專(zhuān)利名稱(chēng)：一種腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的高速發(fā)展，亞健康人群越來(lái)越多，疲勞研究和放松治療意義重大，分 析、研究腦波及其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，顯得尤為重要。放松訓(xùn)練指的是在一個(gè)安靜的環(huán)境中，按一定的要求去完成特定的動(dòng)作程序，通 過(guò)反復(fù)練習(xí)，使人學(xué)會(huì)有意識(shí)地控制自體的心理生理活動(dòng)，以降低機(jī)體的喚醒水平，調(diào)整因 緊張性刺激而引起的機(jī)體心理——生理功能的紊亂。疲勞和放松訓(xùn)練的定量判定腦波研究。目前主要采用主觀評(píng)價(jià)方法和行為學(xué)描 述方法對(duì)腦力疲勞程度進(jìn)行評(píng)估。主觀評(píng)價(jià)方法根據(jù)作業(yè)者的身體感受癥狀來(lái)判斷疲勞的 程度，主要通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的形式來(lái)進(jìn)行，但其評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)不易統(tǒng)一、且易受主觀因素的影響， 無(wú)法對(duì)疲勞時(shí)心理生理狀態(tài)進(jìn)行客觀評(píng)定。而行為學(xué)描述方法主要通過(guò)腦力任務(wù)的反應(yīng)時(shí) 間和正確率對(duì)腦力疲勞程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。不但與被試者的主動(dòng)配合程度密切相關(guān)，而且還有 較強(qiáng)的“學(xué)習(xí)效應(yīng)”，必須事先對(duì)被試者進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)問(wèn)的訓(xùn)練，以排除“學(xué)習(xí)效應(yīng)”影響，因而 無(wú)法實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)腦力疲勞。近年來(lái)，腦波信號(hào)的檢測(cè)與分析技術(shù)取得了很大的進(jìn)步。在腦力疲勞研究中，腦波 現(xiàn)已成為最廣泛的評(píng)定中樞神經(jīng)系統(tǒng)變化的指標(biāo)之一，被譽(yù)為監(jiān)測(cè)疲勞的“金標(biāo)準(zhǔn)”。雖然 先前研究已取得了 一些有意義的成果，但還不是很成熟。近年來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)與模式 識(shí)別方法蓬勃發(fā)展，在生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理中的應(yīng)用也越來(lái)越為人們所關(guān)注。模式識(shí)別方法 將繼續(xù)向前發(fā)展，不斷推進(jìn)人類(lèi)去揭開(kāi)隱藏在大腦深處的奧秘。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)方法，解決背景技術(shù)中不能 進(jìn)行對(duì)腦力疲勞和放松訓(xùn)練進(jìn)行量化分析，實(shí)時(shí)性差，個(gè)體針對(duì)性不強(qiáng)的問(wèn)題；應(yīng)用功率譜 分析和主成份分析方法解決了腦電信號(hào)特征提取的難題，成功提取與人體疲勞與放松息息 相關(guān)的綜合性指標(biāo)，還運(yùn)用支持向量機(jī)在主成份空間中高效地對(duì)大腦狀態(tài)進(jìn)行分類(lèi)，提高 了判讀的精確性和有效性；另外，一種腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其評(píng)估方法為用戶(hù)在家庭和辦 公環(huán)境中自主地進(jìn)行放松訓(xùn)練和訓(xùn)練評(píng)估提供了可能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，包含核心模 塊、參數(shù)選擇模塊、特征提取模塊和顯示模塊；上述的核心模塊與參數(shù)選擇模塊、特征提取模塊和顯示模塊通過(guò)有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)通 信的方式連接；所述的參數(shù)選擇模塊與特征提取模塊連接，用以選擇和提取各種數(shù)據(jù)。上述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其中，特征提取模塊是傳感器，其提取各種信號(hào)傳輸給 核心模塊。
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一種腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其中，包含以下步驟步驟1、核心模塊建立方案庫(kù)供用戶(hù)選擇；步驟2、核心模塊建立歷史被試訓(xùn)練結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟3、參數(shù)選擇模塊選取腦波評(píng)價(jià)參數(shù)；步驟4、特征提取模塊采集腦波數(shù)據(jù)；步驟5、核心模塊計(jì)算腦波特征參數(shù)；步驟6、顯示模塊顯示腦波參數(shù)；步驟7、核心模塊判斷特征提取模塊是否結(jié)束腦波數(shù)據(jù)采集，若是，則跳轉(zhuǎn)到步驟 8，若否，則跳轉(zhuǎn)到步驟4;步驟8、實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)生成評(píng)價(jià)報(bào)告，在顯示模塊上顯示出來(lái)。上述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其中，步驟1中，供用戶(hù)選擇的方案包含疲 勞作業(yè)方案選擇和放松訓(xùn)練方案選擇。