基于BCI的上肢輔助康復(fù)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā).pdf

1、腦機(jī)接口(Brain-Computer Interface，BCI)是一種不依賴于人的外周神經(jīng)系統(tǒng)與肌肉組織，直接從大腦獲取與外界通訊信息的全新人機(jī)接口方式。BCI研究的重要意義就是可以為那些有嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)功能障礙但思維正常的人提供一種與外界環(huán)境進(jìn)行交流和控制的途徑。
　　本文在充分比較分析了各類BCI系統(tǒng)使用性能的基礎(chǔ)上，以運(yùn)動(dòng)想象為切入點(diǎn)，進(jìn)行了一項(xiàng)探索性的研究工作。本研究將BCI技術(shù)與研制的一套基于 ARM微處理器的輔助康復(fù)治療

2、儀相結(jié)合，提出了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案：將想象左右手運(yùn)動(dòng)時(shí)大腦感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)域產(chǎn)生的ERD/ERS電位轉(zhuǎn)化為對(duì)輔助康復(fù)治療儀的控制命令，在聯(lián)機(jī)方式下，通過(guò)串口控制該輔助康復(fù)治療儀進(jìn)行相應(yīng)的訓(xùn)練操作，提高康復(fù)的過(guò)程。
　　該基于BCI的上肢輔助康復(fù)系統(tǒng)是由信號(hào)采集、信號(hào)處理和上肢輔助康復(fù)裝置三大部分以及接口控制電路組成。其中，信號(hào)處理部分是BCI研究的核心。該部分，使用第二屆國(guó)際BCI競(jìng)賽的相關(guān)公開(kāi)數(shù)據(jù)，針對(duì)想象左右手運(yùn)動(dòng)腦電信號(hào)采用離散小

3、波變換方法進(jìn)行了特征提??；之后，在信號(hào)分類環(huán)節(jié)分別采用Fisher線性判別分析法和支持向量機(jī)方法進(jìn)行分類。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的分類比較，最終分類結(jié)果表明：支持向量機(jī)的分類誤判率是最低的，能很好地識(shí)別出想象左右手運(yùn)動(dòng)兩種意識(shí)任務(wù)，得到理想的分類效果。
　　在上肢輔助康復(fù)裝置部分，設(shè)計(jì)了一套以ARM微處理技術(shù)和集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合模塊化軟件設(shè)計(jì)思想的輔助康復(fù)治療儀。該治療儀有兩種工作方式，除了可以單獨(dú)作為一種康復(fù)訓(xùn)練儀器由醫(yī)護(hù)人員協(xié)助使用外