基于BCI-FES的肢體功能重建系統(tǒng)研究.pdf

1、基于基于BCIFES的肢體功能肢體功能重建系統(tǒng)重建系統(tǒng)研究研究ResearchonExtremityMotFunctionReconstructionbyBCIFES學科專業(yè)：生物醫(yī)學工程研究生：翟天辰指導(dǎo)教師：賀斌教授天津大學精密儀器與光電子學院二零一四年十二月摘要隨著社會老齡化問題日益凸顯，腦卒中發(fā)病率也在逐年升高，臨床上對于有效的腦卒中康復(fù)療法有著迫切的需求。相對傳統(tǒng)的機械式被動康復(fù)輔具，圍繞功能性電刺激（FES）進行的肢體功能重

2、建技術(shù)被普遍認為是一種有效的臨床康復(fù)訓(xùn)練工具。但截至目前，該技術(shù)尚無法直接通過患者的自主意識實現(xiàn)運動控制，進而影響了肢體功能重建技術(shù)在我國臨床康復(fù)方面的大規(guī)模應(yīng)用和推廣。本文將想象動作型腦機接口（BCI）與FES技術(shù)結(jié)合，在體外重建腦卒中患者的運動神經(jīng)通路，引入患者的主觀意識來增加其在FES康復(fù)訓(xùn)練中的參與度，從而逐漸恢復(fù)肢體運動機能。研究中根據(jù)腦卒中康復(fù)的臨床實際需求，設(shè)計并完成了符合YY06072007標準的神經(jīng)肌肉電刺激器，在此基

3、礎(chǔ)上搭建了完整的BCIFES系統(tǒng)，利用共空間模式（CSP）對右側(cè)肢體想象動作的事件相關(guān)去同步（ERD）腦電信號進行特征提取，然后利用支持向量機（SVM）區(qū)分想象過程中的運動與靜息狀態(tài)，再將想象動作誘發(fā)電位驅(qū)動輸出FES裝置的控制命令，同時對分類閾值進行優(yōu)化，降低其誤觸發(fā)率。2名健康被試與2名腦卒中偏癱患者參與了異步腦機接口臨床實驗。研究中利用臨床康復(fù)量表、腦地形圖和對側(cè)占優(yōu)系數(shù)作為評價手段，對腦卒中患者使用BCIFES系統(tǒng)的康復(fù)效果進行

4、了評價，結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者臨床量表得分有顯著的提高。而從腦地形圖與對側(cè)占優(yōu)系數(shù)來看，中風患者同側(cè)占優(yōu)現(xiàn)象慢慢消失，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷?cè)占優(yōu)，這說明通過康復(fù)訓(xùn)練，患側(cè)肢體映射的對側(cè)腦區(qū)功能正在逐漸恢復(fù)，同時同側(cè)腦區(qū)的運動皮層代償功能也逐漸減弱。本研究臨床試驗結(jié)果證實腦卒中患者在經(jīng)過文中設(shè)計的BCIFES系統(tǒng)訓(xùn)練后，肢體運動功能可獲得較為明顯的恢復(fù)，這也體現(xiàn)了BCIFES系統(tǒng)在腦卒中肢體功能重建中的巨大潛力。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：腦機接口；功能性電刺激；腦卒中