[发明专利]基于光学脑成像的中枢-外周神经康复训练方法及系统

权利要求书

1.一种基于光学脑成像神经反馈的中枢-外周神经闭环康复训练方法，通过光学脑成像设备实时捕获受训患者的大脑运动功能系统的神经活动数据，其特征在于包括如下步骤：

（1）从所述神经活动数据中提取出受训患者的当前运动脑区的神经活动强度和神经活动模式，并将所述神经活动强度和神经活动模式作为反馈信息以视觉的方式呈现给所述受训患者；同时，当所述受训患者的神经活动强度和神经活动模式达到设定阈值时，康复机器人带动患肢进行运动，以运动感觉的方式反馈给所述受训患者；

（2）所述受训患者根据步骤（1）中获得的视觉、运动觉的反馈信息，调节自己的大脑神经活动；

（3）重复步骤（1）和（2），直至所述训练任务结束。

2.如权利要求1所述的中枢-外周神经闭环康复训练方法，其特征在于：

在所述步骤（1）中，通过分析所述神经活动数据提取出当前时刻的氧合血红蛋白浓度、脱氧血红蛋白浓度、任务记号和时间戳信息，并结合所述训练任务的开始时间和结束时间，计算出所述当前运动脑区的神经活动强度；

所述训练任务采用组块任务设计范式，包括交替进行的休息阶段和任务阶段，其中，以休息阶段的神经活动数据作为基线数据计算所述当前运动脑区的神经活动强度，所述当前运动脑区的神经活动强度是指所述任务阶段相对于所述休息阶段的相对血氧浓度值。

3.一种基于光学脑成像神经反馈的中枢-外周神经闭环康复训练系统，其特征在于包括光学脑成像模块、中央模块和反馈模块，其中，所述光学脑成像模块用于采集受训患者的脑成像数据，并将采集到的所述脑成像数据传输给所述中央模块；所述中央模块用于从所述脑成像数据中提取出大脑运动功能系统的神经活动强度和神经活动模式，并将之传输至所述反馈模块，同时，所述中央模块用于控制所述反馈模块向所述受训患者提供视觉反馈和运动觉反馈。

4.如权利要求3所述的中枢-外周神经闭环康复训练系统，其特征在于：

所述中央模块包括任务子模块、分析解码子模块和反馈控制子模块，

所述任务子模块用于生成任务流程、控制任务进程；

所述分析解码子模块用于结合所述任务子模块提供的训练任务分析所述脑成像数据，获得当前运动脑区的神经活动强度和神经活动模式，并将之传输至所述反馈控制子模块，

所述反馈控制子模块用于向所述反馈模块传送反馈信息，以及控制所述反馈模块向所述受训患者提供视觉反馈；同时，所述反馈控制子模块用于判断所述当前运动脑区的神经活动强度和神经活动模式是否达到设定阈值，当达到设定阈值时，进一步控制所述反馈模块向所述受训患者提供运动觉反馈。

5.如权利要求4所述的中枢-外周神经闭环康复训练系统，其特征在于：

所述训练任务包括交替进行的休息阶段和任务阶段，所述任务子模块用于通知所述分析解码子模块和所述反馈控制子模块进入休息阶段或者任务阶段；并且所述任务子模块用于将所述休息阶段和所述任务阶段的时间开始点和结束时间点通知所述分析解码子模块。

6.如权利要求4所述的中枢-外周神经闭环康复训练系统，其特征在于：

所述分析解码子模块用于对所述神经活动数据进行预处理；并从预处理得到的结果中提取出当前运动脑区的对应区域的平均信号强度，再根据来自所述任务子模块的任务开始时间信息和任务结束时间信息，计算出所述当前运动脑区的神经活动强度，所述当前运动脑区的神经活动强度是指所述任务阶段相对于所述休息阶段的相对血氧浓度值。

7.如权利要求3所述的中枢-外周神经闭环康复训练系统，其特征在于：

所述反馈模块包括呈现子模块和运动辅助子模块；

所述呈现子模块用于向所述受训患者呈现训练任务提示和提供视觉反馈；所述运动辅助子模块用于向所述受训患者提供运动觉反馈。

8.如权利要求7所述的中枢-外周神经闭环康复训练系统，其特征在于：

所述呈现子模块用于把所述训练任务提示以及所述神经活动强度和神经活动模式以画面的形式反馈给所述受训患者。

9.如权利要求7所述的中枢-外周神经闭环康复训练系统，其特征在于：

所述运动辅助子模块用于控制康复机器人带动所述受训患者的患肢进行运动。

10.如权利要求3所述的中枢-外周神经闭环康复训练系统，其特征在于：

所述光学脑成像模块的采集设备是功能近红外光谱仪。