[发明专利]近红外脑功能与触力/运动信息融合的评估方法及系统

权利要求书

1.一种近红外脑功能与触力/运动信息融合的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按照近红外脑功能检测光源探头模板布置近红外脑功能检测设备的光源和探头，以采集近红外脑血氧信号；

2)布置手指角度采集模块、手臂定位采集模块和手部压力采集模块，其中手臂定位采集模块的前臂惯性传感器和大臂惯性传感器位置与手指角度采集模块的柔性手套位于同一直线上；

3)在拟实场景模块中选择特定的训练场景和任务，利用手指角度采集模块监测手部关节弯曲信号，利用手臂定位采集模块监测前臂和大臂空间运动信号；

4)在现实的康复训练场景中，利用手指角度采集模块监测手部关节弯曲信号，利用手臂定位采集模块监测前臂和大臂空间运动信号，利用手部压力采集模块监测手部握力信号；

5)将步骤1)和步骤3)或步骤1)和步骤4)采集的信号传输至评估分析模块；

6)评估分析模块根据收到的信号进行脑功能指标计算、触力/运动信息分析计算和近红外脑功能与触力/运动信息融合的评估计算，分析得到上肢运动能力和脑-上肢协同能力的评估指标，

根据以下步骤进行近红外脑功能与触力/运动信息融合的评估计算：

对一次任务训练时间段内，每一个采集通道采集到的所述近红外脑血氧信号、所述手部关节弯曲信号、所述前臂和大臂空间运动信号或所述手部握力信号进行归一化计算，转化为标量信号；

对所述手部关节弯曲信号、所述前臂和大臂空间运动信号或所述手部握力信号对应的标量信号进行重采样计算，使其信号频率与所述近红外脑血氧信号保持一致；

计算重采样信号与所述近红外脑血氧信号的标量信号的皮尔逊相关系数，表征触力/运动信息与近红外脑功能的相关程度；

基于贝叶斯推论的效应连接计算方法，计算重采样信号与所述近红外脑血氧信号的标量信号间的耦合强度CSm和耦合方向CDm，表征触力/运动信息与近红外脑功能的因果关系。

2.根据权利要求1所述的近红外脑功能与触力/运动信息融合的评估方法，其中，在步骤3)的拟实场景中，在触碰到虚拟物体时触觉反馈模块能够在使用者指端产生振动触觉。

3.根据权利要求1所述的近红外脑功能与触力/运动信息融合的评估方法，其中，根据以下步骤来处理步骤5)中所传输的近红外脑血氧信号：

根据连续复小波变换计算、时域平均计算、小波相位相干计算和基于贝叶斯推论的效应连接计算，得到小波幅值WA、小波相位相干性WPCO、耦合强度CS和耦合方向CD，并根据侧偏性指标计算规则，以某大脑半球与对侧大脑半球的脑功能指标之差除以某大脑半球与对侧大脑半球的脑功能指标之和，即公式：

计算基于所述小波幅值WA的侧偏性系数lWA、基于小波相位相干性WPCO的侧偏性系数lWPCO和基于耦合强度CS的侧偏性系数lCS。

4.根据权利要求1所述的近红外脑功能与触力/运动信息融合的评估方法，其中，根据以下步骤来处理步骤5)中所传输的手部关节弯曲信号、前臂和大臂空间运动信号或手部握力信号：

对一次任务训练时间段内所述手部关节弯曲信号、所述前臂和大臂空间运动信号或所述手部握力信号进行一阶和二阶微分运算，得到信号变化速度和加速度；

对一次任务训练时间段内所述手部关节弯曲信号、所述前臂和大臂空间运动信号或所述手部握力信号进行插值拟合计算，得到对应的插值拟合信号；

根据平滑度计算方法：

计算平滑度r，其中，f(n)为原始信号，F(n)为插值拟合信号，得到平滑度指标，表征手部弯曲、前臂和大臂空间运动和手部握力改变的平顺性。