脑机接口控制的上肢机器人系统用于增强中风患者的日常活动能力

本方案利用脑电图（EEG）和眼电图（EOG）信号，评估一种由脑机接口（BCI）控制的上肢辅助机器人在脑卒中康复中的应用，以增强双手协调功能。通过BeBiTS系统评估功能改善情况，推动辅助性神经康复的发展。

该技术通过辅助偏瘫手功能，使中风后偏瘫患者受益。它还可帮助因脊髓损伤或神经退行性疾病导致运动功能障碍的患者。

该技术通过脑电图（EEG）和眼电图（EOG）将运动意图与执行过程连接起来，使中风患者能够控制机械手。与传统的辅助方法相比，该方法可改善双手功能，提高患者在日常生活活动中的独立性。

患者在首次进行运动想象训练时可能会遇到困难。因此，需要提供适当的指导和说明，以确保产生本体感觉性运动想象。

由DCI控制的上肢机器人包含神经康复的组成部分，例如神经可塑性和运动学习。该系统可扩展应用于中风、脑瘫以及神经退行性疾病患者的运动功能康复。

[指导者] 首先，向所有招募的患者提供有关实验程序的详细信息。从每位参与者处获取签署的知情同意书。完成同意书后，在桌前的舒适椅子上对脑机接口（BCI）机器人进行训练之前，先评估 BeBiTS 评估量表的10个项目。启动脑机接口（BCI）系统。将电极帽戴在患者头部，并连接放大器。在源模块中，选择 EegoModule，随后选择阻抗模式，然后按开始以激活模块。观察指示激活的蓝灯。确保阻抗低于10千欧姆。然后在源模块中按停止。将模式更改为用于数据流的EEG模式。按下开始，检查信号质量。对于EOG校准，在任务模块中设置提示次数。指导参与者执行短暂的侧向眼动，跟随屏幕上出现的10个箭头。训练结束后立即查看结果图。对于EEG校准，选择EEG校准任务模块，并在任务模块中将提示次数设置为5次。在反馈模块中，将偏侧性设置为机器人手所在的一侧。确保未选中显示“pacman”选项。现在指导参与者当黑色屏幕上出现“想象握紧拳头”的提示时，想象自己握紧拳头，然后查看结果图。完成EOG和EEG训练后，设置特定目标频率、参考值和阈值等参数，以区分握拳意图。使用已配置的参数，通过pacman界面进行反馈训练。使用USB无线接收器将辅助性机械手无线连接至计算机。接下来，让参与者佩戴机器人并执行BeBiTS评估。等待屏幕上的白灯亮起，表示系统处于就绪状态。确认后，指导参与者将眼睛移向一侧，使灯变为绿色。当绿灯亮起时，指示他们想象握紧拳头。利用机器人辅助参与者完成握拳动作并执行任务。任务完成后，指示参与者观察屏幕上的红灯。如果参与者想要张开手，可以移动眼睛将灯的颜色变回白色。最后，使用BCI机器人系统对患者在BeBiTS训练后再次进行评估。训练良好的参与者的EOG数值显示出一致的试验结果，其平均曲线达到阈值水平，且EEG结果能够清晰区分静息状态与运动想象状态。相比之下，训练不佳的参与者的EOG试验结果不一致，平均曲线未能达到阈值水平，其EEG结果在静息状态与运动想象之间缺乏明确区分。参与者P1、P4和P5在BeBiTS训练前后评估中均未能完成大多数任务。参与者P3在BeBiTS训练前评估中初始得分，但在训练不足后，BeBiTS训练后评估中未获得得分。参与者P2以及P6至P8在BeBiTS训练后评估中部分任务的表现较训练前评估有所改善。