ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP. HCM
75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA
--------------------------
TRӎNH THӎ HӖNG CHUYÊN
XÂY DӴNG PHҪN MӄM PHÁT HIӊN & NHҰN DҤNG
TÍN HIӊU KÍCH THÍCH CӪA NÃO BӜ
KHI GIAO TIӂ3ĈÈ1+9ҪN
Chuyên ngành: VҰT LÝ KӺ THUҰT
Mã sӕ: 8520401
LUҰ19ĂN THҤ&6Ƭ
TP. HӖ CHÍ MINH, WKiQJQăP
&Ð1*75Î1+ĈѬӦC HOÀN THÀNH TҤI
75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA ±Ĉ+4*±HCM
Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc: PGS. TS. HuǤnh Quang Linh
Cán bӝ chҩm nhұn xét 1: TS. NguyӉn ThӃ 7Kѭӡng
Cán bӝ chҩm nhұn xét 2: TS. NguyӉn Trung Hұu
LuұQ YăQ WKҥF Vƭ ÿѭӧc bҧo vӋ tҥL 7UѭӡQJ Ĉҥi hӑc BáFK .KRD Ĉ+4* 7S +&0 QJj\
tháng 01 QăP
Thành phҫn HӝLÿӗQJÿiQKJLiOXұQYăQWKҥFVƭJӗm:
1. Chӫ tӏch: TS. Lý Anh Tú
2. 7KѭNê 76/ѭX*LD7KLӋn
3. Ӫy viên: TS. NguyӉn ThӃ 7Kѭӡng
4. Ӫy viên: TS. NguyӉn Trung Hұu
5. Ӫy viên: PGS. TS. HuǤnh Quang Linh
Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch HӝLÿӗQJÿiQKJLi/9Yj7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên ngành
sau khi luұQYăQÿmÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có).
CHӪ TӎCH HӜ,ĈӖNG
75ѬӢNG KHOA KHOA HӐC ӬNG DӨNG
ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP.HCM
CӜNG HÒA XÃ HӜI CHӪ 1*+Ƭ$9,ӊT NAM
75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA
Ĉӝc lұp - Tӵ do - Hҥnh phúc
NHIӊM VӨ LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ
+ӑWrQKӑFYLrQ 75ӎ1+7+ӎ+Ӗ1*&+8<Ç1MSHV: 1870201
1Jj\WKiQJQăPVLQK 17/11/1992
1ѫLVLQK Trà Vinh
Chuyên ngành: 9Ұ7/é.Ӻ7+8Ұ7<6,1+
0mVӕ : 8520401
I. 7Ç1Ĉӄ TÀI:
XÂY DӴNG PHҪN MӄM PHÁT HIӊN & NHҰN DҤNG TÍN HIӊU KÍCH THÍCH
CӪA NÃO BӜ KHI GIAO TIӂ3ĈÈ1+9ҪN
II. NHIӊM VӨ VÀ NӜI DUNG:
x 7uPKLӇXYӅKRҥWÿӝQJVyQJQmR, ÿLӋn thӃ gӧL(53WtQKLӋX3KӋWKӕQJÿR ÿLӋQQmR
Nicolet 2QHYjEӝNKXӃFKÿҥL1LFROHWEEG V32FiFSKҫQPӅP[ӱOêWtQKLӋXÿLӋQQmR
x 7uPKLӇXSKѭѫQJSKiSNtFKWKtFKWҥRWtQKLӋX3, mô hình Oddball.
x Sӱ GөQJ %&, [k\ GӵQJ quy trunh tht nghiӋm liên quan tӟi ktch thtch thӏ giic ph
hӧp vӟLÿLӅu kiӋn thӵc nghiӋm.
x 7LӃQ hjQKÿRWKӵc tӃ trên ÿӕLWѭӧng ÿR ÿӇWKXQKұQvj OѭXWUӳ dӳ liӋu.
x 3KkQ WtFK Yj [ӱ Oê Gӳ OLӋX WKX ÿѭӧF QKұQ GҥQJ Yj SKkQ ORҥL WtQ KLӋX 3 EҵQJ
EEGLAB.
x ;k\GӵQJPDWUұQNtFKWKtFK KjQKÿӝQJOrQ± [XӕQJ± trái ± SKҧL P300 speller 4).
x 7KӕQJNrSKkQORҥLFiFWtQKLӋX(53WѭѫQJӭQJÿӇ QKұQGҥQJWtQKLӋXÿӕLYӟLWӯQJKjQK
ÿӝQJFөWKӇWURQJP300 speller 4.
x ĈiQKJLiNӃWTXҧÿҥWÿѭӧF YjÿѭDUDKѭӟQJSKiWWULӇQFӫDÿӅWjL.
III. NGÀY GIAO NHIӊM VӨ : 21/09/2020 .................................................................
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: 03/01/2021..................................................
V. CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN : PGS. TS. HUǣNH QUANG LINH ...............................
Tp. HCM, ngày WKiQJQăP
CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN
(Hӑ tên và chӳ ký)
CHӪ NHIӊM BӜ 0Ð1Ĉ¬27ҤO
(Hӑ tên và chӳ ký)
75ѬӢNG KHOA KHOA HӐC ӬNG DӨNG
(Hӑ tên và chӳ ký)
i
LӠI CҦ0Ѫ1
Tҩt cҧ các kӃt quҧ ÿҥWÿѭӧc, dù ít hay nhiӅXÿӅu nhӡ có sӵ hӛ trӧJL~Sÿӥ cӫa quý
thҫ\F{JLDÿuQKEҥn bè và mӑLQJѭӡL[XQJTXDQKĈӇ hoàn thành luұQYăQQj\W{LÿmQKұn
ÿѭӧc không ít nhӳng sӵ hӛ trӧ JL~S ÿӥ dù ít hay nhiӅu, trӵc tiӃp hay gián tiӃp cӫa mӑi
QJѭӡi, QKkQÿk\W{L[LQÿѭӧc gӱi lӡi cҧPѫQÿӃn các cá nhân, tә chӭFÿmJL~SW{LKRjQWKjQK
luұQYăQQj\.
Vӟi lòng biӃWѫQVkXVҳc nhҩt, chúng tôi xin gӱLÿӃn quý Thҫy Cô Khoa Khoa Hӑc
Ӭng Dөng - 7UѭӡQJ Ĉҥi HӑF%iFK .KRDÿmFQJYӟi tri thӭc và tâm huyӃt cӫa mình mà
truyӅQÿҥt vӕn kiӃn thӭc quý báu cho chúng tôi trong suӕt thӡi gian hӑc tұp tҥLWUѭӡQJFNJQJ
QKѭWURQJWKӡi gian thӵc hiӋn luұn YăQ
Ĉһc biӋt cҧP ѫQ WKҫy PGS.TS. HuǤnh Quang Linh, Oj JLiR YLrQ Kѭӟng dүQ ÿӏnh
Kѭӟng và tҥRÿLӅu kiӋQFKRW{Lÿѭӧc thӵc hiӋQÿӅ tài này.
Tôi xin chân thành cҧPѫQcô ThS. NguyӉn Thӏ 0LQK+ѭѫQJÿmWUӵc tiӃp JL~Sÿӥ,
Kѭӟng dүn tôi thӵc hiӋn luұQYăQQj\ &{+ѭѫQJOjQJѭӡi trӵc tiӃp giám sát tiӃQÿӝ FNJQJ
QKѭÿӏQKKѭӟng phát triӇn nghiên cӭu cho Tôi.
