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专题:脑机接口

2024年第5期

基于混合模态的脑机接口技术应用：神经康复新方向

董越刘可王涛

(苏州念及智能科技有限公司,苏州215000)

摘要

摘要:随着人口老龄化和慢性病患者增加,康复医疗领域面临着巨大挑战和机遇。非侵入式脑机接口技术作为一种创新的诊疗手段,为脑卒中等中枢神经受损导致运动失能的患病人群带来了新的希望。与传统康复训练相比,单一模态脑机接口技术具有激活感觉运动皮质、从大脑层面协助病人康复的优势,但单一模态各范式具有各自的局限性。混合模态是近年的研究热点,以两种范式相结合的方式来提升整体系统的可靠性和准确性。基于此,提出了一种新的运动-视觉混合模态脑机接口技术,该系统在在线实验中的平均分类准确率为86.67%,能够同时诱发运动皮层和视觉皮层的响应,有望成为主动康复、神经重塑的新范式。

关键词:非侵入式脑机接口;康复医疗;视觉诱发电位;运动想象;混合模态

中图分类号:TP309.7文献标志码:A

引用格式:董越,刘可,王涛,等.基于混合模态的脑机接口技术应用:神经康复新方向[J].信息通信技术与政策,2024,50(5):41-46.

DOI:10.12267/j.issn.2096-5931.2024.05.006

0引言

近年来,随着人口老龄化趋势加剧、慢性病患者数量攀升,以及康复需求日益增长,康复医疗领域面临前所未有的挑战和压力。在此背景下,面向康复医疗领域的非侵入式脑机接口(Brain-ComputerInterface,BCI)技术解决方案应运而生。

非侵入式BCI技术通过实时监测大脑活动,并将这些活动与特定康复任务相关联,促进患者重新建立损伤后的神经连接,学习新的运动模式,再加上与外部设备的高效交互,为康复医疗带来了更加智能化、个性化的治疗模式[1]。这种新兴技术不仅突破了传统治疗方法的局限,还为康复医疗领域提供了更精准、有效的治疗途径。

因此,深入探讨非侵入式BCI技术在康复医疗领域的应用现状及其未来发展趋势,对于推动康复医疗领域的创新与发展具有重要意义。本文旨在探讨非侵入式BCI技术在康复医疗领域的应用现状及未来发展趋势,以期为康复医疗领域的创新和进步提供参考。

1康复医疗现状

我国60岁以上的人口数已达2.64亿,占总人口数的18.70%,这一比例相较于10年前显著增长了5.44%[2],且随着生育率的持续走低,这一数字仍在攀升。与此同时,我国康复需求的患者群体庞大,涵盖老年人群、术后人群、慢性病患者以及残疾人群,总计约4.6亿人[3]。以脑卒中为例,根据全球疾病负担(GlobalBurdenofDisease,GBD)报告的数据,2019年

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信息通信技术与政策

我国新发的脑卒中病例数高达394万,脑卒中患者总数达到2876万[4]。

大多数脑卒中、运动失能的患者有不同程度的运动功能障碍、语言功能退化和认知功能障碍,以至于无法顺畅地进行运动或沟通[5]。以手功能障碍患者为例,一方面患者正常生活受到严重影响,需要家属和医护人员进行日常照顾;另一方面,医生会给患者持续进行康复训练,包括传统康复中的针灸、推拿[6],现代康复中的关节松动术治疗,以及理疗康复中的神经电刺激、蜡疗等方式[7],其目的不仅是让手部功能恢复到正常状态,更是希望实现大脑运动功能的神经重塑。因为,患者发生功能障碍的“病根”在大脑。

通过康复治疗,90%的脑卒中患者能够重新恢复自理生活的能力,30%的脑卒中患者能够胜任较为轻松的工作[8]。而若不进行康复治疗,仅有6%的脑卒中患者能够恢复自理生活状态,5%能够重新投入较轻的工作。这一数据对比鲜明地凸显了康复治疗对于脑卒中患者的重要性。

康复机器人是近年来备受市场关注的高端康复医疗器械,属于机器人技术与医疗技术相结合的产物,被认为是特殊环境下的“可穿戴设备”,具备助残行走、康复治疗、减轻劳动强度等功能,能够帮助残疾患者重新恢复运动能力,带来回归社会的希望,也能够进一步减轻康复医师的工作负担[9]。

2BCI技术在康复医疗领域的研究进