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非侵入性脑–计算机接口系统:对辅助技术的应用

T.Shanmugapriya1和S.Senthilkumar2
  1. 助理教授,信息技术部,SSN工程学院,钦奈,印度泰米尔纳德邦,
  2. 助理教授、电子系、仪器仪表、Bharath大学,钦奈,印度泰米尔纳德邦,
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文摘

生活质量的人患有严重的运动障碍可以受益于当前的使用辅助技术能够改善沟通,家里环境管理和流动性,根据用户的剩余机动能力。脑-机接口(bci)系统,可以将大脑活动转化为信号,控制外部设备。因此他们只能代表技术严重瘫痪的病人增加或维持他们的通信和控制选项。这里我们报告一个试点研究的系统实施和验证允许残疾人改善或恢复其流动性(直接或通过仿真)和沟通在周围的环境中。系统是基于软件控制器,提供给用户一个通信接口与个人的残余机动能力。电机严重损伤的患者(n = 14)由于进行性神经退行性疾病被训练使用这个系统原型康复计划下进行形状的装饰空间。所有用户使用常规辅助控制选项(例如,微型开关或头部跟踪器)。此外,四个科目学习操作系统因为它使得基于脑电图的非侵入性BCI。这个系统是由受试者的自愿调节头皮脑电图记录感觉运动节奏;这个技能是学虽然受试者没有控制四肢很长一段时间。 We conclude that such a prototype system, which integrates several different assistive technologies including a BCI system, can potentially facilitate the translation from pre-clinical demonstrations to a clinical useful BCI.

关键字

EEG-based脑-机接口;辅助机器人;严重的运动损伤;技术独立的生活

介绍

康复计划的最终目标是减少残疾由于给定的病理状态,也就是说,印度最大的临床状态的成就——斜度矫形器和管理的社会弊端与残疾有关通过使用不同类型的艾滋病。
最近,电子设备的发展,能够协助沟通和控制需求(如环境控制或辅助技术)病人的新途径受到了严重的运动障碍。这种发展包括令人印象深刻的进步领域的机器人。事实上,机器人的形态有显著的变异:从固定基地工业机械手,它已经演变成各种各样的机械结构。这些结构往往能够运动使用轮子或腿[17]。作为一个直接后果,机器人领域的应用大幅度增长,包括协助医院病人和残疾人,自动监测、太空探索和许多其他[23]。在机器人辅助设备的情况下为严重的运动障碍,他们仍然受到限制,由于残余运动能力的必要性(例如,四肢、头部和/或眼球运动,演讲和/或发声)。在极端病态条件(即病人。,those that do not have any or only unreliable remaining muscle control) may in fact be.
