[發明專利]基于多模態交互測量多色種模擬航天環境下個體情緒與作業能力評價方法

在審

• 申請號: 202110360272.2
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113100766A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 陳洋卓;朱銀根;江奧;李建康;龔漾;姚湘;方綺萱;李佳樂
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: A61B5/16
• 分類號: A61B5/16;A61B5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了基于多模態交互測量多色種模擬航天環境下個體情緒與作業能力評價方法，屬于醫療技術領域。首先使各受試者熟悉交互測量量表、模擬航天環境；然后進行首輪任務，采集交互測量量表數據，fNIRS設備采集受試者在任務中指定額葉區的神經活動數據；各受試者在指定條件下進行失重訓練，再次進行一輪任務，fNIRS設備采集新數據。通過前后兩次數據對比分析得到受試者個體情緒和作業能力評價；將所有符合條件的樣本通過分類器進行聚合；每隔固定的時間采集新的聚合樣本；所有聚合樣本中穩定的數據作為后續個體情緒與作業能力的評價指標。本發明融合多種感官并通過多種方式與設備進行交互完成測量，為人腦認知功能研究提供了精確的研究手段。

技術領域

本發明屬于醫療技術領域，特別涉及一種基于多模態交互測量多色種模擬航天環境下個體情緒與作業能力評價方法。

背景技術

多模態交互測量是指融合多種感官并通過如文字、語音、視覺、動作、環境等多種方式與機器進行交互進而完成測量。

航天醫學研究的結果證明當宇航員暴露于失重環境中會發生許多生理反應，例如空間定向障礙，空間暈動癥，心血管疾病，肌肉萎縮，骨質流失等。除此這些生理變化之外，宇航員還會產生比較明顯的焦慮和抑郁情緒，甚至是心理障礙，一般表現為認知能力下降、主觀疲勞、記憶力下降和睡眠障礙等。

模擬航空航天環境根據中國天宮二號空間實驗室和已經公布的中國天宮空間站艙段內部環境搭建。該環境兩側的標準機柜和天花板覆蓋有一種主要顏色，而扶手、井字架和地板則裝飾有副色。使用3D的計算機渲染程序模擬了具有各種色彩四周環境的空間站艙段場景。對于一般的照明和裝飾，生成的場景中的平均照度級別設置為400lx。選擇了3D逼真的計算機渲染工具作為生成逼真的內部透視圖的方法，并導入頭戴式顯示器(HMD)作為實驗場景。

頭戴式顯示器使用Samsung Gear VR(SM-R322NZWAXAR)和Samsung Galaxy S7配置了VR環境。該HMD的每只眼睛的分辨率為1280×1440像素，刷新率為75Hz。視場為水平100°垂直100°。

近紅外光學成像(fNIRS)采用近紅外光譜方法記錄不同腦區的血氧與血容量參數變化，從而獲得腦功能圖像。fNIRS系統的優點是靈活，較高分辨率，實時和非侵入性。盡管空間分辨率不如功能核磁共振成像(fMRI)和正電子發射斷層成像(PET)等，但其特點是能在認知活動的自然情景下進行實時功能成像，并可與fMRI，PET或EEG等其他腦功能研究手段互不干擾地同時進行測量。

發明內容

為實現在模擬航天環境下，個體情緒和作業能力的評價，本發明利用交互測量量表數據和大腦激活程度兩個指標反應個體情緒和作業能力的情況，具體是基于多模態交互測量多色種模擬航天環境下個體情緒與作業能力評價方法。

具體步驟如下：

步驟一、從飛行員人群中篩選符合航天飛行條件的受試者，并使受試者熟悉交互測量量表、模擬航天環境并進行訓練，練習使用VR設備。

步驟二、各個正式受試者以坐姿佩戴頭戴式顯示器在D65光源環境下觀看5min白屏以適應瞳孔反應，隨后進行第一輪航天交互任務，采集交互測量量表數據，同時，fNIRS設備采集各個受試者在航天交互任務中指定額葉區的神經活動數據。

航天交互任務是指各受試者在指定航天環境下完成三個情緒測量量表和一個任務量表，情緒測量具體包括:焦慮測量量表、抑郁測量量表和正負性情緒量表，任務量表為文書測試。

指定環境是指21種3D隨機出現在VR頭戴顯示屏中的色彩場景。

fNIRS設備包括均勻分布并覆蓋全部額葉腦區的M個信號通道，每個信號通道都有1個發射光源和對應的1個采集探頭。

fNIRS設備采集記錄的數據包括：各受試者在各種色彩模擬航天環境中進行航天交互任務時氧合血紅蛋白的濃度。