一种基于脑电生物反馈来检测并调节大脑偏侧化状态的系统的制作方法

本发明属于脑电生物反馈，具体涉及一种基于脑电生物反馈来检测并调节大脑偏侧化状态的系统。

背景技术：

1、基于额叶alpha不对称理论(frontalalphaasymmetry，faa)，大脑的左额叶半球与行为激活系统(bas)相关，与接近动机和积极情绪相关。大脑的右额叶半球与行为抑制系统(bis)有关，该系统与退缩或回避动机、负面情绪以及共病抑郁和焦虑有关。即大脑额叶的alpha功率与皮层激活负相关，即alpha功率越高，皮层激活程度越低。抑郁症患者的脑波特征是左侧额叶alpha功率高，右侧额叶alpha功率低，即抑郁症患者为大脑左侧额叶alpha功率和右侧额叶alpha功率不相等的偏侧化状态。

2、脑电生物反馈是一种用于解除生理和心理不适的全新方法，脑电神经反馈技术通过采集受试者的脑电信号，以视觉、听觉或其他形式实时反馈给受试者，以训练受试者有意识地控制自身脑电波模式，达到解除生理和心理不适的目的。

3、专利号为“cn202111031487.6”的专利公开了一种大脑左右半球不对称性检测方法、系统、设备及存储介质，通过采集被测个体脑部的磁共振扫描数据，对磁共振扫描数据进行处理，得到被测个体脑部的定量核磁共振数据，根据掩码矩阵提取定量核磁共振数据在左右半球目标脑区范围内平均值，利用平均值计算偏侧化指数，并根据偏侧化指数进行大脑左右半球不对称性检测，得到检测结果。这种检测大脑偏侧化状态的方法成本较高，且不涉及对偏侧化状态的调节。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于脑电生物反馈来检测并调节大脑偏侧化状态的系统，可以通过脑电生物反馈技术检测出大脑的偏侧化状态，且进而通过脑电生物反馈技术来调节大脑的偏侧化状态。

2、为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一种基于脑电生物反馈来检测并调节大脑偏侧化状态的系统，包括电极、信号采集及转换单元、波形计算单元、分析判断单元、刺激播放单元、等级设置单元；

4、所述电极安装于大脑上，用于传输所述大脑产生的脑电信号；

5、所述信号采集及转换单元，用于采集所述电极传输的脑电信号，然后将脑电信号转换为对应的脑电波形并发送至所述波形计算单元；

6、所述波形计算单元，用于计算所述信号采集及转换单元发送的脑电波形，得到对应的计算结果发送至所述分析判断单元；

7、所述分析判断单元，用于根据所述波形计算单元发送的计算结果，判断出大脑的偏侧化状态，同时接收所述等级设置单元发送的等级大小，然后结合计算结果和等级大小来分析生成多种调节指令分别发送至所述刺激播放单元和所述等级设置单元；

8、所述刺激播放单元，用于根据接收的所述分析判断单元发送的调节指令，来播放对应的刺激对所述大脑进行调节；

9、所述等级设置单元，用于预先设置一个等级大小并发送至所述分析判断单元，或者根据接收的所述分析判断单元发送的调节指令来重新设置等级大小，并发送至所述分析判断单元。

10、本专利的基于脑电生物反馈来检测并调节大脑偏侧化状态的系统，当检测到大脑为偏侧化状态后，通过各单元间的闭环控制，使分析判断单元可以实时根据波形计算单元的计算结果来生成调节指令，进而改变对大脑的刺激类型和调整等级参数，实现调节大脑的偏侧化状态的目的。

11、优选的，所述基于脑电生物反馈来检测并调节大脑偏侧化状态采用如下方法：

12、s1.等级设置单元预先设置一个等级大小；

13、s2.信号采集及转换单元开始采集大脑的脑电信号，并转换为对应的脑电波形；

14、s3.波形计算单元对脑电波形进行滤波，得到滤波波形，然后对滤波波形进行分析计算，得到计算结果；

15、s4.重复步骤s2～s3，直到得到多个计算结果，然后分析判断单元根据多个计算结果判断大脑是否为偏侧化状态，若是，则进入步骤s5；若否，则转结束；

16、s5.分析判断单元根据多个计算结果和当前设置的等级大小，分析得到分析结果，并根据分析结果生成第一调节指令或者第二调节指令，同时根据多个计算结果生成第三调节指令；

