[發明專利]一種基于虛擬現實的腦電神經反饋干預系統及方法

在審

• 申請號: 201710052572.8
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106933348A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 楊猛;韋新
• 申請（專利權）人: 武漢黑金科技有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務所(普通合伙)42212
• 代理人: 胡清堂

技術領域

本發明涉及腦電技術領域，具體涉及一種基于虛擬現實的腦電神經反饋干預系統及方法。

背景技術

神經反饋技術(Neurofeedback)作為生物反饋技術的分支，開發于上世紀六十年代。它通過將神經生理信號轉換為容易被人們理解的形式，如聲、光、電等形式，受試者通過訓練，可以選擇性地增強或抑制某一種特征的神經生理信號，進而達到調節腦功能的目的。

神經反饋治療技術的基本原理是：刺激信息引起感知覺進入大腦，經過大腦處理，傳入電腦時經過特殊軟件的同步處理，又進一步引發刺激信息的變化，再引發大腦的變化，如此循環往復，通過多次訓練，選擇性的強化或抑制某一頻段的腦電波，達到改善和治療的目的。該方法具有非侵入、無痛等優點，自上世紀六十年代以來，在心身疾病的康復訓練中開始廣泛的應用，臨床試驗表明，神經反饋訓練療法可以有效的對多動癥、焦慮癥、抑郁癥、強迫癥、失眠、習慣性抽搐等精神疾病進行干預，并且與傳統的藥物治療相比具有療效顯著而且沒有副作用的優點。

目前的神經反饋治療技術存在以下問題：

1、特征識別率低、反饋通道少、重速度輕效果等缺點，尤其是反饋形式以平面畫面為主，缺乏互動性、趣味性沉浸感和真實感，從而導致反饋治療效果有限。

2、目前的腦電采集裝置需要在使用者身上涂抹腦電膏、腦電液之類的減少阻抗的材料，安裝時間往往長達30-60分鐘，安裝和操作使用都十分的不便。

因此亟需研制新型的基于虛擬現實和腦電的一體化神經反饋干預系統。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足而提供一種基于虛擬現實和腦電的一體化神經反饋治療系統。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種基于虛擬現實的腦電神經反饋干預系統，包括虛擬現實子系統、腦電采集及控制子系統，所述虛擬現實子系統與腦電采集及控制子系統通過無線或有線方式建立通訊連接，所述腦電采集及控制子系統集成有經顱直流電刺激設備；

所述虛擬現實子系統100包括頭戴式可視設備HMD(下文簡稱HMD)、場景生成模塊、場景信息存儲模塊、中央處理器、傳感模塊和全自由交互式體感模塊；所述中央處理器根據腦電采集及控制子系統的發送的場景選擇信息及刺激強度信息，向場景生成模塊發送場景生成命令，場景生成模塊從場景信息存儲模塊中調取相應的原始場景模型并根據刺激強度信息、結合傳感模塊及全自由交互式體感模塊調整場景內容，通過HMD進行場景展現；

所述腦電采集及控制子系統包括腦電采集單元和腦電分析處理單元；所述腦電采集單元采用16導聯干電極監測設備，包括腦機接口采集傳感干電極和基于CoolMax織物的16導聯電極帽；所述腦機接口采集傳感干電極采集患者在神經康復訓練時產生的腦電信號，并將腦電信號發送給腦電分析處理單元，所述腦電分析處理單元處理分析當前虛擬現實場景下患者的腦電信號，當患者的腦電信號水平接近或超過警戒值時則向虛擬現實子系統發送降低當前場景刺激強度。

所述腦電分析處理單元用于在EEG信號采集過程中，通過經驗模態分解EMD將EEG分解為一系列具有一定物理意義的內蘊模型函數IMF，然后對IMF進行HHT(Hilbert-Huang Transform，希爾伯特黃變換)得到Hilbert譜；用于在靜息態通過Hilbert譜得到患者的腦電基線，在交互刺激場景訓練狀態下通過Hilbert譜得到患者的腦電變化狀態，并與腦電基線做對比進而控制虛擬現實子系統調整當前場景刺激強度。

優選的，所述經顱直流電刺激設備通過腦機接口采集傳感干電極對使用者大腦釋放微直流電刺激進行神經康復訓練。

優選的，所述腦機接口采集傳感干電極釋放的直流電刺激強度及釋放持續時間由腦電采集及控制子系統和經顱直流電刺激設備協同控制。

優選的，所述場景信息存儲模塊中存儲的多種訓練場景根據干預訓練的目的不同分為8類應激交互訓練場景和5類放松心理訓練場景。

優選的，所述訓練場景中模型參數的值均可調，即訓練場景中模型的數量、大小、色彩、亮度或結構均可根據需求進行調整。

一種基于虛擬現實的腦電神經反饋干預方法，包括以下步驟：

S1，采集靜息態或者舒緩場景下患者的腦電信號并經過分析得到當前患者的腦電基線；

S2，針對不同的神經反饋訓練目標，結合相應的VR腳本和劇情，采集分析患者腦電信號狀態，得到腦電信號的瞬時能量值；