[发明专利]基于脑机交互与深度学习的脑卒中主动式手部康复系统

说明书

本发明公开了一种基于脑机交互与深度学习的脑卒中主动式手部康复系统：包括脑电帽、FPGA采集设备、图像刺激模块、上位机和手部运动支架；脑电帽和FPGA采集设备用于采集被试者运动想象脑电信号，并进行预处理操作，通过无线传输到上位机；所述图像刺激模块根据训练项目产生对应的运动视觉提示，以提示被试者进行相应动作的想象；同时所述上位机接收到脑电信号后对脑电信号解码并生成对应的控制信号；所述手部运动支架接收到控制信号牵引被试者手部运动，完成对应的训练。本发明具有安全性高、节省人力、趣味性高的特点，可以最大程度的发挥使用者的主动性，提高康复效果。

技术领域

本发明属于康复工程、脑机接口以及神经控制等领域，更具体地说，是涉及一种基于脑机交互与深度学习的脑卒中主动式手部康复系统。

背景技术

根据世卫组织报道，在世界范围内脑卒中已经成为仅次于癌症和心冠病死亡的原因。近几年以来，随着我国社会老龄化不断加剧，由于脑卒中引起的运动功能障碍患者数量正持续增加。调查显示，城乡合计脑卒中已成为我国第一位死亡原因，也是中国成年人残疾的首要原因，脑卒中具有发病率高、死亡率高和致残率高的特点。脑卒中后患者常常患有不同部位和不同程度的偏瘫，当偏瘫发生在手部时，由于脑部缺血引起控制手部神经损伤，来自上神经元的神经冲动不能传到下运动神经，导致手部运动功能出现运动障碍，包括无法完成日常的抓取、移动等以及手指间的协调配合。由于手部偏瘫患者丧失了手部运动功能，神经元细胞也遭到了不同程度的损坏，导致手部的反射能力也会突然的扩大或减小，手部运动功能障碍患者临床通常会表现为手指肌张力增高、肌肉痉挛、手指屈伸困难、手指间运动失调等的病理现象。

经临床研究证明，对于初期的偏瘫患者应当尽早的参与康复治疗，加强偏瘫部位的肌功能，通常患病后的1-3个月时间为偏瘫康复的最佳时期，在这一时间段参与康复治疗往往能达到最佳的治疗效果，加快偏瘫患者的康复进程，3个月后会因为废用综合征、误用综合征等出现运动功能恢复缓慢的症状，甚至可能会留有后遗症。

将脑机接口技术应用于手指康复系统中，可以让患者的脑部直接参与到康复训练中，有助于患者脑部神经皮质的重构，修复大脑中枢神经控制系统的功能，另一方面也能够激发患者的主动性和积极性，提高康复治疗的效果。传统的临床康复训练效率低下，尤其是针对脑卒中瘫软期，治疗过程枯燥乏味，患者的主动性较差、效果有限，这使得康复周期较长。康复器械与传统的医疗康复具有无可比拟的优势。康复器械在帮助患者康复的过程中可以定量的调节康复的训练量，产生客观的康复评价指标。

然而，国内外现有的康复系统仍然存在很多缺点和不足。目前主流功能康复疗法，如冷疗法、电刺激法、借助康复机器人等方法，不但会耗费大量的人力物力，而且忽视了患者的主动性。缺乏大脑神经系统的直接参与，这些原因使得外部肢体和大脑之间的功能连接修复有限，康复效果不尽如人意。为了解决上述问题，人们一直在寻求一种更加合理的解决方案。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提出一种基于脑机交互与深度学习的脑卒中主动式手部康复系统，具有安全性高、节省人力、趣味性高的特点，可以最大程度的发挥使用者的主动性，提高康复效果。

本发明的目的可通过以下技术方案实现。

本发明基于脑机交互与深度学习的主动式手部训练系统，包括脑电帽、FPGA采集设备、图像刺激模块、上位机和手部运动支架，所述FPGA采集设备与脑电帽通过DUSB37接口连接，所述FPGA采集设备与上位机之间采用无线通讯，所述上位机分别与图像刺激模块和手部运动支架电连接；

所述脑电帽和FPGA采集设备用于采集被试者运动想象脑电信号，并进行预处理操作，通过无线传输到上位机；所述图像刺激模块根据训练项目产生对应的运动视觉提示，以提示被试者进行相应动作的想象；同时所述上位机接收到脑电信号后对脑电信号解码并生成对应的控制信号；所述手部运动支架接收到控制信号牵引被试者手部运动，完成对应的训练。