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下肢运动想象和运动执行的EEG节律特性研究 被引量:15
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作者 李鹏海 王丽余 +2 位作者 刘瀛涛 刘斌 马春雷 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期207-214,共8页
探索下肢运动想象(MI)和运动执行(ME)的神经机制以便能用于指导脑卒中患者神经康复,设计同一视频引导的下肢MI和ME比较实验,采集10名被试(6男4女)脑电数据,通过时频图、能量频域变化曲线图及ERD量化的方法对采集脑电(EEG)的节... 探索下肢运动想象(MI)和运动执行(ME)的神经机制以便能用于指导脑卒中患者神经康复,设计同一视频引导的下肢MI和ME比较实验,采集10名被试(6男4女)脑电数据,通过时频图、能量频域变化曲线图及ERD量化的方法对采集脑电(EEG)的节律特性进行对比分析。结果表明,在alpha和beta频段下肢MI和ME均产生ERD现象,其能量曲线变化趋势相近。下肢MI与ME的alpha特征频段重叠区为9-11 Hz,其beta特征频段重叠区为18-20 Hz。下肢MI和ME在alpha频段的平均特征频率分别是9.7、9.9 Hz,在beta频段平均特征频率分别是20.3、21 Hz。下肢MI与ME的特征频段重叠程度较大,其特征频率显著相关(p=0.0003〈0.05,r=0.95〉0.5),ERD均值也显著相关(p=0.0002〈0.05,r=0.755〉0.5)。表明下肢MI和ME的EEG节律特性相似,可激活相似的神经网络,本文研究成果可为脑卒中患者下肢康复治疗提供相关EEG节律特性的有效评估依据。 展开更多
关键词 下肢运动想象 下肢运动执行 脑电 事件相关去同步
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基于LDA和KNN的下肢运动想象脑电信号分类研究 被引量:11
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作者 李嘉莹 赵丽 +1 位作者 边琰 郭芳青 《国外电子测量技术》 北大核心 2021年第1期9-14,共6页
基于运动想象的脑-机接口系统(motor imagery brain computer interface,MI-BCI)是一种新兴的康复治疗手段。如何提高MI-BCI的识别准确率,是目前研究中的热点和难点。针对左、右脚的运动想象脑电信号进行分类研究,分别采集了单纯运动想... 基于运动想象的脑-机接口系统(motor imagery brain computer interface,MI-BCI)是一种新兴的康复治疗手段。如何提高MI-BCI的识别准确率,是目前研究中的热点和难点。针对左、右脚的运动想象脑电信号进行分类研究,分别采集了单纯运动想象和含有电刺激辅助范式中的运动想象脑电信号,使用滤波器组共空间模式(filter bank common spatial pattern,FBCSP)进行特征提取后采用线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA)与K-近邻法(k-nearest neighbor,KNN)相结合的方法实现分类识别,并与支持向量机(support vector machine,SVM)得到的分类结果进行对比。实验结果表明,LDA+KNN算法在两种条件下得到的平均分类准确率分别为67.5%和84.62%,比SVM算法结果高出了5.29%和6.01%,说明这种改进后的算法适用于下肢的运动想象分类。 展开更多
关键词 下肢运动想象 线性判别分析 K-近邻法 支持向量机
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电刺激辅助下肢运动想象特征分类以增强康复训练研究 被引量:5
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作者 李嘉莹 赵丽 +2 位作者 边琰 李敏 贾志超 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期425-433,共9页