7{L[LQÿѭӧc cҧPѫQ7Kҫy TS. NguyӉn Trung HұXÿmJL~Sÿӥ Tôi trong quá trình tìm
hiӇu và xây dӵQJSKѭѫQJSKiS[ӱ lý, phân loҥi tín hiӋXWURQJÿӅ tài này.
Tôi cNJng xin cҧPѫQWKҫ\7K6/r&DRĈăQJ7Uѭӣng Phòng Thí NghiӋm Vұt Lý Kӻ
ThuұW < 6LQK ÿm FKR SKpS và tҥR ÿLӅu kiӋn thuұn lӧi cho T{L ÿѭӧc sӱ dөng phòng thí
nghiӋm và thiӃt bӏ ÿRÿLӋn não cӫa phòng trong quá trình tiӃn hành lҩy dӳ liӋu.
Tôi xin chân thành cҧPѫQFiFEҥn tình nguyӋQYLrQÿmWұQWkPJL~Sÿӥ, không ngҥi
NKyNKăQYjdùng thӡi gian, công sӭFÿӇ cùng Tôi thӵc hiӋn trong suӕWTXiWUuQKÿRYjWKX
thұp dӳ liӋu.
Bên cҥQKÿyTôi xin chân thành cҧPѫQQKyPFiFEҥn cӵu sinh viên khóa 2013 cùng
các bҥn sinh viên trong phòng thí nghiӋPÿLӋn nmRÿm hӛ trӧJL~Sÿӥ tôi trong quá trình làm
quen, tìm hiӇu sӱ dөng và vұn hành thiӃt bӏ ÿRÿLӋn não tҥi phòng thí nghiӋm.
Tôi xin ÿѭӧc gӣi lӡi cҧPѫQFKkQWKjQKQKҩt.
ii
TÓM TҲT LUҰ19Ă1
XÂY DӴNG PHҪN MӄM PHÁT HIӊN & NHҰN DҤNG TÍN HIӊU KÍCH THÍCH
CӪA NÃO BӜ KHI GIAO TIӂ3ĈÈ1+9ҪN
Giao tiӃp não-Pi\ WtQK %&,V FKR SKpS WѭѫQJ WiF JLӳD FRQ QJѭӡi và máy tính mà
không cҫn sӱ dөQJFѫEҳp. Trong vài thұp kӹ qua, nhӳng nӛ lӵc nghiên cӭu to lӟQÿmÿѭӧc
thӵc hiӋQÿӇ thiӃt kӃ các giao diӋn thuұn tiӋn và thân thiӋn vӟLQJѭӡi dùng. Sóng P300 ÿѭӧc
xem là thành phҫn quan trӑng nhҩWYjÿѭӧc nghiên cӭu cӫa ÿLӋn thӃ gӧi (ERP), là tín hiӋu
ÿLӅu khiӇn khҧ WKLFKRFiFÿӕLWѭӧng khuyӃt tұt nhӡ WtQKWѭѫQJWKtFK ÿӝ әQÿӏnh và ÿӝ tin
cұy cao. Các nghiên cӭu ӭng dөQJ3FNJQJÿmFKӭQJPLQKÿѭӧc khҧ QăQJFӫa nó. Mөc
tiêu cӫa nghiên cӭu này là xây dӵng mӝt hӋ thӕng thu nhұn, phân loҥi và nhұn dҥng tín hiӋu
P300 cӫa não bӝ khi giao tiӃSÿiQKYҫn vӟi hiӋu suҩt phân loҥi cao và tin cұy. Trong phҥm
YL ÿӅ tài này, WtQ KLӋX ÿLӋQ QmR ÿѭӧF JKL EҵQJ KӋ WKӕQJ 1LFROHW 2QH YӟL Eӝ NKXӃFK ÿҥL
Nicolet V327tQKLӋXÿѭӧF[ӱOêEҵQJ((*/$%GQJ ÿӇNKҧRViW WtQKKLӋXTXҧWURQJYLӋF
WҥRQKұQGҥQJYjSKkQORҥLVyQJ3EҵQJPӝWWURQJQKӳQJӭQJGөQJFӫDJLDRWLӃS nãomáy tính OjPӝW ma trұn kích thích vӟLKjQKÿӝng lên ± xuӕng ± trái ± phҧi gӑi là P300
speller 4. Ĉӗng thӡiÿӅ WjLFNJQJWKӵc hiӋn khҧo sát ҧQKKѭӣng cӫa mӝt sӕ yӃu tӕ thӏ giác
NKiFQKѭ thӡi gian chӟp sáng, màu sҳc, tӕF ÿӝ chӟp, NtFKWKѭӟc ma trұn, ÿӝ lӟn cӫa màn
hình hiӇn thӏ và mӭFÿӝ tұp trung cӫDÿӕLWѭӧQJÿӃn hiӋu suҩt phân loҥi.
ABSTRACT
DEVELOPMENT OF BRAIN COMPUTER INTERFACE SOFTWARE TO STUDY
EVENT-RELATED POTENTIAL FOR COMMUNICATION BY SPELLING
Brain-computer interfaces (BCIs) allow interactions between human beings and
computers without using mechanical manipulation. In the past few decades, enormous
research effort has been employed to design convenient and user-friendly interfaces. The
P300 wave is the most important and studied component of event-related potentials (ERPs),
it is a viable control signal for disabled people with high compatibility, stability and
reliability. The goal of this study is to build a brain computer interface software for
communication by spelling with higher efficiency and reliability. In this thesis, the EEG
signal were recorded by the Nicolet One system with the Nicolet V32 amplifier. MATLAB
programs are used in this experiment to pre-process the EEG data, reference the response of
the subject to the visual stimuli with matrix include 4 arrow symbols up - down - left - right
called P300 speller 4. In this thesis, the effects of some visual factors such as flash duration,
color, matrix size, and the ability to concentrate on classification performance were studied.
iii
LӠ,&$0Ĉ2$1
7{L [LQ FDP ÿRDQ OXұQ YăQ YӅ ÿӅ WjL ³XÂY DӴNG PHҪN MӄM PHÁT HIӊN &
NHҰN DҤNG TÍN HIӊU KÍCH THÍCH CӪA NÃO BӜ KHI GIAO TIӂ3ĈÈ1+9ҪN´
là công trình nghiên cӭu cá nhân cӫa tôiÿѭӧc thӵc hiӋQF{QJNKDLÿӝc lұSGѭӟi sӵ Kѭӟng
dүn cӫa giáo viên Kѭӟng dүn thҫy PGS. ± TS HuǤnh Quang Linh và cô ThS. NguyӉn Thӏ
0LQK+ѭѫQJtrong thӡi gian qua.
Mӑi dӳ liӋu sӱ dөng phân tích trong luұQYăQYjNӃt quҧ nghiên cӭu là do tôi tӵ tìm
hiӇu, thӵc hiӋn thí nghiӋm thu nhұn, phân tích mӝt cách khách quan, trung thӵc, có nguӗn
gӕFU}UjQJYjFKѭDÿѭӧc công bӕ Gѭӟi bҩt kǤ hình thӭc nào. Tôi xin chӏu hoàn toàn trách
nhiӋm nӃu có sӵ không trung thӵc trong kӃt quҧ sӱ dөng trong công trình nghiên cӭu này.
