Đề tài cấp nhà nước do PGS.TS. Phạm Ngọc Hùng (Trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN) chủ trì đã tạo ra bước tiến quan trọng trong lĩnh vực công nghệ y sinh, mở ra triển vọng mới cho việc điều khiển thiết bị bằng sóng điện não qua cơ chế tưởng tượng vận động và hỗ trợ phục hồi chức năng vận động cho bệnh nhân đột quỵ nhẹ.
Cơ sở dữ liệu sóng điện não đầu tiên tại Việt Nam
Đề tài mã số KC-4.0-07/19-25 đã hoàn thành việc xây dựng bộ cơ sở dữ liệu gồm 12.840 bản ghi tín hiệu sóng điện não video theo các lứa tuổi phân bố trong dân cư, dựa theo tiêu chuẩn quốc tế. Đây là cơ sở dữ liệu quốc gia đầu tiên của Việt Nam được thu thập trên người Việt Nam, có thể tồn tại các đặc tính khác biệt về tín hiệu điện não so với các dân tộc khác.
Bộ dữ liệu này vượt xa mục tiêu ban đầu đề ra (10.000 bản ghi), tạo nền tảng vững chắc cho các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ giao diện não-máy tính (BCI – Brain-Computer Interface) trong tương lai.
Các tình nguyện viên đang thực hiện bài đo.
Công nghệ điều khiển thiết bị bằng sóng não
Nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công bộ công cụ phân tích dữ liệu sóng điện não cho phép điều khiển các thiết bị ngoại vi thông qua tín hiệu não bộ, bao gồm:
- Chuyển đổi ký tự bàn phím: Hỗ trợ 26 ký tự tiếng Anh và bảng chữ cái tiếng Việt
- Điều khiển chuột máy tính: Các thao tác lên, xuống, trái, phải và nhấp chuột
Đây là bước tiến quan trọng, mở ra khả năng hỗ trợ người khuyết tật vận động có thể tương tác với máy tính và môi trường xung quanh chỉ bằng tưởng tượng vận động.
Hệ thống phục hồi chức năng cho bệnh nhân đột quỵ
Một trong những thành tựu nổi bật nhất của đề tài là việc phát triển hệ thống hỗ trợ phục hồi chức năng vận động cho người trưởng thành bị đột quỵ não, bao gồm phần mềm xử lý tự động và thiết bị hỗ trợ kết nối tương ứng.
Hệ thống vSpeller: Đánh vần tiếng Việt bằng sóng não
Lần đầu tiên tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu đã tạo ra hệ thống đánh vần hoàn chỉnh chỉ dựa trên công nghệ BCI, cho phép người sử dụng đánh vần các ký tự tiếng Việt (cũng như tiếng Anh).
Giao diện phần mềm được thiết kế dựa trên nguyên tắc của hệ thống Berlin BCI nhưng được phát triển phù hợp với đặc thù tiếng Việt, có tính đến tần số xuất hiện của các ký tự. Hệ thống còn được tích hợp mô hình ngôn ngữ để gợi ý và tăng tốc khả năng đánh vần.
Hệ BCI vSpeller phục vụ cho việc gõ văn bản.
Hệ thống mBCI Controller: Điều khiển đa chiều bằng tưởng tượng vận động
Hệ thống mBCI Controller đã đạt được nhiều kết quả ấn tượng:
- Cải thiện độ chính xác phân loại: Cấu hình phân đoạn thời gian 2 giây có chồng lấn 1 giây giúp tăng 2-6,5% độ chính xác trong nhận dạng tưởng tượng vận động đa lớp
- Phân loại bốn lớp chuyển động: Phân biệt chính xác các tưởng tượng về chuyển động tay trái, tay phải, chân và lưỡi với độ chính xác vượt top 3 cuộc thi BCI quốc tế năm 2008
- Phản hồi thần kinh theo thời gian thực: Các chiến lược phản hồi dựa trên ERD/ERS giúp người dùng cải thiện hiệu suất rõ rệt sau một phiên luyện tập
Trong thử nghiệm thực tế, độ chính xác mô hình cá nhân đạt trên 90% ở một số đối tượng trong giai đoạn offline. Giai đoạn online, độ chính xác trung bình đạt 63,32% khi thử nghiệm trên 5 người, với các bài đo 2 lớp đạt trên 80% ở nhiều người thử nghiệm.
Hệ thống VR-BCI: Kết hợp thực tại ảo và giao diện não-máy tính
Đề tài đã tích hợp hoàn chỉnh công nghệ thực tại ảo (VR) và công nghệ BCI, thiết kế các bài tập phù hợp để triển khai hệ thống theo thời gian thực. Hệ thống VR-BCI đã được thử nghiệm tại bệnh viện trên 30 bệnh nhân đột quỵ, cho thấy tính khả thi cao trong việc áp dụng vào thực tiễn lâm sàng.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Đề tài không chỉ tạo ra cơ sở dữ liệu quốc gia đầu tiên về sóng điện não mà còn phát triển các hệ thống ứng dụng thực tế, được kiểm chứng tại bệnh viện. Các kết quả nghiên cứu đã được công bố tại nhiều hội nghị và tạp chí khoa học uy tín, khẳng định vị thế của Việt Nam trong lĩnh vực công nghệ y sinh tiên tiến.
Với những thành tựu này, đề tài đã mở ra hướng nghiên cứu mới, tạo nền tảng cho các ứng dụng công nghệ BCI phục vụ chăm sóc sức khỏe cộng đồng, đặc biệt là hỗ trợ người khuyết tật và bệnh nhân đột quỵ tái hòa nhập cuộc sống.
Đề tài KC-4.0-07/19-25 do PGS.TS. Phạm Ngọc Hùng chủ trì là một trong những đề tài trọng điểm cấp nhà nước về công nghệ y sinh.
Nguồn: Phòng Quản lý Phát triển công nghệ