[发明专利]一种基于源空间脑磁信号解码的脑机接口系统及应用方法

权利要求书

1.一种基于源空间脑磁信号解码的脑机接口系统，其特征在于，包括

脑磁信号采集装置，用于佩戴于受试者头部，采集受试者脑神经活动产生的脑磁信号并发送给数据采集工作站；

数据采集工作站，用于同步接收脑磁信号采集装置采集到的多通道脑磁信号并发送给实时分析工作站；

实时分析工作站，用于对收到的脑磁信号进行实时预处理、溯源和解码，并将解码信息发送给多模态刺激呈现装置和外部受控设备；

多模态刺激呈现装置，用于呈现诱发受试者脑神经活动的刺激信息或者呈现实时分析工作站解码后的神经反馈信号；

外部受控设备，用于根据收到的解码信号进行相应处理。

2.如权利要求1所述的脑机接口系统，其特征在于，还包括一磁屏蔽装置，用于为受试者提供屏蔽与脑神经活动无关的环境磁场。

3.如权利要求2所述的脑机接口系统，其特征在于，所述磁屏蔽装置为多层磁屏蔽桶或者提供自由运动空间的磁屏蔽间。

4.如权利要求1或2或3所述的脑机接口系统，其特征在于，所述实时分析工作站对脑磁信号进行实时预处理、溯源和解码的方法为：

1)采集受试者的磁共振头部结构图像，构建包括头皮、颅骨内外表面和皮层灰质在内的头模型；

2)在头模型的基础上构建脑神经活动的源空间，并结合受试者头部与脑磁信号采集装置的脑磁图探头阵列的相对位置计算从源空间到脑磁图探头阵列空间的传递矩阵；

3)对多通道脑磁信号进行信号空间分离，去除脑神经活动之外的环境干扰信号；

4)对多通道脑磁信号进行预处理，包括在时域上去除工频的带阻滤波，提取所需频率成分的带通滤波，去除眼动、心电和探头附近肌电噪声的独立成分分析，并利用实时记录的头部位置信息对受试者头动带来的影响进行补偿；

5)根据无受试者情况下空采的脑磁图数据计算脑磁信号采集装置的脑磁图探头的噪声协方差矩阵，并结合所述传递矩阵采用最小范数估计进行实时脑磁信号溯源；

6)对源空间的神经活动信号进行解码，提取用于控制外部受控设备的解码信息，或将解码得到的神经活动信号反馈给受试者用于自主神经调控。

5.如权利要求1或2或3所述的脑机接口系统，其特征在于，所述数据采集工作站对收到的连续数据流进行切分打包，并发送给实时分析工作站。

6.如权利要求1所述的脑机接口系统，其特征在于，所述外部受控设备包括义肢、语音合成器。

7.如权利要求1所述的脑机接口系统，其特征在于，所述脑磁信号采集装置采用基于无自旋交换弛豫原理的原子磁强计。