[发明专利]一种基于光学脑成像的运动神经反馈系统及训练方法

权利要求书

1.一种基于光学脑成像的运动神经反馈系统，其特征在于，所述系统包括光学脑成像设备、中央处理器及显示器；所述光学脑成像设备用于采集参与者大脑血氧的光强信号；所述中央处理器用于对采集到的光强信号进行处理，形成偏侧化指标，并将偏侧化指标进行比较，得到奖励或惩罚的神经反馈信息，并将神经反馈信息转化为视觉信号；所述显示器用于显示转化为视觉信号的神经反馈信息，指导参与者的康复训练。

2.根据权利要求1所述的基于光学脑成像的运动神经反馈系统，其特征在于，所述中央处理器包括血氧处理模块、偏侧化指标模块、神经反馈模块，所述血氧处理模块用于将光学脑成像设备采集到的光强信号转化为血氧信号，所述偏侧化指标模块用于从血氧信号中提取偏侧化指标，所述神经反馈模块包括比较模块和反馈模块，所述比较模块用于比较偏侧化指标，所述反馈模块用于将偏侧化指标比较结果形成神经反馈信息。

3.根据权利要求1所述的基于光学脑成像的运动神经反馈系统，其特征在于，光学脑成像设备包括放置在参与者脑部的光学探头，所述光学探头的数量大于或等于2个，并且呈对称分布于受损侧大脑和健康侧大脑。

4.根据权利要求2所述的基于光学脑成像的运动神经反馈系统，其特征在于，所述比较模块包括偏侧化指标比较模块及血氧信息比较模块，所述偏侧化指标比较模块用于将实时的偏侧化指数与初始偏侧化指数进行比较，所述血氧信息比较模块用于将实时的血氧指数与初始的血氧指数进行比较，所述神经反馈模块根据偏侧化指数及血氧指数的比较结果，形成神经反馈信息。

5.一种基于光学脑成像的运动神经反馈训练方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1-4任一项所述的基于光学脑成像的运动神经反馈系统实现，所述方法包括以下步骤：

步骤S01：光学成像设备采集参与者在特定训练任务过程中脑部血氧的光强信号并传递至中央处理器，所述光强信号包括受损侧大脑的光强信号及健康侧大脑的光强信号；

步骤S02：中央处理器对步骤S01中获得的光强信号进行分析，将光强信号转化为血氧信号，得到血氧指数Hb；

步骤S03：中央处理器将血氧信号转化为偏侧化指标，获得偏侧化指数LI，所述偏侧化指数LI的计算公式为训练前测得的偏侧化指数为初始偏侧化指数LI0；

步骤S04：参与者执行特定训练任务，光学成像设备采集参与者在执行特定训练任务过程中参与者受损侧大脑及健康侧大脑血氧的光强信号，传递至中央处理器，中央处理器将光强信号进行分析处理，得到实时偏侧化指数LIt，中央处理器通过比较实时偏侧化指数LIt和初始偏侧化指数LI0，得到神经反馈信息，并将所述神经反馈信息形成视觉信号传递至显示器，反馈给参与者；

步骤S05：参与者根据接收到的神经反馈视觉信号调节特定训练任务，重复步骤S04，直至所述特定训练任务结束。

6.根据权利要求5所述的基于光学脑成像的运动神经反馈训练方法，其特征在于，所述神经反馈信息包括奖励反馈或惩罚反馈中的一种。

7.根据权利要求6所述的基于光学脑成像的运动神经反馈训练方法，其特征在于，所述神经反馈信息为奖励反馈时，LIt大于LI0，参与者根据奖励反馈继续加强对应的康复训练。

8.根据权利要求7所述的基于光学脑成像的运动神经反馈训练方法，其特征在于，所述步骤S05中，训练任务的调节程度依据LIt与LI0的差值制定。

9.根据权利要求6所述的基于光学脑成像的运动神经反馈训练方法，其特征在于，所述神经反馈信息为惩罚反馈时，LIt小于LI0，参与者根据惩罚反馈削弱对应的康复训练，削弱的程度依据LI0与LI1的差值制定。

10.根据权利要求5所述的基于光学脑成像的运动神经反馈训练方法，其特征在于，所述步骤S02中，所述光强信号转化为血氧信号过程中，通过零相位带通FIR滤波器去除基线漂移和高频噪声，以及通过样条差值去除运动伪迹。