一種基于功能近紅外的腦機接口實驗方法技術

本發明專利技術適用于腦機接口及腦區健康檢查技術領域，提供了一種基于功能近紅外的腦機接口實驗方法，包括以下步驟：接收腦機接口系統采集的腦部圖片模板和腦部血液動力學參數樣本，根據編號調取對應的腦部圖片模板和腦部血液動力學參數模板，將腦部圖片模板和腦部血液動力學參數模板與被試者腦部圖片和腦部血液動力學參數樣本比對，被試者腦部圖片中的各個腦區會自動與腦部圖片模板中的各個腦區自動匹配，根據標記的腦區名稱將腦區圖片與對應的腦區圖片標準庫進行匹配，輸出相匹配的標準腦區圖片和標準腦區血液動力學參數，將標記的腦區血液動力學參數樣本與標準腦區血液動力學參數進行比對，輸出腦區狀態欄信息，實驗結果更加準確。加準確。加準確。

【技術實現步驟摘要】
一種基于功能近紅外的腦機接口實驗方法


[0001]本專利技術涉及腦機接口及腦區健康檢查
，具體是涉及一種基于功能近紅外的腦機接口實驗方法。

技術介紹

[0002]功能近紅外光譜術是近年來發展出的一種完全無損的在體光學檢測技術，生物組織對近紅外波段的光具有低吸收、高散射的特性，近紅外光可以穿透生物組織幾個厘米的厚度對深層生物組織進行探測。當大腦激活時氧代謝率增加，腦血流也會增加，會引起氧合血紅蛋白(HbO2)和還原血紅蛋白(Hb)的濃度變化。HbO2和Hb在近紅外波段的吸收光譜具有特異性，因此，近紅外光譜術可以根據出射光強度或者相位的變化來間接檢測大腦神經活動。近紅外光譜術相比較于其他的生物醫學成像技術，具有使用靈活、便攜和便宜等優點，所以近紅外光譜術近年來在腦功能成像和檢測領域上有廣泛的應用，也為無損腦機接口(BCI)的發展提供了一種新的技術手段。
[0003]腦機接口是將思維過程中的神經生理信號轉換為控制信號，控制外部機器而不依靠外周神經系統和肌肉的一種系統。腦機接口不僅能幫助嚴重癱瘓患者與外界進行交流溝通，也可以輔助腦卒中患者進行運動功能的恢復。非侵入式腦機接口因其相對容易獲得的信號和廣泛的使用者人群，顯示出了廣泛的應用前景。目前許多技術應用到了非侵入式的腦機接口領域，例如腦電(EEG)、腦磁圖(MEG)，功能磁共振(fMRI)和功能近紅外光譜術。腦磁圖和功能磁共振由于其設備昂貴復雜、體積巨大，目前僅限于科學研究上的使用，而不具有實際應用的前景。腦電直接探測神經活動的電信號，是腦機接口領域最常用的一種技術，其優點在于使用簡單、安全、便宜。
[0004]但是基于功能近紅外的腦機接口這一技術原理研究被試者各個腦區(最常見的有初級運動皮層和前額葉層，前者與人體肌肉動作有關，后者與心算或音像等有關)的將康程度的實驗過程中，存在無法自動判斷采集到的被試者的腦部數據是否健康的問題，一般都是需要人工自動判斷比對，出現效率低和判斷結果誤差較大的問題。

