CN117137750A - 利用ssvep技术对病人进行病房照护的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法和系统。所述方法包括：在屏幕上显示多个按钮或者图像，其中所述多个按钮或图像的显示频率各不相同；采集病人对注视所述按钮或者图像所产生的脑电信号；将所述脑电信号进行分析，提取所述脑电信号中包含的SSVEP信号；根据提取到的SSVEP信号识别出病人在注视哪个图像或按钮；以及根据识别结果进行对应的病房照护操作。根据本发明的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法，通过分析病人的脑波信号作出相应的病房照护操作，具有高度的精度和可靠性。

Description

利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法和系统
技术领域
本发明是关于医院看护领域，特别是关于一种利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法和系统。
背景技术
在现今医疗领域中，病房照护一直是一个非常重要的方面，特别是对于那些失能人员和年高体弱、不能与外界进行有效沟通的老年人，如何提供更好的照护一直是一个备受关注的问题。目前常见的病房照护方式通常是护工轮班照顾，但对于失能人员和老年人来说，这种方式并不能满足他们真正的需求。一方面，这些人缺乏有效的沟通手段，不能及时表达自己的心理和生理需求；另一方面，很多老年人常常感到孤独和无助，缺乏社交活动和互动的机会，生活上缺乏乐趣和意义。这种情况导致病人的生活质量和生活尊严受到很大的影响。
传统的病房照护模式如人力护理，存在以下几个缺点：
1.高昂的成本：人力护理需要雇用专业的医护人员进行照护，这种方式成本非常高，对医院和患者的财务都造成很大的负担。
2.缺乏个性化：由于医护人员的工作量大，医务人员可能无法对每位病人提供个性化的治疗和护理服务。这会导致病患的需求和想法无法及时得到顾及，不能取得满意的治疗效果。
3.时效性的问题：在人工照护体系下，如果出现紧急情况，如病人需要紧急医疗救助，由于医护人员的工作流程，无法及时做出适当的调整，时间上的滞后可能会产生不可弥补的后果。
4.不足的质量：由于受工作环境、工作压力影响，医护人员的工作质量和效率可能会受影响。医护人员可能会疏漏细节，漏诊错诊，从而影响病患的病情。
综上所述，传统的病房照护模式存在成本高、缺乏个性化、时效性不足和质量不稳定等问题，需要寻找新型的科技手段进行改善。
当人接受到一个视觉刺激时，在视皮层就会产生相应的电活动，这种信号被称为视觉诱发电位(Visual Evoked Potentials，VEP)。视觉诱发电位是人眼经过“集中注视”活动诱发大脑视觉皮层神经的特定电活动在头皮电位的反映。BCI(Brain-ComputerInterface，脑机接口)是一种不依赖于大脑外周神经与肌肉组成的正常输出通路的通讯控制系统。该系统采集患者的脑电信号(Electroencephalography，EEG)，对这些脑电信号进行处理、分析，识别出引起这些脑电变化的动作意图，再使用计算机语言进行编程，这样就把人的思维活动转换成相应的命令信号驱动外部设备。基于VEP的BCI系统依赖于使用者控制眼睛注视方向的能力。当受到频率恒定的外界刺激时，大脑将会产生一个和外界刺激频率或其谐波同频率的响应，该响应的强弱可以由头皮或皮层上测量得到的电压信号表征，即稳态诱发电位(Steady-State Evoked Potential，SSEP)，在对视觉进行重复刺激的实验中，都能观察到稳态诱发电位的出现。这种明显的被刺激频率所调制的脑电信号被称为稳态视觉诱发电位(Steady State Visual Evoked Potentials，SSVEP)。对于许多患者而言可能行动不便，但其视觉功能常常是健全的，因此视觉诱发电位是一种比较适合于脑-机接口的脑电信号。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法，其能够。
为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法，其包括：在屏幕上显示多个按钮或者图像，其中所述多个按钮或图像的显示频率各不相同；采集病人对注视所述按钮或者图像所产生的脑电信号；将所述脑电信号进行分析，提取所述脑电信号中包含的SSVEP信号；根据提取到的SSVEP信号识别出病人在注视哪个图像或按钮；以及根据识别结果进行对应的病房照护操作。
在本发明的一个或多个实施方式中，根据提取到的SSVEP信号识别出病人在注视哪个图像或按钮，包括：对病人的SSVEP信号的频谱进行分析，根据所述频谱的时域和频域特征，推断出病人待选择的按钮或图像。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述按钮包括：控制床位的按钮、灯光按钮和电视按钮；所述图像包括：音乐封面和视频图像。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述方法还包括：对采集到的脑电信号进行分析，判断其与预先设定的参考信号的相关系数是否小于阈值；若小于阈值，则为空闲状态，即病人没有注视频闪；若大于阈值，则是病人注视某一频闪区域。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述方法还包括：实时监控病人的SSVEP信号，实时掌握病人的状况。
