基于混合脑机接口的虚拟康复系统设计

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在脑卒中发生后的不同阶段,依据患者临床的不同表现,对康复的治疗以及护理的要求也各不相同。目前现有的虚拟康复系统,虽然提升了训练的趣味性,但是一般只能针对某一时期的患者人群,即针对目标人群单一,不能满足不同时期的患者的个性化康复需求,也就难以贯穿患者的整个康复过程。本文针对上述问题,基于混合脑机接口的虚拟康复技术的研究现状,将混合脑机接口技术与虚拟现实以及增强现实技术相结合,针对不同时期的脑卒中患者,设计相应的康复训练策略,搭建一套基于混合脑机接口的虚拟康复系统,本文具体工作如下:首先,针对脑卒中软瘫期患者,提出一种基于运动想象与增强现实的康复训练策略,即利用Kinect扫描技术来获取真实场景,通过增强现实技术,将虚拟物体添加到真实场景中,患者可以通过运动想象模式实现对真实场景中虚拟物体的控制,提高了患者康复训练的积极性,进而可以达到脑功能重塑的效果。其次,针对脑卒中恢复期患者,提出一种基于肌电反馈与Kinect交互的康复训练策略,即通过Kinect进行肢体动作识别定位,对采集的肌电信号(Electromyography,EMG)进行预处理以及特征提取,对肌力大小进行评估,实现对虚拟康复场景的控制以及训练难度系数的调整,从而可以满足患者的个性化康复需求。再次,针对脑卒中痉挛期患者,设计一种基于脑肌电决策融合的康复训练策略,将运动想象与肌电反馈两种模式下的识别结果,通过贝叶斯算法进行决策融合,实现对虚拟场景的有效控制,从而满足患者的康复训练需求。最后,设计基于混合脑机接口的虚拟康复系统,包括系统硬件平台的搭建以及软件功能的实现。然后分别针对本文所涉及到的三种康复训练策略进行实验研究和临床测试,通过实验前后的数据对比分析,验证本文所述虚拟康复系统的实用性。
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