„EEG-basierende Kommunikation” - ein neues Konzept zur rehabilitativen Unterstützung von Patienten mit schwerer motorischer Beeinträchtigung

Zusammenfassung

Vorgestellt wird eine neue Kommunikationshilfe zur rehabilitativen Unterstützung von Personen mit schwerer motorischer Beeinträchtigung unterschiedlicher Genese am Beispiel eines völlig gelähmten Patienten mit infantiler Zerebralparese. Auf der Basis von EEG-Ableitungen während bestimmter mentaler Vorstellungen des Patienten kann ein sog. Brain-Computer-Interface (BCI) die elektrische Hirnaktivität unmittelbar in Steuerbefehle übersetzen. Im Verlauf des regelmäßigen Trainings über mehrere Monate, das erstmals über Telemonitoring realisiert wurde, konnte eine individuelle Strategie entwickelt werden, die es dem Patienten ermöglicht, Buchstaben auf einem Computerbildschirm mit ca. 70 %iger Präzision auszuwählen. Auf Basis des EEG-basierenden Kommunikationssystems ist er nun in der Lage, vorgegebene Wörter mit einer Rate von ca. einem Buchstaben pro Minute zu schreiben. Durch den Einsatz eines derartigen „Virtual Keyboards” können in Zukunft völlig gelähmte Patienten ihre intakte Gehirnaktivität nutzen und damit einen neuen Kommunikationsmodus aufbauen. Die praktische Umsetzung wird durch das vorgestellte Telemonitoring-Konzept wesentlich erleichtert, das eine qualifizierte wissenschaftliche Betreuung des Patiententrainings im klinischen bzw. häuslichen Umfeld unabhängig von geografischer Distanz ermöglicht.

Abstract

This paper describes a paralyzed patient diagnosed with severe infantile cerebral palsy, trained over a period of several months to use an EEG-based brain-computer interface (BCI) for verbal communication. The patient learned to “produce” two distinct EEG patterns by mental imagery and to use this skill for BCI-controlled spelling. The EEG feedback training was conducted at a clinic for Assisted Communications, supervised from a distant laboratory with the help of a telemonitoring system. As a function of training sessions significant learning progress was found, resulting in an average accuracy level of 70 % correct responses for letter selection. At present, “copy spelling” can be performed with a rate of approximately one letter per minute. The proposed communication device, the “Virtual Keyboard”, may improve actual levels of communication ability in completely paralyzed patients. “Telemonitoring-assisted” training facilitates clinical application in a larger number of patients.

Schlüsselwörter

Brain-Computer-Interface (BCI) - Elektroenzephalogramm (EEG) - infantile Zerebralparese - Kommunikationshilfe - Telemonitoring

Key words

Brain-Computer Interface (BCI) - electroencephalogram (EEG) - cerebral palsy - communication device - telemonitoring

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