脑机接口控制的机器人步态矫形器
人机交互
2015-03-13 v3 机器人学
摘要
脊髓损伤 (SCI) 后对轮椅的依赖会导致许多医学并发症。治疗这些状况构成了 SCI 医疗保健成本的大部分。在 SCI 后恢复类健全人的行走能力可能会减少这些状况的发生率，并提高独立性和生活质量。然而，目前尚无能够逆转这种丧失的神经功能的生物医学解决方案，因此需要新颖的方法。脑机接口 (BCI) 控制的下肢假肢可能构成这样一种新颖方法。一名健全受试者和一名因 SCI 导致截瘫的受试者在交替进行空闲和行走动觉运动想象 (KMI) 期间接受了脑电图 (EEG) 记录。分析这些数据以生成用于在线 BCI 操作的 EEG 预测模型。将商用机器人步态矫形器 (RoGO) 系统（悬吊式跑步机）与 BCI 计算机接口连接。在线测试中，受试者被要求在计算机提示下使用 BCI-RoGO 系统行走。通过互相关分析以及漏报率和误报率评估了该系统的性能。EEG 预测模型的离线准确率平均为 86.3%。指令提示与 BCI-RoGO 行走时段之间的互相关平均为 0.812 +/- 0.048 (p 值<10^-4)。平均每会话有 0.8 次误报，无漏报。这是首次有因 SCI 导致截瘫的人恢复了基本的脑控行走能力，从而表明恢复脑控行走是可行的。未来的工作将在 SCI 患者群体中测试该系统。如果成功，这可能证明未来开发侵入式 BCI 控制的下肢假肢是合理的。该系统也可应用于不完全性 SCI，以改善超越标准物理治疗的神经学结果。
引用
@article{arxiv.1208.5024,
title = {Brain-Computer Interface Controlled Robotic Gait Orthosis},
author = {An H. Do and Po T. Wang and Christine E. King and Sophia N. Chun and Zoran Nenadic},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.5024},
year = {2015}
}
备注
Supplementary video (http://www.youtube.com/watch?v=W97Z8fEAQ7g and http://www.youtube.com/watch?v=HXNCwonhjG8)