禁止使用这种系统。脑机接口(BCI)技术”给他们的用户通信和控制渠道,不依赖于大脑的周围神经和肌肉的正常输出通道。”[22],可以允许完全瘫痪个人与额外的通信(2、7)舍入环境。一个BCI检测大脑激活模式的对应于主题的意图。每当用户引发自愿修改这些模式,BCI系统能够探测到它并将它转化为一个动作反映了用户的意图。几个动物和一些人类研究显示可能使用电子记录大脑活动在大脑直接控制机器人的运动或假肢设备实时使用微电极植入大脑内[3,19日,16日,5日,15]。其他BCI系统依赖于大脑活动记录方法从头皮表面使用脑电图(EEG)。EEG-based bci可由调节头皮感觉运动区域的EEG节律性活动所诱发的运动图像任务[21];这些调节可以用来控制电脑屏幕上的光标[20]或有限的手部运动假肢装置(13、11)。因此,它已成为可能的扩展残疾人和外部环境之间的通信从纯粹的符号互动(如字母拼写)为流动性援助。BCI的开创性的应用程序由一个小型移动机器人控制的房间模型房子[10]。 The recognition of mental activity could be put forward to guide devices (mobile robots) or to interact naturally with common devices within the external word (telephone, switch, etc.). This possible application of BCI technology has not been studied yet. Its exploration was the principal aim of this study.
这些因素促使我们进行一项研究,目的是整合不同的技术(包括BCI和机器人平台)为辅助和原型,平台。这项工作的目标是证明BCI技术应用在人们的日常生活是可能- ble,包括对那些患有疾病,影响其流动性。当前的研究,这是一个名叫ASPICE项目的一部分,解决实施和验证的技术援助,让人们有运动障碍改善或恢复其流动性和周围的环境中交流。系统的关键要素是:
(1)接口,方便使用电脑:鼠标,操纵杆,眼动跟踪,语音识别,利用信号收集直接但因为它使得基于脑电图变化从大脑使用BCI系统。多路访问能力的基本原理是双重的:(i)扩大范围的用户,但裁剪系统不同程度的病人残疾;(2)跟踪单个病人的增加或减少(因为训练或减少的能力,分别)与系统交互,根据剩余肌肉活动出席疾病过程和最终的时刻学会控制系统具有不同的访问(BCI)因为神经退行性疾病的本质引起一次进步力量的损失在不同肌肉部分。(2)智能移动设备的控制器,可以遵循复杂路径基于一组小的命令。(3)信息传输和domotics建立对象之间的信息流动和电器控制。
通过设计这个系统追求的目标是满足需求(与日常活动的几个方面)的一类neu——romuscular患者通过几个当前技术融合成一个集成框架。我们努力用现成的硬件组件,以便系统可以几乎复制在其他家庭设置。验证系统的最初原型已经意识到健康的志愿者的参与,随后与受试者由于进行性神经退行性疾病严重的运动障碍。残疾人本报告所描述的主题被训练使用不同类型的系统原型访问期间康复计划进行形状的装饰空间。

