基于制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
基于fNIRS和BSDS的BCI
‑
TMS双向神经调控系统


[0001]本技术属于神经康复
，具体涉及一种基于
fNIRS
和
BSDS
的
BCI
‑
TMS
双向神经调控系统
。

技术介绍

[0002]基于运动想象的脑机接口
(brain
‑
computer interface,BCI)
是一种通过运动想象产生的神经信号实现人脑与外部设备之间直接进行通信和控制的接口，为肌肉或神经末梢受损的患者，比如渐冻症
、
卒中后运动障碍患者提供了一种高效的人机交互手段；同时，有助于激活大脑皮层可塑性，重建受损的神经功能，修复外部肢体和大脑之间的功能控制连接
。
[0003]脑机接口技术分为侵入式脑机接口技术和非侵入式脑机接口技术
。
侵入式脑机接口技术需要开颅植入探测器，应用范围受限
。
非侵入式脑机接口技术具有更广泛的应用前景，其中，比较常用的非侵入式脑机接口大多基于脑电信号
。
而脑电信号存在定位模糊
、
特异性低等局限性，通过测量血氧代谢来探测大脑活动也逐渐成为
BCI
领域的热点
。
[0004]基于
fNIRS(functional near
‑
infrared spectroscopy
，功能近红外光谱脑成像
)/>的脑机接口技术具有较高的空间分辨率，不易受到电噪声影响
。
面向脑卒中疾病的运动想象脑机接口技术可以识别患者的运动想象意图，指导患者主动想象肢体动作，实现患者主动康复
。
目前，运动想象脑机接口技术已基本实现患者的运动想象闭环神经反馈，通过给与患者任务提示，指导患者正确地进行运动想象任务，给出患者想象任务的反馈结果，三个步骤完整地实现康复训练方法
。
然而在临床应用中，尽管脑机接口技术具有主动性强
、
有效性高等特点，但是患者由于脑功能受损，皮层活性不足，往往难以配合完成训练任务
。

技术实现思路

[0005]本技术提供一种基于
fNIRS
和
BSDS
的
BCI
‑
TMS
双向神经调控系统，借助
BSDS(brain
‑
state dependent stimulation
，脑状态依赖性脑刺激
)
对目标脑区运动皮层活性进行自适应调节，优化脑机接口技术，而
BSDS
是使用
TMS(Transcranial Magnetic Stimulation,
经颅磁刺激
)
实现
。
[0006]本技术所采用的技术方案为：
[0007]一种基于
fNIRS
和
BSDS
的
BCI
‑
TMS
双向神经调控系统，包括
fNIRS
信号采集模块
、
处理模块
、TMS
模块和康复外设模块，所述
fNIRS
信号采集模块，用于采集目标脑区的
fNIRS
信号；
[0008]所述处理模块，接收
fNIRS
信号采集模块采集的
fNIRS
信号，并根据
fNIRS
信号生成第一控制指令或第二控制指令，第一控制指令被发送至所述
TMS
模块，第二控制指令被发送至康复外设模块；
[0009]TMS
模块，接收第一控制指令并对目标脑区进行经颅刺激；
[0010]所述康复外设模块，接收第二控制指令并辅助患者康复训练
。
[0011]处理模块根据目标脑区的
fNIRS
信号控制
TMS
模块或康复外设模块动作，
TMS
模块动作是对目标脑区的感觉运动皮层活性进行调节，使其活性强度能够配合脑机接口的康复训练
。
[0012]作为本技术的一种优选方案，
fNIRS
信号采集模块通过
USB
接口与处理模块通信连接，且所述
fNIRS
信号采集模块包括光极帽和光极探头，光极帽穿戴在患者脑部，光极探头采集目标脑区感觉运动皮层的
fNIRS
信号
。
[0013]作为本技术的一种优选方案，所述光极探头采集深度为颅下2‑
3cm
；且所述光极探头包括发射光极探头和接收光极探头，发射光极探头和接收光极探头的间距为
3cm。
[0014]作为本技术的一种优选方案，处理模块通过
BNC
接口与
TMS
模块通讯连接，且所述的
TMS
模块为
MagTD
磁场刺激仪
。
[0015]作为本技术的一种优选方案，
TMS
模块的刺激深度为颅下2‑
3cm。
[0016]作为本技术的一种优选方案，所述的康复外设模块为机械臂
、
功能性电刺激仪
、
生物反馈仪
、
气动康复手套中至少一种
。
[0017]本技术使用
fNIRS
信号采集模块采集进行运动想象目标脑区的血氧信号，处理模块对采集的
fNIRS
信号进行处理，择一控制
TMS
模块和康复外设模块；控制
TMS
模块对目标脑区的感觉运动皮层活性进行调节，提升运动皮层的活性以提高采集的
fNIRS
信号，当目标脑区的感觉运动皮层活性强度足够时，控制康复外设模块动作辅助患者进行康复训练，本技术使用
fNIRS
信号采集模块和
TMS
模块配合实现神经双向调控，弥补现有脑机接口的缺陷，并且本技术使用
fNIRS
信号的脑机接口对身体运动有更高的容忍度，更适合用于涉及运动等实际生活能力的康复，比如卒中后运动障碍患者康复训练
。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0019]图1为本技术的原理框图
。
[0020]图2为本技术光极探头与颅部的对应示意图
。
具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
fNIRS
和
BSDS
的
BCI
‑
TMS
双向神经调控系统，其特征在于：包括
fNIRS
信号采集模块
、
处理模块
、TMS
模块和康复外设模块，所述
fNIRS
信号采集模块，用于采集目标脑区的
fNIRS
信号；所述处理模块，接收
fNIRS
信号采集模块采集的
fNIRS
信号，并根据
fNIRS
信号生成第一控制指令或第二控制指令，第一控制指令被发送至所述
TMS
模块，第二控制指令被发送至康复外设模块；
TMS
模块，接收第一控制指令并对目标脑区进行经颅刺激；所述康复外设模块，接收第二控制指令并辅助患者康复训练
。2.
根据权利要求1所述的基于
fNIRS
和
BSDS
的
BCI
‑
TMS
双向神经调控系统，其特征在于：
fNIRS
信号采集模块通过
USB
接口与处理模块通讯连接，且所述
fNIRS
信号采集模块包括光极帽和光极探头，光极帽穿戴在患者脑部，光极探头采集目标脑区感觉运动皮层的
fNIRS
信号
。3.
根据权利要求2所述的基于

【专利技术属性】
技术研发人员：毛梦钗，许东升，单春雷，杨帮华，朱光跃，陈羽峰，陈思韵，徐曙天，李源莉，王璁，王会，
申请(专利权)人：上海中医药大学，
类型：新型
国别省市：