面向脑出血患者的多模态BCI康复系统

本申请涉及脑机接口，尤其涉及一种面向脑出血患者的多模态bci康复系统。

背景技术：

1、ich（intracerebral hemorrhage, 脑出血）是中风的高致死率亚型，幸存者常遗留严重运动功能障碍。基于运动想象的脑机接口mi-bci可通过解码患者运动意图驱动外部设备，促进神经可塑性恢复。然而，ich患者的bci应用面临特殊挑战：(1)患者脑损伤导致神经信号模式异常，与健康被试差异大，跨被试迁移学习效果受限；(2)现有bci系统缺乏安全监控机制，无法在训练过程中实时评估患者脑血流动力学状态，存在过度训练风险；(3)系统训练方案固定，无法根据患者实时表现自适应调整，个性化程度不足。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种面向脑出血患者的多模态bci康复系统，能够解决现有bci系统缺乏安全监控和自适应训练调节的问题。

2、本申请实施例的提供了一种面向脑出血患者的多模态bci康复系统，包括：

3、信号采集模块，用于在患者执行运动想象训练任务的过程中，同步采集所述患者的脑电信号和功能性近红外光谱信号；

4、多模态信号处理与运动意图分类模块，用于分别从所述脑电信号和所述功能性近红外光谱信号中提取脑电模态特征和近红外模态特征，基于所述脑电模态特征和所述近红外模态特征对所述患者的运动意图进行分类，获得运动意图分类结果和分类置信度；

5、安全监控模块，用于根据所述功能性近红外光谱信号确定所述患者的氧合血红蛋白浓度变化率，将所述氧合血红蛋白浓度变化率与预设安全阈值进行比较，并在所述氧合血红蛋白浓度变化率超过所述预设安全阈值时，输出用于暂停当前运动想象训练任务的控制指令；

6、在线增量学习模块，用于获取所述患者在当前运动想象训练任务中产生的训练数据，在保持所述多模态信号处理与运动意图分类模块中的特征提取器参数不变的情况下，利用所述训练数据更新分类器参数；以及

7、康复方案分级模块，用于根据所述分类置信度和表征所述氧合血红蛋白浓度变化情况的血流动力学指标确定所述患者对应的训练难度等级。

8、综上，本申请实施例提供的面向脑出血患者的多模态bci康复系统，本方案通过同步采集脑电信号和功能性近红外光谱信号，使运动意图分类同时获得神经电活动信息和血流动力学信息，能够降低单一模态信号受噪声、患者个体差异或者病灶差异影响时造成的分类不稳定。功能性近红外光谱信号在本方案中承担两种不同功能：其提取出的近红外模态特征参与运动意图分类，其氧合血红蛋白浓度变化率还用于训练安全判断。由此，同一采集信号既服务于运动意图识别，又服务于训练风险控制，而不是仅作为脑电信号的附加分类特征。安全监控模块和康复方案分级模块采用不同时间尺度进行控制。安全监控模块在当前训练过程中持续判断氧合血红蛋白浓度变化率，并在超过安全阈值时及时暂停任务；康复方案分级模块则综合当前一轮训练的分类置信度和血流动力学指标，调整下一轮训练参数。因此，系统既能够处理训练过程中需要立即响应的安全情况，也能够根据一段训练期间的总体表现改变后续训练负荷。此外，在线增量学习模块使分类器能够随患者数据变化进行更新，康复方案分级模块则根据更新后分类器给出的分类置信度继续调整训练难度。这样可以减少分类器长期固定所造成的判断偏差。例如，如果患者信号已经发生变化而分类器未更新，分类置信度下降可能被误认为患者训练能力下降；利用当前患者数据更新分类器后，可以在一定程度上区分模型失配和患者实际表现下降。

9、相应地，本发明实施例提供的电子系统和计算机可读存储介质，也同样具有上述技术效果。

1.一种面向脑出血患者的多模态bci康复系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的康复系统，其特征在于：所述信号采集模块包括脑电采集设备、功能性近红外光谱采集设备和事件标记单元；

3.根据权利要求1所述的康复系统，其特征在于，所述多模态信号处理与运动意图分类模块包括预处理与时频分析子模块，所述预处理与时频分析子模块用于：

4.根据权利要求1所述的康复系统，其特征在于，所述多模态信号处理与运动意图分类模块还包括源域选择子模块，所述源域选择子模块用于：

5.根据权利要求4所述的康复系统，其特征在于，所述源域选择子模块用于基于自适应wasserstein信任分数选择所述源域被试，所述自适应wasserstein信任分数根据自适应距离阈值、时序信任分数和多粒度距离确定；

6.根据权利要求4所述的康复系统，其特征在于，所述多模态信号处理与运动意图分类模块包括渐进式双域对齐子模块，所述渐进式双域对齐子模块用于：

7.根据权利要求6所述的康复系统，其特征在于，所述多模态信号处理与运动意图分类模块包括通道注意力增强的深度可分离卷积分类子模块；

8.根据权利要求1所述的康复系统，其特征在于，所述安全监控模块包括氧合血红蛋白变化率监测子模块以及阈值预警与暂停子模块；

9.根据权利要求1所述的康复系统，其特征在于，所述在线增量学习模块用于：

10.根据权利要求1所述的康复系统，其特征在于，还包括康复训练流程控制模块和报告输出模块；