材料和方法

学科和临床实验程序
在这项研究中,14个健全的主题和14个受试者患有II型脊髓性肌萎缩症(SMA II)或杜氏肌肉营养不良症(DMD)接受了系统的训练。这些神经肌肉疾病导致进步的和严重的全球运动障碍,大大减少了主体的自主权。因此,这些课程由护理人员需要不断支持。子工程被告知有关。一般特性和研究的目的,这是伦理委员会批准的圣卢西亚的基础。所有的子工程(和在需要时他们的亲戚)。给他们书面知情同意。特别是,与病人及其家属允许交互式讨论评估患者个体的需要。这允许适当的sys - tem定制。这些病人的特点是在表1。一般来说,患者无法走路,因为他们都是青少年。他们都依赖轮椅移动。 All wheelchairs except two were electrically powered and were controlled by a modified joystick that could be manipulated by either the residual “fine” movements of the first and second finger or the residual movements of the wrist. All patients had poor residual muscular strength either of proximal or distal arm muscles. Also, all patients required a mechanical support to maintain neck posture. Finally, all patients retained effective eye movement control. Prior to the study, no patient used technologically advanced aids.
临床试验发生在圣卢西亚基金会和医院系统原型(ASPICE)安装在一个只有三间教室的空间布置是一个共同的家,致力于职业——年。患者住院neurorehabilitation程序。第一步的临床过程包括面试和-卡尔检查执行的临床医生。这次面试确定几个感兴趣的变量如下:运动损伤的程度和依赖照顾日常活动,评估当前的标准化规模(Barthel指数(BI日常活动能力[8]);熟悉传感器和艾滋病(sip /粉扑,开关,语音识别,操纵杆)可以作为系统的输入;说话的能力或与一个陌生的人交流;信息学拼音化的水平来衡量的小时数/星期花在电脑前。相应的问题是结构化的问卷调查,让病人服用的开始和结束培训。一个级别的系统接受用户被要求用户显示图示的数量从输出设备由大多数个人足够的访问控制。培训由每周的会议; for a period of time ranging from 3 to 4 weeks (except in the case of BCI training, see below), the patient and (when required) her/his caregivers were practicing with the system. During the whole period, patients had the assistance of an engineer and a therapist who facilitated interaction with the system
原型系统的输入和输出设备
系统架构,其输入和输出设备,是图1中概述。一个只有三间教室的空间在医院像com -我的房子,家具和系统的执行机构安装。被小心地做出一个安装在大多数房屋可以轻易复制的。提供的地方是一个便携式计算机运行的核心程序(见第3节)。这个核心程序界面上的几个输入设备支持广泛的运动能力从各种各样的用户。例如,键盘,鼠标,操纵杆,轨迹球触摸板和按键通过上肢残余电动机允许访问系统的能力。其他明智的,麦克风和头部跟踪器可以用来当电动机为肢体残疾非常损害但颈部的肌肉或不如- ble演讲被保存了下来。因此,我们可以定制这些输入设备用户的剩余机动能力。事实上,用户可以使用他们已经熟悉的艾滋病(如果有的话),界面上的,提供一个低电平输入更复杂的辅助设备。另一方面,各种各样的输入设备提供鲁棒性降低。
图显示系统接口用户周围的环境。模块化是保证使用的核心单元,由一个可能的输入设备输入并将命令发送到一个或多个可能的致动器。提供反馈让用户了解系统的状态。病人的能力,这是一个典型的退化性疾病的结果。
当用户无法掌握任何上述设备,或者当退行性疾病的本质表明病人可能无法使用任何设备在未来,支持团队建议病人使用BCI开始训练。
作为系统的输出设备,我们认为(也基于病人的需求/愿望),一组基本的domotics电器如霓虹灯和灯泡,电视和音响设备,电动床,声音报警,前开门器、电话和无线摄像头(监控不同房间的房子环境)。该系统还包括一个机器人平台(一只爱宝)作为一个扩展的能力病人移动房子(“虚拟”流动)。的爱宝意在控制系统控制单元来完成一些简单的任务与少量的命令。如前所述,系统应该应付各种各样的障碍根据病人情况。因此,机器人控制的三种可能的导航系统设计:单步,半自治,自治模式。每个导航模式与图形用户界面系统中控制单元(见第3节)。
