基于EEG与EMG同步的语音刺激反馈康复系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于EEG与EMG同步的语音刺激反馈康复系统和方法，包括：头皮脑电采集子系统、表面肌电采集子系统、脑肌电同步系统、信号模式提取子系统，刺激反馈子系统、提示系统。本发明专利技术应用于医疗康复领域，有效提高了运动想象与刺激反馈方法结合的精度和同步性。动想象与刺激反馈方法结合的精度和同步性。动想象与刺激反馈方法结合的精度和同步性。

【技术实现步骤摘要】
基于EEG与EMG同步的语音刺激反馈康复系统和方法


[0001]本专利技术属于语言康复训练
，尤其涉及一种基于EEG与EMG同步的语音刺激反馈康复系统和方法。

技术介绍

[0002]对构音障碍的治疗方法可视为语言康复训练的一种。一般来说语言康复训练是针对异常的言语表现进行治疗，遵循由易到难的原则，循序渐进。按评定结果分析与言语产生的关系，选择治疗顺序为：呼吸
→
喉
→
腭和腭咽区
→
舌体
→
舌尖
→
唇
→
下颌。其中构音障碍往往与发声肌肉无力、肌张力低有关，因此首先应增强发声相关肌肉肌力，以往多采用发声相关肌肉电刺激，如喉外肌群电刺激等。
[0003]随着生物电信号技术的不断成熟，其相关技术已经逐渐运用到康复治疗领域，使用脑电EEG、肌电EMG作为辅助手段，提高了康复的精细化反馈。但如今脑肌电在康复治疗领域仍存在一些不足，如仅将脑肌电作为输入系统，其将重心放在了对康复状态的评估，或者只使用了肌电进行控制模式的细化却未使用脑电，使其失去了精准的时间同步性。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是，提供一种基于EEG与EMG同步的语音刺激反馈康复系统和方法，实现脑电肌电的高精度，高同步性刺激反馈治疗，有效提高对于构音障碍的治疗效果。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0006]一种基于EEG与EMG同步的语音刺激反馈康复系统，包括：头皮脑电(EEG)采集子系统、表面肌电(EMG)采集子系统、脑肌电同步系统、信号模式提取子系统，刺激反馈子系统、提示系统；其中，
[0007]对于无构音障碍人群，在所述提示系统指示下，通过所述EEG采集子系统与EMG采集子系统同步采集其执行提示任务的生物电信号，所述脑肌电同步系统通过向EEG采集子系统与EMG采集子系统发送trigger进行信号精准同步，信号同步采集后经由所述信号模式提取子系统得到所述指示任务的通用性脑肌电同步模型；
[0008]对于患者，在所述提示系统指示下进行运动想象训练，同步采集其脑肌电数据，并输入至所述信号模式提取子系统，将此运动想象产生的脑肌电数据与通用性脑肌电同步模型进行匹配，所述刺激反馈系统实时接收到在所述信号模式提取子系统中处理过的同步脑肌电信号并进行相应的刺激反馈治疗。
[0009]作为优选，通过滑窗策略对实时采集到的脑肌电信号和相关运动模式信号进行匹配，当脑肌电信号和已有运动模式信号的匹配度超过设定的阈值时，则认定此构音障碍患者开始此运动想象训练。
[0010]作为优选，所述头皮脑电采集子系统和表面肌电采集子系统分别获取患者对发音想象的EEG和EMG信号，经过所述脑肌电同步系统，在所述信号模式提取子系统中通过对其
发音时训练动作的信号进行处理，并与当前相关的喉部运动的运动模型进行匹配，构成对喉部肌肉的刺激计划以用于患部；在患者进行运动想象的过程中，喉部在电刺激的作用下，进行发音相关运动，其引起的感知觉神经反馈将反馈至中枢神经系统，进而促进神经组织代偿修复。
[0011]作为优选，所述头皮脑电采集子系统和表面肌电采集子系统分别获取患者面部咀嚼与发音“ya”时对应的EEG和EMG信号，经过脑肌电同步，在所述信号模式提取子系统通过对其面、腮部训练动作的信号进行处理，并与当前运动模型匹配，构成指定的刺激计划以用于患部；在患者运动想象进行过程中，患部在电刺激的作用下，将进行提高相关运动，其引起的感知觉神经反馈将反馈至中枢神经系统，进而促进神经组织代偿修复。
[0012]作为优选，所述头皮脑电(EEG)采集子系统、表面肌电(EMG)采集子系统、脑肌电同步系统、信号模式提取子系统、刺激反馈系统、提示系统之间通过以kafka消息队列为代表的消息中间键进行连接通信。
[0013]本专利技术还提供一种基于EEG与EMG同步的语音刺激反馈康复方法，包括以下步骤：
[0014]步骤S1、模型训练模式：对于无构音障碍人群，在提示系统指示下，通过EEG采集子系统与EMG采集子系统同步采集其执行提示任务的生物电信号，脑肌电同步系统通过向EEG采集子系统与EMG采集子系统发送trigger进行信号精准同步，信号同步采集后经由信号模式提取子系统得到该指示任务的通用性脑肌电同步模型；