上述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其中，步驟3中，參數(shù)選擇模塊選取的腦波 評(píng)價(jià)參數(shù)是與人體疲勞放松相關(guān)參數(shù)。上述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其中，步驟4采集的信息包含疲勞度、覺(jué)醒 度、集中度、反應(yīng)時(shí)間、正確率、腦電信號(hào)、皮膚阻抗、心電信號(hào)、水平眼電、垂直眼電和肌電信號(hào)。上述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其中，步驟5中，核心模塊根據(jù)腦波功率譜 來(lái)計(jì)算腦波特征參數(shù)，其包含幅值、占空比和重心頻率。上述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其中，步驟6包含當(dāng)前時(shí)刻腦波特征參數(shù) 顯示、全體腦波參數(shù)顯示、被試與被試之間的個(gè)體差異顯示。上述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其中，步驟8中，核心模塊生成的評(píng)估報(bào)告 包含放松前疲勞等級(jí)評(píng)估、放松過(guò)程中放松效果評(píng)估和放松后疲勞等級(jí)評(píng)估。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、定量判定本發(fā)明利用腦波信號(hào)定量地測(cè)量和判讀人的生理，心理和情緒狀 況；利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和特征提取算法能夠提取與人的緊張，焦慮，抑郁情緒相對(duì)應(yīng)的 電生理參數(shù)，利用模式識(shí)別技術(shù)可以正確判定疲勞等級(jí)，區(qū)分疲勞和放松等不同的精神狀 態(tài)；2、實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)本發(fā)明通過(guò)分析腦波與人體精神狀態(tài)的關(guān)系，實(shí)時(shí)地給出疲勞判定 和放松效果的評(píng)價(jià)；3、個(gè)體針對(duì)性使用者基于自身腦波的分析更加具有康復(fù)治療的針對(duì)性，治療方 案可以因人而異；4、廣泛的適用人群本發(fā)明既面向正常人群，又面向臨床病例，具有廣泛的應(yīng)用價(jià) 值；5、精確的判讀結(jié)果從醫(yī)生定性的診斷治療到腦波信號(hào)定量的測(cè)評(píng)、診斷和治療， 大大減少人工分析的主觀性，提高工作效率和分析結(jié)果的一致性。6、良好的通用性適用于各種腦波采集儀采集的數(shù)據(jù)。本發(fā)明為腦力疲勞與放松訓(xùn)練的研究提供了基于生理信號(hào)特別是腦波信號(hào)的實(shí) 時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)及其工作方法，成功提取了疲勞和放松狀態(tài)的腦波特征，對(duì)疲勞等級(jí)和放松效果進(jìn)行可靠的評(píng)定，并為自行進(jìn)行放松訓(xùn)練開(kāi)發(fā)了一套實(shí)時(shí)系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明提供的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明提供的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法的流程圖；圖3是本發(fā)明提供的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的評(píng)估報(bào)告示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合圖1 圖3，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的較佳實(shí)施例。如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。該系統(tǒng)包含核 心模塊1、參數(shù)選擇模塊2、特征提取模塊3和顯示模塊4。核心模塊1與參數(shù)選擇模塊2、 特征提取模塊3和顯示模塊4通過(guò)有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)通信的方式連接。參數(shù)選擇模塊2與特征 提取模塊3連接，用以選擇和提取各種數(shù)據(jù)。特征提取模塊3是傳感器，其提取各種信號(hào)傳 輸給核心模塊1。如圖2所示，圖2是本發(fā)明提供的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，包含以下步驟步驟1、核心模塊建立方案庫(kù)供用戶(hù)選擇；步驟2、核心模塊建立歷史被試訓(xùn)練結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟3、參數(shù)選擇模塊選取腦波評(píng)價(jià)參數(shù)；步驟4、特征提取模塊采集腦波數(shù)據(jù)；步驟5、核心模塊計(jì)算腦波特征參數(shù)；步驟6、顯示模塊顯示腦波參數(shù)；步驟7、核心模塊判斷特征提取模塊是否結(jié)束腦波數(shù)據(jù)采集，若是，則跳轉(zhuǎn)到步驟 8，若否，則跳轉(zhuǎn)到步驟4;步驟8、實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)生成評(píng)價(jià)報(bào)告，在顯示模塊上顯示出來(lái)。步驟1中，供用戶(hù)選擇的方案包含疲勞作業(yè)方案選擇和放松訓(xùn)練方案選擇。步驟3中，參數(shù)選擇模塊選取的腦波評(píng)價(jià)參數(shù)是與人體疲勞放松相關(guān)參數(shù)。步驟4采集的信息包含疲勞度、覺(jué)醒度、集中度、反應(yīng)時(shí)間、正確率、腦電信號(hào)、皮 膚阻抗、心電信號(hào)、水平眼電、垂直眼電和肌電信號(hào)。步驟5中，核心模塊根據(jù)腦波功率譜來(lái)計(jì)算腦波特征參數(shù)，其包含幅值、占空比和
