[发明专利]一种基于光学脑成像的运动神经反馈系统及训练方法

说明书

本发明公开了一种基于光学脑成像的运动神经反馈系统及训练方法，所述系统包括光学脑成像设备、中央处理器及显示器；所述光学脑成像设备用于采集参与者大脑血氧的光强信号；所述中央处理器用于对采集到的光强信号进行预处理，形成偏侧化指标，并将偏侧化指标进行比较，得到奖励或惩罚的神经反馈信息，并将神经反馈信息转化为视觉信号；所述显示器用于显示转化为视觉信号的神经反馈信息，指导参与者的康复训练。所述方法包括利用光学成像设备采集参与者在训练中脑部血氧的光强信号，通过中央处理器转化和形成神经反馈信号，通过神经反馈信号指导参与者调整训练。本发明通过偏侧化指标的变化来反映康复训练的成效，进而能更有效的指导康复训练。

技术领域

本发明涉及康复辅具技术领域，特别涉及一种基于光学脑成像的运动神经反馈系统及训练方法。

背景技术

脑卒中，脑外伤或多种脑部手术等引起的神经受损常导致运动功能障碍。神经反馈通过实时采集参与者的大脑神经反应并及时呈现给参与者，要求参与者选择性增强或抑制该反馈信号，使得参与者在一定程度上能够自主地对大脑神经活动进行调节，从而促进或增强功能恢复。现有技术中，各种神经反馈方法已成功应用于运动康复，如：基于脑电(EEG)信号的神经反馈已经用于运动障碍的康复(A Mottaz,T Corbet,N Doganci,CMagnin,P Nicolo,A Schnider,AG Guggisberg.Modulating functional connectivityafter stroke with neurofeedback:Effect on motor deficits in a controlledcross-over study.Neuroimage Clin,2018,20:336-346)，基于光学成像的神经反馈也用于提高运动想象对运动功能的恢复效果(Mihara M,Hattori N,Hatakenaka M,Yagura H,Kawano T,Hino T,Miyai I:Near-infrared Spectroscopy-mediated NeurofeedbackEnhances Efficacy of Motor Imagery-based Training in Poststroke Victims APilot Study.Stroke 2013,44(4):1091)。再如：中国专利CN201210154003.1提供了一种以磁共振技术实时监测截肢者大脑初级运动皮层的神经反馈信号，进而指导截肢者进行残肢运动康复训练的方法。中国专利CN201811108551.4提供了一种基于近红外光谱技术的神经反馈方法及系统，根据脑激活和脑功能连接参数作为反馈信号呈现给参与者，以使其特定功能系统的神经活动得到训练。中国专利CN201910211696.5涉及一种双模态脑-机交互式运动神经反馈训练装置和方法，依据脑电和脑血氧信息决策是否驱动视听觉反馈和基于电刺激的本体感觉反馈。上述基于神经反馈指导康复训练的方法，能从神经反馈的积极方向有针对性的指导康复训练。

但是，现有技术中，通过光学成像技术检测血氧浓度变化做为神经反馈指导运动康复的方法，通常依赖血氧浓度变化量来判断康复运动的成效，进而指导康复训练。但是由于血氧浓度在测量过程中存在较大波动，从而使得依赖血氧浓度变化量来指导康复运动存在偏差。

半球间竞争模型是基于交互性半球间抑制理论而得到的一种运动康复指导模型，也是指导运动康复训练的一种重要模型。交互性半球间抑制理论是指：在正常状态下，双侧大脑半球皮质存在一种程度相似的经胼胝体的相互抑制，两侧半球通过交互性抑制达到并维持功能相匹配的平衡状态。脑神经受损后，这种平衡被打破，受影响的半球受到来自未受影响半球的持续抑制兴奋性减弱，同样的，受影响侧半球的抑制减弱会导致未受影响侧半球的兴奋性增强，因此恢复双侧大脑半球间生理平衡将有利于患者恢复。但现有技术中，未有利用受损侧大脑与健康侧大脑的血氧浓度数据获取偏侧化指标，通过偏侧化指标来指导康复训练的方法。可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于光学脑成像的运动神经反馈系统及训练方法，旨在解决现有技术中依据血氧浓度变化量指导康复训练存在偏差的缺陷。