基于心電反饋的注意力缺陷 多動(dòng)障礙矯正儀設計

4．2 HRV分析
對HRV中能夠表征注意力集中度的參量進(jìn)行提取時(shí)，首先要了解心電信號的波形特點(diǎn)，圖3所示是正常人體的心電信號波形圖。

圖3所示的常規心電圖一般由P，Q，R，S，T構成，圖中，對診斷很有價(jià)值的幾個(gè)波形參數是P波、R波、QRS復合波、ST段、T波、Q-T間期和TP段，它們分別可從不同角度反映心動(dòng)周期里一系列綜合向量的變化。心率變異性分析則是通過(guò)測量連續正常的QRS波群周期之間的變化(beat to fluctuation)變異數(Variance)，從而反應心率的變化。它不同于常用的以時(shí)間為單位的平均心率變化指標(如最大心率或最小心率等)，HRV的大小并不反映心率的快慢。反映竇性心率的應該是P－P間期。所以，更確切地說(shuō)，HRV分析是測量連續P－P間期之間差異的變異數，然而，P－P間期目前尚難以準確測量，且在一般情況下，P－P間期與R－R間期相等。因此，目前分析均以R－R間期代替P－P間期，或稱(chēng)N－N間期。HRV在臨床上被用作無(wú)創(chuàng )傷性地反映自主神經(jīng)系統活動(dòng)的指標。
具體的HRV分析可采用散點(diǎn)圖分析法。對于相鄰兩心拍的R－R間期，若以前一心拍R－R間期為橫坐標，后一心拍R－R間期為縱坐標，即可得到Lorenz散點(diǎn)圖。散點(diǎn)圖中包含了HRV的線(xiàn)性和非線(xiàn)性變化趨勢。常人的散點(diǎn)圖大多集中在45°射線(xiàn)附近，自下而上向兩側散開(kāi)呈彗星狀。通過(guò)散點(diǎn)圖可了解被檢測者的自主神經(jīng)功能狀態(tài)。
4．3 游戲矯正程序
通過(guò)一定量的試驗，可以確定注意力集中度正常者的散點(diǎn)圖分布范圍以及患有注意力缺陷障礙患者的散點(diǎn)圖分布范圍，然后在程序中定義一個(gè)參量Attention(其類(lèi)型為BOOL型，注意力集中時(shí)，它的返回值為T(mén)RUE，反之則為FALSE)，再將該參量引入游戲程序中，患者可以在主程序界面中選擇不同游戲來(lái)進(jìn)行矯正治療?，F以其中一款游戲為例來(lái)說(shuō)明其矯正原理。
游戲開(kāi)始后，屏幕上會(huì )出現三輛賽車(chē)，中間的一輛是由患者本人控制的，其它兩輛是由計算機程序設置自動(dòng)運行的。設在某個(gè)游戲等級時(shí)患者本人控制賽車(chē)的初始速度為v，其它兩輛賽車(chē)的速度總是v的0．8~1．2倍，具體的倍數由計算機在該范圍內形成的隨機數產(chǎn)生?；颊弑救丝刂埔惠v賽車(chē)包括了其雙手操作和心電反饋的Attention參量控制兩個(gè)方面。對賽道上隨機出現的路障，患者應用手控鍵盤(pán)操控賽車(chē)躲避。賽車(chē)每碰上一個(gè)路障，速度降低0．1v，成功繞過(guò)路障時(shí)賽車(chē)速度維持不變?；颊咴诓倏赜螒虻耐瑫r(shí)，系統可對患者的HRV進(jìn)行復雜度分析并輸出患者的注意狀態(tài)值，注意狀態(tài)連續保持5 s則速度增加0．1v。注意狀態(tài)保持不到2 s則速度減少0．1v；注意狀態(tài)連續保持在2～5 s之間時(shí)，維持原有速度。游戲運行30分鐘算一個(gè)段落，記錄患者積分。
這樣通過(guò)長(cháng)期的不斷的治療，患者最終就會(huì )保持一定程度的注意力集中狀態(tài)，并最終克服注意力缺陷多動(dòng)障礙。

5 結束語(yǔ)
本系統界面友好，操作方便，集成度高。操作界面由主菜單、子菜單、按鈕、圖標等組成。用鼠標點(diǎn)擊代表實(shí)際對象的圖標、菜單、按鈕，便可實(shí)現相應的功能。本系統集心電數據采集、預處理、A／D轉換及USB傳輸、數據瀏覽(包括QRS波檢測、HRV預處理、R-R間期序列、N-N間期序列)、HRV分析、游戲矯正程序等多功能于一體，而且針對性很強。由于注意力缺陷多動(dòng)障礙患者大多處于青少年期，因此，本設計利用電腦游戲來(lái)進(jìn)行治療的方案易于被接受，治療效果較一般傳統的藥物治療和其它治療效果要好。
此外，本系統的分析結果表示直觀(guān)。系統將心電波形實(shí)時(shí)還原顯示，可以直觀(guān)地看到患者心電波形的變化，同時(shí)還可以看到HRV分析后得到的散點(diǎn)圖，這些都便于醫生做出正確合理的治療判斷。