[发明专利]一种基于稳态视觉诱发电位的手功能主动康复训练系统及方法

说明书

一种基于稳态视觉诱发电位的手功能主动康复训练系统及方法，系统包括人机交互界面模块A、信号采集模块B、信号处理模块C和手功能康复机器人模块D；通过刺激人机交互界面模块A中的频闪产生视觉诱发电位，信号采集模块B获取脑电信号后，信号处理模块C进行预处理、特征提取和特征分类，最后将特征分类结果转化为控制命令，通过通讯模块驱动手功能康复机器人模块D的气动式软体手功能康复机器人进行康复训练，其中，在脑电信号处理部分融合了独立成分分析和典型相关分析，实验证明对64通道脑电信号特征提取更有效；本发明设备使用简单，界面友好，不需要使用者具有编程经验，易于推广普及。

技术领域

本发明涉及一种医疗辅助系统，尤其涉及一种基于稳态视觉诱发电位的手功能主动康复训练系统及方法。

背景技术

脑卒中和脑外伤在一定程度上会导致患者上肢或下肢运动功能的缺失，其手功能障碍一般表现为屈曲挛缩，关节伸展困难，丧失抓握、对捏等精细的运动功能，需要通过康复训练来恢复。为保证治疗效果和平衡医生与患者的数量，临床通常采用手功能康复机器人来辅助手指弯曲伸展运动的训练。

脑机接口(Brian-Computer Interface，BCI)可以为有运动功能障碍的患者提供一种不依赖运动系统与外界交流的信息通道，通过大脑与外部设备的信息交互，发出对外部设备的控制命令或者接收来自外部设备的信号，以帮助患者恢复运动功能。在康复治疗中，患者主动参与或激发其主动运动的意愿，可以显著改善患侧大脑的侧支循环和局部循环，以及脑血流状况，对运动康复治疗有着强化作用。手功能康复机器人与BCI技术结合进行康复训练，为康复训练系统引入患者主动运动意愿信息、提高患者训练主动性和积极性提供了可能。

稳态视觉诱发电位(Steady-State Visual Evoked Potentials，SSVEP)可以作为BCI系统的输入脑信号成分，具有信噪比高和响应时间低的特点，它是当人眼注视大于4Hz频率调制的周期性视觉刺激时在大脑中产生的一种周期性响应，并具有和视觉刺激频率相同的基频与谐波频率。由于SSVEP容易产生和采集，频谱特征明显，故而SSVEP被广泛应用于BCI。

随着社会的迅速发展，我国人口老龄化现象日益严重，而脑卒中则是中老年人致残的首要原因。同时，社会发展、城市建设也易造成工地伤残事故和交通事故，脑外伤患者增多，他们容易发生肢体瘫痪。目前针对患者手功能康复训练系统已有专门的研究，但其手功能康复机器人多采用预先编辑的固定程序控制，患者无法积极主动参与到康复训练过程中，其治疗效果有一定的局限性。同时，传统的手功能康复机器人大多为外骨骼式，并用电机驱动机械式手臂，其安全性和舒适性较低，存在二次伤害的可能性。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种一种基于稳态视觉诱发电位的手功能主动康复训练系统及方法，通过液晶显示屏的上方块闪烁来刺激诱发SSVEP，同时采用融合独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)和典型相关分析(Canonical Correlation Analysis,CCA)的ICCA算法对脑电信号进行有效的特征提取，处理手功能受损患者注视不同频率闪烁刺激时产生的脑电信号，从而判断患者的训练意图，发出控制指令驱动气动式软体手功能康复机器人的主动控制。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于稳态视觉诱发电位的手功能主动康复训练系统，包括人机交互界面模块A、信号采集模块B、信号处理模块C和手功能康复机器人模块D；

所述的人机交互界面模块A是用于提供用户与计算机系统之间信息交互的平台，在该平台中，用户能够完成通讯连接和训练模式选择的功能，在被动训练模式下，用户将进一步选择训练方式；在主动训练模式下，液晶显示屏上将呈现刺激频闪；

所述的信号采集模块B用于采集液晶显示屏上刺激频闪所诱发的SSVEP；