CN107802262B - 一种脑电结合vr用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置,包括:VR眼镜;便携式智能终端;无线脑电采集帽,其包括:电极帽本体、多个可拆卸干电极、脑电放大装置、脑电滤波装置、模数转换装置、无线传输装置和处理器。本发明根据脑电得到的功能网络关键脑区激活程度、脑区间连接强度,制定相应的干预治疗方案,同时利用VR眼镜为用户提供视觉和听觉等感官刺激,让用户具有沉浸感,更好的专注于治疗康复。
Description
技术领域
本发明涉及医疗领域、智能设备、人机交互领域等,具体涉及一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置。
背景技术
注意缺陷多动障碍(Attention Deficit Hyperactivity Disorder,ADHD),又称多动综合征或多动症,是儿童期最常见的行为问题之一,在世界范围内学龄期儿童的患病率约为3-6%,约有15-65%的儿童期ADHD患者症状持续至成人。由于症状的持续存在,除了对患者的学业、职业和生活等方面产生广泛而深远的消极影响外,还常因反社会人格障碍、物质滥用以及其他精神科共病,给其家庭和社会造成沉重的负担,是重大的公共卫生问题。
脑电是一种由大脑神经细胞电生理活动产生的,从头皮表面采集到的电生理信号。脑电波作为一种特殊的生物电信号,还具有以下几个特点:(1)脑电信号的幅值非常微弱,一般头皮脑电信号的波幅只有50μV左右。(2)脑电信号的随机性强,原因是微弱的脑电极易受到其他因素的干扰,而这些外因对脑电信号干扰的规律还尚未被发现。(3)脑电信号属于非线性信号。生物组织的调节及自适应能力必然影响到电生理信号这使得脑电具有典型的非线性的特点,脑电信号的以上特点使得脑电信号的获取具有一定的困难,需要借助特定的脑电采集设备。
虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合,VR主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。自然技能是指人的头部转动,眼睛、手势、或其他人体行为动作。基于VR技术开发的反馈软件具有内容活泼丰富、用户体验侵入感强,以此调节大脑的功能状态以达到治疗目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置,根据脑电信号计算出脑网络,对右侧额岛皮层区域脑网络节点的正连接与正常人比较,对用户的病状做出综合判断,制定相应的干预治疗方案,同时利用VR眼镜为用户提供视觉、听觉等感官的刺激,让用户可以身临其境,更好的参与到治疗中。
脑电信号的精确采集是实现本发明的基础,提供了一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置,包括:
无线脑电采集帽,其包括:
电极帽本体;
多个可拆卸干电极,其设置在所述电极帽本体上,用于采集头皮表面脑电信号;脑电放大装置,其设置在所述电极帽本体上,与所述多个可拆卸干电极通过导联线相连,用于接收并放大脑电信号;
脑电滤波装置,其设置在所述电极帽本体上,与所述脑电放大装置通过导联线相连,用于接收并滤除脑电信号中的噪声;
模数转换装置,其设置在所述电极帽本体上,与所述脑电滤波装置通过导联线相连,用于将模拟信号量接收并转换成数字信号量;
无线信号传输装置,其设置在所述电极帽本体上,与所述处理器相连通过导联线相连,用于传输脑电信号,接收来自便携式终端的控制命令;
处理器,其设置在所述电极帽本体上,与所述模数转换装置和所述无线信号传输装置通过导联线相连,用于控制模数转换装置和无线传输装置;
便携式智能终端,与所述VR眼镜和无线传输装置通过无线方式相连,用于接收脑电信号,控制VR眼镜;
VR眼镜,其与所述智能终端连接。
进一步地,所述的一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置,其特征在于,所述多个可拆卸干电极,可以安置在任意位置电极帽本体上,所述电极接收大脑多个脑区的脑电,并输出脑电信号。
进一步地,所述的一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置,其特征在于,脑电信号的放大、滤波、模数转换、传输均固定在所述无线干电极帽上,通过导联线相连接。
