[發明專利]一種腦機接口康復訓練系統及方法

在審

• 申請號: 202110441915.6
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113126766A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 張海峰;張海燕;趙紹晴;賈穎穎
• 申請（專利權）人: 山東海天智能工程有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G16H20/30;A61B5/369;A61N1/36
• 代理公司: 山東高景專利代理事務所(特殊普通合伙) 37298
• 代理人: 高小荷

1.一種腦機接口康復訓練系統，其特征在于，應用于腦中猝康復，系統包括主機、腦電控制器和刺激單元，所述主機包括電腦集成器、生物反饋康復儀，所述電腦集成器包括電腦子系統和虛擬現實子系統，所述電腦子系統被配置為輸入信息、輸出信息，所述虛擬現實子系統被配置為顯示信息，所述生物反饋康復儀包括生物反饋康復儀主機和信號線，所述腦電控制器包括腦電采集器和通訊單元，所述虛擬現實子系統與所述腦電采集器連接；

所述虛擬現實子系統包括場景生成模塊、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器的發送的場景選擇是否生成顯示信息或刺激強度信息，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；

所述腦電采集器通過所述通訊單元與所述電腦集成器通訊連接，所述刺激單元與所述生物反饋康復儀電連接；所述腦電采集器被配置為采集用戶大腦神經元電訊號，并通過所述通訊單元將所述大腦神經元電訊號發送至所述電腦集成器；

所述電腦子系統被配置為根據所述大腦神經元電訊號讀取所述用戶的意識，解碼患者的運動意念，驅動所述生物反饋康復儀通過所述刺激單元刺激用戶的癱瘓肢體神經。

2.根據權利要求1所述的腦機接口康復訓練系統，其特征在于，所述根據所述大腦神經元電訊號讀取所述用戶的意識，解碼患者的運動意念，驅動所述生物反饋康復儀通過所述刺激單元刺激用戶癱瘓肢體神經包括：

對腦神經元電訊號進行預處理；

對特征進行提取和識別；

根據識別的特征分析用戶的運動意識；

根據分析出的用戶的運動意識，產生相應的驅動信號，驅動所述刺激單元刺激用戶對應的癱瘓肢體的神經。

3.根據權利要求2所述的腦機接口康復訓練系統，其特征在于，所述對特征進行提取和識別包括：

對腦神經元電訊號做傅里葉變換，得到頻譜信息；

所述頻譜信息中最低振蕩頻率的峰值被識別為特征值。

4.根據權利要求3所述的腦機接口康復訓練系統，其特征在于，所述根據識別的特征分析用戶的運動意識包括：

當所述特征值的大小在第一區間時，判斷用戶處于引導模式；

當所述特征值的大小在第二區間時，判斷用戶處于自由模式；

當所述特征值的大小在第三區間時，判斷用戶處于空閑模式。

5.根據權利要求4所述的腦機接口康復訓練系統，其特征在于，在所述引導模式下，用戶的腦神經元電訊號為受到所述虛擬現實子系統顯示的信息所產生，根據預設的匹配關系，生成對應的驅動信號；在自由模式下，用戶的腦神經元電訊號為用戶大腦自由生成，根據預設的匹配關系，生成對應的驅動信號。

6.根據權利要求5所述的腦機接口康復訓練系統，其特征在于，在所述引導模式下，所述顯示信息為VR動畫，用戶在虛擬環境中，通過語言、動作等引導用戶進行運動想象，以進行功能性交互訓練。

7.根據權利要求2所述的腦機接口康復訓練系統，其特征在于，所述對腦神經元電訊號進行預處理包括：對所述腦神經元電訊號進行去噪和濾波。

8.根據權利要求1所述的腦機接口康復訓練系統，其特征在于，所述刺激單元包括電刺激輸出線和電極片，所述電刺激輸出線與所述生物反饋康復儀電連接，所述電極片與所述電刺激輸出線連接。

9.一種腦機接口康復訓練方法，其特征在于，應用于權利要求1-8任一項所述的腦機接口康復訓練系統，所述方法包括：

用戶將所述腦電采集器緊貼頭部；

所述虛擬現實子系統為用戶顯示引導信息；

所述引導信息為VR虛擬現實畫面；

所述腦電采集器采集用戶大腦神經元電訊號，并通過通訊單元將所述大腦神經元電訊號發送至所述電腦集成器；

所述電腦子系統根據所述大腦神經元電訊號讀取所述用戶的意識，解碼患者的運動意念，驅動所述生物反饋康復儀通過所述刺激單元刺激用戶的癱瘓肢體神經。

10.根據權利要求9所述的腦機接口康復訓練方法，其特征在于，所述電腦子系統對腦神經元電訊號進行去噪和濾波；對腦神經元電訊號做傅里葉變換，得到頻譜信息；頻譜信息中最低振蕩頻率的峰值被識別為特征值；當所述特征值的大小在第一區間時，判斷用戶處于引導模式；當所述特征值的大小在第二區間時，判斷用戶處于自由模式；當所述特征值的大小在第三區間時，判斷用戶處于空閑模式；在所述引導模式下，用戶的腦神經元電訊號為受到所述虛擬現實子系統顯示的信息所產生，根據預設的匹配關系，生成對應的驅動信號；在自由模式下，用戶的腦神經元電訊號為用戶大腦自由生成，根據預設的匹配關系，生成對應的驅動信號。