2025年09月09日发布 | 117阅读

【风向标|技术】一种混合脑机接口的康复训练方法及系统

脑医专题汇

达人收藏、周刊收录2项荣誉

01

专利公布号

CN116173406A

02

授权公告日

2025-08-19

03

专利申请人

首都医科大学宣武医院

04

专利发明人

赵国光、刘霖、朱琳、唐毅、宋为群、魏鹏虎、王长明、孙晨曦、吴萍

05

背景

使用者遭遇下胸段和腰段重度脊髓损伤后,损伤平面以下脊髓组织失去了和大脑的联系,出现运动功能和感觉功能障碍。运动、感觉障碍可极大影响使用者的步行能力,严重者可令使用者完全丧失行动能力,终生依靠轮椅生活,极大影响使用者的生存质量和日常生活活动能力。


为了解决重度脊髓损伤使用者下肢无感觉运动功能的问题,现有技术中的脑机接口康复研究多采用“取代”的方式。即通过解析脑电,对复杂的脑电进行多重“分类”,然后形成几个不同的控制信号,指挥外骨骼机器人或功能性电刺激,协助使用者步行。


现有技术中,是以“取代缺失功能”为主,并不强调使用者通过长期的主动控制及康复训练提升受损的下肢功能。这种治疗方式虽然在某种程度上“恢复”了缺失的功能,但是忽视了神经损伤后仍具备一定的可塑性,可以通过长期、重复、高强度、有导向性的康复训练提高神经功能。

06

摘要

本发明公开了一种混合脑机接口的康复训练方法,其特征在于,包括:脑电信号分析单元对采集到的脑电信号进行分析,得到电刺激通道控制信号;足底压力信号分析单元对采集到的足底压力信号进行分析后得到即时电刺激强度,根据即时电刺激强度输出即时电刺激强度调控信号;电刺激器控制单元根据电刺激通道控制信号,确定电刺激器控制单元的第一输出结果,根据即时电刺激强度调控信号,确定电刺激器控制单元的第二输出结果;电刺激器控制单元根据第一输出结果和第二输出结果,确定电刺激器的工作状态。本发明使用脑电信号和足底压力信号共同控制电刺激器的工作状态,可以促进使用者在康复中使用“大脑”尽力控制损伤的脊髓,进而恢复下肢的功能。


与现有技术相比:


● 本发明以无创性脑机接口技术为核心,整合功能性电刺激、足底压力检测分析、天轨减重步行训练,采用了抗干扰性强,携带方便的无创性脑机接口作为神经界面设备,用简单的CSP二分类(即想象“左”和“右”)决定功能性电刺激的工作状态,有机地将“无线脑机接口”、“功能性电刺激”、“足底压力检测”、“天轨减重装置”以及康复常用辅具(膝踝足矫形器、助行器)进行结合,通过系统化的康复训练程序,协助“重度下胸段和腰段脊髓损伤使用者”从根本上进行受损神经功能的康复训练,而非“外部设备对缺失肢体功能的取代”,激发使用者的主观意愿,重塑神经功能。

● 同时,本发明使用脑电信号和足底压力信号共同控制电刺激器的工作状态,可以促进使用者在康复中使用“大脑”尽力控制损伤的脊髓,进而恢复下肢的功能,而不是单纯依靠减重系统、矫形器和助行器的代偿,进行“看似主动,实为被动”的康复训练,真正实现“有反馈,有主观意愿的”主动康复训练。


结构示意图


应用场景示意图


流程示意图


本发明的脑机接口控制的功能性电刺激逻辑下的迈步行走训练流程示意图

07

专利文献

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END

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