运动想象疗法对中风或运动功能障碍患者的康复训练具有重要意义,但针对下肢运动想象的研究较少。当对脚踝胫后神经施加电刺激时,在电刺激频率处可诱发出稳态体感诱发电位(SSSEP)。为了更好地实现下肢运动想象的分类,提高分类效果,丰富... 运动想象疗法对中风或运动功能障碍患者的康复训练具有重要意义,但针对下肢运动想象的研究较少。当对脚踝胫后神经施加电刺激时,在电刺激频率处可诱发出稳态体感诱发电位(SSSEP)。为了更好地实现下肢运动想象的分类,提高分类效果,丰富下肢运动想象的指令集,本文设计了两种实验范式:运动想象(MI)范式和有电刺激辅助的混合(Hybrid)范式,并招募了10名身体健康的大学生在两种范式中完成左、右脚单侧运动想象任务。通过时频分析和分类准确率分析发现,相比MI范式,Hybrid范式下可得到明显的SSSEP和ERD特征,受试者在Hybrid范式中平均分类准确率为78.61%,较MI范式显著提高,证明电刺激辅助在下肢运动想象分类训练中有积极的促进作用。 展开更多
关键词 下肢运动想象 电刺激辅助 事件相关去同步 稳态体感诱发电位
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SSSEP提升下肢MI-BCI系统性能及其多维脑电特征分析 被引量:2
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作者 张力新 常美榕 +2 位作者 王仲朋 陈龙 明东 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期429-437,共9页
运动想象脑-机接口(MI-BCI)可解码用户运动意图,为无法自主运动患者提供一种额外交互控制通道,辅助或改善其生活方式。针对现有下肢MI-BCI分类性能较低等关键问题,引入了体感电刺激(ES)用于下肢MI-BCI构建混合范式(MI+ES),并与传统单一... 运动想象脑-机接口(MI-BCI)可解码用户运动意图,为无法自主运动患者提供一种额外交互控制通道,辅助或改善其生活方式。针对现有下肢MI-BCI分类性能较低等关键问题,引入了体感电刺激(ES)用于下肢MI-BCI构建混合范式(MI+ES),并与传统单一范式(MI)对比。共20名年轻健康右利手受试参与实验,5名参与最优诱发频率验证试验,15名参与正式实验。随后采集了参与正式实验的15名受试不同条件下脑电(EEG)数据,应用傅里叶变换(FFT)和事件相关谱扰动(ERSP)算法提取EEG频域响应、时频特征等,并计算alpha(8~14 Hz)、低beta(15~24 Hz)和高beta(25~35 Hz)等多频段能量变化。此外,分别探索了MI/(MI+ES)条件、共空间模式(CSP)/基于多频率成分的共空间模式(FBCSP)特征提取方法对下肢MI-BCI系统分类性能的影响。结果表明,引入体感电刺激策略可诱发明显的SSSEP特征,MI+ES条件分类准确率较单一MI条件有显著性提升(P<0.001),且应用FBCSP方法的系统分类准确率显著优于经典CSP方法(P<0.01):CSP特征提取方法下MI+ES条件的平均分类准确率为70.2%,其中受试S15的分类准确率达84.2%;FBCSP方法下的平均分类准确率为71.7%,受试S15的分类结果达到90%。初步证实了受试在体感电刺激条件下可诱发出明显的SSSEP特征,而且其融合MI可有效提升下肢MI-BCI分类性能,可支撑下肢MI-BCI系统的实用化进程,也为外周神经相关体感刺激调控方法的优化设计提供了新的技术思路。 展开更多
关键词 下肢运动想象 脑-机接口(BCI) 稳态体感诱发电位(SSSEP) 事件相关谱扰动 分类识别
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下肢临近关节运动想象特征及分类研究 被引量:2
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作者 赵丽 万佳乐 +1 位作者 边琰 刘昭君 《国外电子测量技术》 北大核心 2021年第8期87-94,共8页
针对下肢临近关节运动想象(motor imagery,MI)脑-机接口空间分辨率低,识别精度不足的问题,将稳态体感诱发电位特征与事件相关去同步化特征组成混合(hybrid,HY)范式,实现下肢临近关节不同MI任务的识别。并设计MI范式作为对照组,采集15名... 针对下肢临近关节运动想象(motor imagery,MI)脑-机接口空间分辨率低,识别精度不足的问题,将稳态体感诱发电位特征与事件相关去同步化特征组成混合(hybrid,HY)范式,实现下肢临近关节不同MI任务的识别。并设计MI范式作为对照组,采集15名健康受试者在两种范式中执行右侧下肢"屈膝"和"绷脚"两种MI任务的脑电信号,综合时频图谱、脑地形图分析发现,相较于MI范式,HY范式中的事件相关去同步化特征激活程度更深,范围更广,且具有稳态体感诱发电位特征。此外,在HY范式中,支持向量机(SVM)和BP神经网络的平均分类准确率为73.72%和80.85%,相比MI范式提高了8.08%和11.48%,确认了HY范式中下肢临近关节不同MI任务识别的可行性。在实际应用中,对于下肢运动功能受损的患者,将有助于特定脑区的训练,从而提升康复效果。 展开更多
关键词 下肢运动想象 电刺激 事件相关去同步 稳态体感诱发电位