17、s6.刺激播放单元根据第一调节指令或者第二调节指令来播放对应的刺激对所述大脑进行调节，等级设置单元根据第三调节指令重新设置等级大小，然后回到步骤s2。

18、优选的，所述电极安装于所述大脑的f3、f4、p3电极点位；所述步骤s2中，所述信号采集及转换单元每隔1秒采集所述大脑的f3、f4、p3点位的脑电信号，并转换为对应的f3脑电波形、f4脑电波形、p3脑电波形。

19、优选的，所述步骤s3包括：

20、s3.1.波形计算单元对信号采集及转换单元第n秒采集的f3脑电波形、f4脑电波形、p3脑电波形进行fir滤波，得到对应的f3滤波波形、f4滤波波形、p3滤波波形；

21、s3.2.再将f3滤波波形、f4滤波波形、p3滤波波形经fft变换后进行频谱分析，得到对应的f3功率谱数据、f4功率谱数据、p3功率谱数据；

22、s3.3.对f3功率谱数据进行卷积求和计算，得到f3导联的α波的能量值α1n；对f4功率谱数据进行卷积求和计算，得到f4导联的α波的能量值α2n；对p3功率谱数据进行卷积求和计算，得到p3导联的β波的能量值β1n；

23、s3.4.计算对应信号采集及转换单元第n秒采集的f3脑电波形、f4脑电波形、p3脑电波形的大脑偏侧化指数bn＝lnα2n-lnα1n-lnβ1n。

24、优选的，所述步骤s4包括：

25、s4.1.重复步骤s3，直到计算得到第1秒～第n秒的大脑偏侧化指数b1～bn；

26、s4.2.分析判断单元判断bn是否等于-lnβ1n，若否，则判断出大脑为偏侧化状态并转步骤s5；若是，则判断出大脑不是偏侧化状态并转结束；

27、其中，信号采集及转换单元采集所述大脑的脑电信号所用的时间为n；信号采集及转换单元第n秒采集的f3脑电波形、f4脑电波形、p3脑电波形的对应的大脑偏侧化指数为bn。

28、优选的，所述步骤s5包括：

29、s5.1.计算第n-10秒～第n-1秒的大脑偏侧化指数的平均值为ba；

30、s5.2.若等级设置单元当前设置的等级大小为x，则比较是否bn*x＞ba；若是，则分析判断单元生成第一调节指令发送至所述刺激播放单元；若否，则分析判断单元生成第二调节指令发送至所述刺激播放单元；

31、s5.3.分析判断单元根据bn的大小，生成第三调节指令发送至所述等级设置单元。

32、优选的，所述步骤s6包括：所述刺激播放单元根据所述第一调节指令来播放第一刺激；所述第一刺激包括第一音频刺激和第一图像刺激；所述刺激播放单元根据所述第二调节指令来播放第二刺激；所述第二刺激包括第二音频刺激和第二图像刺激。

33、优选的，所述第一音频刺激包括频率为900～1100hz，分贝为70～90db的音乐或者笑声；所述第一图像刺激包括正在笑的人脸图像；所述第二音频刺激包括频率为900～1100hz，分贝为50～70db的音乐或者笑声；所述第二图像刺激包括无表情的人脸图像；所述刺激播放单元每次播放所述第一刺激或者所述第二刺激的持续时间为4～6分钟，且所述刺激播放单元的每两次播放刺激的间隔至少为30～35秒。

34、优选的，所述f3滤波波形、f4滤波波形、p3滤波波形经fft变换后得到对应的f3功率谱、f4功率谱、p3功率谱；所述f3功率谱和f4功率谱进行频谱分析时选择的频率段为8～12hz；所述p3功率谱进行频谱分析时选择的频率段为20～30hz。

35、优选的，所述信号采集及转换单元的脑电信号采样率为921～1126hz；所述波形计算单元对脑电波形进行截止频率为35hz的fir低通滤波。

36、有益效果：

37、本发明的一种基于脑电生物反馈来检测并调节大脑偏侧化状态的系统，信号采集及转换单元可以采集并转换得到大脑的f3、f4、p3电极点位的脑电波形，且通过波形计算单元的计算和分析判断单元的分析判断，能判断出大脑是否为偏侧化状态；当判断出大脑为偏侧化状态时，分析判断单元可以结合计算结果和等级大小，来生成调节指令至刺激播放单元和等级设置单元，从而调节播放的刺激并重新设置等级大小，进一步实现调节大脑的偏侧化状态。