[發明專利]基于虛擬現實的腦功能網絡檢測和調控的訓練方法及系統

在審

• 申請號: 201810089742.4
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108433721A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 秦路
• 申請（專利權）人: 浙江凡聚科技有限公司
• 主分類號: A61B5/0476
• 分類號: A61B5/0476;A61B5/00;G06F3/01
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 陸永強;張建

本發明公開了一種基于虛擬現實的腦功能網絡檢測和調控的訓練方法及系統，包括以下步驟：A：根據不同用戶選擇不同的腦功能網絡模型并使用戶進入不同的虛擬現實情境中；B：采集用戶在虛擬現實情境中的腦電信號并對腦電信號進行處理得到腦電網絡特征參數，并根據腦電網絡特征參數構建腦功能網絡；C：將腦電網絡特征參數轉換為控制信號并發送給虛擬現實情境任務模擬系統；D：由虛擬現實情境任務模擬系統根據控制信號改變虛擬現實任務中包括聽覺和/或視覺控件的活動和動作以調整腦功能網絡。本發明的優點在于采用虛擬現實技術為精神障礙用戶提供更真實的虛擬環境進行康復訓練，并能夠根據用戶的反應調整情境，提高訓練效果。

技術領域

本發明屬于神經/精神障礙輔助訓練技術領域，尤其是涉及一種基于虛擬現實的腦功能網絡檢測和調控的訓練方法及系統。

背景技術

人腦無論在結構上還是在功能上都是非常復雜的，被稱為復雜巨系統。據估計，人腦大約有干億個神經元，每個神經元通過突觸與上千個其它神經元相連，形成一個巨大而稀疏的神經網絡。最近幾年，復雜網絡理論開始應用在人腦的研究，并取得了很大進展，基于圖論分析的復雜網絡研究能揭示過往分析手段所不能揭示的腦結構和腦功能的機制和特征。目前大腦已被廣泛證實是具有小世界特性和無標度特性復雜網絡，即使簡單的腦功能也無法由單個神經元或者單一腦區獨立完成的，需要神經網絡內的神經元集群、功能柱或者多個腦區交互作用來實現的。當特定腦網絡出現功能紊亂或缺失，不同大腦區域之間正常連接損壞或者異常，就可表現為各類神經或精神障礙。在對包括阿爾茨海默病、精神分裂癥、癲癇、抑郁癥、注意障礙、自閉癥、腦外傷等疾病進行復雜腦網絡分析發現，這些疾病的腦網絡共同存在小世界特性、層級組織、關鍵節點等拓撲結構改變，被認為是由大腦網絡連接紊亂所導致的“失連接綜合癥”。

對上述的精神/神經障礙用戶進行輔助訓練的主要針對神經網絡紊亂或缺失環節的功能修正或重建，現有技術中主要包括有深部腦刺激(Deep Brain Stimulation,DBS)，經顱磁刺激(TMS)、經顱直流電刺激(TDCS)以及神經生物反饋(Neurofeedback，NFB)。其中，NBF通過對自身生理信號的反饋調節，不需要接受外來的電、磁刺激，安全性較高，易于被用戶接受，在對抑郁癥、癲癇、自閉癥、多動癥、阿爾茨海默病和帕金森病等多種腦疾病進行輔助訓練的過程中都表現出有效性，顯示出巨大的應用前景，已經成為當前研究和應用最廣的神經調制方法。神經生物反饋指應用腦電圖儀記錄腦電信號，通過對受試者的訓練，選擇性地增強或抑制某一頻段的腦電信號，使功能腦網絡按照受試者的要求發生改變，因為該方法主要對腦電信號進行反饋，又稱為腦電圖生物反饋。

但是，雖然神經生物反饋在針對神經網絡紊亂或缺失環節的功能修正或重建作用已獲得廣泛證實，但是其被應用于輔助訓練中與預期的理論效果并非相符，其主要因為：1、NFB主要對腦電圖的波幅和功率進行回饋調節，反饋的內容缺乏針對性；2、進行 1-2導聯腦電反饋，反饋位點過少。

而腦網絡紊亂都需要進行周期較長的輔助訓練，現有技術中，針對精神/神經障礙的用戶通常通過模擬環境來對用戶進行輔助訓練，并且需要在特定的實驗室環境中，在滿足特定的要求下記錄的腦活動，其并非自然狀況下發生的，不能夠反應真實的腦功能狀況，無法為用戶提供一個足夠真實的虛擬環境，也無法及時地對用戶所處的虛擬環境根據用戶的腦電信號及時地進行調控，存在條件創造困難，康復效果有限，成本較高等問題。

之后，人們提出了使用虛擬現實(virtual real ity，VR)為用戶提供較真實的虛擬環境來完成心理評估、精神障礙輔助訓練等，虛擬現實是一種擁有多種感知覺(視覺、觸覺、運動覺等)相互作用的3D體驗界面，通過計算機產生一個類似現實的環境，讓人沉浸其中，有一種“身臨其境”的感覺”。