7S+&0QJj\WKiQJQăP
Hӑc viên thӵc hiӋn
TRӎNH THӎ HӖNG CHUYÊN
iv
MӨC LӨC
NHIӊM VӨ LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ ...................................................................................... i
LӠI CҦ0Ѫ1 ......................................................................................................................... ii
TÓM TҲT LUҰ19Ă1 ........................................................................................................ iii
LӠI CA0Ĉ2$1 .................................................................................................................. iv
DANH SÁCH HÌNH ҦNH .................................................................................................. vii
DANH SÁCH BҦNG BIӆU ................................................................................................. xi
DANH SÁCH CÁC THUҰT NGӲ VIӂT TҲT................................................................. xii
&+ѬѪ1**,ӞI THIӊU ................................................................................................... 1
1.1.
BCI là gì? ............................................................................................................................... 4
1.2.
Lý do thӵc hiӋQÿӅ tài ............................................................................................................ 5
1.3.
MөFÿtFKQJKLrQFӭu. ............................................................................................................ 5
1.4.
VҩQÿӅ nghiên cӭu và tәng quát nӝLGXQJÿӅ tài. .................................................................. 6
&+ѬѪ1*7ӘNG QUAN VÀ CÔNG VIӊC THӴC HIӊN. .......................................... 7
2.1.
Cҩu trúc và chӭFQăQJFӫa não .............................................................................................. 7
2.2.
Tín hiӋu ÿLӋn não (EEG) ........................................................................................................ 9
2.2.1.
Nguӗn gӕc tín hiӋXÿLӋn não........................................................................................... 9
2.2.2.
Phân loҥi tín hiӋXÿLӋn não ........................................................................................... 10
2.3.
9QJQmROLrQTXDQÿӃn sóng P300 ..................................................................................... 12
2.4.
Cҩu trúc BCI ........................................................................................................................ 15
2.5.
ĈLӋn thӃ gӧi ERP, P300 và P300 Speller............................................................................. 19
2.5.1.
ĈLӋn thӃ gӧi ERP .......................................................................................................... 19
2.5.2.
Sóng P300 và P300 Speller .......................................................................................... 21
2.5.
HӋ thӕQJÿLӋn não NicoletOne ............................................................................................ 25
2.6.
BCI2000 Software. .............................................................................................................. 28
2.7.
EEGLAB.............................................................................................................................. 29
2.8.
Các công trình nghiên cӭu liên quan. .................................................................................. 30
&+ѬѪ1*3+ѬѪ1*3+È31*+,Ç1&ӬU ............................................................... 33
3.1.
Tҥo thí nghiӋPÿiQKYҫn P300 Speller và P300 Speller 4 bҵng BCI2000 .......................... 34
3.2.
Thu thұp dӳ liӋu ................................................................................................................... 37
3.3.
ĈӕLWѭӧng tham gia .............................................................................................................. 40
3.4.
&iFSKѭѫQJSKáp xӱ lý tín hiӋu. .......................................................................................... 40
3.5.
Phân tích sóng ERP cӫa tín hiӋXWKXÿѭӧc bҵng EEGLAB ................................................. 42
v
&+ѬѪ1*.ӂT QUҦ VÀ BÀN LUҰN ......................................................................... 49
4.1. Khҧ QăQJ tҥo sóng P300 cӫa ma trұQÿѭӧc thiӃt kӃ trong thí nghiӋm và khҧ QăQJ cӫa EEG
Nicolet One trong viӋc phát hiӋn sóng P300. ................................................................................. 49
4.2.
ҦQKKѭӣng cӫDNtFKWKѭӟc ma trұQÿӃn hiӋu suҩt cӫa sóng P300 ....................................... 57
4.3.
ҦQKKѭӣng cӫa thӡLJLDQNtFKWKtFKÿӃQELrQÿӝ cӫa sóng P300. ....................................... 61
4.4.
Ҧnh Kѭӣng cӫa tӕFÿӝ lҩy mүXÿӃQELrQÿӝ cӫa sóng P300 ................................................ 66
4.5. HiӋu quҧ cӫa viӋc WKD\ÿәi màu sҳc cӫDPNJLWrQWUrQ36SHOOÿӕi vӟi ELrQÿӝ P300 thu
ÿѭӧc« ............................................................................................................................................ 68
4.6. KӃt quҧ tҥo P300 cӫa hӋ thӕng kích thích P300 Speller 4 và phân loҥi tín hiӋXWѭѫQJӭng
vӟLKjQKÿӝng lên ± xuӕng ± trái ± phҧi. ..................................................................................... 70
&+ѬѪ1*.ӂT LUҰ19¬+ѬӞNG PHÁT TRIӆN .................................................. 74
TÀI LIӊU THAM KHҦO ................................................................................................... 77
PHӨ LӨC 1 ........................................................................................................................... 81
vi
DANH SÁCH HÌNH ҦNH
Hình 1.1.1: Hình minh h͕D ÿ͓QK QJKƭD %&, ÿm ÿ˱ͫc các nhà nghiên cͱu ͧ trung tâm
:DGVZRUWKÿ˱DUD> @ ______________________________________________________ 4
+uQK Ĉ̩i não và b͙n thùy cͯDÿ̩LQmR WK\WUiQWK\ÿ͑nh, thùy cẖm và thùy thái
G˱˯QJ ___________________________________________________________________ 7
Hình 2.1.2: C̭u trúc chính cͯa m͡t t͇ bào th̯n kinh g͛m thân t͇ EjRÿX{LJDLYjVͫi trͭc. 8
Hình 2.2.1: Ngu͛n g͙c tín hi͏XÿL͏n não. ________________________________________ 9
Hình 2.2.2: Cic lo̩i syQJÿL͏n nmo. ___________________________________________ 10
Hình 2.3.1: C̭XWU~FTX\ÿ͓nh ttnh xm h͡i trong nmo b͡ [15] _______________________ 13
Hình 2.3.2: V͓ trt cic vng nmo trong h͏ th͙ng quy͇Wÿ͓nh ttnh xm h͡i [16] ____________ 14
+uQK 6˯ÿ͛ c̭u t̩o cͯa m͡t mô hunh BCI _________________________________ 15
Hình 2.4.2: C̭u trúc chung cͯa h͏ th͙ng giao ti͇p não-máy tính (BCI) _______________ 16
Hình 2.5.1: Mô hunh thu nh̵n tín hi͏u ERP. ____________________________________ 19
Hình 2.5.2: Th͙QJNrELrQÿ͡ VyQJ3WKHRÿ͡ tu͝i [23] _________________________ 20
Hình 2.5.3: Th͙ng kê thͥi gian xṷt hi͏QVyQJ3WKHRÿ͡ tu͝i. [23] _______________ 20
+uQK 0{KuQK3VSHOOHUÿ˱ͫc Farwell và Donchin thi͇t l̵p l̯Qÿ̯XWLrQYjRQăP
1988 [24]. _______________________________________________________________ 22
Hình 2.5.5: Mô t̫ 3 mô hình kích thích t̩R3 D P{KuQKNtFKWKtFKÿ˯Q E 0{KuQK
Oddball, (c) Mô hình ba khích thích. [27] ______________________________________ 24
Hình 2.5.1: Giao di͏n ph̯m m͉m NicVue nh̵p dͷ li͏XWK{QJWLQÿ͙LW˱ͫQJÿRE͏nh nhân.