脑机接口(BCI)框架和主题培训
描述,系统包含一个BCI模块要翻译,近日来自用户,不能使用任何常规的艾滋病。这个BCI系统是基于简单的运动图像检测(由调制的感觉运动EEG节律)并使用BCI2000软件系统实现[14]。用户需要学会调节自己的感觉运动节奏实现鲁棒控制比简单的肢体动作可以产生想象力。使用一个简单的二进制任务作为性能措施,培训是为了提高表演从50 - 70%到80 - 100%。初步筛选会话建议,对于每一个主题,(即信号特性。,amplitudes at particular brain locations and frequencies) that could best discriminate between imagery and rest. The BCI system was then configured to use these brain signal feature, and to thus translate the user’s brain signals into output control signals that were communicated to the ASPICE central unit.
最初的筛选会话期间,受试者舒服地坐在躺椅(或必要时轮椅),在一个电屏蔽,昏暗的房间。头皮活动收集96通道脑电图系统(BrainAmp, Brainproducts GmbH,德国)。脑电图数据采样频率为200赫兹;信号之间bandpassfiltered 0.1和第吉尔- tization前50赫兹。在这个检查会议,主题是不提供任何反馈(她/他的大脑信号的任何表示)。筛选会话包括交替和两端的屏幕上随机呈现的线索(向上/向下,即。、垂直或左/右。、水平)。在耦合运行子——国民住宅被要求执行(首次运行)或图像(第二运行)的运动她/他的手或脚在顶部或底部的出现目标,分别。在运行水平,目标出现在屏幕的左边或者右边,受试者被要求(奇怪的试验)或想象(甚至试验)他/她的左或右手。在垂直运行,目标出现在屏幕的顶部或底部,和主题必须专注于他/她的上或下肢。这个序列是总数为12个试验重复三次。
然后,我们分析了大脑信号记录在这些离线任务。在这些分析中,我们相比与高级目标相关联的大脑信号与目标,底部和左右目标做了同样的事情。这些分析旨在检测一组脑电图特点,最大化pre -措辞的电流信号。分析是由复制相同的信号调节和特征提取,后来被用于在线处理(训练)。数据集被分成时期(通常为1 s长)和光谱分析是通过执行一个最大熵算法——rithm 2赫兹的一项决议。不同于在线处理,当系统只计算相关的一些功能BCI控制在一个合理的范围内(即所有可能的特性。,0 - 60 Hz 2赫兹垃圾箱)同时提取和分析。从每个时代特征向量提取。这个向量是由每个频率的振幅谱本为每个通道。当所有特性的两个数据集提取对比下,统计分析(r2,即。,the proportion of the total variance of the signal amplitude accounted for by target position [9]) was performed to assess signifi- cant differences in the values of each feature in the two conditions. At the end of this process, r2 values were compiled in a channel-frequency matrix and head topography (examples are shown in Figs. 3 and 4 in Section 3) and evaluated to identify the set of candidate features to be enhanced with training.
以下培训课程期间,受试者提供反馈的这些特性,所以,他们可以学习如何改善他们的调制。电极的子集(59放置在头皮上的根据国际体系的延伸10 - 20)是用来控制电脑光标的移动,实时位置控制的振幅或主题的感觉运动的节奏。每个会话持续了约40分钟,由八个3分钟30试验运行。我们一共收集了5 - 12为每个病人训练;训练结束时,性能稳定。每个主题的表现评估的准确性(即。,the percentage of trials in which the target was hit) and by r2 value. The training outcome was monitored over sessions. Upon successful training, the BCI was connected to the prototype system, and the subject was asked to utilize its button interface using BCI control.
在与ASPICE系统实验,BCI2000配置——被保险人流实时输出(当前光标位置)通过TCP / IP连接。光标的目标与操作系统的相关动态,类似于命令发布到其他输入设备(如按钮按下)。

