一种运动发育促进方法和系统与流程

本发明涉及脑机接口辅助运动康复，特别涉及一种运动发育促进方法和系统。

背景技术：

1、脑机接口（brain-computer interface，bci）是一种不依赖于大脑正常输出通路（外周神经和肌肉）的新型通讯与控制系统，其核心原理是通过采集并解析大脑神经活动信号，将人的意识意图直接转化为可驱动外部设备的控制指令。在运动康复领域，基于运动想象的bci技术已被广泛应用于神经功能康复训练中。传统的脑机接口康复方案绝大多数面向成人中风患者或6岁以上大龄儿童，其技术前提是要求使用者具备主动进行运动想象的认知能力与配合意愿。而0-6岁低龄特殊婴幼儿或其他认知受限人群（如意识障碍患者、重度脑卒中患者等）受限于认知发育水平和语言理解能力，无法理解并主动执行运动想象任务，导致依赖主动意念驱动的bci方案在该类特殊人群中无法适用。

2、因此，希望提出一种运动发育促进方法和系统，以提高康复训练的适用性和泛用性。

技术实现思路

1、 技术实现要素： 包括一种运动发育促进方法，所述方法包括：向目标用户播放目标视频片段，所述目标视频片段包含以预设视角录制的目标动作；在所述目标视频片段播放期间，采集所述目标用户的目标皮层区域的第一脑电信号；基于所述第一脑电信号，确定所述第一脑电信号的能量变化率；当所述能量变化率超过激活阈值时，生成同步辅助指令；将所述同步辅助指令发送至柔性外骨骼，以驱动所述柔性外骨骼辅助所述目标用户的目标肢体执行所述目标动作。

2、在一些实施例中，在确定所述能量变化率之前，所述方法还包括：实时采集所述柔性外骨骼的惯性数据；基于所述惯性数据和所述第一脑电信号，重构所述第一脑电信号。

3、在一些实施例中，所述基于所述惯性数据和所述第一脑电信号，重构所述第一脑电信号，包括：基于双线程架构重构所述第一脑电信号，所述双线程架构包括后台滤波线程和前台去噪线程；在检测到所述惯性数据中的线加速度超过加速度阈值时，所述后台滤波线程基于所述第一脑电信号和所述惯性数据，更新空间去噪矩阵；所述前台去噪线程接收所述第一脑电信号，并基于所述第一脑电信号与所述空间去噪矩阵，重构所述第一脑电信号。

4、在一些实施例中，所述方法还包括：获取额极区的第二脑电信号；基于所述第二脑电信号，分别提取所述第二脑电信号在第一监测频段的第一能量与第二监测频段的第二能量，所述第一监测频段的频率低于所述第二监测频段；确定所述第一能量与第二能量的瞬时能量比值；当所述瞬时能量比值的变化斜率为正时，确定补偿比例系数；基于所述补偿比例系数调整所述激活阈值。

5、在一些实施例中，在驱动所述柔性外骨骼辅助所述目标用户的目标肢体执行所述目标动作的过程中，所述方法还包括：基于惯性测量单元，实时采集所述目标肢体跟随运动的实际运动轨迹，所述惯性测量单元设置在所述柔性外骨骼内部；确定所述实际运动轨迹与所述目标动作的目标运动轨迹的动态偏差值；当所述动态偏差值超过预设阻力阈值时，将所述柔性外骨骼的控制模式切换为顺应控制模式，并更新下一次同步辅助指令执行时的力矩输出参数。

6、发明内容包括一种运动发育促进系统，所述系统包括：视频播放模块，被配置为向目标用户播放目标视频片段，所述目标视频片段包含以预设视角录制的目标动作；采集模块，被配置为在所述目标视频片段播放期间，采集所述目标用户的目标皮层区域的第一脑电信号；能量变化率确定模块，被配置为基于所述第一脑电信号，确定所述第一脑电信号的能量变化率；辅助指令生成模块，被配置为当所述能量变化率超过激活阈值时，生成同步辅助指令；驱动模块，被配置为将所述同步辅助指令发送至柔性外骨骼，以驱动所述柔性外骨骼辅助所述目标用户的目标肢体执行所述目标动作。