________________________________________________________________________ 26
Hình 2.5.2: Giao di͏n ghi tín hi͏XÿL͏n não cͯa ph̯n m͉m NicoletOne._______________ 26
Hình 2.5.3: B͡ khu͇FKÿ̩i Nicolet EEG V32 cͯa hãng Natus. ______________________ 27
Hình 2.6.1: BCI2000 ± Ph̯n m͉m chuyên dͭng cho nghiên cͱu BCI _________________ 28
+uQK ĈL͉u ch͑QKNtFKWK˱ͣc ma tr̵n và n͡i dung ký t trong ph̯n m͉m BCI2000 _ 28
+uQK %&, FKR SKpS QJ˱ͥL GQJ ÿL͉u ch͑nh các thông s͙ kích thích trong thí
nghi͏m __________________________________________________________________ 29
Hình 2.7.1: Công cͭ EEGLAB trong MATLAB __________________________________ 30
+uQK /˱Xÿ͛ th͋ hi͏n quy trình thc hi͏Qÿ͉ tài ____________________________ 33
vii
Hình 3.2.1: Ký t mͭFWLrXÿ˱ͫc BCI2000 ch͑ ÿ͓nKÿ͋ m̳XÿRW̵p trung. ______________ 38
Hình 3.2.2: Phòng thí nghi͏m v̵WOtNƭWKX̵t 202B4 Khoa Khoa H͕c ͱng Dͭng và v͓ trí ng͛i
cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR _________________________________________________________ 39
Hình 3.2.3: H͏ th͙QJÿRÿL͏n não Nicolet One trong phòng thí nghi͏m 202B4: (a) Máy tính
ÿm ÿ˱ͫF FjL ÿ̿t ph̯n m͉m NicoletOne tích hͫp ph̯n m͉m NicVue, (b)B͡ khu͇FK ÿ̩i
1LFROHW((*9YjFiFÿL͏n cc. ____________________________________________ 39
Hình 3.5.1: Minh h͕Dÿ͕c file .EDF+ trong EEGLAB _____________________________ 42
Hình 3.5.2: T̩o file s ki͏n. _________________________________________________ 43
Hình 3.5.3: Nh̵p file s ki͏n vào EEGLAB _____________________________________ 43
Hình 3.5.4: L͏QKWKD\ÿ͝i thông tin v͓ trí kênh trong EEGLAB. _____________________ 44
Hình 3.5.5: Giͷ l̩i thông tin v͓ trí cͯa các kênh c̯n thi͇t. _________________________ 44
Hình 3.5.6: L͕c thông d̫i tͳ ÿ͇n 20 Hz trong EEGLAB __________________________ 45
+uQK 3KkQÿR̩n Epoch trong EEGLAB ___________________________________ 46
Hình 3.5.8: L͏nh lo̩i b͗ giá tr͓ WUXQJEuQKÿ˱ͥQJF˯Vͧ cͯa EEGLAB________________ 46
Hình 3.5.9: Vͅ ÿ͛ th͓ ERP m͡t kênh trong EEGLAB ______________________________ 47
Hình 3.5.10: H͡p tho̩LÿL͉u ch͑nh các thông s͙ khi vͅ ERP m͡t kênh ________________ 47
Hình 3.5.11: Vͅ ÿ͛ th͓ nhi͉u kênh trong EEGLAB ________________________________ 48
Hình 3.5.12: H͡p tho̩i vͅ ERP nhi͉u kênh _____________________________________ 48
Hình 4.1.1: Tín hi͏X (53 WKX ÿ˱ͫc cͯD FiF ÿ͙L W˱ͫQJ ÿR Wͳ các kênh vͣi th͵ nghi͏m ma
tr̵n 6x6, tính trung bình tͳ 40 kích thích mͭc tiêu (40 s ki͏n) trong 240 kích thích, thͥi
gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms. Trong bi͋Xÿ͛, trͭc x th͋ hi͏n thͥi gian (ms),
trͭc y bi͋u hi͏QELrQÿ͡ (µV). ________________________________________________ 52
Hình 4.1.2: Tín hi͏X (53 WKX ÿ˱ͫc cͯD FiF ÿ͙L W˱ͫQJ ÿR Wͳ các kênh vͣi th͵ nghi͏m ma
tr̵n 3x3, tính trung bình tͳ 40 kích thích mͭc tiêu (40 s ki͏n) trong 120 kích thích, thͥi
gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms. Trong bi͋Xÿ͛, trͭc x th͋ hi͏n thͥi gian (ms),
trͭc y bi͋u hi͏QELrQÿ͡ (µV). ________________________________________________ 52
Hình 4.1.3: K͇t qu̫ VyQJ3WKXÿ˱ͫc tͳ ÿ͙LW˱ͫng S4 vͣi th͵ nghi͏m ma tr̵n 6x6, tính
trung bình tͳ 40 kích thích mͭc tiêu (40 s ki͏n) trong 240 kích thích, thͥi gian nháy sáng
125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms. ________________________________________________ 54
Hình 4.1.4: K͇t qu̫ VyQJ3WKXÿ˱ͫc tͳ ÿ͙LW˱ͫng S2 vͣi th͵ nghi͏m ma tr̵n 6x6, tính
trung bình tͳ 40 kích thích mͭc tiêu (40 s ki͏n) trong 240 kích thích, thͥi gian nháy sáng
125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms. ________________________________________________ 55
viii
Hình 4.1.5: (a) K͇t qu̫ VyQJ3WKXÿ˱ͫc ͧ ÿ͙LW˱ͫnJÿR6 D .rQK)]Yͣi kích thích
ma tr̵Q[Ĉ͑QKVyQJ3FyELrQÿ͡ 9ÿ͡ tr͍ 364ms. (b) Kênh Pz cͯDÿ͙LW˱ͫng
ÿR6Yͣi kích thích ma tr̵Q[Ĉ͑QKVyQJ3FyELrQÿ͡ 9ÿ͡ tr͍ 372ms ___ 55
Hình 4.1.6: K͇t qu̫ VyQJ3WKXÿ˱ͫc ͧ kênh Fz cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR6Yͣi kích thích ma
tr̵Q[Ĉ͑QKVyQJ3FyELrQÿ͡ 9ÿ͡ tr͍ 330 ms. ______________________ 56
Hình 4.1.7: K͇t qu̫ sóng P300 WKXÿ˱ͫc ͧ kênh Fz cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR6Yͣi kích thích ma
tr̵Q[Ĉ͑QKVyQJ3FyELrQÿ͡ 9ÿ͡ tr͍ 284 ms. ______________________ 56
Hình 4.2.1: Bi͋Xÿ͛ th͋ hi͏Q D %LrQÿ͡ Yj E Ĉ͡ tr͍ cͯa tín hi͏u P300 WKXÿ˱ͫc cͯDÿ͙i
W˱ͫng S1 ͧ FiFNrQKNKLÿ˱ͫc kích thích b̹ng ma tr̵QFyNtFKWK˱ͣc 6x6 và 3x3. _______ 59
Hình 4.2.2: Bi͋Xÿ͛ th͋ hi͏Q D %LrQÿ͡ Yj E Ĉ͡ tr͍ cͯa tín hi͏X3WKXÿ˱ͫc cͯDÿ͙i
