基于体感电刺激诱发P300的脑机接口.pdf

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1、第３８卷第６期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ６２０１７年６月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＪｕｎ．２０１７基于体感电刺激诱发Ｐ３００的脑机接口１１１１１，２李佳宁，蒲江波，崔红岩，谢小波，胡勇（１．中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所天津３００１９２；２．香港大学李嘉诚医学院矫形与创伤外科学系香港９９９０７７）摘要：基于视听刺激诱发Ｐ３００信号是目前脑机接口普遍使用的范式，然而众多病患存在视听功能障碍，无法由视听刺激获得稳定准确的Ｐ３００信号，传统的Ｐ３００脑机接口存在诸多局限性，因此，设计了一种以

2、空间体感电刺激作为新范式的Ｐ３００脑机接口系统。实验采集了１５名健康受试者注意不同手指电刺激时的脑电信号，仅对单一导联的数据进行分析处理，得到分类准确率和信息传输速率。结果显示，所有受试者可以成功诱发出Ｐ３００特征信号，潜伏期在３００ｍｓ附近；所有受试者的平均分类正确率达到７７．９６％±５．０４％，高于随机水平（２５％）；信息传输速率最高可达１５．９７ｂｉｔ／ｍｉｎ。实验结果表明，采用基于空间位置的体感电刺激诱发Ｐ３００的脑机接口系统，可以获得稳定的Ｐ３００特征信号，是一种新的诱发模式；此外，仅采用一个导联的数据，即可达到较好的分类正确率和信息传输速

3、率，方便用户使用。关键词：脑机接口；电刺激；Ｐ３００；单通道中图分类号：Ｒ３１８ＴＨ７７文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：３１０．６１ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｏｍａｔｏｓｅｎｓｏｒｙｂａｓｅｄＰ３００ｆｏｒａｂｒａｉｎｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｙｓｔｅｍ１１１１１，２ＬｉＪｉａｎｉｎｇ，ＰｕＪｉａｎｇｂｏ，ＣｕｉＨｏｎｇｙａｎ，ＸｉｅＸｉａｏｂｏ，ＨｕＹｏｎｇ（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＰｅｋｉｎｇＵｎｉｏｎＭｅｄｉｃａｌＣｏｌ

4、ｌｅｇｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１９２，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＯｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓａｎｄＴｒａｕｍａｔｏｌｏｇｙ，ＴｈｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｏｎｇＫｏｎｇ，ＨｏｎｇＫｏｎｇ９９９０７７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐ３００ｅｖｏｋｅｄｂｙｖｉｓｕａｌｏｒａｕｄｉｔｏｒｙｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓａｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｐａｒａｄｉｇｍｉｎＢｒａｉｎｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＢＣＩ）．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ａｃｃｕｒａｔｅＰ３００ｓｉｇｎａｌｂｙｖｉｓｕａｌｏｒａｕｄｉｔｏｒｙｓｔｉｍｕｌｕｓｃａｎｎｏｔｂｅｏｂｔａｉ

5、ｎｅｄｄｕｅｔｏｌｏｔｓｏｆｐａｔｉｅｎｔｓｗｈｏｓｅｖｉｓｉｏｎｏｒｈｅａｒｉｎｇａｒｅｉｍｐａｉｒｅｄ．ＴｈｉｓｂｒｉｎｇｓｓｅｖｅｒａｌｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｉｎｖｉｓｕａｌｏｒａｕｄｉｔｏｒｙＰ３００ＢＣＩｓｄｕｅｔｏｄｉｓａｂｌｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｗｅａｐｐｌｙｓｐａｔｉａｌｓｏｍａｔｏｓｅｎｓｏｒｙｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｔｉｍｕｌｉａｓａｎｅｗｐａｒａｄｉｇｍｆｏｒＰ３００ＢＣＩｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｆｔｅｅｎｓｕｂｊｅｃｔｓａｒｅｒｅｑｕｉｒｅｄｔｏｆｏｃｕｓｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎ

6、ｔｆｉｎｇｅｒｓ，ｗｈｉｌｅａｓｉｎｇｌｅｃｈａｎｎｅｌＰ３００ｓｉｇｎａｌｉｓｕｓｅｄｔｏｇｅｎｅｒａｔｅＢＣＩｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｅ．ＴｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｌｌｐａｒｔｉｃｉｐａｎｔｓａｒｅａｂｌｅｔｏｅｌｉｃｉｔａＰ３００ｗａｖｅｗｉｔｈｓｔａｂｌｅｌａｔｅｎｃｉｅｓａｒｏｕｎｄ３００ｍｓ．Ｍｅａｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｒｅａｃｈｅｓ７７．９６％±５．０４％，ｔｈａｔｉ

7、ｓｍｕｃｈｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｃｈａｎｃｅｌｅｖｅｒ（２５％）．Ｔｈｅｍａｘｉｍａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｒａｔｅ（ＩＴＲ）ｉｓ１５．９７ｂｉｔ／ｍｉｎ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｓｐａｔｉａｌｓｏｍａｔｏｓｅｎｓｏｒｙｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｔｉｍｕｌｉｃａｎｅｌｉｃｉｔａｓｔａｂｌｅＰ３００ａｓａｎｅｗｐａｒａｄｉｇｍｆｏｒＢＣＩ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｉｎｇｌｅｃｈａｎｎｅｌｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓｉｓｃａｐａｂｌｅｏｆｏｂｔａｉｎｉｎｇａｓａｔｉｓｆｉｅｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏ

8、ｎａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｒａｔｅ，ｍａｋｉｎｇｉｔｃｏｎ