7、在一些实施例中，所述系统还包括重构模块，重构模块被配置为：实时采集所述柔性外骨骼的惯性数据；基于所述惯性数据和所述第一脑电信号，重构所述第一脑电信号。

8、在一些实施例中，所述重构模块进一步被配置为：基于双线程架构重构所述第一脑电信号，所述双线程架构包括后台滤波线程和前台去噪线程；在检测到所述惯性数据中的线加速度超过加速度阈值时，所述后台滤波线程基于所述第一脑电信号和所述惯性数据，更新空间去噪矩阵；所述前台去噪线程接收所述第一脑电信号，并基于所述第一脑电信号与所述空间去噪矩阵，重构所述第一脑电信号。

9、在一些实施例中，所述系统还包括阈值调整模块，所述阈值调整模块被配置为：获取额极区的第二脑电信号；基于所述第二脑电信号，分别提取所述第二脑电信号在第一监测频段的第一能量与第二监测频段的第二能量，所述第一监测频段的频率低于所述第二监测频段；确定所述第一能量与第二能量的瞬时能量比值；当所述瞬时能量比值的变化斜率为正时，确定补偿比例系数；基于所述补偿比例系数调整所述激活阈值。

10、在一些实施例中，所述系统还包括控制模式切换模块，在驱动所述柔性外骨骼辅助所述目标用户的目标肢体执行所述目标动作的过程中，所述控制模式切换模块被配置为：基于惯性测量单元，实时采集所述目标肢体跟随运动的实际运动轨迹，所述惯性测量单元设置在所述柔性外骨骼内部；确定所述实际运动轨迹与所述目标动作的目标运动轨迹的动态偏差值；当所述动态偏差值超过预设阻力阈值时，将所述柔性外骨骼的控制模式切换为顺应控制模式，并更新下一次同步辅助指令执行时的力矩输出参数。

11、上述发明内容带来的有益效果包括但不限于：利用镜像神经元的“观察即放电”特性，绕过了认知受限人群（如婴幼儿）的主动思考过程，通过第一视角视频实现无意识被动诱导。配合动态标定的被动激活阈值，精准捕捉婴幼儿微弱的镜像响应，并通过柔性外骨骼提供同步的物理辅助，构建了“视觉诱导-神经响应-本体感觉闭环”的运动发育促进新路径，极大提升了对认知受限人群的运动发育的干预有效性。

1.一种运动发育促进方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的运动发育促进方法，其特征在于，在确定所述能量变化率之前，所述方法还包括：

3.如权利要求2所述的运动发育促进方法，其特征在于，所述基于所述惯性数据和所述第一脑电信号，重构所述第一脑电信号，包括：

4.如权利要求1所述的运动发育促进方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.如权利要求1所述的运动发育促进方法，其特征在于，在驱动所述柔性外骨骼辅助所述目标用户的目标肢体执行所述目标动作的过程中，所述方法还包括：

6.一种运动发育促进系统，其特征在于，所述系统包括：

7.如权利要求6所述的运动发育促进系统，其特征在于，所述系统还包括重构模块，所述重构模块被配置为：

8.如权利要求7所述的运动发育促进系统，其特征在于，所述重构模块进一步被配置为：

9.如权利要求6所述的运动发育促进系统，其特征在于，所述系统还包括阈值调整模块，所述阈值调整模块被配置为：

10.如权利要求6所述的运动发育促进系统，其特征在于，所述系统还包括控制模式切换模块，在驱动所述柔性外骨骼辅助所述目标用户的目标肢体执行所述目标动作的过程中，所述控制模式切换模块被配置为：