重心頻率。步驟6包含當(dāng)前時(shí)刻腦波特征參數(shù)顯示、全體腦波參數(shù)顯示、被試與被試之間的 個(gè)體差異顯示。步驟8中，核心模塊生成的評(píng)估報(bào)告包含放松前疲勞等級(jí)評(píng)估、放松過(guò)程中放松 效果評(píng)估和放松后疲勞等級(jí)評(píng)估。如圖3所示，圖3是本發(fā)明提供的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的評(píng)估報(bào)告示意圖。包括放 松前疲勞等級(jí)評(píng)估、放松訓(xùn)練中放松效果評(píng)估和放松后疲勞等級(jí)評(píng)估。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的 描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，包含核心模塊(1)、參數(shù)選擇模塊O)、特征提 取模塊⑶和顯示模塊⑷；所述的核心模塊(1)與參數(shù)選擇模塊( 、特征提取模塊( 和顯示模塊(4)通過(guò)有線(xiàn) 或者無(wú)線(xiàn)通信的方式連接；所述的參數(shù)選擇模塊( 與特征提取模塊C3)連接，用以選擇和提取各種數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，所述的特征提取模塊(3)是傳 感器，其提取各種信號(hào)傳輸給核心模塊(1)。
3.一種腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包含以下步驟步驟1、核心模塊建立方案庫(kù)供用戶(hù)選擇；步驟2、核心模塊建立歷史被試訓(xùn)練結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟3、參數(shù)選擇模塊選取腦波評(píng)價(jià)參數(shù)；步驟4、特征提取模塊采集腦波數(shù)據(jù)；步驟5、核心模塊計(jì)算腦波特征參數(shù)；步驟6、顯示模塊顯示腦波參數(shù)；步驟7、核心模塊判斷特征提取模塊是否結(jié)束腦波數(shù)據(jù)采集，若是，則跳轉(zhuǎn)到步驟8，若 否，則跳轉(zhuǎn)到步驟4;步驟8、實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)生成評(píng)價(jià)報(bào)告，在顯示模塊上顯示出來(lái)。
4.如權(quán)利要求3所述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述的步驟1中， 供用戶(hù)選擇的方案包含疲勞作業(yè)方案選擇和放松訓(xùn)練方案選擇。
5.如權(quán)利要求3所述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述的步驟3中， 參數(shù)選擇模塊選取的腦波評(píng)價(jià)參數(shù)是與人體疲勞放松相關(guān)參數(shù)。
6.如權(quán)利要求3所述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述的步驟4采集 的信息包含疲勞度、覺(jué)醒度、集中度、反應(yīng)時(shí)間、正確率、腦電信號(hào)、皮膚阻抗、心電信號(hào)、水 平眼電、垂直眼電和肌電信號(hào)。
7.如權(quán)利要求3所述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述的步驟5中， 核心模塊根據(jù)腦波功率譜來(lái)計(jì)算腦波特征參數(shù)，其包含幅值、占空比和重心頻率。
8.如權(quán)利要求3所述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述的步驟6包含 當(dāng)前時(shí)刻腦波特征參數(shù)顯示、全體腦波參數(shù)顯示、被試與被試之間的個(gè)體差異顯示。
9.如權(quán)利要求3所述的腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述的步驟8中， 核心模塊生成的評(píng)估報(bào)告包含放松前疲勞等級(jí)評(píng)估、放松過(guò)程中放松效果評(píng)估和放松后疲 勞等級(jí)評(píng)估。
全文摘要
本發(fā)明提供一種腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包含核心模塊、參數(shù)選擇模塊、特征提取模塊和顯示模塊。核心模塊與參數(shù)選擇模塊、特征提取模塊和顯示模塊通過(guò)有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)通信的方式連接。參數(shù)選擇模塊與特征提取模塊連接，用以選擇和提取各種數(shù)據(jù)。腦波實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，特征提取模塊是傳感器，其提取各種信號(hào)傳輸給核心模塊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是定量判定；實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)；個(gè)體針對(duì)性；具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值；精確的判讀結(jié)果，提高工作效率和分析結(jié)果的一致性；良好的通用性。
文檔編號(hào)A61B5/0476GK102113879SQ200910247628
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者張冬麗, 張見(jiàn), 王桂松, 鄒俊忠, 陳蘭嵐 申請(qǐng)人:上海東方腦科學(xué)研究所