[发明专利]一种基于虚拟现实的脑电神经反馈干预系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及脑电技术领域，具体涉及一种基于虚拟现实的脑电神经反馈干预系统及方法。

背景技术

神经反馈技术(Neurofeedback)作为生物反馈技术的分支，开发于上世纪六十年代。它通过将神经生理信号转换为容易被人们理解的形式，如声、光、电等形式，受试者通过训练，可以选择性地增强或抑制某一种特征的神经生理信号，进而达到调节脑功能的目的。

神经反馈治疗技术的基本原理是：刺激信息引起感知觉进入大脑，经过大脑处理，传入电脑时经过特殊软件的同步处理，又进一步引发刺激信息的变化，再引发大脑的变化，如此循环往复，通过多次训练，选择性的强化或抑制某一频段的脑电波，达到改善和治疗的目的。该方法具有非侵入、无痛等优点，自上世纪六十年代以来，在心身疾病的康复训练中开始广泛的应用，临床试验表明，神经反馈训练疗法可以有效的对多动症、焦虑症、抑郁症、强迫症、失眠、习惯性抽搐等精神疾病进行干预，并且与传统的药物治疗相比具有疗效显著而且没有副作用的优点。

目前的神经反馈治疗技术存在以下问题：

1、特征识别率低、反馈通道少、重速度轻效果等缺点，尤其是反馈形式以平面画面为主，缺乏互动性、趣味性沉浸感和真实感，从而导致反馈治疗效果有限。

2、目前的脑电采集装置需要在使用者身上涂抹脑电膏、脑电液之类的减少阻抗的材料，安装时间往往长达30-60分钟，安装和操作使用都十分的不便。

因此亟需研制新型的基于虚拟现实和脑电的一体化神经反馈干预系统。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种基于虚拟现实和脑电的一体化神经反馈治疗系统。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于虚拟现实的脑电神经反馈干预系统，包括虚拟现实子系统、脑电采集及控制子系统，所述虚拟现实子系统与脑电采集及控制子系统通过无线或有线方式建立通讯连接，所述脑电采集及控制子系统集成有经颅直流电刺激设备；

所述虚拟现实子系统100包括头戴式可视设备HMD(下文简称HMD)、场景生成模块、场景信息存储模块、中央处理器、传感模块和全自由交互式体感模块；所述中央处理器根据脑电采集及控制子系统的发送的场景选择信息及刺激强度信息，向场景生成模块发送场景生成命令，场景生成模块从场景信息存储模块中调取相应的原始场景模型并根据刺激强度信息、结合传感模块及全自由交互式体感模块调整场景内容，通过HMD进行场景展现；

所述脑电采集及控制子系统包括脑电采集单元和脑电分析处理单元；所述脑电采集单元采用16导联干电极监测设备，包括脑机接口采集传感干电极和基于CoolMax织物的16导联电极帽；所述脑机接口采集传感干电极采集患者在神经康复训练时产生的脑电信号，并将脑电信号发送给脑电分析处理单元，所述脑电分析处理单元处理分析当前虚拟现实场景下患者的脑电信号，当患者的脑电信号水平接近或超过警戒值时则向虚拟现实子系统发送降低当前场景刺激强度。

所述脑电分析处理单元用于在EEG信号采集过程中，通过经验模态分解EMD将EEG分解为一系列具有一定物理意义的内蕴模型函数IMF，然后对IMF进行HHT(Hilbert-Huang Transform，希尔伯特黄变换)得到Hilbert谱；用于在静息态通过Hilbert谱得到患者的脑电基线，在交互刺激场景训练状态下通过Hilbert谱得到患者的脑电变化状态，并与脑电基线做对比进而控制虚拟现实子系统调整当前场景刺激强度。

优选的，所述经颅直流电刺激设备通过脑机接口采集传感干电极对使用者大脑释放微直流电刺激进行神经康复训练。

优选的，所述脑机接口采集传感干电极释放的直流电刺激强度及释放持续时间由脑电采集及控制子系统和经颅直流电刺激设备协同控制。

优选的，所述场景信息存储模块中存储的多种训练场景根据干预训练的目的不同分为8类应激交互训练场景和5类放松心理训练场景。

优选的，所述训练场景中模型参数的值均可调，即训练场景中模型的数量、大小、色彩、亮度或结构均可根据需求进行调整。

一种基于虚拟现实的脑电神经反馈干预方法，包括以下步骤：

S1，采集静息态或者舒缓场景下患者的脑电信号并经过分析得到当前患者的脑电基线；

S2，针对不同的神经反馈训练目标，结合相应的VR脚本和剧情，采集分析患者脑电信号状态，得到脑电信号的瞬时能量值；