[0015]步骤S2、康复训练模式：对于患者，在提示系统指示下进行运动想象训练，同步采集其脑肌电数据，并输入至信号模式提取子系统，将此运动想象产生的脑肌电数据与通用性脑肌电同步模型进行匹配，刺激反馈系统实时接收到在所述信号模式提取子系统中处理过的同步脑肌电信号并进行相应的刺激反馈治疗。
[0016]作为优选，通过滑窗策略对实时采集到的脑肌电信号和相关运动模式信号进行匹配，当脑肌电信号和已有运动模式信号的匹配度超过设定的阈值时，则认定此构音障碍患者开始此运动想象训练。
[0017]作为优选，所述头皮脑电(EEG)采集子系统、表面肌电(EMG)采集子系统、脑肌电同步系统、信号模式提取子系统、刺激反馈系统、提示系统之间通过以kafka消息队列为代表的消息中间键进行连接通信。
[0018]本专利技术语音刺激反馈康复系统与方法，其主要应用于医疗康复领域。本专利技术有效提高了运动想象与刺激反馈方法结合的精度和同步性，解决了其结合的低精度和低同步性的问题，具有更好的康复效果。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例基于EEG与EMG同步的语音刺激反馈康复系统的结构示意图；
[0020]图2为FBCSP算法流程图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0023]实施例1：
[0024]如图1所示，本专利技术实施例提供一种基于EEG与EMG同步的语音刺激反馈康复系统包括：头皮脑电(EEG)采集子系统、表面肌电(EMG)采集子系统、脑肌电同步系统、信号模式提取子系统、刺激反馈系统、提示系统。其中
[0025]模式训练模式：对无构音障碍人群，提示系统显示其需执行的运动模式，被试者在辅助实验人员的帮助下，学习并确定动作执行标准合格。达到动作标准后，对其进行脑肌电数据采集。此时脑肌电同步系统对头皮脑电(EEG)采集子系统和表面肌电(EMG)采集子系统周期性地发送用于同步的trigger信号。头皮脑电(EEG)采集子系统和表面肌电(EMG)采集子系统实时采集头皮脑电和表面肌电信号，并将信号发送至信号模式提取子系统，其在来自提示系统发送的当前运动模式下，对得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于EEG与EMG同步的语音刺激反馈康复系统，其特征在于，包括：头皮脑电采集子系统、表面肌电采集子系统、脑肌电同步系统、信号模式提取子系统，刺激反馈子系统、提示系统；其中，对于无构音障碍人群，在所述提示系统指示下，通过所述头皮脑电采集子系统与表面肌电采集子系统同步采集其执行提示任务的生物电信号，所述脑肌电同步系统通过向头皮脑电采集子系统与表面肌电采集子系统发送trigger进行信号精准同步，信号同步采集后经由所述信号模式提取子系统得到所述指示任务的通用性脑肌电同步模型；对于患者，在所述提示系统指示下进行运动想象训练，同步采集其脑肌电数据，并输入至所述信号模式提取子系统，将此运动想象产生的脑肌电数据与通用性脑肌电同步模型进行匹配，所述刺激反馈系统实时接收到在所述信号模式提取子系统中处理过的同步脑肌电信号并进行相应的刺激反馈治疗。2.如权利要求1所述的基于EEG与EMG同步的语音刺激反馈康复系统，其特征在于，通过滑窗策略对实时采集到的脑肌电信号和相关运动模式信号进行匹配，当脑肌电信号和已有运动模式信号的匹配度超过设定的阈值时，则认定此构音障碍患者开始此运动想象训练。3.如权利要求2所述的基于EEG与EMG同步的语音刺激反馈康复系统，其特征在于，所述头皮脑电采集子系统和表面肌电采集子系统分别获取患者对发音想象的EEG和EMG信号，经过所述脑肌电同步系统，在所述信号模式提取子系统中通过对其发音时训练动作的信号进行处理，并与当前相关的喉部运动的运动模型进行匹配，构成对喉部肌肉的刺激计划以用于患部；在患者进行运动想象的过程中，喉部在电刺激的作用下，进行发音相关运动，其引起的感知觉神经反馈将反馈至中枢神经系统，进而促进神经组织代偿修复。4.如权利要求3所述的基于EEG与EMG同步的语音刺激反馈康复系统，其特征在于，所述头皮脑电采集子系统和表面肌电采集子系统分别获取患者面部咀嚼与发音“ya”时对应的EEG和EMG信号，经过脑肌电同步，在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊冠宇，李芳，杨晨，张洪欣，张通，刘劼，赵军，李冰洁，
申请(专利权)人：中国康复研究中心，
类型：发明
国别省市：