[发明专利]基于脑皮层血红蛋白信息识别运动模式的实现方法

摘要

本发明公开了一种基于脑皮层血红蛋白信息识别运动模式的实现方法，受试者在四种运动模式下自主控制起始与终止时刻，针对脑皮层血红蛋白浓度的变化速率，应用统计分析方法分析在不同的运动模式下脑皮层各个运动关联区域内含氧与脱氧血红蛋白的统计差异，基于统计特征区分出起坐和上下台阶两种相对运动趋势；在此基础上，分析脑皮层各个运动区域之间的含氧和脱氧血红蛋白差异，结合双腿相对运动趋势以及新的统计特征判别出具体的运动模式。应用非侵入式NIRS技术记录人体脑皮层血红蛋白浓度信息，无需外界刺激和前期训练，对测试环境以及受试者限制少；具有理想的空间和时间分辨率等优点；提高了助行设备的智能性。

主权项

一种基于脑皮层血红蛋白信息识别运动模式的实现方法，其特征在于：包括以下步骤:(1)设置四种运动模式，即上、下台阶和起、坐：所述上、下台阶运动又称为双腿非镜像周期运动；所述起、坐运动又称为双腿镜像对称运动；受试者在该四种运动模式下自主控制运动的起始与终止时间；(2)将测试的脑皮层运动关联区域分为左侧前运动区、右侧前运动区、运动辅助区、前运动辅助区和主要运动区五个关联区域；(3)应用近红外光脑功能成像设备对受试者在四种运动模式下大脑皮层的各个运动关联区域的血红蛋白浓度进行记录；(4)测试受试者在四种运动模式下大脑皮层各个运动关联区域内不同血红蛋白种类的浓度信息；(5)受试者头戴测试头套，且测试头套与头部的脑皮层五个运动关联区域一一对应的放置好；(6)受试者根据日常生活中的动作速度来掌握测试速度，首先做第一组任务：起、坐动作，受试者根据日常的起、坐习惯和速度来完成这一动作；并重复四次，每次动作的开始和终止均由受试者自主控制,实验操作者负责标记；(7)受试者根据日常生活中的动作速度来掌握测试速度，然后做第二组任务：上、下台阶动作，受试者根据日常的起、坐习惯和速度来完成这一动作；并重复四次，每次动作的开始和终止均由受试者自己控制,实验操作者负责标记；(8)基于所测试的血红蛋白数据，应用统计分析法来分析在不同的运动模式下大脑皮层各个运动关联区域内含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的变化速率统计差异；将0.5作为显著性水平，即显著性水平值的阈值；当显著性水平≤0.05时，表示统计差异有显著意义；当显著性水平≥0.5时，表示统计差别无显著意义；(9)在步骤(8)的基础之上，分别分析各个大脑皮层运动关联区域之间含氧血红蛋白变化速率的差异与脱氧血红蛋白变化速率的差异；(10)根据步骤(8)和(9)分析的差异情况对受试者的运动模式进行识别；(11)在右侧前运动区：如果含氧血红蛋白变化速率与脱氧血红蛋白变化速率之间具有显著的统计差异，则认为是双腿非镜像周期重复运动；如果含氧血红蛋白变化速率与脱氧血红蛋白变化速率之间没有统计差异，而且统计结果显著性水平≥0.5，则认为是双腿镜像对称运动；(12)针对双腿非镜像周期重复运动趋势，在左侧前运动区：如果含氧血红蛋白变化速率与脱氧血红蛋白变化速率之间具有显著的统计差异，则判断为是‘下台阶’运动模式；如果含氧血红蛋白变化速率与脱氧血红蛋白变化速率之间没有统计差异，且显著性水平≥0.5，则判断为‘上台阶’运动模式；(13)针对双腿镜像对称运动趋势，如果各个运动区域的脱氧血红蛋白变化速率之间具有显著差异，则判断为‘坐下’运动模式；若各个运动区域的脱氧血红蛋白变化速率之间没有明显差异，而且显著性水平≥0.5，则判断为‘起立’运动模式。