

（1）分別獲取原始皮層腦電信號和手部運動信號；

（2）對數據手套獲得的手部運動信號進行預處理，提取手部運動的起始時刻和手部運動類型；

（3）根據所述運動起始時刻截取對應時間段的皮層腦電信號；

（4）提取對應時間段的皮層腦電信號的功率譜特征；

（5）使用上述所截取的對應時間段皮層腦電信號的功率譜特征對手部運動進行分類解碼；

（6）根據上述分類解碼結果進行不同通道間的顯著性分析；

（7）根據顯著性分析結果定位大腦皮層手部功能區。

2.根據權利要求1所述的一種應用皮層腦電信號對大腦皮層手部功能區定位的方法，其特征在于，步驟（1）中所述的皮層腦電信號是在臨床上病人癲癇灶定位期間采集，不需要采用另外的采集電極。

3.根據權利要求1所述的一種應用皮層腦電信號對大腦皮層手部功能區定位的方法，其特征在于，步驟（4）中所述提取的皮層腦電信號的功率譜特征選用80-120Hz頻段的功率譜。

4.根據權利要求1所述的一種應用皮層腦電信號對大腦皮層手部功能區定位的方法，其特征在于，步驟（6）中所述對分類解碼結果進行顯著性分析，是通過t檢驗來衡量不同通道的分類解碼正確率的顯著性差異，并采用多倍交叉驗證對顯著性差異的通道進行驗證。

5.根據權利要求1所述的一種應用皮層腦電信號對大腦皮層手部功能區定位的方法，其特征在于，步驟（7）中所述定位大腦皮層手部功能區是選取分類解碼具有顯著性的通道所對應的大腦皮層區域。

6.一種大腦皮層手部功能區定位系統，其特征在于：主要包括提示顯示器（1）、ECoG電極（2）、分線器（3）、腦電信號采集子系統（4）、數據手套（5）以及分析和控制子系統（6），分析和控制子系統（6）通過提示顯示器（1）提供視覺的運動指令，當根據指令執行特定手部動作時，分析和控制子系統（6）通過腦電信號采集子系統（4）和分線器（3）采集ECoG電極（2）上的皮層腦電信號，分析和控制子系統（6）同時通過數據手套（5）同步采集手部的運動信號，根據同步采集的皮層腦電信號和運動信號，經過分析和控制子系統（6）一系列分析和處理，最終定位所述手部運動對應的大腦皮層區域；

其中分析和控制子系統（6）根據功能不同還分為以下若干個功能單元：

提示顯示單元：為病人提供視覺運動指令的提示；

信號獲取單元：分別獲取皮層腦電信號和手部運動信號；

信號預處理單元：提取手部運動信號中的運動起始時刻和手勢類型，對皮層腦電信號進行放大、濾波、模數轉換預處理；

功率譜計算單元：計算皮層腦電信號的功率譜；

起始時刻對齊單元：根據所述運動起始時刻截取對應時間段的皮層腦電信號的功率譜；

分類解碼單元：使用上述所截取的功率譜對手部運動進行分類解碼；

顯著性分析單元：根據上述分類解碼結果進行不同通道間的顯著性分析；

功能區確定單元：根據顯著性分析定位大腦皮層手部功能區。

7.根據權利要求6所述的一種大腦皮層手部功能區定位系統，其特征在于：其中，所述信號獲取單元包括：分流子單元和腦電信號預處理子單元和手部運動信號預處理子單元，分流子單元使用分線器來保證信號采集過程中記錄系統不受影響；腦電信號預處理子單元對腦電信號進行放大，濾波，模數轉換預處理；手部運動信號預處理子單元對手部運動信號進行降采樣處理；所述功率譜計算單元中，計算 80-120Hz頻段所對應的功率譜；所述的分類解碼單元是使用支持向量機訓練分類器，腦電信號的功率譜作為特征，三種手勢作為標簽，調用MATLAB版本的libsvm工具包實現三分類；所述的顯著性分析單元是通過t檢驗來衡量不同通道的分類解碼的顯著性差異，并采用多倍交叉驗證對顯著性差異的通道進行多次驗證。