西安交通大學(xué)

王浩沖，沈小鍵，賈 磊，李鴻鑫，楊子康

指導(dǎo)老師：徐光華

1 作品簡(jiǎn)介

對(duì)于日漸喪失肌肉控制能力的漸凍癥患者來說，與外界保持良好的溝通是他們最大的期盼。但隨著病情的加重，傳統(tǒng)的人機(jī)交互方式無法從根本上解決病人的語言溝通問題?！邦Ｑ垭S心”輔助交互系統(tǒng)則應(yīng)用基于穩(wěn)態(tài)視覺誘導(dǎo)的腦電波檢測(cè)技術(shù)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)出棋盤格刺激范式，可準(zhǔn)確、高效地實(shí)現(xiàn)意念拼字，意念開關(guān)多媒體設(shè)備等，更好地幫助漸凍癥患者通過電腦與外界交流，改善他們的生活狀況。

2 工作原理

1963年，年僅21歲的霍金不幸患上了一種名為“肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥”的疾病。2014年風(fēng)靡一時(shí)的“冰桶挑戰(zhàn)”，其由來便是為漸凍癥病人捐款而發(fā)起，“漸凍人”也因此進(jìn)入人們的視野，目前全球有300萬漸凍癥病人以及數(shù)以千萬計(jì)的四肢癱瘓病人。

半個(gè)世紀(jì)以來，霍金在輔助替代溝通設(shè)備上的需求一定程度上引領(lǐng)著人機(jī)交互領(lǐng)域的變革，霍金每一次病情惡化都導(dǎo)致一項(xiàng)技術(shù)被迫淘汰，而科技一次次地幫助他重新“開口”講話。但隨著肌肉的萎縮，腦電波將成為輔助漸凍人與外界交互的最好方式。

然而目前傳統(tǒng)的腦電波采集技術(shù)存在著準(zhǔn)確性差、效率低、成本高等問題，對(duì)于目前較為準(zhǔn)確的穩(wěn)態(tài)視覺誘導(dǎo)腦電激發(fā)方式，我們創(chuàng)新設(shè)計(jì)了牛頓環(huán)和棋盤格刺激范式，有效提高了腦電的檢測(cè)準(zhǔn)確性，將其應(yīng)用于腦控拼字、腦控多媒體系統(tǒng)開關(guān)均取得了良好的效果。這對(duì)于漸凍人輔助交互系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用具有重要意義，也將有效改善他們的生活狀況，對(duì)腦康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)展有著重要意義。

準(zhǔn)確、便利、高效是制約漸凍人人機(jī)交互系統(tǒng)發(fā)展的重要因素，而“睿眼隨心”系統(tǒng)很好地解決了上述問題。作品采用Neuroscan腦電讀取設(shè)備捕捉大腦腦電信號(hào)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了牛頓環(huán)和棋盤格穩(wěn)態(tài)視覺刺激范式，能夠準(zhǔn)確快速的誘導(dǎo)出大腦視覺區(qū)相應(yīng)腦電信號(hào)，由此可以實(shí)現(xiàn)通過腦電進(jìn)行人機(jī)交互。我們?cè)O(shè)計(jì)了40個(gè)棋盤格的拼字鍵盤，患者只需看著相應(yīng)棋盤格閃爍就可實(shí)現(xiàn)字符的拼寫輸出，這樣就完成了漸凍癥患者的語言交流。同時(shí)，也可以應(yīng)用腦電信號(hào)作為多媒體系統(tǒng)開關(guān)，讓患者獨(dú)自觀看視頻、聽音樂、娛樂等，有效提高他們的生活質(zhì)量，改善生活狀況。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）選用穩(wěn)態(tài)視覺誘導(dǎo)技術(shù)作為腦電信號(hào)激發(fā)方式，準(zhǔn)確高效，無需訓(xùn)練，應(yīng)用范圍廣；

（2）創(chuàng)新設(shè)計(jì)了牛頓環(huán)和棋盤格的刺激范式，有效改善了易疲勞、刺激強(qiáng)等缺點(diǎn)；

（3）設(shè)計(jì)了40棋盤格鍵盤、多媒體開關(guān)牛頓環(huán)，操作簡(jiǎn)單，方便患者使用。

4 市場(chǎng)前景

（1）用戶需求

目前全球有300多萬漸凍癥患者以及數(shù)以千萬計(jì)的高位截癱患者，與外界保持良好的溝通方式是他們最大的期盼。從人道主義的角度出發(fā)，改善他們的生活狀況也是我們努力的方向。然而目前能用上人機(jī)交互設(shè)備的漸凍癥患者少之又少，此類醫(yī)療設(shè)備目前還存在很大缺口。

（2）國(guó)家政策

殘疾人醫(yī)療即將納入醫(yī)保，滿足患者醫(yī)療康復(fù)需求，醫(yī)療康復(fù)器械有望迎來春天。同時(shí)國(guó)內(nèi)康復(fù)機(jī)器人政策頻出，預(yù)計(jì)還將在“十三五”規(guī)劃中迎來利好。

（3）研發(fā)前景

作為一種腦機(jī)接口新技術(shù)研發(fā)，此類系統(tǒng)的成功應(yīng)用對(duì)腦控康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域有重要意義，也將促進(jìn)腦科學(xué)的發(fā)展。