[发明专利]生理参数测量和反馈系统

说明书

本申请描述了生理参数测量和反馈系统，以测量大脑的电活动(EEG)和身体部位的位置/运动(例如，手臂的运动)。呈现移动身体部位或从大脑活动确定的意向运动的虚拟表示，作为向在可以实现为平视显示器的显示器上的对象的反馈。时钟模块可操作以对从脑电活动感测系统和位置/运动检测系统传送的信息加盖时间戳，用于关节处理。该非侵入式基于EEG的大脑‑计算机‑接口对于中风康复特别有用。

本申请是申请日为2014年9月21日，申请号为201480052887.7，发明名称为“生理参数测量和反馈系统”的申请的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及测量用户响应于刺激的生理参数和向用户提供反馈的系统。本发明的特定领域之一涉及测量用户的生理参数，以监视响应于显示的身体部位的运动的皮层活动，其中显示的运动以虚拟现实或增强现实向用户显示。所述系统可用于在用户经历中风之后，治疗用户的神经损伤和/或神经疾病，或帮助从用户的神经损伤和/或神经疾病复原。然而，系统可用于其它应用，比如游戏，或者了解为体育运动相关活动或其它活动所需的运动技巧。

背景技术

脑血管疾病是归因于大脑内的血管的问题而出现的病情，并且会导致中风。根据世界卫生组织所说，全球每年约1500万人罹患中风。在这些人中，约1/3死亡，而另外的1/3永久残废。中风随后导致的神经损伤常常表现为轻偏瘫或者身体的其他局部麻痹。

因而，中风患者的康复的领域一直是各种研究的主题。目前的康复过程通常基于受损身体部位进行的锻炼，实时追踪受损身体部位的运动，以向患者和/或执业医生提供反馈。当患者执行预定的运动模式时，计算机控制的机械驱动系统被用来追踪诸如患者的手臂之类的身体部位的位置及其施加的力。为了减轻患者疲劳，例如利用在运动的执行期间，可以提供帮助的驱动器，这种系统可以支持患者。这种设备的缺点是它们复杂并且昂贵。另外，常规的系统基于追踪实际的运动，并且因此不适合于发生中风之后的运动受损或者非常有限的极早阶段中的诊断或治疗。这些系统还可能给患者带来风险，例如如果使身体部位运动过快，或者如果沉重的驱动装备的部件落在患者身上。这些系统也不是特别轻便，从而通常无法家用和在医院环境中使用，并且还难以适应于特定患者的康复要求，因为允许的运动的范围通常受机械系统限制。

US 2011/0054870公开了一种用于患者康复的基于VR的系统，其中通过运动摄像头追踪患者的身体部位的位置。使用软件来创建运动化身，在监视器上向患者显示所述运动化身。在例子中，当规定双臂的运动时，如果患者只运动右臂，那么化身还可显示左臂的运动。

在Chen,Y等的“The design of a real-time,multimodal biofeedback systemfor stroke patient rehabilitation”(ACM International Conference onMultimedia,2006年10月23日)中公开了类似的系统，其中使用红外摄像头来追踪在患者的手臂上的标记的3维位置。利用监视器，在VR中，当完成预定的运动模式(比如所显示图像的抓握)时，显示患者的手臂的位置。

某些基于VR的系统的缺陷在于它们只测量身体部位对于所指示任务的响应。因而，它们不直接测量响应于显示的身体部位的运动的皮层活动，只测量大脑的某一区域可以控制身体部位的方式。这会导致除了受到损伤的那些区域，大脑的各个区域都被治疗，或者至少不能直接监视大脑的特定区域。此外，患者未完全沉浸在VR环境中，因为他们看向分离的监视器屏幕来观看VR环境。

在WO 2011/123059和US 2013/046206中，描述了具有大脑监视和运动追踪的基于VR的系统，已知系统的主要缺陷在于它们既不可靠又不精确地控制刺激或动作信号和大脑活动信号之间的同步，随着刺激或动作的作用，这会导致大脑响应信号的不正确或不精确的处理和读出。