结果

系统原型和机器人平台的实现
实现的原型系统核心开始这项研究的开始,和它的连续释放等优点——天了建议和日常与用户的交互。这是最终实现如下。
核心单元接收逻辑信号从输入设备和转换成命令,可以用来驱动输出设备。其操作是海尔,archical组织结构可能的行动,可以是静态的或者动态的关系。在静态配置,它表现为“级联菜单“选择系统和用于饲料的饲料回模块只有目前选择(即当前菜单)。动态配置,一个智能代理试图学习使用,是用户最可能的选择。用户可以选择的命令,通过图形界面监控系统行为。图2显示了一种可能的出现的屏幕反馈,包括一个反馈BCI的刺激。原型系统——tem允许用户远程操作电气设备(如电视、电话、灯光、电动床,闹钟,和前面开门器)以及监测环境与远程控制摄像机。而输入和反馈信号进行无线通信,这样病人的流动性的影响最小,大部分的驱动命令通过powerline-based进行控制系统。
机器人平台(爱宝,图2 b)三种导航模式的能力,允许我们为不同需求的用户服务。第一个模式是单级的导航。在这种模式下,用户完全控制机器人的运动。这是用于精细运动在混乱地区。第二个模式是半自治的导航。在这种模式下,用户规范——加大运动的主要方向和机器人自动避免障碍。第三个和最后一个模式是自主导航。在这种模式下,用户指定的目标目的地公寓(例如,客厅,卧室,浴室——房间,和电池充电站)。机器人自主前往目标。这种模式是用于快速达到一些重要的位置,以及在需要时启用爱宝电池自动充电。 We expected that this mode would be particularly useful for severely impaired patients who may be unable to send frequent commands. All three navigation modes contained some level of obstacle avoidance based on a two-dimensional occupancy grid (OG) built by the on-board laser range sensor, with the robot either stationary or in motion.
在单步模式下,机器人驱动,一个固定的步长,在六个方向(前进、后退、横向左/右,顺时针或逆时针方向旋转)。在执行运动命令之前,机器人生成一个appro——私人OG(沿着预定的方向运动)来验证步骤是否可以执行不与障碍物发生碰撞。根据碰撞检查的结果,机器人决定是否介入所需的方向。
在半自治的模式下,用户指定一般direc运动。而不是执行单步,机器人走不断在指定的方向,直到它收到了新命令(一个新的方向或停止)。自主避障是通过使用人工poten——多弧离子镀领域。OG生成的机器人移动,然后用于计算机器人速度。我们的算法使用涡和排斥字段建立速度场。速度场是映射到构型空间速度与全向平移运动或执行nonholonomic-like运动。第一个转换是一致保持尽可能多的目标由用户指定的机器人定位而第二种转换,提供更有效的避碰。噩
在自主导航模式下,用户控制机器人运动对一组固定的目的地。让机器人自动达到这些目标,我们设计了一个物理路线图,连接所有相关目的地在实验领域。机器人导航使用计算机视觉算法。路线图由街道和口岸,
图2所示。屏幕面板:外观的反馈。在反馈应用程序,屏幕分为三个面板。在前面板上,可用的选择(命令)显示为图标。在右面板底部,BCI的反馈刺激(匹配一个主题已经训练)。大脑活动的用户使用调制移动光标中心达到无论左派还是右派酒吧——为了焦点前面或在顶部面板图标或点击顶部栏,选择当前图标。在左面板底部,反馈模块显示的视频摄像机事先选定的操作。面板B:一个实验的BCI-controlled爱宝移动机器人的导航。这里,用户控制BCI来模拟连续定向操纵杆模式驱动机器人目标(骨头)。机器人自动避开障碍物。
这标志着在地板上使用白色胶带。边缘检测算法被用来直观地识别和跟踪街道(即。,直接白线)和交叉(即。,coded squares), while path approaching and following algorithms were used to drive the robot. The robot behavior was represented by a Petri Nets based plan. The robot traveled towards the selected destination using a series of cascaded actions. Initially, the robot sought a street. When it detected a street, the AIBO approached it and subsequently followed it until at least one crossing was detected. Then, the robot identified its position and orientation on the roadmap. The robot then used a Dijkstra-based graph search to find the shortest path to its destination. Depending on the result of the graph search, the robot approached and followed another street (repeat the corresponding actions in the plan), or stop if the crossing corresponded to the desired destination.