本发明的另一方面提供了一种利用SSVEP技术对病人进行病房照护的系统，其包括：屏幕，用于显示多个图案，所述多个图案的显示频率各不相同；脑电信号采集模块，其被配置为实时采集病人的脑电信号，所述脑电信号为病人注释所述图案所产生的脑电信号；脑电信号分析模块，其被配置为将所述脑电信号进行分析，提取所述脑电信号中包含的SSVEP信号，并根据提取到的SSVEP信号识别出病人在注视哪个图案；以及控制模块，其被配置为根据识别结果控制病房内的设备的操作。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述系统还包括信号收集器，其被配置为与所述脑电信号采集模块相连接，实时监控病人的SSVEP信号。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述病房内的设备包括：台灯、病床、电视和收音机。所述图案包括按钮和图像。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述控制模块可以被配置为执行以下动作：病床的升降、电视的开关操作、台灯的开关操作、收音机的开关操作。
与现有技术相比，根据本发明实施方式的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法和系统，具有下述优点：
1.高精度：通过分析脑波信号，作出反应，这种方法具有高度的精度和可靠性。
2.无痛不侵入性：相比较其他传统的脑机接口技术，例如侵入性的电极和无线电头皮脑机接口、刺激呈现等，SSVEP技术无需侵入病人体内，也不会引起病人的痛苦和不适。
3.改善病人的社交交互：病人通过SSVEP技术可以向外界表达自己的想法和需求，增加与外界的交流和社交互动的机会，有助于提高病人的心理和生理健康。
4.便于实现：SSVEP技术所需要设备相对较少，且易于搭建，维护成本低。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
下面先对本发明的基本技术原理做一简单介绍。当受试者注视其中一个刺激模块时，即一种频率的闪烁模块，就会诱发大脑产生相应的稳态视觉诱发电位。因此在大脑枕部检测到的视觉诱发电位中主要是由所注视目标刺激引起的。根据视觉刺激与诱发电位的固定关系，就能从检测到的视觉诱发电位判别出受试者在注视哪个目标。
具体到本发明，屏幕上显示固定频率(比如10hz,12hz)闪烁的目标(按钮或图像等)。用户看10hz闪烁目标，诱发对等频率的脑电信号，该信号为SSVEP信号。通过硬件设备采集信号，算法分析信号，解析出脑电中的10hz频率，则给予10hz对应的那个按钮或图像的响应。
如图1所示，根据本发明优选实施方式的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法，包括如下步骤S1至S5。
在步骤S1中，在屏幕上显示多个按钮或者图像，其中所述多个按钮或图像的显示频率各不相同。
具体而言，智能化病房照护系统需要准备一个屏幕、一个处理单元和一个信号收集器。屏幕显示不同的图像或者按钮，处理单元负责对病人的SSVEP信号进行处理，信号收集器将病人的电脑图像熟悉和感性认知进行反馈。在所述屏幕上显示多个按钮或者图像，其中多个按钮或者图像的频率各不相同，其分别代表了不同的指令或操作同。例如屏幕上显示了三个按钮，则显示频率可以分别是10Hz、12Hz、15Hz或者10Hz、12Hz、20Hz，按钮或者图像分别可以代表：电视开关、病床移动和台灯开关。
在步骤S2中，采集病人对注视所述按钮或者图像所产生的脑电信号。具体而言，可以设定一定的时间阈值，低于该时间阈值的注视可以认为病人你并未对某一特定按钮或图像进行了注视。判断患者是否注视频闪区域的具体过程为：对采集到的脑电信号进行分析判断其与预先设定的参考信号的相关系数是否小于阈值；若小于阈值，则为空闲状态，即患者没有注视频闪；若大于阈值，则是患者注视某一频闪区域，即患者为输入状态。
在步骤S3中，将所述脑电信号进行分析，提取所述脑电信号中包含的SSVEP信号。具体而言，当人接受到一个视觉刺激时，在视皮层就会产生相应的电活动，这种信号被称为视觉诱发电位。当受到频率恒定的外界刺激时，大脑将会产生一个和外界刺激频率或其谐波同频率的响应，该响应的强弱可以由头皮或皮层上测量得到的电压信号表征，在对视觉进行重复刺激的实验中，都能观察到稳态诱发电位的出现。这种明显的被刺激频率所调制的脑电信号被称为稳态视觉诱发电位(Steady State Visual Evoked Potentials，SSVEP)。
在步骤S4中，根据提取到的SSVEP信号识别出病人在注视哪个图像或按钮。具体而言，可以对病人的SSVEP信号的频谱进行分析，根据所述频谱的时域和频域特征，推断出病人待选择的按钮或图像
