[发明专利]能进行视觉定位能力评估的脑机接口系统及其应用

说明书

本发明涉及能进行视觉定位能力评估的脑机接口系统及其应用，所述脑机接口系统包括脑机接口，该脑机接口通过分析不同健康测试者视觉定位EEG信号之间的相似度，得到视觉定位EEG信号的相似阈值，然后根据该相似阈值评估意识障碍患者的视觉定位能力。本发明脑机接口系统直接避开了传统方法对意识障碍患者行为反应和临床医生主观理解的依赖性，直接通过检测意识障碍患者对外界刺激的内源性脑反应，获知其状态。试验结果表明，本发明可在没有行为表达的情况下，通过检测患者EEG信号，准确评估其状态。事实证明，本发明可有效协助临床医生确诊，减少误诊病例。

技术领域

本发明涉及一种能对意识障碍患者的视觉定位能力进行评估的脑机接口(BCI)系统及其应用。

背景技术

严重脑损伤患者可能患有意识障碍(DOC)，包括昏迷(coma)、植物状态(VS)和最小意识状态(MCS)。准确评估严重脑损伤患者的状态对于监测治疗和康复过程的效果是很重要的。评估严重脑损伤患者提出的行为量表包括修订的昏迷恢复量表(CRS-R)、格拉斯哥昏迷量表、全面无反应性评分、韦塞克斯头部损伤矩阵及感觉模态评估和康复技术。它们之中，CRS-R评估更为细致，其在区分MCS和VS患者方面表现出显著的敏感性。CRS-R包含6个子量表，涉及听觉、视觉、运动、言语反映、交流和唤醒度。每个子量表包括几个项目，对于识别意识恢复的细微行为至关重要，共有23个层次排列的项目。视觉子量表包括五个项目：惊吓反应、视觉定位、视觉追踪、物体定位和识别物体。

在区分VS和MCS中，视觉定位起着关键作用，并且有许多行为量度可用于DOC患者的评估。在CRS-R标准中，当眼睛从最初的定位点改变，并重新定位在新的目标位置上且超过2秒时，就可以认为存在持续的视觉定位。不同行为量表中所使用的不同刺激可能会影响诊断的准确性。因此，严重脑损伤患者的视觉定位评估已被广泛研究。有人对81例MCS及VS患者的视觉定位进行了评估，并用χ²测试分析了不同刺激的视觉情况。结果显示，81例患者中有40例(49％)表现为视觉刺激定位。这其中，与球(23，28％)和光(20，25％)相比，镜下视觉定位的患者明显增多(39，48％)。因此，他们得出结论，使用镜子来测试视觉定位是一种灵敏且准确的方法。也有人采用视觉运动整合(VMI)和视觉P300评估严重脑损伤患者，以检测他们维持视觉感知定位的视觉运动网络的残余功能。他们发现，MCS患者显示VMI和P300的保留模式，然而，两个被判读为VS个体都有VMI，类似于MCS患者。他们的数据表明，一些被判读为VS患者显示视觉定位可以察觉，这些患者可能被误判了。

然而，视觉定位的评估仍然是一项具有挑战性的任务。首先，由于运动障碍，严重脑损伤患者严重缺乏对外界刺激的行为反应，使得明确的定位迹象难以被观察到或容易丢失。第二，对于不同刺激的视觉响应行为已经被证明有很大的差异。而且，被检测患者的行为反应存在主观性和误读问题。因此，人为评估是否存在视觉定位可能导致许多严重脑损伤患者被频繁地误诊。

发明内容

针对人为评估视觉定位能力可能导致许多严重脑损伤患者被频繁误诊的问题，本发明的发明目的是，提供一种能对意识障碍患者的视觉定位能力进行评估的脑机接口系统，以协助临床医生确诊，减少误诊病例。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：一种能对意识障碍患者的视觉定位能力进行评估的脑机接口系统，其包括脑机接口，该脑机接口通过分析不同健康测试者视觉定位EEG信号之间的相似度，得到视觉定位EEG信号的相似阈值，然后根据该相似阈值评估意识障碍患者的视觉定位能力。视觉定位EEG信号是指对测试者进行视觉定位刺激过程中收集到的EEG信号。

具体：首先，利用K个健康测试者视觉定位的测试样本数据建立训练样本集T，T＝(x₁,x₂,…x_i,…x_K)，计算所有训练样本之间的相似度s，得到相似阈值S，S＝MAX(s)；