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《中国自动化学会华东六省一市学术年会论文摘要集》2018年
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基于脑机接口的脑卒中患者语音交流与看护系统

高诺  
【摘要】:脑卒中后患者会出现不同的并发症,其中约37.66%都存在语言障碍。语言障碍使得他们无法与外界进行交流沟通,对他们的治疗和生活都造成了很大的困难。近年来随着脑科学、计算机科学、信号处理技术的极大发展,脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)技术给那些具有严重功能障碍的患者带来了福音。BCI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。因此,BCI技术可以为脑卒中患者提供一种新的交流方式。本文的主要研究内容是为有语言障碍的脑卒中患者提供一种基于脑机接口技术的语音交流与看护系统。利用该系统,患者可以与亲属及看护人员进行语音交流,减轻看护过程中因语言障碍而对患者本身和看护人员造成的困扰。本文主要包括以下几项工作:首先,利用Alpha波的阻断现象来判断患者是否有交流的意图,通过实时检测有、无闭眼产生的Alpha波来实现异步的方式,检测到Alpha波即为患者有交流意图,之后进入对稳态视觉诱发电位(Steady-State Visual Evoked Potential,SSVEP)信号的分析阶段,若无,则为空闲状态,不启动SSVEP信号分析程序,这样可以让患者更加自主、随时的表达。其次,采用典型相关分析(Canonical Correlation Analysis,CCA)进行SSVEP信号的频率提取,利用SSVEP信号的四分类实现患者对视觉刺激界面中所注视区域对应语句的选择。其中,视觉刺激模块中有四个频闪区域分别对应四句语句。最后,添加语音合成模块,将患者注视区域相应的语句转化为语音,从而实现了将患者的意愿通过语音的方式输出。语音输出的方式可以更加直观且自然地表达患者的意图,也可以使看护人员及时接收到患者的需求。通过上述方法设计实现了一种基于脑机接口的语音交流与看护系统,该系统的在线实验结果证实了该系统的可行性与有效性。两名被试可以利用Alpha波控制系统的启动与空闲,利用SSVEP信号控制自身的表达意图,控制准确率高达90%以上。为了让患者可以随意表达自身意图,本系统今后的研究方向为,设计一种基于九宫格虚拟键盘与SSVEP视频刺激界面相结合的中文输入界面。利用该界面,患者可以更加自主的表达自己的想法,完成与他人的对话,提高患者治疗和生活的质量。
【作者单位】:山东建筑大学
【分类号】:R743.3;TN912.3

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