一种基于脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:便携式智能终端通过无线传输装置向处理器发出测量指令后,多个可拆卸干电极采集脑电信号并传输到脑电放大装置;
步骤二:脑电放大装置接收所述多个可拆卸干电极的脑电信号,并将接收的脑电信号放大后,传送到脑电滤波装置,脑电滤波装置接收所述脑电放大装置的脑电信号,并滤波去噪后,传送到模数转换装置,模数转换装置接收所述脑电滤波装置的脑电信号,并转换成数字信号后,在处理器的控制下,通过无线传输装置将脑电信号传送给便携式智能终端;
步骤三:便携式智能终端根据接收的脑电信号,计算功能网络关键脑区激活强度和脑区间连接强度,然后根据计算的结果对用户的病状做出判断,最后根据病状确定相应的干预治疗方案,并选择相应的视频和音频;
步骤四:便携式智能终端调取步骤三中选择的视频和音频,并通过VR眼镜向用户播放视频和音频。
进一步地,所述的一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置的使用方法,其特征在于,所述步骤三中,便携式智能终端根据接收的脑电信号进行计算,对用户的病状进行诊断,其具体方法为:
根据脑电信号计算出脑网络,对右侧额岛皮层区域脑网络节点的正连接与正常人进行比较是否降低,若正连接数越少,用户的病状越严重。
本发明至少包括以下有益效果:
本发明对脑电信号处理后,计算出脑网络,根据右侧额岛皮层区域脑网络节点的正连接强弱对用户病状做出综合判断,能根据用户病状的不同制定不同的调节方案。
本发明利用VR眼镜向用户播放视频和音频,为用户提供视觉、听觉等感官刺激,让患有注意力缺陷儿童多动症的用户具有更强的浸入感,更好的完成干预治疗。本发明采用无线便携式设备,携带方便、使用简单,适合用户在多种环境下使用。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置的使用方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示,本发明提供一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置,包括:
电极帽本体;
多个可拆卸干电极,其设置在所述电极帽本体上,用于采集头皮表面脑电信号;脑电放大装置,其设置在所述电极帽本体上,与电极通过导联线相连,用于接收并放大脑电信号;
脑电滤波装置,其设置在所述电极帽本体上,与脑电放大装置相连,用于接收并滤除脑电信号中的噪声,在脑电信号的测量过程中,由于脑电信号十分微弱,会因为各种外界因素导致伪迹和噪声,以及还有可能夹杂着肌电和心电,这些都影响着脑电信号质量,脑电滤波装置可以有效地滤除这些噪声,保留有效的脑电成分;
模数转换装置,其设置在所述电极帽本体上,与脑电滤波装置相连,用于接收并将模拟信号量转换成数字信号量,脑电信号为模拟信号量,无法被计算机识别,需要通过模数转换装置,将其转换成数字信号量,以便于保存和处理;
无线信号传输装置,其设置在所述电极帽本体上,用于传输脑电信号,接收来自便携式终端的控制命令;
处理器,其设置在所述电极帽本体上,用于控制模数转换装置和无线传输装置;便携式智能终端,用于接收脑电信号,控制VR眼镜;
VR眼镜,其与所述便携式智能终端连接。
本方案提供的一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置,通过多个可拆卸干电极采集脑电信号,并通过脑电放大装置进行放大,再通过脑电滤波装置去除脑电中的噪声,再通过无线传输装置将信号传送至便携式智能终端进行计算分析,所述便携式智能终端计算分析得到用户的病状情况并确定相应的干预治疗方案,所述便携式智能终端根据确定的干预治疗方案,选择相应的视频和音频并调动所述VR眼镜播放相应的视频和音频。
所述的一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置中,所述多个可拆卸干电极分布于不同脑区,并输出脑电信号;脑电是一种由大脑神经细胞电生理活动产生的,是大量神经元同步发生的电位总和,是从头皮表面采集到的电生理信号。
所述的一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置中,所述脑电放大装置、脑电滤波装置、模数转换装置、处理器、无线传输装置均固定在所述脑电帽本体上,体积小巧,携带方便。
所述的一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置中,所述便携式智能终端可以为手机、平板、电脑和嵌入式设备中的任意一种;便携式智能终端提供用户的可视化交互,通过该平台用户可以完成对脑电采集设备的控制,以及对VR设备中视频和音频等更新。