一组的三种导航模式比较擅长——达的一些健全的用户控制机器人移动从源到目的地。的任务是重复5次三种导航模式和结果取平均值。一只老鼠被用作输入设备为所有模式。在半自治的导航,反式- lational全向运动是用于映射所需的用户速度配置空间。比较三种模式是基于(即执行时间和用户干预。,num- ber of times the user had to intervene by clicking on the GUI for updating the commands; Table 2). According to the average execution time and user intervention, the qualitative properties expected for each mode were confirmed.
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最后,机器人可以帮助用户直观地模拟- tor环境和与照顾者沟通。视觉监控是通过发射一个机器人获取的视频摄像头通过无线连接控制单元;图像压缩是车载传输之前进行。机器人也可以用于和与看护者,请求它播放预先录制好的声音的句子(如“我渴了”或“请”)的扬声器。爱宝的控制策略实现的更多信息,可以在[18]。
临床验证
所有14个健全的科目测试系统的连续版本8 - 12次。系统使用能力——体现主题的目的是验证系统安全性和安全。系统的输入设备是所有功能有效地控制——凌人民电器和小机器人装置(AIBO)。时的研究中,这些课程也进入了BCI培训和没有接口与系统原型。BCI培训初步结果将报告的相关部分。
一些病人(见表1)也能够掌握系统的最终版本在5会话,执行一次或每周两次。根据分数的BI,所有患者几乎完全取决于护理人员,尤其是诊断接头- nosis DMD (n = 6科目;BI评分< 35)需要人工通风、微小残留流动的上肢和非常缓慢的演讲。因为muscu——政治障碍,高水平的五个DMD患者最佳访问系统通过操纵杆,它所需的最小残余肌肉收缩的效率在上肢远端肌段(最小弯曲伸缩的手的手指)。一个额外的DMD病人发现了一个轨迹球最com - fortable为她的远端肌肉力量(第三个病人DMA病人相比略高。Neverthe——少,SMA患者还需要持续的援助为日常生活活动(BI≤50)。这些患者系统通过操纵杆(3例),触摸板(2例),键盘(1例),和按钮(2例)。各种接入设备在这类病人仍然相关功能有效剩余上肢的运动能力(主要是近端肌肉),无论是肌肉力量和运动保护的范围。没有一个病人是舒适的访问通过头部跟踪系统由于疲软的颈部肌肉。最后火车- - -荷兰国际集团(ing),所有患者能够控制人民的电器和机械平台使用一个提到的输入方法。 According to the early results of the questionnaire, all patients were independent in the use of the system at the end of the training and they experienced (as they reported) “the possi- bility to interact with the environment by myself.” A schematic evaluation of the degree of the system acceptance by the users revealed that amongst the several system outputs, the front door opener was the most accepted controlled device (mean score 4.93 in a range 1–5) whereas the robotic platform (AIBO) received the lowest score (mean 3.64). Four of the motor impaired users had interacted with the system via BCI (see below).
我们记录了整个临床经验在一个系统用户手册,以供将来使用和安装,以及描述建议培训指南。本手册最终将提供给社区。
脑机接口(BCI)应用程序
8 - 12次以上的培训,课程获得大脑控制平均精度高于75%(预期精度仅靠机会是50%)在一个二元选择任务。表3显示了平均精度的最后3 8 - 12为每个主题培训。如图3所示为一个代表正常的主题(主题1表3中),r2值的威尼斯平底渔船——图形和光谱分析显示,从一开始的训练,运动皮层反应
上面板:地形图r2值在第一个(左)和最后一个(右)训练,为脑电图频谱特征提取在14 Hz。改变的模式在空间分布和绝对值(注意不同颜色尺度)。底部面板:在训练时间BCI的性能,以正确的百分比衡量选择的目标。误差线表明最好的和最差的实验在每个会话中运行。
局部头皮感觉运动区域。这种模式持续培训和与光标控制性能良好。4名患者的14日进行了一个标准的BCI火车- - -荷兰国际集团(ing)(表3,P1-4)。类似于健康受试者,这些病人大脑控制支持获得的精度高于60%标准二元决策任务。病人使用图像的脚或手的动作。就能够辨别出与这些有关的大脑信号变化图像的任务主要是位于中线centro-parietal电极位置。图4显示了一个代表——resentative病人(表1中第二行;P1在表2)附近的一个会话训练结束时,r2的头皮地形频率用来控制光标,平均精度为80%。在这种情况下,控制集中在Cz(即。头部的顶点)。BCI培训系统环境中执行时,,BCI的视觉反馈输入设备包括到通常的应用程序屏幕(屏幕的右下角的面板图2 a)通过这个选择输入,健康受试者可以控制接口通过使用两个目标滚动当前图标,图标和选择。 One more icon was added to disable selection of commands (turn off BCI input) and a combination of BCI targets was programmed to re-establish BCI control of the system. All 4 patients were able to successfully control the system. However, system per- formance achieved in these patients using the BCI input was lower than hat for muscle-based input.

