專利名稱：一種腦波實時評價系統及其評價方法
技術領域：
本發明涉及一種腦波實時評價系統及其評價方法。
背景技術：
隨著社會的高速發展，亞健康人群越來越多，疲勞研究和放松治療意義重大，分 析、研究腦波及其評價標準，顯得尤為重要。放松訓練指的是在一個安靜的環境中，按一定的要求去完成特定的動作程序，通 過反復練習，使人學會有意識地控制自體的心理生理活動，以降低機體的喚醒水平，調整因 緊張性刺激而引起的機體心理——生理功能的紊亂。疲勞和放松訓練的定量判定腦波研究。目前主要采用主觀評價方法和行為學描 述方法對腦力疲勞程度進行評估。主觀評價方法根據作業者的身體感受癥狀來判斷疲勞的 程度，主要通過問卷調查的形式來進行，但其評分標準不易統一、且易受主觀因素的影響， 無法對疲勞時心理生理狀態進行客觀評定。而行為學描述方法主要通過腦力任務的反應時 間和正確率對腦力疲勞程度進行評價。不但與被試者的主動配合程度密切相關，而且還有 較強的“學習效應”，必須事先對被試者進行較長時問的訓練，以排除“學習效應”影響，因而 無法實時動態檢測腦力疲勞。近年來，腦波信號的檢測與分析技術取得了很大的進步。在腦力疲勞研究中，腦波 現已成為最廣泛的評定中樞神經系統變化的指標之一，被譽為監測疲勞的“金標準”。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，數字信號處理技術與模式 識別方法蓬勃發展，在生物醫學信號處理中的應用也越來越為人們所關注。模式識別方法 將繼續向前發展，不斷推進人類去揭開隱藏在大腦深處的奧秘。

發明內容
本發明的目的是提供一種腦波實時評價系統及其評價方法，解決背景技術中不能 進行對腦力疲勞和放松訓練進行量化分析，實時性差，個體針對性不強的問題；應用功率譜 分析和主成份分析方法解決了腦電信號特征提取的難題，成功提取與人體疲勞與放松息息 相關的綜合性指標，還運用支持向量機在主成份空間中高效地對大腦狀態進行分類，提高 了判讀的精確性和有效性；另外，一種腦波實時評價系統及其評估方法為用戶在家庭和辦 公環境中自主地進行放松訓練和訓練評估提供了可能。為了實現上述目的，本發明提供一種腦波實時評價系統，其特點是，包含核心模 塊、參數選擇模塊、特征提取模塊和顯示模塊；上述的核心模塊與參數選擇模塊、特征提取模塊和顯示模塊通過有線或者無線通 信的方式連接；所述的參數選擇模塊與特征提取模塊連接，用以選擇和提取各種數據。上述的腦波實時評價系統，其中，特征提取模塊是傳感器，其提取各種信號傳輸給 核心模塊。
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一種腦波實時評價系統的工作方法，其中，包含以下步驟步驟1、核心模塊建立方案庫供用戶選擇；步驟2、核心模塊建立歷史被試訓練結果數據庫；步驟3、參數選擇模塊選取腦波評價參數；步驟4、特征提取模塊采集腦波數據；步驟5、核心模塊計算腦波特征參數；步驟6、顯示模塊顯示腦波參數；步驟7、核心模塊判斷特征提取模塊是否結束腦波數據采集，若是，則跳轉到步驟 8，若否，則跳轉到步驟4;步驟8、實時評價系統生成評價報告，在顯示模塊上顯示出來。上述的腦波實時評價系統的工作方法，其中，步驟1中，供用戶選擇的方案包含疲 勞作業方案選擇和放松訓練方案選擇。上述的腦波實時評價系統的工作方法，其中，步驟3中，參數選擇模塊選取的腦波 評價參數是與人體疲勞放松相關參數。上述的腦波實時評價系統的工作方法，其中，步驟4采集的信息包含疲勞度、覺醒 度、集中度、反應時間、正確率、腦電信號、皮膚阻抗、心電信號、水平眼電、垂直眼電和肌電信號。上述的腦波實時評價系統的工作方法，其中，步驟5中，核心模塊根據腦波功率譜 來計算腦波特征參數，其包含幅值、占空比和重心頻率。上述的腦波實時評價系統的工作方法，其中，步驟6包含當前時刻腦波特征參數 顯示、全體腦波參數顯示、被試與被試之間的個體差異顯示。上述的腦波實時評價系統的工作方法，其中，步驟8中，核心模塊生成的評估報告 包含放松前疲勞等級評估、放松過程中放松效果評估和放松后疲勞等級評估。本發明具有如下優點1、定量判定本發明利用腦波信號定量地測量和判讀人的生理，心理和情緒狀 況；利用數字信號處理技術和特征提取算法能夠提取與人的緊張，焦慮，抑郁情緒相對應的 電生理參數，利用模式識別技術可以正確判定疲勞等級，區分疲勞和放松等不同的精神狀 態；2、實時評價本發明通過分析腦波與人體精神狀態的關系，實時地給出疲勞判定 和放松效果的評價；3、個體針對性使用者基于自身腦波的分析更加具有康復治療的針對性，治療方 案可以因人而異；4、廣泛的適用人群本發明既面向正常人群，又面向臨床病例，具有廣泛的應用價 值；5、精確的判讀結果從醫生定性的診斷治療到腦波信號定量的測評、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據。本發明為腦力疲勞與放松訓練的研究提供了基于生理信號特別是腦波信號的實 時評價系統及其工作方法，成功提取了疲勞和放松狀態的腦波特征，對疲勞等級和放松效果進行可靠的評定，并為自行進行放松訓練開發了一套實時系統。


