基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法、装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法、装置。本发明专利技术的目的是提供一种基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法、装置，以提高患者康复训练的积极性，并促进大脑功能的重建。本发明专利技术的技术方案是：一种基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法，其特征在于：向患者呈现能激发患者镜像神经元产生主动运动意念的外界刺激；获取患者包含主动运动意念的脑电信号；根据脑电信号分析患者运动意图；根据患者运动意图控制运动执行模块辅助患者患肢完成该患者运动意图对应的运动。本发明专利技术适用于大脑康复训练领域。

Hybrid active rehabilitation method and device based on image neuron and brain computer interface

【技术实现步骤摘要】
基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法、装置
本专利技术涉及一种基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法、装置。适用于大脑康复训练领域。
技术介绍
镜像神经元是二十世纪末神经科学领域最重要的发现，在神经康复中已经被用于认知障碍、言语障碍、运动功能障碍的康复，具有重要的潜力和临床应用价值。镜像神经元是一类特殊的神经元，不仅在个体执行特定动作时兴奋，在个体观察其它同类执行相同或相似动作时也兴奋。镜像神经元疗法的作用机制可能是通过镜像神经元系统的激活来促使大脑发生可塑性改变和功能重组，进而促进受损的运动功能恢复，很多研究通过脑功能磁共振检查也证实了这一观点。镜像神经元系统提供了一种能够统一动作感知与动作执行的“观察-执行匹配机制”。研究表明，这种机制在动作理解、动作模仿、运动想象及运动学习等过程中起关键作用。近年来，基于镜像神经元理论，产生了许多新的康复治疗方法，如动作观察疗法、运动想象疗法、镜像疗法、虚拟现实疗法、脑机接口技术等。将脑机接口(Brain-ComputerInterface,BCI)技术应用于康复训练设备，可以在没有周围神经和肌肉的正常传输通路的情况下使得人与外界环境进行交互，替代部分肢体功能。基于运动想象范式的脑机接口技术能够有效帮助大脑受损功能进行重塑。我国具有全世界最大的人口基数和残障人数数量，但专业的康复医院及康复设备还很少，康复医生的数量也难以满足需求。因此，采用康复机器人来辅助或替代康复医生的工作是一种必然趋势，尤其是能够调动患者主动性的，疗效好、操作简便、趣味性强的机械设备会更加受青睐。然而，目前的康复机器人主要帮助患者进行被动训练，通过对患肢到大脑的运动感知神经通道的单向刺激来促进神经通路的重塑，但这种方式内容枯燥，效率较低，缺乏对患者参与积极性的维持，缺乏对运动控制神经通路的刺激和主动运动意念的激发，未能很好地完成运动神经回路的康复和重建，因而治疗效果较差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法、装置，以提高患者康复训练的积极性，并促进大脑功能的重建。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法，其特征在于：向患者呈现能激发患者镜像神经元产生主动运动意念的外界刺激；获取患者包含主动运动意念的脑电信号；根据脑电信号分析患者运动意图；根据患者运动意图控制运动执行模块辅助患者患肢完成该患者运动意图对应的运动。获取患者康复状态；根据康复状态确定所述运动执行模块辅助患者患肢完成运动的介入程度。当运动执行模块辅助患者患肢完成相应运动后，向患者呈现运动反馈。所述运动反馈为多感觉反馈，包括视觉反馈、听觉反馈和触觉反馈。所述外界刺激涉及视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉的刺激，其中视觉刺激为向用户呈现患者患肢对应部位的运动影像。所述运动影像呈现方式为以下方式中的一种或几种结合：a、采用镜子反映患者健侧肢体的运动；b、利用计算机显示设备播放人体运动的影像；c、通过计算机显示设备和传感器模拟肢体的运动；d、利用虚拟现实技术呈现肢体的运动。所述根据脑电信号分析患者运动意图包括对脑电信号进行特征提取和分类，脑电信号特征提取方法包括有谱分析、自回归分析、共空间模式、源重建；脑电信号分类算法包括线性判别分析、支持向量机分析、人工神经网络、模糊系统。一种基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复装置，其特征在于，包括：外界刺激模块，用于向患者呈现能激发患者镜像神经元产生主动运动意念的外界刺激；脑机接口模块，用于获取患者包含主动运动意念的脑电信号，根据脑电信号分析患者运动意图；控制模块，用于根据患者运动意图控制运动执行模块动作；运动执行模块，用于根据控制模块的控制信号辅助患者患肢完成该患者运动意图对应的运动。所述控制模块还用于获取患者康复状态；根据康复状态确定所述运动执行模块辅助患者患肢完成运动的介入程度。还包括：运动反馈模块，用于当运动执行模块辅助患者患肢完成相应运动后，向患者呈现运动反馈。