W˱ͫng S2 ͧ FiFNrQKNKLÿ˱ͫc kích thích b̹ng ma tr̵QFyNtFKWK˱ͣc 6x6 và 3x3. _______ 59
Hình 4.2.3: Bi͋Xÿ͛ th͋ hi͏Q D %LrQÿ͡ Yj E Ĉ͡ tr͍ cͯa tín hi͏X3WKXÿ˱ͫc cͯDÿ͙i
W˱ͫng S3 ͧ FiFNrQKNKLÿ˱ͫc kích thích b̹ng ma tr̵QFyNtFKWK˱ͣc 6x6 và 3x3. _______ 59
Hình 4.2.4: Bi͋Xÿ͛ th͋ hi͏Q D %LrQÿ͡ Yj E Ĉ͡ tr͍ cͯa tín hi͏X3WKXÿ˱ͫc cͯDÿ͙i
W˱ͫng S4 ͧ FiFNrQKNKLÿ˱ͫc kích thích b̹ng ma tr̵n FyNtFKWK˱ͣc 6x6 và 3x3. _______ 59
Hình 4.2.5: Tín hi͏X3WKXÿ˱ͫFÿRͧ các kênh Pz vͣi kích thích ma tr̵n (a) 6x6, m͟i ký
t mͭc tiêu nháy 20 l̯n/ l̯n th͵ 120 nháy và (b) 3x3, ký t mͭc tiêu nháy 20 l̯n/ l̯n th͵ 60
nháy cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR67Kͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms. _________ 60
Hình 4.2.6: Tín hi͏X3WKXÿ˱ͫFÿRͧ các kênh Pz vͣi kích thích ma tr̵n (a) 6x6, m͟i ký
t mͭc tiêu nháy 20 l̯n/ l̯n th͵ 120 nháy và (b) 3x3, ký t mͭc tiêu nháy 20 l̯n/ l̯n th͵ 60
nháy cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR67Kͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms. _________ 60
Hình 4.2.7: Tín hi͏u P300 thu ÿ˱ͫFÿRͧ các kênh Pz vͣi kích thích ma tr̵n (a) 6x6, m͟i ký
t mͭc tiêu nháy 20 l̯n/ l̯n th͵ 120 nháy và (b) 3x3, ký t mͭc tiêu nháy 20 l̯n/ l̯n th͵ 60
nháy cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR67Kͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms. _________ 60
Hình 4.2.8: Tín hi͏X3WKXÿ˱ͫFÿRͧ các kênh Pz vͣi kích thích ma tr̵n (a) 6x6, m͟i ký
t mͭc tiêu nháy 20 l̯n/ l̯n th͵ 120 nháy và (b) 3x3, ký t mͭc tiêu nháy 20 l̯n/ l̯n th͵ 60
nháy cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR67Kͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms. _________ 60
Hình 4.3.1: Bi͋Xÿ͛ VRViQKELrQÿ͡ tín hi͏u P300 cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR6Yj6ͧ các kênh vͣi
kích thích có thͥi gian nháy sáng 125ms và 250ms._______________________________ 62
Hình 4.3.2: Sóng P300 cͯD ÿ͙L W˱ͫng S2 vͣi 2 b͡ kích thích ma tr̵n 3x3 Set1(thͥi gian
nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms) và 3x3 Set3 (thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian
tr͍ 187.5ms), 20 s ki͏n mͭc tiêu/60 kích thích. _________________________________ 63
Hình 4.3.3: Sóng P300 cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR6Yͣi 2 b͡ kích thích ma tr̵n 6x6 Set1(thͥi gian
nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms) và 6x6 Set3 (thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian
tr͍ 187.5ms), 20 s ki͏n mͭc tiêu/120 kích thích. ________________________________ 63
ix
Hình 4.3.4: Bi͋Xÿ͛ VRViQKELrQÿ͡ tín hi͏u P300 cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR6Yj6ͧ các kênh vͣi
kích thích có thͥi gian tr͍ 187.5ms và 125ms. ___________________________________ 65
Hình 4.3.5: Sóng P300 cͯD ÿ͙L W˱ͫng S1 vͣi 2 b͡ kích thích ma tr̵n 6x6 Set1(thͥi gian
nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms) và 6x6 Set2 (thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian
tr͍ 125ms), 20 s ki͏n mͭc tiêu/120 kích thích. __________________________________ 65
Hình 4.3.6: Sóng P300 cͯD ÿ͙L W˱ͫng S2 vͣi 2 b͡ kích thích ma tr̵n 3x3 Set1(thͥi gian
nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms) và 3x3 Set2 (thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian
tr͍ 125ms), 20 s ki͏n mͭc tiêu/60 kích thích. ___________________________________ 66
Hình 4.4.1: Tín hi͏X(53WKXÿ˱ͫc ͧ ÿ͙LW˱ͫng S2 vͣi (a) t͙Fÿ͡ ḽy m̳u 500Hz và (b) t͙c
ÿ͡ ḽy m̳u 2000Hz ________________________________________________________ 67
Hình 4.5.1: Bi͋Xÿ͛ ELrQÿ͡ P300 ͧ ṱt c̫ các kênh cͯD D ÿ͙LW˱ͫQJÿR6Yj E ÿ͙LW˱ͫng
ÿR 6 NKL V͵ dͭng mô hình ma tr̵Q 3 6SHOOHU WK{QJ WK˱ͥng (Tr̷ng / Xám) và màu
(Xanh lá ), thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms. ______________________ 69
Hình 4.6.1 Minh h͕a v͉ nguyên t̷c chung cͯa P300-6SHOOHU%&, NKLQJ˱ͥi dùng t̵p trung
vào mͭc tiêu và mͭF WLrX ÿ˱ͫc nh̭p nháy (ví dͭ: chͷ H), ph̫n ͱng gͫi lên EEG ÿL͋n
hình sͅ th͋ hi͏n thành ph̯n N1 m̩nh, theo sau là d̩ng sóng P300 (A); NKLQJ˱ͥi dùng t̵p
trung vào mͭFWLrXQK˱QJPͭFWLrXNK{QJÿ˱ͫc nh̭p nháy, ph̫n ͱng gͫLOrQ((*ÿL͋n hình
sͅ y͇XK˯QYͣi thành ph̯n N1 nh͗ K˯QYjNK{QJFyG̩ng sóng P300 (B). Tͳng nhóm chͷ
FiLÿ˱ͫc nh̭p nháy, n͙i ti͇p nhau. M͡t chu͟Lÿ˱ͫc thu th̵p ngay sau khi m͟LQKyPÿ˱ͫc
nh̭p nháy m͡t l̯n. M͡t th͵ nghi͏m ho̿c chính t̫ mͭc có th͋ bao g͛m nhi͉u chu͟i (C).
