用于评估下肢功能障碍患者神经康复过程中认知运动参与度的BMI系统分析

《Neuroinformatics》：Analysis of a BMI System for the Assessment of Cognitive Motor Engagement for the Neurorehabilitation of Patients with Lower-Limb Impairment

　　

摘要

脑机接口在下肢功能障碍患者的神经康复方面具有巨大潜力。然而，高昂的成本和复杂的系统结构阻碍了其在临床上的广泛应用。本研究提出了一种基于低成本EEG的开环脑机接口，用于评估患者在辅助骑行治疗过程中的认知状态。该系统通过滤波组共同空间模式和线性判别分析计算两个认知指标：与运动相关参与度相关的低频指数，以及与运动任务中注意力相关的高频指数。这些指标的获取使得能够持续监测患者的认知状态。留一法交叉验证结果显示，健康受试者在运动状态下，这两个指标相比放松状态都有明显上升（低频指数：从\(33.4 \pm 7.1\%\)上升到\(65.1 \pm 10.6\%\)；高频指数：从\(28.1 \pm 9.7\%\)上升到\(61.0 \pm 11.2\%），而患者的相关上升幅度则较小（低频指数：从\(39.9 \pm 4.5\%\)上升到\(53.8 \pm 10.3\%；高频指数：从\(34.0 \pm 4.2\%\)上升到\(48.0 \pm 15.6\%）。在验证试验中，对照组受试者在放松状态与运动状态之间的指标差异平均为低频指数\(21.0 \pm 16.3\%\)，高频指数\(15.4 \pm 7.9\%，而患者的相关差异仅为\(2.8 \pm 7.6\%\)和\(2.4 \pm 2.5\%）。研究结果表明，这种脑机接口所获得的指标可有效用于评估患者在神经康复过程中的表现、参与度及疲劳程度。