面向康复与辅助应用的脑-机接口趋势与展望.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面向康复与辅助应用的脑机接口趋势与展望王仲朋，陈龙，何峰，万柏坤，明东（天津大学精密仪器与光电子工程学院天津３０００７２）摘要：无需肢体神经肌肉接触便可实现人与外界机器设备信息交互、使“思想”变成“行动”的脑机接口（ＢＣＩ）是脑神经科学与工程技术结合的新产物，亦是临床神经功能康复与运动辅助控制的新技术，可望为部分或完全丧失语言交流与肢体运动控制能力患者（如脑卒中、脊髓损伤、脊髓侧索硬化等疾病）提供全新的

2、增强治疗与康复手段，但目前实际应用尚存在信息处理效率欠高、康复训练时间过长、控制模型通用性差等技术瓶颈。综述了上述技术难点并以运动想象（ＭＩ）ＢＣＩ和ＢＣＩ拼写器（Ｓｐｅｌｌｅｒ）为典型介绍了其可能的模型优化策略和解决方案，最后展望了未来ＢＣＩ发展方向。关键词：脑机接口；临床康复；辅助控制；模型优化中图分类号：Ｒ３１８ＴＨ７７文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：３１０．６１ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆＢＣＩｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆａｃｉｎｇｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎａｎｄａｓｓｉｓｔｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＷａｎｇＺ

3、ｈｏｎｇｐｅｎｇ，ＣｈｅｎＬｏｎｇ，ＨｅＦｅｎｇ，ＷａｎＢａｉｋｕｎ，ＭｉｎｇＤｏｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ＆ＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｒａｉｎｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｃａｎｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｈｕｍａｎａｎｄｏｕｔｅｒｄｅｖｉｃｅｓａｎｄｃｈａｎｇｅ“ｔｈｉｎｋｉｎｇ”ｉｎｔｈｅｍｉｎｄｉｎｔｏｒｅａｌａｃｔｉｏｎｓｗｉｔｈ

4、ｏｕｔｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｏｆｔｈｅｌｉｍｂｏｒｎｅｕｒｏｍｕｓｃｕｌａｒｓｙｓｔｅｍ．Ｂｒａｉｎｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓａｎｏｖｅｌｐｒｏｄｕｃｔｃｏｍｂｉｎｉｎｇｂｒａｉｎｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄａｌｓｏａｎｅｗｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｃｌｉｎｉｃａｌｎｅｕｒａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎａｎｄａｓｓｉｓｔｉｖｅｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ．Ｉｔｈｏｐｅｆｕｌｌｙｐｒｏｖｉｄｅｓａｂｒａｎｄｎｅｗｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ

5、ｍｅａｎｓｆｏｒｔｈｅｐａｔｉｅｎｔｓｌｏｓｉｎｇｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｌａｎｇｕａｇｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄｂｏｄｙｍｏｖｅｍｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｐａｒｔｌｙｏｒｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ（ｓｕｃｈａｓｓｔｒｏｋｅ，ｓｐｉｎａｌｃｏｒｄｉｎｊｕｒｙ（ＳＣＩ），ａｍｙｏｔｒｏｐｈｉｃｌａｔｅｒａｌｓｃｌｅｒｏｓｉｓ（ＡＬＳ）ａｎｄｅｔｃ．）．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｃｕｒｒｅｎｔｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｒｅｓｔｉｌｌｆａｃｉｎｇｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｓｏｆｌｏｗｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｆｆｉｃｉ

6、ｅｎｃｙ，ｌｏｎｇｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎｔｒａｉｎｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｐｏｏｒｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｌｇｅｎｅｒａｌｉｔｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔａｋｉｎｇｔｈｅｍｏｔｏｒｉｍａｇｅｒｙＢＣＩａｎｄＢＣＩｓｐｅｌｌｅｒａｓｅｘａｍｐｌｅｓ，ｔｈｅｐｏｓｓｉｂｌｅｍｏｄｅｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆＢＣＩｉｓｄｉｓｃｕｓ

7、ｓｅｄｉｎｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｒａｉｎｃｏｍｐｕｔｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ｃｌｉｎｉｃａｌｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ；ａｓｓｉｓｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｍｏｄｅｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ＢＭＩ）的研究与开发是“脑计划”的重要内容１引言之一。ＢＣＩ是脑认知神经科学与工程技术的一种新型交互结合方式，可以无需采用常规的肢体神经肌肉接触便脑科学定义为研究脑结构和功能的科学，其核心是能实现人与外界机器设备的思维信息交互、使“思想”变［１］以大脑为主体的认知神经科学。随着世界各强国纷纷成“行动”，现已成为脑科

8、学研究、大脑认知机制解密的吹响探索大脑奥秘号角，我国亦提出了以解密大脑认知全新“