[发明专利]一种基于视听觉脑机接口的意识状态检测方法

说明书

本发明公开了一种基于视听觉脑机接口的意识状态检测系统，包括脑电采集帽、便携式放大器、数据处理模块和评估模块，所述脑电采集帽置于用户头部，采集的头皮脑电信号经放大器放大后分别传输至数据处理模块的输出端，数据处理模块的输出端与评估模块连接。本发明系统采用同步语义匹配的视听觉刺激后，比临床量表和经验检测更准确，同时比功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)的方法更便宜、便捷、方便。

技术领域

本发明涉及脑机接口与意识障碍检测的技术领域，尤其是指一种基于视听觉脑机接口的意识状态检测方法。

背景技术

许多车祸或脑缺氧导致的大脑严重创伤的病人从昏迷状态清醒后往往会进入意识障碍状态。而根据病人觉知水平的不同，该该类患者可分为多个临床状态，如植物状态(vegetative state,VS)、最小意识状态(minimally conscious state,MCS)等。一般来说，不同意识障碍程度的患者需要不同的治疗方案，因此，准确判定患者的意识障碍水平显得异常重要。

目前，临床上评定患者的意识障碍程度主要依靠量表(例如，Glasgow格拉斯哥昏迷量表、JFK昏迷恢复量表等)以及临床经验，通过检查眼睛、言语和运动三方面刺激所引起的反应来进行综合评价。这类方法简单易行，对急性脑损伤后昏迷简捷有效，但对于VS和MCS患者则显得过于粗糙。有时对病情变化的敏感度不高，不能确切反映临床实际情况，因此行为判断往往带有一定主观性和不可预测性。

脑机接口(brain computer interface，BCI)是指在人脑和计算机或其它电子设备之间建立的直接的交流和控制通道，它不依赖于脑的正常生理输出通路(外周神经系统及肌肉组织)，是一种全新的人机接口方式，是近年来脑功能研究的热点课题。脑机接口的主要目的是残疾人的神经功能辅助与康复。如今，一种新的脑机接口用途是对意识障碍患者进行意识状态的检测。

目前用于检测意识状态的脑机接口方法全部采用基于单听觉或者单视觉刺激来实现。单听觉脑机接口和单视觉脑机接口的一个通病就是准确率低。目前从正常人的使用情况来看，视听觉脑机接口要比单听觉脑机接口和单视觉脑机接口的准确率要好得多。本发明设计的就是采用视听觉脑机接口来进行意识障碍患者的意识检测。

本发明使用数字作为刺激语义素材，设计出同时发出视觉和听觉刺激的视听觉脑机接口，受试者受视听觉刺激的影响后能产生视听觉整合效应，产生两个或多个不同的脑信号，从而提高脑机接口的性能，例如，分类准确率，从而达到服务于意识状态检测临床和科研的目的。

本发明的难点在于设计视听觉脑机接口，视听觉刺激为同方位同时出现的语义匹配的视觉和听觉刺激，如果不同方位或者不同时间或者视觉和听觉刺激含义不一致，就难以产生视听觉效应，达不到预期的检测效果。

发明内容

本发明针对现有临床诊断采用量表以及临床经验检测对病情变化的敏感度不高、主观性太强以及单视觉或单听觉脑机接口检测准确率太低的缺陷，提供一种基于视听觉脑机接口的意识状态检测方法。采用同步语义匹配的视听觉刺激后，比临床量表和经验检测更准确，同时比功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)的方法更便宜、便捷、方便。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于视听觉脑机接口的意识状态检测方法，包括以下步骤：

1)界面设计

选用个位数字作为刺激语义素材，界面呈现时电脑从0-9中随机抽取了2个作为刺激，并随机地放置在图形用户界面的左边和右边，两个喇叭放置在显示器的两侧，每次刺激出现时，视觉刺激是数字按键的闪烁，即屏幕上的数字按键的底色从黑色变成绿色，而按键上数字从白色变成黑色，听觉刺激是闪烁的数字的女声录音，听觉刺激与视觉刺激同时同一侧出现；

2)信号采集