基于BCI-FES的肢體功能重建系統(tǒng)研究.pdf_第1頁
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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(xué)科專業(yè):生物醫(yī)學(xué)工程研究生:翟天辰指導(dǎo)教師:賀斌教授天津大學(xué)精密儀器與光電子學(xué)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(jī)械式被動(dòng)康復(fù)輔具,圍繞功能性電刺激(FES)進(jìn)行的肢體功能重

2、建技術(shù)被普遍認(rèn)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(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制,進(jìn)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(dòng)作型腦機(jī)接口(BCI)與FES技術(shù)結(jié)合,在體外重建腦卒中患者的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)機(jī)能。研究中根據(jù)腦卒中康復(fù)的臨床實(shí)際需求,設(shè)計(jì)并完成了符合YY06072007標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)作的事件相關(guān)去同步(ERD)腦電信號進(jìn)行特征提取,然后利用支持向量機(jī)(SVM)區(qū)分想象過程中的運(yùn)動(dòng)與靜息狀態(tài),再將想象動(dòng)作誘發(fā)電位驅(qū)動(dòng)輸出FES裝置的控制命令,同時(shí)對分類閾值進(jìn)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(jī)接口臨床實(shí)驗(yàn)。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(jià)手段,對腦卒中患者使用BCIFES系統(tǒng)的康復(fù)效果進(jìn)行

4、了評價(jià),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(fēng)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(shí)同側(cè)腦區(qū)的運(yùn)動(dòng)皮層代償功能也逐漸減弱。本研究臨床試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)腦卒中患者在經(jīng)過文中設(shè)計(jì)的BCIFES系統(tǒng)訓(xùn)練后,肢體運(yùn)動(dòng)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(jī)接口;功能性電刺激;腦卒中

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