大腦是人體最復(fù)雜的器官,不同的腦區(qū)掌管著人體的不同功能。一旦大腦損傷,則會導(dǎo)致不同程度的腦神經(jīng)功能受損。腦損傷病人在運動、認知、社交活動等方面普遍存在功能障礙,嚴重影響病人的生活質(zhì)量。如果病人腦損傷程度嚴重,即使可以存活下來,也只能恢復(fù)有限的意識水平,仍然存在嚴重的意識障礙問題。正確檢測意識障礙患者的意識狀態(tài)對于臨床制定治療和預(yù)后方案具有重大意義。目前,臨床上基本使用的是傳統(tǒng)的行為量表對意識障礙患者進行意識狀態(tài)評估,這種方法主觀性過高,可靠性欠缺。腦機接口作為一種新興的智能技術(shù),在意識狀態(tài)檢測研究領(lǐng)域主要使用腦電信號進行評估,為臨床提供了一種更加客觀、更加可靠的方法。本文的主要研究工作是設(shè)計一種基于P300和SSVEP腦機接口系統(tǒng)來輔助意識障礙患者的意識狀態(tài)評估。本文提出的基于腦機接口的意識檢測系統(tǒng)包含兩類意識檢測范式:P300單模態(tài)范式、P300和SSVEP多模態(tài)范式。其中,P300單模態(tài)范式使用三種實驗刺激:人臉相片、數(shù)字圖片以及情緒視頻,多模態(tài)范式使用人臉相片作為主要視覺刺激。在所有范式中患者需要完成遵循命令識別制定目標的任務(wù),系統(tǒng)通過腦電電位檢測目標從而判斷患者聽從命令的能力處... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

腦機接口系統(tǒng)框圖

第一章緒論5圖1-2Neuroscan公司的腦電采集設(shè)備（2）信號分析信號分析模塊的主要功能為將采集到的腦電信號進行預(yù)處理、特征提取以及特征分類操作，并最終轉(zhuǎn)換成傳輸給外部設(shè)備的反饋信號。這是腦機接口系統(tǒng)中重要性占比最大的部分。（3）控制系統(tǒng)輸出控制模塊的主要功能是將分類后的結(jié)果輸出給外部設(shè)備，控制外部設(shè)備進行相應(yīng)的內(nèi)容顯示或運動。在腦機接口領(lǐng)域中，研究最多的輸出設(shè)備包括輪椅、電腦屏幕等，相應(yīng)的輸出控制為輪椅的移動、電腦屏幕顯示輸入字符等。（4）反饋環(huán)節(jié)實時反饋是腦機接口系統(tǒng)中的一個重要組成部分，不僅能讓被試看到結(jié)果后實時對自身進行狀態(tài)調(diào)節(jié)，還能讓實驗者對被試的狀態(tài)了解得更清楚。反饋環(huán)節(jié)將系統(tǒng)識別的結(jié)果以及外部的刺激信息反饋給被試者，讓被試者對當(dāng)前的測試情況以及系統(tǒng)信息有一個及時、清晰的了解，并針對結(jié)果做出相應(yīng)的調(diào)整，執(zhí)行下一步的任務(wù)。1.2.2腦機接口的分類及特點腦機接口系統(tǒng)一般根據(jù)工作方式、腦電產(chǎn)生方式以及獲取腦電信號的方式可以分為不同的類型[9]，下面針對一些常見的分類方式以及本研究中主要使用到的類型作出簡述。根據(jù)腦電工作方式可以將腦機接口系統(tǒng)分為同步模式系統(tǒng)和異步模式系統(tǒng)。同步模式的系統(tǒng)要求被試者需要按照一定順序在規(guī)定時間內(nèi)完成所給任務(wù)；相反，異步模式對任務(wù)在時間上的順序沒有要求，將系統(tǒng)狀態(tài)劃分為空閑狀態(tài)和控制狀態(tài)，所以這種方式對系統(tǒng)的各方面性能和算法要求更高[10]。本研究主要使用同步模式對系統(tǒng)進行設(shè)計。

第二章面向意識障礙患者的意識檢測研究方法15用兩張不一樣數(shù)字的圖片，隨機從一個數(shù)字圖片庫里抽取并隨機放在界面左邊和右邊，這個數(shù)字圖片庫包含了十個數(shù)字（從0到9）的白色背景黑色數(shù)字的圖片，相片大小同樣將長寬比固定為1.364比1。同時，我們還有一個數(shù)字聲音庫，一共也有0到9的十個音頻，與數(shù)字圖片庫里的每一個數(shù)字圖片一一對應(yīng)，音頻長度為1s左右，在圖片進行刺激的同時播放。（4）情緒視頻：使用此刺激的范式以下稱為情緒識別范式。這種刺激選用兩個在開心和悲傷維度相差較大的視頻，在界面的左邊和右邊輪流對患者進行刺激，這兩個視頻分別從我們自己制作的開心視頻庫和悲傷視頻庫里隨機選擇。每個視頻的篩選標準為有正面清晰的臉部顯示，并且臉部表情和聲音在開心和悲傷情緒上比較顯著，以便患者理解視頻表達的情緒。為了減少視頻中顏色對情緒帶來的干擾，所有視頻均使用PremiereProsoftware進行統(tǒng)一處理保證每個視頻顏色在灰度上處于一個水平。每一個視頻的顯示像素長寬比我們也設(shè)置為1.364比1，視頻面積與GUI面積大小比為0.12比1，所有視頻使用AdobeAudition進行剪輯，將視頻長度修剪為2s左右，刺激方式與無邊框臉部相片類似，但是200ms的圖片增強換成視頻播放，增強時間長度即情緒視頻長度。每一種刺激的示例如圖2-1所示：圖2-1各刺激示意圖：（A）無邊框臉部照片（B）有邊框臉部照片（C）數(shù)字圖片（D）情緒視頻2.1.2意識檢測范式本研究提出P300單模態(tài)、P300和SSVEP多模態(tài)兩種腦機接口模式，下面分別介紹這兩種模式的實驗范式。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]臨床神經(jīng)科學(xué)是腦疾病研究的源泉與歸宿[J]. 趙繼宗.  科技導(dǎo)報. 2017(04)
[2]意識障礙:概念、分類與評定[J]. 謝秋幼,虞容豪,何艷斌,李慧.  醫(yī)學(xué)與哲學(xué)(臨床決策論壇版). 2009(10)
[3]腦機接口系統(tǒng)中的交互技術(shù)研究[J]. 岳敬偉,葛瑜,周宗潭,胡德文.  計算機測量與控制. 2008(08)

博士論文
[1]嚴重意識障礙患者對復(fù)雜聽刺激的皮層反應(yīng)—fMRI研究[D]. 狄海波.浙江大學(xué) 2007



本文編號：3643737