基于心電反饋的注意力缺陷 多動障礙矯正儀設計

4．2 HRV分析
對HRV中能夠表征注意力集中度的參量進行提取時，首先要了解心電信號的波形特點，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，對診斷很有價值的幾個波形參數是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周期里一系列綜合向量的變化。心率變異性分析則是通過測量連續正常的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，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N－N間期。HRV在臨床上被用作無創傷性地反映自主神經系統活動的指標。
具體的HRV分析可采用散點圖分析法。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散點圖。散點圖中包含了HRV的線性和非線性變化趨勢。常人的散點圖大多集中在45°射線附近，自下而上向兩側散開呈彗星狀。通過散點圖可了解被檢測者的自主神經功能狀態。
4．3 游戲矯正程序
通過一定量的試驗，可以確定注意力集中度正常者的散點圖分布范圍以及患有注意力缺陷障礙患者的散點圖分布范圍，然后在程序中定義一個參量Attention(其類型為BOOL型，注意力集中時，它的返回值為TRUE，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進行矯正治療。現以其中一款游戲為例來說明其矯正原理。
游戲開始后，屏幕上會出現三輛賽車，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運行的。設在某個游戲等級時患者本人控制賽車的初始速度為v，其它兩輛賽車的速度總是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生。患者本人控制一輛賽車包括了其雙手操作和心電反饋的Attention參量控制兩個方面。對賽道上隨機出現的路障，患者應用手控鍵盤操控賽車躲避。賽車每碰上一個路障，速度降低0．1v，成功繞過路障時賽車速度維持不變。患者在操控游戲的同時，系統可對患者的HRV進行復雜度分析并輸出患者的注意狀態值，注意狀態連續保持5 s則速度增加0．1v。注意狀態保持不到2 s則速度減少0．1v；注意狀態連續保持在2～5 s之間時，維持原有速度。游戲運行30分鐘算一個段落，記錄患者積分。
這樣通過長期的不斷的治療，患者最終就會保持一定程度的注意力集中狀態，并最終克服注意力缺陷多動障礙。

5 結束語
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。用鼠標點擊代表實際對象的圖標、菜單、按鈕，便可實現相應的功能。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障礙患者大多處于青少年期，因此，本設計利用電腦游戲來進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。系統將心電波形實時還原顯示，可以直觀地看到患者心電波形的變化，同時還可以看到HRV分析后得到的散點圖，這些都便于醫生做出正確合理的治療判斷。