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(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(huì)老齡化問(wèn)題日益凸顯，腦卒中發(fā)病率也在逐年升高，臨床上對(duì)于有效的腦卒中康復(fù)療法有著迫切的需求。相對(duì)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(wú)法直接通過(guò)患者的自主意識(shí)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(guó)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(shí)來(lái)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(duì)右側(cè)肢體想象動(dòng)作的事件相關(guān)去同步（ERD）腦電信號(hào)進(jìn)行特征提取，然后利用支持向量機(jī)（SVM）區(qū)分想象過(guò)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(duì)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(duì)側(cè)占優(yōu)系數(shù)作為評(píng)價(jià)手段，對(duì)腦卒中患者使用BCIFES系統(tǒng)的康復(fù)效果進(jìn)行

4、了評(píng)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(duì)側(cè)占優(yōu)系數(shù)來(lái)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?duì)側(cè)占優(yōu)，這說(shuō)明通過(guò)康復(fù)訓(xùn)練，患側(cè)肢體映射的對(duì)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(guò)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