[52] ____________________________________________________________________ 70
Hình 4.6.2: K͇t qu̫ thu tín hi͏X3WKXÿ˱ͫc tͳ ÿ͙LW˱ͫQJÿR6VDXSKLrQKL͏u chu̱n
ÿ̯u tiên, thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ PV6yQJ3W˱˯QJ ͱng vͣi kích
thích bͧi các ký t PNJL WrQ K˱ͣng lên ± xu͙ng ± trái ± ph̫L ÿ˱ͫc th͋ hi͏n l̯Q O˱ͫt trong
hình (a), (b), (c) và (d). _____________________________________________________ 72
Hình 4.6.3: K͇t qu̫ thu tín hi͏X3WKXÿ˱ͫc tͳ ÿ͙LW˱ͫQJÿR6VDXSKLrQKL͏u chu̱n
ÿ̯u tiên, thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ PV6yQJ3W˱˯QJͱng vͣi kích
thích bͧi các ký t PNJL WrQ K˱ͣng lên ± xu͙ng ± trái ± ph̫L ÿ˱ͫc th͋ hi͏n l̯Q O˱ͫt trong
hình (a), (b), (c) và (d). _____________________________________________________ 73
x
DANH SÁCH BҦNG BIӆU
B̫ng 1-1: T͝ng quan v͉ các công ngh͏ chͭp ̫nh chͱFQăQJQmRKL͏n nay. _____________ 3
B̫ng 2-1: Cic lo̩i b͏QKÿyng vai trz ÿ͡ng lc phit tri͋n BCI [15]. _________________ 18
B̫ng 3-1: Các thông s͙ thí nghi͏m ma tr̵n 6x6 _________________________________ 34
B̫ng 3-2: Các thông s͙ thí nghi͏m ma tr̵n 3x3 _________________________________ 35
B̫ng 3-3: Các thông s͙ thí nghi͏m ma tr̵n 2x2 _________________________________ 36
B̫ng 3- 7K{QJWLQFiFÿ͙LW˱ͫQJÿRWKDPJLDWKc nghi͏PWURQJÿ͉ tài. _____________ 40
B̫ng 4- %LrQÿ͡ Yjÿ͡ tr͍ cͯa tín hi͏u P300 ghi nh̵Qÿ˱ͫc ͧ ÿ͙LW˱ͫng S1, ma tr̵n khích
thích 6x6 ________________________________________________________________ 50
B̫ng 4- %LrQÿ͡ Yjÿ͡ tr͍ cͯa tín hi͏u P300 ghi nh̵Qÿ˱ͫc ͧ ÿ͙LW˱ͫng S3, ma tr̵n kích
thích 6x6. ________________________________________________________________ 51
B̫ng 4- %LrQÿ͡ Yjÿ͡ tr͍ cͯa tín hi͏u P300 ghi nh̵Qÿ˱ͫc ͧ ÿ͙LW˱ͫng S2, ma tr̵n kích
thích 6x6. ________________________________________________________________ 51
B̫ng 4- %LrQÿ͡ Yjÿ͡ tr͍ cͯa tín hi͏u P300 ghi nh̵Qÿ˱ͫc ͧ ÿ͙LW˱ͫng S4, ma tr̵n kích
thích 6x6. ________________________________________________________________ 51
B̫ng 4- %LrQÿ͡ Yjÿ͡ tr͍ cͯa tín hi͏X3WKXÿ˱ͫc tͳ ÿ͙LW˱ͫQJÿR6Yj6 ______ 58
B̫ng 4- %LrQÿ͡ Yjÿ͡ tr͍ cͯa tín hi͏X3WKXÿ˱ͫc tͳ ÿ͙LW˱ͫQJÿR6Yj6 ______ 58
B̫ng 4- %LrQÿ͡ 3WKXÿ˱ͫc tͳ ÿ͙LW˱ͫQJÿR6Yj6ͧ các kênh vͣi thͥi gian nháy
sáng cͯa kích thích l̯Q O˱ͫt là 125ms và 250ms, thͥi gian tr͍ giͷD FiF NtFK WKtFK Oj QK˱
nhau ͧ 187.5ms. __________________________________________________________ 62
B̫ng 4- %LrQÿ͡ 3WKXÿ˱ͫc tͳ ÿ͙LW˱ͫQJÿR6Yj6ͧ các kênh vͣi thͥi gian nháy
sáng cͯDNtFKWKtFKNK{QJÿ͝i ͧ 125ms, thͥi gian tr͍ giͷa các kích thích l̯QO˱ͫt là 187.5ms
và 125ms. _______________________________________________________________ 64
B̫ng 4-9:Th͙QJNrELrQÿ͡ Yjÿ͡ tr͍ cͯa tín hi͏X(53WKXÿ˱ͫc tͳ ÿ͙LW˱ͫQJÿR6ͧ t͙Fÿ͡
ḽy m̳u 500Hz và 2000Hz (tín hi͏u thu ÿ˱ͫc trong th͵ nghi͏m vͣi ma tr̵Q [ PNJL WrQ
màu xanh lá, k͇t qu̫ tính trung bình bình tͳ 20 kích thích mͭc tiêu (20 s ki͏n) trong 60
kích thích, thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms) ______________________ 67
B̫ng 4- %LrQÿ͡ P300 ͧ ṱt c̫ các kênh cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR6Yj6NKLV͵ dͭng mô hình
ma tr̵Q36SHOOHUWK{QJWK˱ͥng (Tr̷ng / Xám) và màu (Xanh lá ), thͥi gian nháy sáng
125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms. ________________________________________________ 69
B̫ng 4-11: K͇t qu̫ ELrQÿ͡ Yjÿ͡ tr͍ cͯa P300 ͧ các kênh cͯDÿ͙LW˱ͫQJ6WURQJSKLrQÿR
hi͏u chu̱Qÿ̯u tiên vͣi tͳQJNtFKWKtFKW˱˯QJͱng, thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍
125ms. __________________________________________________________________ 72
B̫ng 4-12: K͇t qu̫ ELrQÿ͡ Yjÿ͡ tr͍ cͯa P300 ͧ các kênh cͯDÿ͙LW˱ͫQJ6WURQJSKLrQÿR
hi͏u chu̱Qÿ̯u tiên vͣi tͳQJNtFKWKtFKW˱˯QJͱng, thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍
187.5ms. ________________________________________________________________ 73
xi
DANH SÁCH CÁC THUҰT NGӲ VIӂT TҲT
BCI
ERP
*LDRWLӃSQmR± máy tính
ÿLӋQWKӃJӧL
brain±computer interface
Event-related potential
blind source separation
Independent Component Analysis
Supports stepwise linear discriminant
SWLDA
analysis
SVM