圖1是本發明提供的腦波實時評價系統的結構框圖；圖2是本發明提供的腦波實時評價系統的工作方法的流程圖；圖3是本發明提供的腦波實時評價系統的評估報告示意圖。
具體實施例方式以下結合圖1 圖3，詳細說明本發明的較佳實施例。如圖1所示，圖1是本發明提供的腦波實時評價系統的結構框圖。該系統包含核 心模塊1、參數選擇模塊2、特征提取模塊3和顯示模塊4。核心模塊1與參數選擇模塊2、 特征提取模塊3和顯示模塊4通過有線或者無線通信的方式連接。參數選擇模塊2與特征 提取模塊3連接，用以選擇和提取各種數據。特征提取模塊3是傳感器，其提取各種信號傳 輸給核心模塊1。如圖2所示，圖2是本發明提供的腦波實時評價系統的工作方法，包含以下步驟步驟1、核心模塊建立方案庫供用戶選擇；步驟2、核心模塊建立歷史被試訓練結果數據庫；步驟3、參數選擇模塊選取腦波評價參數；步驟4、特征提取模塊采集腦波數據；步驟5、核心模塊計算腦波特征參數；步驟6、顯示模塊顯示腦波參數；步驟7、核心模塊判斷特征提取模塊是否結束腦波數據采集，若是，則跳轉到步驟 8，若否，則跳轉到步驟4;步驟8、實時評價系統生成評價報告，在顯示模塊上顯示出來。步驟1中，供用戶選擇的方案包含疲勞作業方案選擇和放松訓練方案選擇。步驟3中，參數選擇模塊選取的腦波評價參數是與人體疲勞放松相關參數。步驟4采集的信息包含疲勞度、覺醒度、集中度、反應時間、正確率、腦電信號、皮 膚阻抗、心電信號、水平眼電、垂直眼電和肌電信號。步驟5中，核心模塊根據腦波功率譜來計算腦波特征參數，其包含幅值、占空比和
重心頻率。步驟6包含當前時刻腦波特征參數顯示、全體腦波參數顯示、被試與被試之間的 個體差異顯示。步驟8中，核心模塊生成的評估報告包含放松前疲勞等級評估、放松過程中放松 效果評估和放松后疲勞等級評估。如圖3所示，圖3是本發明提供的腦波實時評價系統的評估報告示意圖。包括放 松前疲勞等級評估、放松訓練中放松效果評估和放松后疲勞等級評估。盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的 描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種腦波實時評價系統，其特征在于，包含核心模塊(1)、參數選擇模塊O)、特征提 取模塊⑶和顯示模塊⑷；所述的核心模塊(1)與參數選擇模塊( 、特征提取模塊( 和顯示模塊(4)通過有線 或者無線通信的方式連接；所述的參數選擇模塊( 與特征提取模塊C3)連接，用以選擇和提取各種數據。
2.如權利要求1所述的腦波實時評價系統，其特征在于，所述的特征提取模塊(3)是傳 感器，其提取各種信號傳輸給核心模塊(1)。
3.一種腦波實時評價系統的工作方法，其特征在于，包含以下步驟步驟1、核心模塊建立方案庫供用戶選擇；步驟2、核心模塊建立歷史被試訓練結果數據庫；步驟3、參數選擇模塊選取腦波評價參數；步驟4、特征提取模塊采集腦波數據；步驟5、核心模塊計算腦波特征參數；步驟6、顯示模塊顯示腦波參數；步驟7、核心模塊判斷特征提取模塊是否結束腦波數據采集，若是，則跳轉到步驟8，若 否，則跳轉到步驟4;步驟8、實時評價系統生成評價報告，在顯示模塊上顯示出來。
4.如權利要求3所述的腦波實時評價系統的工作方法，其特征在于，所述的步驟1中， 供用戶選擇的方案包含疲勞作業方案選擇和放松訓練方案選擇。
5.如權利要求3所述的腦波實時評價系統的工作方法，其特征在于，所述的步驟3中， 參數選擇模塊選取的腦波評價參數是與人體疲勞放松相關參數。
6.如權利要求3所述的腦波實時評價系統的工作方法，其特征在于，所述的步驟4采集 的信息包含疲勞度、覺醒度、集中度、反應時間、正確率、腦電信號、皮膚阻抗、心電信號、水 平眼電、垂直眼電和肌電信號。
7.如權利要求3所述的腦波實時評價系統的工作方法，其特征在于，所述的步驟5中， 核心模塊根據腦波功率譜來計算腦波特征參數，其包含幅值、占空比和重心頻率。
8.如權利要求3所述的腦波實時評價系統的工作方法，其特征在于，所述的步驟6包含 當前時刻腦波特征參數顯示、全體腦波參數顯示、被試與被試之間的個體差異顯示。
9.如權利要求3所述的腦波實時評價系統的工作方法，其特征在于，所述的步驟8中， 核心模塊生成的評估報告包含放松前疲勞等級評估、放松過程中放松效果評估和放松后疲 勞等級評估。
全文摘要
本發明提供一種腦波實時評價系統，包含核心模塊、參數選擇模塊、特征提取模塊和顯示模塊。核心模塊與參數選擇模塊、特征提取模塊和顯示模塊通過有線或者無線通信的方式連接。參數選擇模塊與特征提取模塊連接，用以選擇和提取各種數據。腦波實時評價系統中，特征提取模塊是傳感器，其提取各種信號傳輸給核心模塊。本發明的優點是定量判定；實時評價；個體針對性；具有廣泛的應用價值；精確的判讀結果，提高工作效率和分析結果的一致性；良好的通用性。
文檔編號A61B5/0476GK102113879SQ200910247628
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者張冬麗, 張見, 王桂松, 鄒俊忠, 陳蘭嵐 申請人:上海東方腦科學研究所