【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及及脑-机交互、运动功能康复训练与认知功能康复训练，具体是一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统。
技术介绍
1、据国家统计局数据显示，2023年年末我国60岁及以上人口29697万人，占全国人口的21.1％，且呈逐年增加趋势。与老龄化同步增长的是脑卒中发病率，根据《中国脑卒中防治报告(2023)》，我国40岁及以上人群脑卒中现患人数达1242万，且发病人群呈年轻化。脑卒中幸存者中，约75％留下后遗症、40％重度残疾。除此之外，老龄化还带来了诸如痴呆、轻度认知障碍等神经退行性疾病，给家庭和社会带来了巨大负担。而根据《柳叶刀》研究统计，我国为全球康复需求最大的国家，康复需求总人数达4.6亿人。
2、脑功能重塑主要针对神经退行性疾病患者和脑损伤造成的功能缺失，采用特定训练设备和手段促进大脑损伤或冗余神经重新学习，从而实现人体功能的恢复或代偿。脑功能重塑的本质主要是基于大脑的可塑性机制。目前主要使用的康复训练方法一般采用简单的主动或被动等疗法，如运动、物理、作业和言语等，来刺激大脑中枢神经以实现功能恢复，但康复效率低，康复效果有限。
3、康复过程中运动学习是一个获得技巧性运动的过程，也是感觉/认知/行为的复合过程。因此，康复往往不是单一功能的康复，而是诸如运动、认知、言语等多个功能康复的过程，各种康复之间互相影响。其中，认知康复训练是一种旨在改善个体思维和知觉能力的训练方法。认知训练旨在增强认知功能，如记忆、注意力、问题解决、逻辑推理、语言能力和空间感知等。而运动康复训练是一种旨在恢复患者肢
4、另外，脑-机接口(brain-computer interface,bci)可以建立大脑与外部设备之间的信息交流与通信，可以实现大脑思维活动与外部设备的交互，为主动康复提供了可能。主动康复可以提高患者的主动参与度，以促进神经可塑性提高康复效果。
5、在现有技术中，缺乏一种结合脑-机接口、认知-运动协同训练的康复训练方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，包括认知训练交互单元、脑电信号采集单元、脑电信号解码单元、运动训练单元；
2、所述脑电信号采集单元采集受试者的脑电信号，并传输至脑电信号解码单元；
3、所述脑电信号解码单元对脑电信号进行解码，辨识受试者的认知训练内容，并将解码结果输出至运动训练单元和认知训练交互单元；所述解码结果包括注意力集中度、表征逻辑推理认知训练内容的最大相关系数、表征空间感知认知训练内容的最大相关系数；
4、所述运动训练单元基于受试者的注意力集中度、注视目标、动作意图，生成运动控制指令，从而带动受试者的肢体进行运动训练；
5、所述认知训练交互单元呈现认知训练与脑-机接口范式的交互界面，以及脑电信号解码单元的解码结果。
6、进一步，所述脑电信号采集单元的信号输出端与所述脑电信号解码单元的信号输入端连接，所述脑电信号解码单元的信号输出端与所述运动训练单元的信号输入端连接，所述脑电信号解码单元的信号输出端与所述认知训练交互单元的信号输入端连接。
7、进一步，当认知训练内容为注意力认知训练内容时，所述脑电信号解码单元对前额区脑电信号进行处理，计算不同频段内的功率谱密度，基于连续多个时间窗对应的不同频段内功率谱密度升降趋势，确定受试者注意力集中度的升降；
8、当认知训练内容为逻辑推理认知训练内容时，所述脑电信号解码单元采用逻辑推理认知相关解码算法对视觉区多通道的脑电信号进行处理，得到用于表征逻辑推理认知训练内容的最大相关系数；所述逻辑推理认知相关解码算法包括典型相关分析算法；
9、当认知训练内容为空间感知认知训练内容时，所述脑电信号解码单元采用空间感知认知相关解码算法对视觉区多通道的脑电信号进行空间滤波处理，得到用于表征空间感知认知训练内容的最大相关系数；所述空间感知认知相关解码算法包括任务判别成分分析算法。
10、进一步，脑电信号解码单元对脑电信号进行处理前，还对脑电信号进行带通滤波。
11、进一步，所述运动训练单元包括运动控制模块和运动反馈模块；
12、所述运动控制模块基于解码结果，生成运动控制指令，并传输至运动反馈模块，控制运动反馈模块带动受试者的肢体进行运动训练。
13、所述运动反馈模块包括但不限于气动式机器人、外骨骼式机器人。
14、进一步，运动反馈模块带动受试者运动的速度，以及认知训练交互单元显示受试者肢体动作的快慢与注意力集中度正相关。
15、进一步，所述运动控制模块基于表征逻辑推理认知训练内容的最大相关系数，确定最相关的动作，控制运动反馈模块带动受试者的肢体进行对应动作；
16、所述认知训练交互单元基于表征逻辑推理认知训练内容的最大相关系数，确定最相关的动作，呈现对应动作图片。
17、进一步，所述运动控制模块基于表征空间感知认知训练内容的最大相关系数，确定最相关的动作，控制运动反馈模块带动受试者的肢体进行对应动作；
18、所述认知训练交互单元基于表征空间感知认知训练内容的最大相关系数，确定最相关的动作，呈现对应动作图片。
19、进一步，所述认知训练交互单元包括显示器、虚拟现实系统或者增强现实眼镜中的一种或多种。