一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:便携式智能终端通过无线传输装置向处理器发出测量指令后,多个可拆卸干电极采集脑电信号并传输到脑电放大装置;
步骤二:脑电放大装置接收所述多个可拆卸干电极的脑电信号,并将接收的脑电信号放大后,传送到脑电滤波装置,脑电滤波装置接收所述脑电放大装置的脑电信号,并滤波后,传送到模数转换装置,模数转换装置接收所述脑电滤波装置的脑电信号,并转换后,在处理器的控制下,通过无线传输装置将脑电信号传送给便携式智能终端;
步骤三:便携式智能终端根据接收的脑电信号,计算功能网络关键脑区激活强度和脑区间连接强度,然后根据计算的结果对用户的病状做出判断,最后根据病状确定相应的干预治疗方案,并选择相应的视频和音频;
步骤四:便携式智能终端调取步骤三中选择的视频和音频,并通过VR眼镜向用户播放视频和音频。
本方案所提供的一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置的使用方法中,当用户的注意力缺陷症状越严重时,所述的便携式智能终端选择色彩较单一、目标物较明显的视频和节奏较舒缓的音乐,个体的注意力缺陷越严重时,在右侧额岛皮层区域脑网络节点的正连接越弱。
所述步骤三中,便携式智能终端根据接收的脑电信号进行计算,对用户的病状进行诊断,其具体方法为:
根据脑电信号计算出脑网络,对右侧额岛皮层区域脑网络节点的正连接与正常人进行比较是否降低,若正连接数越少,用户的病状越严重。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被使用与各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (1)
1.一种脑电结合VR用于儿童多动注意缺陷干预治疗的装置,其特征在于,包括:
无线脑电采集帽,其包括:
电极帽本体;
多个可拆卸干电极,其设置在所述电极帽本体上,用于采集头皮表面脑电信号;
脑电放大装置,其设置在所述电极帽本体上,与所述多个可拆卸干电极通过导联线相连,用于接收并放大脑电信号;
脑电滤波装置,其设置在所述电极帽本体上,与所述脑电放大装置通过导线相连,用于接收并滤除脑电信号中的噪声;
模数转换装置,其设置在所述电极帽本体上,与所述脑电滤波装置通过导线相连,用于将模拟信号量接收并转换成数字信号量;
无线传输装置,其设置在所述电极帽本体上,与处理器通过导线相连,用于传输脑电信号,接收来自便携式智能终端的控制命令;
处理器,其设置在所述电极帽本体上,用于控制模数转换装置和无线传输装置;
便携式智能终端,用于接收脑电信号,控制VR眼镜;
VR眼镜,其与所述便携式智能终端连接;
所述多个可拆卸干电极,任意安置在电极帽本体上,脑电电极接收大脑多个脑区的脑电,并输出脑电信号;所述脑电放大装置、脑电滤波装置、模数转换装置、处理器、无线传输装置均固定在所述电极帽本体上,体积小巧,携带方便;所述便携式智能终端为手机、平板、电脑和嵌入式设备中的任意一种;所述便携式智能终端提供用户的可视化交互,通过该平台用户完成对脑电采集设备的控制,以及对VR眼镜中视频和音频更新;
所述便携式智能终端通过所述无线传输装置向所述处理器发出测量指令后,所述多个可拆卸干电极采集脑电信号并传输到所述脑电放大装置;所述脑电放大装置接收所述多个可拆卸干电极的脑电信号,并将接收的脑电信号放大后,传送到所述脑电滤波装置,所述脑电滤波装置接收所述脑电放大装置的脑电信号,并滤波后,传送到所述模数转换装置,所述模数转换装置接收所述脑电滤波装置的脑电信号,并转换后,在所述处理器的控制下,通过所述无线传输装置将脑电信号传送给所述便携式智能终端;所述便携式智能终端根据接收的脑电信号,计算功能网络关键脑区激活强度和脑区间连接强度,然后根据计算的结果为用户选择相应的视频和音频;通过所述VR眼镜向用户播放视频和音频;
所述便携式智能终端根据脑电信号计算出脑网络,对右侧额岛皮层区域脑网络节点的正连接与正常人进行比较是否降低,若降低,则由所述便携式智能终端为用户选择色彩较单一、目标物明显的视频和节奏舒缓的音乐。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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