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单侧电刺激辅助的下肢运动想象研究 被引量:1
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作者 刘昭君 赵丽 +1 位作者 边琰 万佳乐 《电子测量技术》 北大核心 2021年第17期79-87,共9页
有研究表明,在下肢运动想象脑电信号分类中,在运动想象基础上加入稳态体感诱发电位能够得到更高的分类结果,但是研究大多都是基于双侧电刺激辅助诱发的体感电位,对于单侧电刺激辅助研究较少,本文对单侧脚踝胫后神经与双侧脚踝胫后神经... 有研究表明,在下肢运动想象脑电信号分类中,在运动想象基础上加入稳态体感诱发电位能够得到更高的分类结果,但是研究大多都是基于双侧电刺激辅助诱发的体感电位,对于单侧电刺激辅助研究较少,本文对单侧脚踝胫后神经与双侧脚踝胫后神经分别施加电刺激,来探究何种刺激模式能够得到更好的分类结果。并设计了两组对照实验:单侧左脚电刺激模式vs单侧右脚电刺激模式以及单侧右脚电刺激模式vs双侧同时电刺激模式。综合频谱图、时频图谱、脑地形图特征分析结果得出,单侧右脚电刺激模式ERD特征最显著,激活程度最深。单侧右脚刺激模式比双脚同时刺激模式平均分类准确率高5.57%,单个受试者单侧右脚刺激模式比双脚同时刺激模式分类准确率高15%,证明了在单侧右脚电刺激辅助的情况下,更有利于下肢运动想象脑电信号的分类。 展开更多
关键词 下肢运动想象 单侧电刺激辅助 ERD特征 稳态体感诱发电位
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基于VR环境的下肢MI-SSSEP脑电信号识别研究
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作者 赵丽 刘昭君 边琰 《自动化与仪器仪表》 2022年第4期52-56,共5页
为了提高下肢复合MI-SSSEP范式的脑电信号分类准确率,研究了有无虚拟现实环境对复合MI-SSSEP范式性能的影响。设计了有虚拟现实环境(HVR)和无虚拟现实环境(NVR)两种实验模式,通过对10名被试者的脑电信号数据进行特征分析。结果显示,10... 为了提高下肢复合MI-SSSEP范式的脑电信号分类准确率,研究了有无虚拟现实环境对复合MI-SSSEP范式性能的影响。设计了有虚拟现实环境(HVR)和无虚拟现实环境(NVR)两种实验模式,通过对10名被试者的脑电信号数据进行特征分析。结果显示,10名被试者在HVR刺激模式中的平均分类准确率为81.38%,NVR刺激模式的平均分类准确率为75.75%,HVR刺激模式比NVR刺激模式准确率高5.63%,而且HVR模式的ERD激活范围更深。在此基础上,实现了HVR模式的在线训练采集平台,平均分类准确率到达80.75%,被试者可以实时根据虚拟人物反馈的动作进行比较和调整,不断提升MI-SSSEP范式脑电信号的识别效果。 展开更多
关键词 下肢运动想象 虚拟现实环境 ERD特征 在线识别
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完全预测下肢步行运动想象意图的可行性研究
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作者 周斌 王宏 +1 位作者 李坦 兰钦 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期609-618,共10页
在下肢运动想象发生之前获取想象意图是为下肢神经康复系统提供精准控制策略的关键.为此,研究利用运动想象前的脑电图(electroencephalogram,EEG)信号完全预测下肢步行运动启停想象意图及其类型的可行性.对EEG信号进行预处理并提取运动... 在下肢运动想象发生之前获取想象意图是为下肢神经康复系统提供精准控制策略的关键.为此,研究利用运动想象前的脑电图(electroencephalogram,EEG)信号完全预测下肢步行运动启停想象意图及其类型的可行性.对EEG信号进行预处理并提取运动相关皮质电位(movement-related cortical potential,MRCP).基于MRCP挑选出具有明显可辨别性的15个通道.利用时间卷积网络模型从被选取的MRCP通道特征中解码出下肢步行运动想象意图和意图类型.结果表明,通过MRCP形态选取的EEG通道信号在启停意图和类别上均具有明显可分离差异,验证了只使用运动想象前EEG信号能够完全预测人类下肢运动启停意图和意图类型. 展开更多
关键词 脑电图 运动相关皮质电位 时间卷积网络 下肢步行运动想象意图 完全预测
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