Support vector machine
7KXұWWRiQSKkQWiFK
E{OӑFSKkQWtFKWKjQKSKҫQÿӝFOұS
7KXұW WRiQ Kӛ WUӧ SKkQ WtFK SKkQ ELӋW
WX\ӃQWtQKWӯQJEѭӟF
7KXұWWRiQYHFWRUKӛWUӧ
PCA
LDA
Principal Component Analysis
Linear Discriminant Analysis
3KkQWtFKWKjQKSKҫQFKtQK
Phân tích . ELӋWVӕ WX\ӃQWtQK
FTA
time/frequency analysis
3KkQWtFKPLӅQWKӡLJLDQWҫQVӕ
MNF
Maximum noise fraction
3KkQWtFKQKLӉXWӕLÿD
ANN
ECoG
Artificial Neural Networks
Electrocorticogram
0ҥQJWKҫQNLQKQKkQWҥR
ĈLӋQQmRÿӗQӝLVӑÿLӋQQmR[kPOҩQ
EEG
EMG
Electroencephalogram
Electromyography
ISI
Inter Stimulus Interval
ĈLӋQQmRÿӗ
7tQKLӋXÿLӋQFѫ
KKRҧQJWKӡLJLDQJLӳDQKӳQJOҫQNtFK
thích 7KӡLJLDQNtFKWKtFK
ALS
amyotrophic lateral sclerosis
6ѫFӭQJWHRFѫErQ
SNR
Signal-to-noise ratio
TӍ OӋWtQKLӋXWUrQQKLӉX
FT
Fourier Transform
%LӃQÿәL)RXULHU
BSS
ICA
xii
&+ѬѪ1* 1. GIӞI THIӊU
1KӳQJQăPWUӣOҥLÿk\VӵSKiWWULӇQYѭӧWEұFFӫDNKRDKӑFNӻWKXұWWURQJPӑLOƭQK
YӵFÿmJySSKҫQWK~Fÿҭ\FiFQJjQKÿҥWÿѭӧFQKӳQJWKjQKWӵÿiQJNӇOƭQKYӵF\WӃFNJQg
NK{QJQJRҥLOӋ7URQJKѫQKDLWKұSNӹFiFQKjNKRDKӑFYjQKjQJKLrQFӭXÿmYjÿDQJ
SKiWWULӇQFiFSKѭѫQJSKiSÿӇWăQJFKҩWOѭӧQJFXӝFVӕQJFӫDQKӳQJQJѭӡLEӏOLӋWYjFXQJ
FҩS FKR Kӑ PӝW FXӝF VӕQJ ÿӝF OұS KѫQ 7KHR 4Xӻ &KULVWRSKHU 'DQD Reeve [1], JҫQ
GkQVӕ+RD.ǤEӏNKX\ӃWWұWYұQÿӝQJGRUӕLORҥQWKҫQNLQKFѫFKҷQJKҥQQKѭ[ѫ
FӭQJWHRFѫErQÿӝWTXӷWKkQQmREҥLQmRWәQWKѭѫQJWӫ\VӕQJYjFiFEӋQKNKiFFӫDKӋ
WKҫQNLQKQJRҥLYL1KӳQJEӋQKQj\GүQÿӃQYLӋFFiFEӋQKQKkQEӏPҩWÿLFiFSKѭѫQJWKӭF
JLDRWLӃSWK{QJWKѭӡQJGRFiFNrQKWKҫQ NLQKFѫFӫDKӑEӏJLiQÿRҥQ&yQKLӅXFiFK ÿӇ
SKөFKӗL KD\WKD\WKӃFiFFKӭFQăQJFӫDKӋFѫ/ӵDFKӑQÿҫXWLrQOjVӱGөQJFiFJLDRWLӃS
NKiFFzQOҥLÿӇWKD\WKӃ YtGөQKѭ QJѭӡLNKX\ӃWWұWYӅJLӑQJQyLFyWKӇVӱ GөQJFiFFӱ
ÿӝQJFӫDWD\ÿӇWҥRUDQJ{QQJӳ NêKLӋXEҵQJWD\KD\FzQJӑLOjWKӫ QJӳ +RһFVӱGөQJ
FiFWKLӃWEӏWKD\WKӃFiFFѫTXDQEӏPҩWFKӭFQăQJQKѭ[HOăQPi\WUӧWKtQKYY3KѭѫQJ
SKiSWKӭKDLOjWKLӃWOұSPӝWÿѭӡQJYzQJ[XQJTXDQKFiFÿLӇPÿӭWJm\WURQJÿѭӡQJGүQ
WKҫQ NLQK ÿLӅX NKLӇQ Fѫ ĈӕL YӟL QKӳQJ QJѭӡL ÿDQJ Eӏ FKҩQ WKѭѫQJ Wӫ\ VӕQJ ÿLӋQ Fѫ
(0* FyWKӇÿѭӧFVӱGөQJÿӇSKөFKӗLFKX\ӇQÿӝQJKӳXích [2]. 9jPӝWSKѭѫQJSKiS
QӳD ÿѭӧFVӱGөQJÿӇSKөFKӗLFKӭFQăQJFӫDFѫOjWҥRPӝWNrQKOLrQNӃWJLӳDQmRQJѭӡL
YjPi\WtQKÿӇFKX\ӇQFiFKRҥWÿӝQJFӫDQmRWKjQKFiFOӋQKFyWKӇÿѭӧFVӱGөQJFKRPөF
ÿtFK ÿLӅX NKLӇQ Yj JLDR WLӃS KD\ FzQ ÿѭӧF ELӃW ÿӃQ Oj SKѭѫQJ SKiS JLDR WLӃS QmR-máy
tính ³%UDLQ±FRPSXWHULQWHUIDFH´ (BCI).
*LDR WLӃS QmR-máy tính Brain Computer Interface (BCI) KD\ FzQ JӑL Oj EUDLQPDFKLQHLQWHUIDFHV %0,V KRһF0LQG-0DFKLQH,QWHUIDFHV 00,V OjFiFKӋÿѭӧFVӱGөQJ
ÿӇFXQJFҩSPӝWKuQKWKӭFJLDRWLӃSWUӵFWLӃSEҵQJFiFKVӱGөQJFiFGk\WKҫQNLQKYjFѫ
QJRҥL YL FKR QKӳQJ QJѭӡLWjQ WұW Eӏ PҩW NKҧ QăQJ ÿLӅX NKLӇQ FiF FѫKD\ NKҧ QăQJ giao
WLӃS1KLӅXSKѭѫQJSKiSWKHRG}LYjJKLOҥLKRҥWÿӝQJFӫDQmRÿmÿѭӧFVӱGөQJ&K~QJ
EDRJӗPÿLӋQQmRÿӗ ((* WӯQmRÿӗ 0(* FKөSFҳWOӟSSKiW[ҥSRVLWURQ 3(7 FKөS
FӝQJKѭӣQJWӯFKӭFQăQJ I05, YjKuQKҧQKTXDQJKӑF. %ҧQJJLӟLWKLӋXWәQJTXDQYӅ
FiFF{QJQJKӋFKөSҧQKFKӭFQăQJQmRKLӋQnay. 7URQJVӕFiFSKѭѫQJSKiSQj\ÿLӋQQmR
ÿӗÿѭӧFFRLOjFiFKKҩSGүQQKҩWÿӇJKLOҥLFiFWtQKLӋXQmRGRWtQKÿѫQJLҧQYjFKLSKt
WKҩS1ăP +DQV%HUJHUPӝWQKjWKҫQNLQKKӑFQJѭӡLĈӭFÿmSKiWKLӋQUDSKѭѫQJ
1
SKiSÿLӋQQmRÿӗ ((* FNJQJQKѭVyQJDOSKD>]. +DLSKѭѫQJSKiSÿѭӧFVӱGөQJÿӇJKL
OҥLFiFWtQKLӋXÿLӋQQmRJӗP SKѭѫQJSKiS[kPOҩQWURQJÿyÿLӋQFӵFÿѭӧFFҩ\WUӵFWLӃS
YjR P{ QmR Yj SKѭѫQJ SKiS NK{QJ [kP OҩQ FiF ÿLӋQ FӵF ÿѭӧFÿһW WUrQ GD ÿҫX Yj SKiW
KLӋQKRҥWÿӝQJFӫDWӃ EjRWKҫQNLQK7URQJ KDLWKұSNӹ TXDQKLӅXQJKLrQFӭX ÿmFKӍUD
UҵQJFiFORҥLWtQKLӋXNKiFQKDXFyWKӇÿѭӧFJKLOҥLWӯGDÿҫXEDRJӗPÿLӋQWKӃJӧL3
sóng mu (KRһFEHWDYjKRҥWÿӝQJWӃEjRWKҫQNLQKYӓQmRÿѭӧFJKLOҥLEҵQJFiFÿLӋQFӵF
Fҩ\ JKpS %&, ÿm ÿѭӧF Vӱ GөQJ WURQJ QKLӅX ӭQJ GөQJ FҫQ WKLӃW FKR YLӋF Vӱ GөQJ KjQJ
ngày. 0ӝW Vӕ ӭQJ GөQJ FӫD %&, ÿm ÿѭӧFFiF QKj NKRD KӑF WURQJ Yj QJRjL QѭӟFQJKLrQ
FӭXQKѭSKөFKӗLFKӭFQăQJWKҫQNLQKVDXÿӝWTXӷ[4@KӛWUӧFKӭFQăQJVDXFKҩQWKѭѫQJ
Wӫ\ VӕQJ [5@ ÿLӅX NKLӇQ KӋ WKӕQJ NtFK WKtFK ÿLӋQ Fѫ - functional electrical stimulation
)(6 WURQJSKөFKӗLFKӭFQăQJÿLEӝVDXNKLEӏOLӋW[6@YY0ӝWVӕQJKLrQFӭXNKҧRViW
khác [7@FNJQJFKRWKҩ\ UҵQJ PһF GYүQ FzQ PӝWVӕKҥQFKӃ QKҩWÿӏQKQKѭQJYLӋFӭQJ
GөQJ %&, ÿm JyS SKҫQ FҧL WKLӋQ ÿiQJ NӇ FKҩW OѭӧQJFXӝF VӕQJ FӫD QKӳQJ EӋQK QKkQ Eӏ
FKҩQWKѭѫQJWӫ\VӕQJKD\EҥLOLӋWF{QJQJKӋJL~SFiFEӋQKQKkQÿѭӧFFҧLWKLӋQWURQJYҩQ
ÿӅWKDPJLD YjRJLDRWLӃS[mKӝLFyWKӇKRҥWÿӝQJÿӝFÿӝFOұSYjOzQJWӵWUӑQJFӫDKӑ.