讨论

个人的生活质量受到严重的运动障碍是重要的是受其影响完全依赖护理人员。一个辅助装置,即使是最先进的,不能替代的——在艺术的状态
图4所示。脑电图模式相关故意在SMA患者大脑控制。左面板:光谱功率密度的脑电图最敏感的通道。红色和蓝色线对应的子集的试验用户试图达到顶部和底部的目标,分别。右面板:地形分布最多的r2值响应频率(33赫兹)。红色的区域对应于这些地区的大脑表现出大脑控制。(解释引用的颜色在这个图的传说中,读者被称为web版本的文章。)一个人提供的援助。然而,它可以有助于减轻照顾者从连续出现在病人的房间因为病人可以对他/她自己的执行一些简单的活动。最重要的是,因为病人可以使用某种形式的调用者的注意警报。见sub -武功,照顾病人在稳定条件下的成本可以减少因为相同数量的护理人员或助理可以照顾更多的病人。 In a home environ- ment, the life of familiars can be less hardly affected by the presence of the impaired relative. In this respect, the prelimi- nary findings we reported would innovate the concept of assistive technology device and they may bring it to a system level, that is, the user is no more given many devices to perform sepa- rate activities but the system provides unified (though flexible) access to all controllable appliances. Moreover, we succeeded in the effort of including many commercially available com- ponents in the system, so that affordability and availability of components is maximized.
从临床的角度来看,病人的感知,所披露的调查问卷的分析,是他/她没有依赖照顾所有的任务。这可能会增加病人的独立感。此外,该份措辞尖锐丹斯赠款的隐私,当病人不得不依赖护理人员缺席。出于这两个原因,据报道,患者认为他们的生活质量将大幅改善,如果他们可以使用这样一个系统在他们的房子里。作为额外的迹象表明支持了这一观点,病人选择前面开门器作为他们最喜欢的输出设备。能够自主决定或至少参与决定谁能成为他们的生活环境在任何时候系统报告为最高sys - tem接受。可能控制机器人收到验收得分较低,虽然患者意识到潜在的有用设备作为虚拟流动。至少有一个主要的方面被认为是在国际米兰-成衣的这些发现:控制机器人的更高层次的需求,这反过来又会增加失败的可能性和水平相关的挫败感。虽然还需要进一步的研究面临着更大的患者群的系统的系统和系统的分类影响生活质量应该考虑一系列的出现(如情绪、动机、照顾者负担;就业能力; satisfaction) [6,1,12], the results obtained from this pilot study are encouraging for the establishment of a solid link between the field of human machine interaction and neurorehabilitation strategy [4].
探索BCI的潜在影响用户的国际行动与环境特有的这项工作的有效性与先前的研究相比基于BCI -接口,即[7 20 11]。虽然带来的生活质量的改善等相关接口将只对那些病人不能执行任何自愿控制运动,预计在BCI领域进步提高通信信道的性能,从而使它有效的个体更广泛的人口。在培训、健全的受试者参加本研究能够控制BCI的标准应用程序(即光标在屏幕上移动的实现BCI2000框架)在头皮centro-parietal调制记录他们的大脑活动区域,总体精度超过70%。类似水平的性能是通过病人BCI训练标准的光标控制应用,。所有患者显示大脑信号调节在预期centro-parietal头皮的位置。这证实了结果(7 20 11),并将其扩展到其他神经系统疾病(DMD和SMA)。我们的研究因此额外证据表明严重致残,神经肌肉或neurologi - cal障碍患者可以获得和维护控制大脑信号的检测方面,并使用这种控制驱动输出设备。当病人和对照组挑战BCI的不同应用,即。,the system prototype rather than the cursor used in the training period, performance in mastering the system were substantially maintained. This shows that an EEG-based BCI can be integrated into an environmen- tal control system. Several important aspects yet remain to be addressed. This includes the influence on BCI performance of the visual channel as the natural vehicle of information (in our case the set of icons to be selected) and as BCI feedback channel (which is mandatory for the training and performing processes in the actual “BCI task”). As mentioned above, motivation, mood, and other psychological variables are of relevance for a success- ful user–machine interaction based on her/his residual muscle activity. This becomes crucial in the case of severely paralyzed patients who are the eligible candidate for the BCI approach.
总之,因为它使得基于脑电图在这个试点研究,我们整合一个BCI在环境控制系统和机器人平台。这提供了一个的第一个应用程序集成技术平台对其最终的临床意义。特别是,BCI应用承诺使人们操作环境控制系统,包括那些严重残疾和难以使用传统设备,依靠肌肉控制。

确认

这项工作已经部分支持的意大利电视节目基金会(格兰特:GUP03562)和美国国家健康Insti——图坦卡蒙的(赠款:HD30146 EB00856, EB006356)。

表乍一看

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数据乍一看

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引用