[發明專利]一種識別下肢多關節運動想象的方法

有效

• 申請號: 202210018280.3
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114305450B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 綦宏志;史久聰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B5/369
• 分類號: A61B5/369;A61B5/375;A61B5/00;A61N1/36;G06V40/20;G06V10/764
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達

1.一種識別下肢多關節運動想象的方法，其特征在于，包括：

步驟一、在患者對某肢體關節做運動想象時，采集腦電信號，經信號預處理、特征提取及分類識別；

步驟二、解碼出患者當前想象的動作；

步驟三、通過驅動刺激器控制患肢做被動運動來作為反饋形成閉環，并反復訓練；

其中，還包括對左右下肢的運動想象進行側向性識別，并對同側肢體不同關節進行識別，所述運動想象包括右踝、左踝、右膝及左膝；所述步驟一中，特征提取和分類識別包括：采用共空間模式算法提取有效的腦電信號特征，通過支持向量機進行模式識別，首先對原始信號預處理得到X，選取每個樣本的任務期數據，作相應特征頻段的帶通濾波得到Xi，其中i＝1、2、3、4分別對應8-13Hz、13-27Hz、27-29Hz、32-34Hz頻段，對于每個頻帶，劃分訓練集Xtrain_i和測試集Xtest_i，基于訓練集樣本構建CSP濾波器，得到投影矩陣Wi，由Wi空間濾波后得到，其中Zip(p＝1?,2?,…?,2m)是濾波后信號Zi中前m行和后m行的向量，則單個試次的特征計算公式為：；

其中，單個輪次的實驗流程，共包含4個階段，持續時間為10s；首先第一階段是準備期，屏幕正中央出現一個白圓，持續2s提醒被試本輪實驗正式開始，需要調整好自身狀態；接下來變成紅圓亮起，提醒被試想象任務即將開始，同時電刺激器在這個時候啟動，共持續2秒；然后是運動想象任務期，持續4s，被試根據提示執行相應的想象動作，如提示為“右踝想象”，則被試想象向上轉動右腳踝抬起腳掌的動作；若提示“右膝想象”，則被試想象轉動右膝關節前伸小腿的動作；如提示為“左踝想象”，則被試想象向上轉動左腳踝抬起腳掌的動作；如提示為“左膝想象”，則被試想象轉動左膝關節前伸小腿的動作；最后是休息期，持續2s，被試可稍作調整準備下一輪次實驗；在每一輪次中，紅圓亮起同時給被試施加電刺激，該刺激經0?.5s達到最大值，并于第8s結束；

在構建分類器時，先將想象同側下肢的試次歸為一類，如右踝和右膝歸為右側下肢一類，左踝和左膝歸為左側下肢一類，將這兩類作為訓練集構建左/右分類器；再將同側肢體的踝、膝兩類任務作為兩類訓練集構建同側肢體分類器，例如用右踝和右膝訓練集樣本構建右踝/右膝分類器，用左踝和左膝訓練集樣本構建左踝/左膝分類器；在進行測試集的識別時，先用左/右分類器判斷出該試次想象的是哪側肢體，再用同側肢體分類器進一步判斷想象的是踝關節還是膝關節；統計識別正確的試次數，其占該測試集總樣本數的比例稱為該被試在系統本次實驗中的識別正確率。

2.如權利要求1所述的一種識別下肢多關節運動想象的方法，其特征在于，還包括：在MI-SSSEP混合范式下，執行相應任務的同時須在雙側內腳踝脛后神經接受預設頻率的電刺激，以誘發SSSEP。

3.如權利要求1所述的一種識別下肢多關節運動想象的方法，其特征在于：所述步驟一中，還包括調整電刺激強度和電極貼位置，電刺激采用脈寬為200μs的雙相脈沖電流，通過兩個自粘性圓形理療電極施加刺激。

4.如權利要求1所述的一種識別下肢多關節運動想象的方法，其特征在于，包括：截取任務執行期內4s的數據，作8-13Hz、13-27Hz、27-29Hz、32-34Hz的帶通濾波，然后對每一頻段的EEG成分計算CSP投影矩陣，分別提取每個EEG成分的空間特征。