在步骤S5中，根据识别结果进行对应的病房照护操作。具体而言，可以在病床里配置控制模块，例如当识别病人选择的是打开电视的按钮，则将信号传送至控制装置，控制装置控制电视的开启。
在一实施例中，按钮可以包括：控制床位的按钮、灯光按钮和电视按钮。图像包括可以音乐封面和视频图像等。因此对应的操作可以是控制床位的升降、台灯的开闭、音乐的播放或停止、电视的开启或关闭等等。
在一实施例中，利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法，还包括实时监控病人的SSVEP信号，实时掌握病人的状况。具体而言，可以利用信号收集器，实时监控病人的SSVEP信号，并通过电脑等设备掌握病人的状况，如有紧急需要，及时启动紧急救助系统。
本发明的另一实施例提供了一种利用SSVEP技术对病人进行病房照护的系统，其用于执行上述的招呼方法。具体而言，该系统包括：屏幕，用于显示多个图案，所述多个图案的显示频率各不相同；脑电信号采集模块，其被配置为实时采集病人的脑电信号，所述脑电信号为病人注释所述图案所产生的脑电信号；脑电信号分析模块，其被配置为将所述脑电信号进行分析，提取所述脑电信号中包含的SSVEP信号，并根据提取到的SSVEP信号识别出病人在注视哪个图案；以及控制模块，其被配置为根据识别结果控制病房内的设备的操作。
上述的各个部件用于执行根据本发明的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法，其执行方式已在上文进行了详细描述，在此不在赘述。
综上所述，根据本发明的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法，可以利用SSVEP技术来广泛应用于失能人员和老年人的照护服务中，提高病人的生活质量和生活尊严。SSVEP技术通过非侵入性的方式，让病人通过视觉控制设备实现自己的愿望和需求，具有精确度高、方便、无创、低成本和易于实现等优势，因此在病房照护领域中具有很大的应用潜力。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法，其特征在于，包括：
在屏幕上显示多个按钮或者图像，其中所述多个按钮或图像的显示频率各不相同；
采集病人对注视所述按钮或者图像所产生的脑电信号；
将所述脑电信号进行分析，提取所述脑电信号中包含的SSVEP信号；
根据提取到的SSVEP信号识别出病人在注视哪个图像或按钮；以及
根据识别结果进行对应的病房照护操作。
2.如权利要求1所述的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法，其特征在于，根据提取到的SSVEP信号识别出病人在注视哪个图像或按钮，包括：
对病人的SSVEP信号的频谱进行分析，根据所述频谱的时域和频域特征，推断出病人待选择的按钮或图像。
3.如权利要求1所述的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法，其特征在于，所述按钮包括：控制床位的按钮、灯光按钮和电视按钮；所述图像包括：音乐封面和视频图像。
4.如权利要求1所述的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法，其特征在于，还包括：对采集到的脑电信号进行分析，判断其与预先设定的参考信号的相关系数是否小于阈值；若小于阈值，则为空闲状态，即病人没有注视频闪；若大于阈值，则是病人注视某一频闪区域。
5.如权利要求1所述的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的方法，其特征在于，还包括：
实时监控病人的SSVEP信号，实时掌握病人的状况。
6.一种利用SSVEP技术对病人进行病房照护的系统，其特征在于，包括：
屏幕，用于显示多个图案，所述多个图案的显示频率各不相同；
脑电信号采集模块，其被配置为实时采集病人的脑电信号，所述脑电信号为病人注释所述图案所产生的脑电信号；
脑电信号分析模块，其被配置为将所述脑电信号进行分析，提取所述脑电信号中包含的SSVEP信号，并根据提取到的SSVEP信号识别出病人在注视哪个图案；以及
控制模块，其被配置为根据识别结果控制病房内的设备的操作。
7.如权利要求6所述的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的系统，其特征在于，还包括信号收集器，其被配置为与所述脑电信号采集模块相连接，实时监控病人的SSVEP信号。
8.如权利要求6所述的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的系统，其特征在于，所述病房内的设备包括：台灯、病床、电视和收音机。
9.如权利要求6所述的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的系统，其特征在于，所述图案包括按钮和图像。
10.如权利要求6所述的利用SSVEP技术对病人进行病房照护的系统，其特征在于，所述控制模块具体被配置为执行：病床的升降、电视的开关操作、台灯的开关操作、收音机的开关操作。
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