技術實現思路

[0005]針對現有技術存在的不足，本專利技術的目的在于提供一種基于功能近紅外的腦機接口實驗方法，以解決上述
技術介紹
中存在的問題。
[0006]本專利技術是這樣實現的，一種基于功能近紅外的腦機接口實驗方法，所述方法包括以下步驟：
[0007]采用腦機接口系統連接被試者頭皮表面，被試者根據提示完成想象任務；
[0008]獲取腦機接口系統采集的被試者腦部血液動力學參數樣本和腦部圖片，被試者腦部血液動力學參數樣本對應的腦部圖片標記有編號；
[0009]將根據編號調取對應的腦部圖片模板和腦部血液動力學參數模板，所述腦部圖片模板和腦部血液動力學參數模板設置有一個或多個信息框，每個信息框上對應有腦區名
稱；
[0010]將腦部圖片模板和腦部血液動力學參數模板覆蓋于被試者腦部圖片和腦部血液動力學參數樣本上方，得到一個或多個腦區圖片和腦區血液動力學參數樣本，每個腦區圖片和腦區血液動力學參數樣本上標記有腦區名稱；
[0011]根據標記的腦區名稱將腦區圖片輸入至對應的腦區圖片標準庫進行匹配，輸出相匹配的標準腦區圖片和標準腦區血液動力學參數；
[0012]將標記的腦區血液動力學參數樣本與標準腦區血液動力學參數進行匹配，輸出腦區狀態欄信息；
[0013]對一個或多個腦區狀態欄信息進行匯總，生成實驗結果信息。
[0014]作為本專利技術進一步的方案：所述采用腦機接口系統連接被試者頭皮表面的步驟，具體包括：
[0015]采用近紅外探測儀和CT設備靠近被試者頭部的頭皮表面，分別用于采集腦部血液動力學參數樣本和腦部圖片。
[0016]作為本專利技術進一步的方案：所述獲取腦機接口系統采集的被試者腦部血液動力學參數樣本的步驟，具體包括：
[0017]被試者根據提示完成想象任務，近紅外探測儀用于收集腦部血液動力學信號；
[0018]用基于獨立成分分析聯合最小二乘法的近紅外腦機接口的信號檢測方法計算被試者腦部血液動力學參數；
[0019]被試者根據提示完成想象任務若干次，近紅外探測儀收集若干個腦部血液動力學信號，用基于獨立成分分析聯合最小二乘法的近紅外腦機接口的信號檢測方法計算出若干個被試者腦部血液動力學參數；
[0020]對若干個腦部血液動力學參數進行匯總，生成被試者腦部血液動力學參數樣本。
[0021]作為本專利技術進一步的方案：所述將根據編號調取對應的腦部圖片和腦部血液動力學參數樣本的步驟，具體包括：
[0022]將被試者腦部參數樣本對應的編號輸入至信息框中；
[0023]輸出對應的腦部圖片和腦部血液動力學參數樣本。
[0024]本專利技術的另一目的在于提供一種基于紅外圖像的電力設備檢測系統，。
[0025]作為本專利技術進一步的方案：所述根據標記的腦區名稱將腦區圖片輸入至對應的腦區圖片標準庫中進行匹配的步驟，具體包括：
[0026]根據標記的腦區名稱將腦區圖片輸入至對應的腦區圖片標準庫中進行匹配，每一個腦區名稱對應一個腦區圖片標準庫；
[0027]根據標記有腦區名稱的腦區圖片與腦區參數標準庫中的標準腦區圖片進行匹配，得到若干個匹配值；
[0028]輸出匹配值最高的標準腦區圖片，同時輸出所述標準腦區圖片對應的標準血液動力學參數樣本信息。
[0029]作為本專利技術進一步的方案：所述近紅外探測儀由雙波長光源L、檢測器D1和檢測器D2組成，雙波長光源L發射的近紅外光入射至待測腦組織，檢測器D1用于檢測初級運動皮層的血液動力學信號，檢測器D2用于檢測前額葉層的血液動力學信號。
[0030]作為本專利技術進一步的方案：所述用基于獨立成分分析聯合最小二乘法的近紅外腦
機接口的信號檢測方法分別計算并得到被試者腦部血液動力學參數樣本的步驟，具體包括：
[0031]被試者根據提示完成涉及到肌肉動作或肌肉緊張的想象任務，檢測器D1收集初級運動皮層血液動力學變化信號，用基于獨立成分分析聯合最小二乘法的近紅外腦機接口的信號檢測方法分別計算初級運動皮層血液動力學參數s(k)1a1；