20、进一步，所述脑电信号采集单元包括多个电极，这些电极采集受试者头皮表面脑电信号；
21、所述脑电信号采集单元的采样频率超过250hz。
22、本专利技术的技术效果是毋庸置疑的，本专利技术所提供的系统实现认知-运动协同康复训练，相较于单一康复训练模式，提高康复效率，并引入脑-机接口技术，实时辨识受试者的注意力、运动意图，实现主动运动康复，增强受试者在康复训练过程中的主动参与度，建立闭环系统，加强认知-运动功能康复的互相促进，增强神经重组与重建的诱导。
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1.一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于：包括认知训练交互单元、脑电信号采集单元、脑电信号解码单元、运动训练单元。
2.根据权利要求1所述的一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于：所述脑电信号采集单元的信号输出端与所述脑电信号解码单元的信号输入端连接，所述脑电信号解码单元的信号输出端与所述运动训练单元的信号输入端连接，所述脑电信号解码单元的信号输出端与所述认知训练交互单元的信号输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于：当认知训练内容为注意力认知训练内容时，所述脑电信号解码单元对前额区脑电信号进行处理，计算不同频段内的功率谱密度，基于连续多个时间窗对应的不同频段内功率谱密度升降趋势，确定受试者注意力集中度的升降；
4.根据权利要求3所述的一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于，脑电信号解码单元对脑电信号进行处理前，还对脑电信号进行带通滤波。
5.根据权利要求1所述的一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征
6.根据权利要求5所述的一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于，运动反馈模块带动受试者运动的速度，以及认知训练交互单元显示受试者肢体动作的快慢与注意力集中度正相关。
7.根据权利要求5所述的一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于，所述运动控制模块基于表征逻辑推理认知训练内容的最大相关系数，确定最相关的动作，并控制运动反馈模块带动受试者的肢体进行对应动作；
8.根据权利要求5所述的一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于，所述运动控制模块基于表征空间感知认知训练内容的最大相关系数，确定最相关的动作，控制运动反馈模块带动受试者的肢体进行对应动作；
9.根据权利要求1所述的一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于，所述认知训练交互单元包括显示器、虚拟现实系统或者增强现实眼镜中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于，所述脑电信号采集单元包括多个电极，这些电极采集受试者头皮表面脑电信号；
...【技术特征摘要】
1.一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于：包括认知训练交互单元、脑电信号采集单元、脑电信号解码单元、运动训练单元。
2.根据权利要求1所述的一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于：所述脑电信号采集单元的信号输出端与所述脑电信号解码单元的信号输入端连接，所述脑电信号解码单元的信号输出端与所述运动训练单元的信号输入端连接，所述脑电信号解码单元的信号输出端与所述认知训练交互单元的信号输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于：当认知训练内容为注意力认知训练内容时，所述脑电信号解码单元对前额区脑电信号进行处理，计算不同频段内的功率谱密度，基于连续多个时间窗对应的不同频段内功率谱密度升降趋势，确定受试者注意力集中度的升降；
4.根据权利要求3所述的一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于，脑电信号解码单元对脑电信号进行处理前，还对脑电信号进行带通滤波。
5.根据权利要求1所述的一种认知-运动双任务协同康复训练的脑机交互系统，其特征在于，所述运动训练单元包...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，胡桂瑜，曾富康，唐红梅，文星语，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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