[发明专利]基于视觉运动诱发的脑控下肢主被动协同康复训练系统

摘要

基于视觉运动诱发的脑控下肢主被动协同康复训练系统，包括视觉刺激模块，视觉刺激模块的输出和脑电信号采集模块的第一输入连接，脑电信号采集模块的第二输入和下肢康复训练模块的输出连接，脑电信号采集模块的输出和具有主被动协同控制模块的计算机的输入连接，具有主被动协同控制模块的计算机的第一输出和视觉刺激模块的输入连接，具有主被动协同控制模块的计算机的第二输出和下肢康复训练模块的输入连接；实现对运动控制神经的主动刺激和对运动感知神经的被动刺激，建立一条闭环的神经旁路，促进神经重组与重建；同时，充分发挥患者的主观意愿来进行康复训练，增强康复训练的趣味性来调动患者的积极性。

主权项

基于视觉运动诱发的脑控下肢主被动协同康复训练系统，包括视觉刺激模块，其特征在于：视觉刺激模块的输出和脑电信号采集模块的第一输入连接，脑电信号采集模块的第二输入和下肢康复训练模块的输出连接，脑电信号采集模块的输出和具有主被动协同控制模块的计算机的输入连接，具有主被动协同控制模块的计算机的第一输出和视觉刺激模块的输入连接，具有主被动协同控制模块的计算机的第二输出和下肢康复训练模块的输入连接；所述的视觉刺激模块包括基于稳态视觉运动诱发电位(SSMVEP)的脑‑机接口刺激范式、虚拟人物和虚拟训练场景，其中，基于SSMVEP脑‑机接口刺激范式采用收缩‑扩张的运动方式，基于SSMVEP脑‑机接口刺激范式与虚拟人物相结合实现对人运动控制神经的主动刺激，并诱发大脑特定的脑电信号；虚拟训练场景具有升级策略、竞争机制和惩罚机制；所述的脑电信号采集模块实现对人大脑视觉区的脑电信号采集；所述的下肢康复训练模块带动人下肢进行往复式运动，实现对运动感知神经的被动刺激；所述的具有主被动协同控制模块的计算机包括脑电信号处理模块、下肢康复训练设备控制模块和虚拟人物控制模块，脑电信号处理模块将处理结果以TCP/IP通信方式传输给下肢康复训练设备控制模块，以键值的方式传输给虚拟人物控制模块，从而保证下肢康复训练设备模块给予人的被动刺激和视觉刺激模块给予人的主动刺激的一致性，实现脑控主被动协同康复训练；所述的虚拟人物控制模块实现对虚拟人物控制，使虚拟人物实现与真实人相同的行走、左转、右转和站立动作；所述的脑电信号处理模块采用基于特征频率相关显著度的异步控制算法实现对脑电信号处理，该算法包括脑电信号预处理、计算典型相关系数和计算特征频率相关显著度评判指标；所述的脑电信号预处理按照预定的窗长和滑移交叠量截取EEG信号，采用0.1～100Hz的巴特沃斯带通滤波器，去除低频漂移和高频杂波，同时设置50Hz的陷波滤波器，消除工频干扰；所述的计算典型相关系数通过使用典型相关分析来计算；所述的计算特征频率相关显著度评判指标如下：式中：Ind为特征频率相关显著度，K为特征频率总个数，k为特征频率序号，s为具有最大典型相关系数的刺激单元，f为特征频率，ρ为典型相关系数；该指标即具有最大典型相关系数的刺激单元s的相关系数ρ(fs)与其他所有刺激单元相关系数平均值的比值，Ind越大表示目标反转频率相关系数相对越高，当Ind小于某一阈值T时，可判断为空闲状态，阈值T由受试者工作特征曲线(ROC曲线)选取。