SSVEP脑机接口控制FES康复系统设计

"姚林，张定国等人设计了一种基于稳态视觉诱发电位（SSVEP）的脑机接口（BCI）控制功能性电刺激（FES）康复系统，用于上肢抓握和屈伸训练。受试者通过注视屏幕上的不同频率闪烁方块来传递意图，系统通过EEG信号识别并执行相应的FES训练。采用线性判决分析（LDA）分类器进行五类频闪的分类，实现了受试者意图的准确识别，为实际的康复治疗奠定了基础。" 本文详述了一种创新性的康复训练技术，它结合了神经科学与工程技术，即利用基于稳态视觉诱发电位的脑机接口技术来控制功能性电刺激设备。SSVEP是一种由视觉刺激产生的脑电活动，当人们注视特定频率闪烁的物体时，大脑的视觉皮层会产生与该闪烁频率对应的同步电活动。在本研究中，设计者创建了一个包含五个不同频率闪烁的屏幕方块，每个方块代表不同的指令，受试者只需通过主动注视某一闪烁方块即可传达其意图。 研究人员通过在大脑枕部安装电极来记录EEG信号，然后对这些信号进行滤波处理，提取出五种基本刺激频率及其谐波成分作为特征。这些特征随后被输入到线性判决分析分类器中，LDA是一种统计学习方法，擅长处理多类别的分类问题，在本研究中用于区分五种不同的闪烁频率，从而识别受试者注视的目标方块。 实验结果显示，这种基于SSVEP的BCI系统能有效在线分类EEG信号，提供可靠的意图识别。为了提高系统的输出准确性，研究团队还引入了一个能量条变化规则模型，它与受试者交互，进一步优化了控制过程。实验数据证明，受试者能够成功地根据自己的意愿控制FES系统执行预定的上肢动作，为实际应用于病患康复提供了可能性。 这项工作展示了脑机接口在康复医学领域的潜力，特别是在帮助患者进行上肢功能恢复的训练方面。通过结合先进的EEG信号处理技术和模式识别算法，以及直观的用户界面，研究团队为未来开发更智能、更个性化的康复治疗方案铺平了道路。同时，这也对神经工程学、生物医学工程和康复医学的研究产生了深远的影响，推动了相关领域的交叉融合和发展。