[发明专利]一种运动障碍神经疾病的运动想象康复系统及设计方法

权利要求书

1.一种运动障碍神经疾病的运动想象康复系统，其特征在于，包括：光学结构模块、光源模块、探测器模块、数据控制处理模块、人机交互模块；所述光源模块包括光源和驱动电路，用于给所述光学结构模块提供光源，所述光学结构模块包括光纤束和头套，所述光纤束包括入射光纤和探测光纤，与所述光源模块连接，主要用于传导入射光以及收集经过大脑皮层散射回来的光，所述头套为外层结构，入射光纤与探测光纤通过头套被固定在被测试者的头上，光源经过光纤束后可以照射到被测试者的头部，再由探测光纤收集经过大脑皮层血氧信号调制的散射光；所述探测器模块包括用于长距离探测通道的高灵敏度探测器及用于段距离探测通道的普通探测器，与所述光学结构模块相连接；所述数据控制处理模块包括光源调制模块和正交解调模块，与光源模块、探测器模块连接，用于使光源按照不同的调制频率点亮和处理来自探测模块获取的信息，用尽量少数量的高灵敏度探测器实现多个长距离通道测量。

2.根据权利要求1所述的一种运动障碍神经疾病的运动想象康复系统，其特征在于所述人机交互模块通过所述数据控制处理模块实时提取某个脑中风或帕金森等运动障碍神经疾病患者的大脑活动信号，以合适的方式反馈给被试，指导其调节运动想象脑活动从而改善对应大脑运动皮层的激活模式及功能网络的连接，达到该神经反馈系统对该患者的康复效果。

3.根据权利要求1所述的一种运动障碍神经疾病的运动想象康复系统，其特征在于所述光源模块可为LED光源或LD光源，输出波长为近红外波段。

4.根据权利要求1所述的一种运动障碍神经疾病的运动想象康复系统，其特征在于所述光纤束与所述光源的耦合方式可为直接耦合方式或透镜耦合方式。

5.根据权利要求1所述的一种运动障碍神经疾病的运动想象康复系统，其特征在于所述光纤束的制作材料可为石英光纤、玻璃光纤或塑料光纤。

6.根据权利要求1所述的一种运动障碍神经疾病的运动想象康复系统，其特征在于所述探测模块包括光电二极管PD和雪崩光电二极管APD，光源入射处与APD探测器的距离相隔较远形成长距离探测通道，用于探测头部较深层大脑皮层区域的血氧变化信号，而光源入射处与PD探测器距离较近形成短距离探测通道。

7.根据权利要求1所述的一种运动障碍神经疾病的运动想象康复系统，其特征在于，所述数据控制处理模块包括信号发生模块、数据采集模块、数字锁相放大器的正交相敏检波模块以及显示存储模块。

8.根据权利要求1所述的一种运动障碍神经疾病的运动想象康复系统，其特征在于，所述人机交互模块与所述数据控制处理模块通过有线或无线连接，将获得的数据进行运动想象特征提取与分类，并将结果反馈给被试，指导其调节脑活动。

9.根据权利要求1所述的一种运动障碍神经疾病的运动想象康复系统，其特征在于，还包括锁相放大器，所述锁相放大器可为数字正交锁相放大器，分别与探测模块、数据控制处理模块连接，用于消除背景噪声。

10.根据权利要求1所述的一种运动障碍神经疾病的运动想象康复系统使用技术，其特征在于，包括以下步骤：

S1：给定被试者运动想象任务，所述运动想象任务可为想象左或右手运动，想象手或脚运动，或想象石头剪刀布等；

S2: 被试者佩戴全通道的运动障碍神经疾病的运动想象系统中的头套采集数据，基于卷积神经网络（CNN）的时间序列分类 (TSC) 算法取逐通道数据进行分类，通道分类准确度即表示通道与任务的相关度，取分类准确度最大的几个通道作为该小型化仪器的通道定位点；

S3：被试者佩戴运动障碍神经疾病的运动想象康复系统中的头套，头套只覆盖已经选定好的通道定位点，数据控制处理模块控制数据采集模块和光源模块，使光源模块按照不同的调制频率点亮，不同波长的近红外光耦合进入到光纤束当中，入射光纤与探测光纤通过头套被固定在被测试者的头上，近红外光经过通过头套被固定在被试者头部的光纤束后可以照射到被测试者的头部，再由探测光纤收集经过大脑皮层血氧信号调制的近红外光，并传输到探测器模块转化为电信号并由数据控制处理模块进一步处理获取大脑数据，所述大脑数据包括含氧血红蛋白浓度（HBO）、去氧血红蛋白浓度（HB）、总血红蛋白浓度（tHB）；

S4：对获取的大脑数据进行分析，利用深度学习算法对采集到的信号进行特征提取，并这些特征进行分类，输出运动想象任务的类型和置信分数；

S5: 判断的任务类型与给定的任务类型是否相符，并以声音或视觉的方式反馈给被试，鼓励其指导其调节脑活动实现行为按照给定的任务变化，实现神经反馈训练，也可用于对其他神经疾病的检测。