[发明专利]一种基于脑机接口与虚拟现实技术的上肢康复训练方法

摘要

一种基于脑机接口与虚拟现实技术的上肢康复训练方法，患者佩戴电极帽及VR眼镜，连接计算机、脑电放大器与智能手机；计算机判断患者是否是第一次训练，如果是，则首先采集脑电EEG信号，进行个体化分类器校准，然后开始一次训练；否则直接开始一次训练；训练过程中，VR眼镜与智能手机为患者构建第一人称视角的上肢训练动作场景，患者通过持续运动想象练习，实时控制虚拟场景中的上肢动作，计算机中的BCI模块依据患者当前训练效果，自动调整分类器；训练结束后，BCI模块的分类器进行自适应调整用于下次训练，本发明保证训练难度与患者功能恢复情况相适应，不需要在每次康复训练前进行数据采集用于校准，节省时间。

主权项

1.一种基于脑机接口与虚拟现实技术的上肢康复训练方法，其特征在于，包括以下步骤：1)患者佩戴电极帽及VR眼镜，连接计算机、脑电放大器与智能手机；2)判断患者是否是第一次训练，如果是，则首先采集脑电(electroencephalography，EEG)信号，进行个体化分类器校准，然后开始一次训练；否则直接开始一次训练；3)训练过程中，VR眼镜与智能手机为患者构建第一人称视角的上肢训练动作场景，患者通过持续运动想象练习实时控制虚拟场景中的上肢动作，计算机中的BCI模块依据患者当前训练效果，自动调整分类器；4)训练结束后，BCI模块的分类器进行自适应调整，用于下次训练；所述步骤3)中患者通过持续运动想象练习实时控制虚拟场景中的上肢动作以及BCI模块在一次训练中的自动调整过程，包括以下步骤：3.1)长度为250毫秒的移动时间窗截取实时采集到的EEG数据；3.2)对时间窗内的EEG数据利用CSP法进行特征提取；3.3)调取最优化分类器参数，对提取到的特征进行处理，依据初始决策阈值对分类器输出结果进行决策；3.4)如果分类结果为患者当前没有进行运动想象，则判断是否是第n次检测结果为无运动想象，如果不是，则降低虚拟场景中肢体运动速度后返回步骤3.1)，读取下一个移动时间窗内EEG数据；3.5)如果是n次检验结果为无运动想象，则停止虚拟场景中上肢运动；然后判断是否是连续n+m次检测无运动想象，是，则降低分类器决策阈值后返回步骤3.1)，读取下一个移动时间窗内EEG数据，如果不是，则直接返回步骤3.1)；3.6)如果步骤3.3)判断结果表明患者在进行运动想象，则利用AR模型法估计功率谱后计算事件相关去同步(Event Related Desynchronization，ERD)强度M，并依据ERD强度M计算虚拟场景中上肢运动速度为v＝V(1‑e‑k·M)，其中k为常数，用于调整运动速度随ERD强度变化的快慢，M∈(0,1)，V为最大肢体运动速度；3.7)判断是否连续k次检测到运动想象状态，如果不是，则判断训练时间是否结束，如果是，则结束本次训练；如果不是，则返回步骤3.1)，读取下一个移动时间窗内EEG数据；3.8)如果检测到连续k次运动想象状态，则恢复分类器决策阈值至本次训练开始时的水平；然后判断训练时间是否结束，如果是，则结束本次训练，如果不是，则返回步骤3.1)，读取下一个移动时间窗内EEG数据。