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过镜像神经元系统产生主动运动意图，激发大脑运动中枢，通过脑机接口分析患者运动意图来控制运动执行模块驱动患者患肢运动形成辅助回路，刺激运动神经通道的重建，从真正意义上实现主动意念-中枢反应-运动神经通道的重建训练，有效促进大脑功能重组。本专利技术将脑机接口技术用于运动康复疗法，不仅可以对训练过程实时监控和评估，及时根据训练情况进行调整，还可以提高患者主动训练意图，增强患者康复信心，并且可以将康复医生从重复的训练指导中解放出来，使其将精力更多地投入到设计适合患者的个性化训练方法及内容中去。本专利技术根据脑电信号判断患者主动运动意图，根据患者所处康复阶段，调节运动执行模块的介入程度，实现人进机退，逐渐降低患者对康复机器的依赖程度，最大限度提高康复效果。本专利技术借助镜子、计算机模拟等手段，向患者呈现患肢正常运动的图像，在训练前可以辅助患者进行运动想象，增加镜像神经元兴奋程度，增强运动想象脑电信号的强度，提高脑机接口技术分析的准确性；在训练过程中可以给患者提供实时反馈，提高患者训练的参与度。本专利技术在训练反馈时采用多感觉反馈能够有效增强运动学习，有利于患者特别是感知能力较弱的患者，学习控制大脑信号和重建被中断的运动神经环路。本专利技术可应用于患者早期阶段，在患者还没有肌力恢复情况下就可以进行主动运动康复，提高治疗效果。本专利技术可应用于严重无肌力患者，在患者完全丧失肌力或肌力较弱情况也可以进行主动康复训练。本专利技术可保证患者全身心投入训练进行主动康复，如果患者没有运动意图将无法进行训练，方便对患者进行监督和评价。附图说明图1为本实施例的结构框图。图2为本实施例的方法步骤流程图。具体实施方式如图1所示，本实施例为一种基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复装置，包括外界刺激模块1、脑机接口模块2、控制模块3、运动执行模块4和运动反馈模块5。本实施例中外界刺激模块1用于向患者呈现能激发患者镜像神经元产生主动运动意念的外界刺激；脑机接口模块2用于获取患者包含主动运动意念的脑电信号，根据脑电信号分析患者运动意图；控制模块3，用于根据患者运动意图控制运动执行模块4动作；运动执行模块4用于根据控制模块3的控制信号辅助患者患肢完成该患者运动意图对应的运动；运动反馈模块5用于当运动执行模块4辅助患者患肢完成相应运动后，向患者呈现运动反馈。本例中外界刺激模块1通过镜像神经元增强患者主动运动意念的激发，实现自上而下的运动控制刺激；脑机接口模块2通过采集、处理患者的包含运动意图的脑电信号进而控制运动执行模块4的运动，运动执行模块4辅助患者患肢运动，实现运动和感觉的自下而上的刺激。大脑运动意念的诱发和肢体运动、感觉系统的反馈构成系统回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法，其特征在于：/n向患者呈现能激发患者镜像神经元产生主动运动意念的外界刺激；/n获取患者包含主动运动意念的脑电信号；/n根据脑电信号分析患者运动意图；/n根据患者运动意图控制运动执行模块(4)辅助患者患肢完成该患者运动意图对应的运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法，其特征在于：
向患者呈现能激发患者镜像神经元产生主动运动意念的外界刺激；
获取患者包含主动运动意念的脑电信号；
根据脑电信号分析患者运动意图；
根据患者运动意图控制运动执行模块(4)辅助患者患肢完成该患者运动意图对应的运动。


2.根据权利要求1所述的基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法，其特征在于：
获取患者康复状态；
根据康复状态确定所述运动执行模块(4)辅助患者患肢完成运动的介入程度。


3.根据权利要求1或2所述的基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法，其特征在于：当运动执行模块(4)辅助患者患肢完成相应运动后，向患者呈现运动反馈。


4.根据权利要求3所述的基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法，其特征在于：所述运动反馈为多感觉反馈，包括视觉反馈、听觉反馈和触觉反馈。


5.根据权利要求1或2所述的基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法，其特征在于：所述外界刺激涉及视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉的刺激，其中视觉刺激为向用户呈现患者患肢对应部位的运动影像。


6.根据权利要求5所述的基于镜像神经元和脑机接口的混合式主动康复方法，其特征在于：所述运动影像呈现方式为以下方式中的一种或几种结合：
a、采用镜子反映患者健侧肢体的运动；
b、利用计算机显示设备播放人体运动的影...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔正哲，陈卫东，朱世强，傅向向，朱威灵，杨培金，
申请(专利权)人：浙江迈联医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33