[发明专利]一种基于脑机接口系统辅助评估声源定位的方法

说明书

本发明公开了一种基于脑机接口系统辅助评估声源定位的方法，包括步骤：1)视觉、听觉刺激的选定与评估实验范式流程的设计；2)信号采集；3)数据处理；4)统计检验评估标准。本发明方法模拟CRS‑R的行为量表评估过程，构建多感官刺激的多模态脑机接口，通过视觉、听觉等不同感官刺激产生时间和空间上不完全重叠的脑电响应，增强脑电对外界刺激的响应信号，提高脑机接口系统的检测性能。因此，采用脑机接口系统辅助行为量表中的声源定位的评估是为了更为准确客观地获得此项目评分。

技术领域

本发明涉及脑-机接口技术与电生理视听觉诱发电位的技术领域，尤其是指一种基于脑机接口系统辅助评估声源定位的方法。

背景技术

自从上个世纪初发现头皮脑电(electroencephalogram，EEG)信号后，它就被应用于神经系统疾病辅助诊断、脑功能研究等方面。基于EEG的脑机接口系统使得人们无需借助传统的神经-肌肉通道直接实现大脑与外界的交流或者用于补充完善传统的行为观察结果。通过研究脑电信号中各种诱发脑电信号、一些特定信号产生的机理、信源的空间位置及其相互关系去获取大脑对外部环境/刺激反应的直接信息的渠道，而脑机接口便是实现这种可能的一个有效渠道。

目前对意识障碍患者的意识状态的评估主要依据行为量表观察，但行为反应容易因为患者感觉和运动障碍、气管切开、觉醒水平波动或疲劳等因素干扰而误诊，有研究显示约37-43％的意识障碍患者被临床诊断为植物状态实际上存在意识迹象。昏迷恢复量表-修订版(Coma Recovery Scale-Revised，CRS-R)被认为是众多行为评估量表中稳定性和诊断正确率都较高的“金标准”。CRS-R量表分为6个子量表，分别为听觉，视觉，运动，语言，交流，唤醒；每个子量表包含若干项目来检测患者当前的意识状态；比如听觉子量表包含：0-无反应，1-听觉惊吓反应，2–声源定位，3–重复完成指令，4–重复稳定完成指令；这些项目的检测由临床医生或者专业评估人员对患者实施标准刺激并观察其行为反应作出判断从而给出相应评分。其中2分—声源定位项目的评估要求患者在听到不同方位声音刺激时，能出现头部或眼睛动作转向声音所在的方向。然而，大部分意识障碍患者存在运动损伤、脑干病变或眼球外伤，这些将造成其头部动作以及眼睛的运动行为难以完成。显然，依靠行为评估不能很准确地检测出意识障碍患者是否存在声源定位。

目前，常用的行为量表对声源定位的标准评估过程如下：评估者站在患者背后(患者视野范围之外)，首先从患者右侧给出一个5秒时长的铃声(也可以是其他声音)刺激，再从患者左侧给出一个同样的刺激；同样的过程重复一次，一共完成4个trial，每侧2个trial。行为评估标准：患者的头部或眼睛转向刺激所在的方位，2个trial中至少能完成一个方位的转向。评估者需要清晰地观察到头部或眼睛地动作才能确认患者具有声源定位能力，此项目给予2分。如果不能达到标准，临床评估者将对此患者执行较低一级项目的评估。

本发明模拟CRS-R行为量表的评估过程设计基于视听觉诱发电位的脑-机接口(BCI)辅助评估系统，系统根据在线实时结果给出声源定位评估的分数。与行为量表对比，大脑对外界刺激的内源性的响应不受到任何运动损伤的影响，比起行为响应更为敏感、客观和准确。因此，采用脑机接口系统辅助行为量表中的声源定位的评估是为了更为准确客观地获得此项目评分。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的行为量表评估对于微小的行为反应判断标准模糊，容易造成漏检等缺陷，提出了一种基于脑机接口系统辅助评估声源定位的方法，该方法模拟CRS-R的行为量表评估过程，构建多感官刺激的多模态脑机接口，通过视觉、听觉等不同感官刺激产生时间和空间上不完全重叠的脑电响应，增强脑电对外界刺激的响应信号，提高脑机接口系统的检测性能。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于脑机接口系统辅助评估声源定位的方法，包括以下步骤：

1)视觉、听觉刺激的选定与评估实验范式流程的设计