[0032]被試者根據提示完成涉及到心算或音樂意向的想象任務，檢測器D2收集初級運動皮層血液動力學變化信號，用基于獨立成分分析聯合最小二乘法的近紅外腦機接口的信號檢測方法分別計算前額葉層血液動力學參數s(k)2b1。
[0033]被試者根據提示完成涉及到肌肉動作或肌肉緊張的想象任務若干次，對若干個初級運動皮層血液動力學參數進行匯總，輸出被試者初級運動皮層血液動力學參數樣本s(k)1(a1....an)；
[0034]被試者根據提示完成涉及到心算或音樂意向的想象任務若干次，對若干個前額葉層血液動力學參數進行匯總，輸出前額葉層血液動力學參數樣本s(k)2(b1....bn)。
[0035]作為本專利技術進一步的方案：所述將標記有腦區名稱的腦區圖片與腦區參數標準庫中的標準腦區圖片進行匹配的步驟，具體包括：
[0036]用基于DCT本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于功能近紅外的腦機接口實驗方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：采用腦機接口系統連接被試者頭皮表面，被試者根據提示完成想象任務；獲取腦機接口系統采集的被試者腦部血液動力學參數樣本和腦部圖片，被試者腦部血液動力學參數樣本對應的腦部圖片標記有編號；將根據編號調取對應的腦部圖片模板和腦部血液動力學參數模板，所述腦部圖片模板和腦部血液動力學參數模板設置有一個或多個信息框，每個信息框上對應有腦區名稱；將腦部圖片模板和腦部血液動力學參數模板覆蓋于被試者腦部圖片和腦部血液動力學參數樣本上方，得到一個或多個腦區圖片和腦區血液動力學參數樣本，每個腦區圖片和腦區血液動力學參數樣本上標記有腦區名稱；根據標記的腦區名稱將腦區圖片輸入至對應的腦區圖片標準庫進行匹配，輸出相匹配的標準腦區圖片和標準腦區血液動力學參數；將標記的腦區血液動力學參數樣本與標準腦區血液動力學參數進行匹配，輸出腦區狀態欄信息；對一個或多個腦區狀態欄信息進行匯總，生成實驗結果信息。2.根據權利要求1所述的基于功能近紅外的腦機接口實驗方法，其特征在于，所述采用腦機接口系統連接被試者頭皮表面的步驟，具體包括：采用近紅外探測儀和CT設備靠近被試者頭部的頭皮表面，分別用于采集腦部血液動力學參數樣本和腦部圖片。3.根據權利要求2所述的基于功能近紅外的腦機接口實驗方法，其特征在于，所述獲取腦機接口系統采集的被試者腦部血液動力學參數樣本的步驟，具體包括：被試者根據提示完成想象任務，近紅外探測儀用于收集腦部血液動力學信號；用基于獨立成分分析聯合最小二乘法的近紅外腦機接口的信號檢測方法計算被試者腦部血液動力學參數；被試者根據提示完成想象任務若干次，近紅外探測儀收集若干個腦部血液動力學信號，用基于獨立成分分析聯合最小二乘法的近紅外腦機接口的信號檢測方法計算出若干個被試者腦部血液動力學參數；對若干個腦部血液動力學參數進行匯總，生成被試者腦部血液動力學參數樣本。4.根據權利要求3所述的基于功能近紅外的腦機接口實驗方法，其特征在于，所述將根據編號調取對應的腦部圖片模板和腦部血液動力學參數模板的步驟，具體包括：將被試者腦部參數樣本對應的編號輸入至信息框中；輸出對應的腦部圖片模板和腦部血液動力學參數模板。5.根據權利要求4所述的基于功能近紅外的腦機接口實驗方法，其特征在于，所述根據標記的腦區名稱將腦區圖片輸入至對應的腦區圖片標準庫中進行匹配的步驟，具體包括：根據標記的腦區名稱將腦區圖片輸入至對應的腦區圖片標準庫中進行匹配，每一個腦區名稱對應一個腦區圖片標準庫；根據標記有腦區名稱的腦區圖片與腦區參數標準庫中的標準腦區圖片進行匹配，得到若干個匹配值；輸出匹配值最高的標準腦區圖片，同時輸出所述標準腦區圖片對應的標準血液動力學參數樣本信息。
6.根據權利要求2所述的基于功能近...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉化東，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：