0ӝW WURQJ QKӳQJ ӭQJ GөQJ %&, SKә ELӃQ QKҩW GӵD WUrQ FiF WLӅP QăQJ OLrQ TXDQ ÿӃQ Vӵ
NLӋQYjWtQKLӋX3ÿѭӧFELӃWÿӃQYӟLWrQJӑL3-BCI.
7URQJSKҥPYLÿӅWjLQj\WtQKLӋXÿLӋQQmRÿѭӧFJKLEҵQJWKLӃWEӏ1LFROHW9ÿѭӧF
VӱGөQJÿӇNKҧRViW WtQKKLӇXTXҧWURQJYLӋFWҥRQKұQGҥQJYjSKkQORҥL VyQJ3EҵQJ
P300 speller PӝW WURQJ QKӳQJ ӭQJ GөQJ JLDR GLӋQ QmR-máy tính, vӟi ma trұn kích thích
mӟLÿѭӧc thiӃt kӃ gӗm KjQKÿӝng lên ± xuӕng ± trái ± phҧLÿѭӧc gӑi là P300 speller 4.
9ӟL 3 VSHOOHU 4 QJѭӡL GQJ Fy WKӇ WUX\ӅQ ÿҥW VX\ QJKƭ FӫD PuQK Pj NK{QJ FҫQ Vӱ
GөQJEҩWNǤFѫEҳSWӵQJX\ӋQQjR1yLFiFKNKiFP300 speller 4 OjPӝWF{QJFөJLDRWLӃS
GjQK FKR QKӳQJ QJѭӡL NK{QJ WKӇ WUX\ӅQ ÿҥW FҧP [~F Yj VX\ QJKƭ FӫD PuQK EҵQJ FiF
SKѭѫQJSKiSWK{QJWKѭӡQJGRWәQWKѭѫQJFiFVӧLWKҫQNLQKOLrQTXDQÿӃQÿLӅXNKLӇQFiF
FѫWӵQJX\ӋQÿѭӧFVӱGөQJFyWKӇÿѭӧFVӱGөQJWURQJFiFQKLӋPYөJLDRWLӃS
2
B̫ng 1-1: T͝ng quan v͉ các công ngh͏ chͭp ̫nh chͱFQăQJQmRKL͏n nay.
Kӻ
ChӍ sӕ
&ѫFKӃ ÿR
thuұt
ÿR
ĈLӋn
ĈLӋn
&iF ÿLӋn cӵF ÿѭӧF ÿһt
QmR ÿӗ thӃ
WUrQ GD ÿҫX ÿӇ ÿR FiF
(EEG)
ÿLӋn thӃ rҩt nhӓ do hoҥt
ÿӝng thҫn kinh trong
não tҥo ra.
Tӯ não ĈLӋn
ÿӗ
tӯ
(MEG) WUѭӡng
PET
Dòng
máu
SPECT
Dòng
máu
fMRI
Dòng
máu
fNIR
ѬXÿLӇm
Khҧ năQJGL
ÿӝng cao.
Ĉӝ phân giҧi
thӡi gian cao.
An tojn khi sӱ
dөng.
ĈR Wӯ WUѭӡQJ ÿѭӧc tҥo Cho tín hiӋu ӣ
ra bӣi hoҥW ÿӝQJ ÿLӋn vùng não sâu
cӫa não.
KѫQ Yj ÿӝ nhҥy
FDR KѫQ Yu Kӝp
sӑ gҫQQKѭKRjQ
toàn trong suӕt
ÿӕi vӟi sóng tӯ.
Phát hiӋn hoҥWÿӝng hóa
hӑc cӫa các chҩW ÿiQK
dҩu phóng xҥ ÿѭӧc tiêm
vào bҵQJ FiFK ÿR SKiW
xҥ tia gamma
HoҥW ÿӝng giӕQJ QKѭ Ít tӕQ NpP KѫQ
3(7 QKѭQJ Fy Vӱ dөng so vӟi PET
ӕQJ QKkQ TXDQJ ÿӇ ÿR
FiF SKRWRQ ÿѭӧc tҥo ra
bӣi tia gamma
ĈRWtQKFKҩt tӯ tính cӫa
PiXÿӇ [iFÿӏnh sӵ
giҧm deoxyhemoglobin
ÿӃn vùng não hoҥWÿӝng
Dòng
ĈRVӵ hҩp thө và tán xҥ
máu,
cӫa ánh sáng hӗng ngoҥi
Thay
gҫQ KѭӟQJ YjR QmR ÿӇ
ÿәi
[iFÿӏnh nhӳQJWKD\ÿәi
trong
trong quá trình oxy hóa
mô vӓ mô (phҧn ӭng chұm)
não
FNJQJ QKѭ QKӳng thay
ÿәi trong màng tӃ bào
thҫn kinh trong quá
trình kích hoҥt tӃ bào
thҫn kinh (phҧn ӭng liên
TXDQÿӃn sӵ kiӋn nhanh)
Ĉӝ phân giҧi
không gian cao.
Ĉӝ phân giҧi
không gian cao.
KiӃn thӭFWѭѫQJ
tӵ QKѭI05,
7tQK GL ÿӝng
cao.
DӉ thao tác,
không yêu cҫu
kiӃn
thӭc
chuyên môn cao
ÿӇ thiӃt lұp.
An toàn khi sӱ
dөng trong thӡi
gian dài.
1KѭӧFÿLӇm
Ĉӝ phân giҧi không gian
thҩp do nhiӉu thêm khi
tín hiӋu di chuyӇn qua
chҩt lӓQJ[ѭѫQJYjGD
CҫQ ÿһW FiF ÿLӋn cӵc
FKtQKWUrQGDÿҫu
Cӗng kӅnh và mҳc tiӅn.
Cӗng kӅnh và mҳc tiӅn.
Gây hҥL FKR QJѭӡi sӱ
dөQJ NKL ÿR WKӡi gian
dài do phҧi tiêm chҩt
phóng xҥ
Ĉӝ phân giҧi thӡi gian
Yj ÿӝ phân giҧi không
gian thҩSKѫQ3(7
ThiӃt bӏ cӗng kӅnh và
ÿҳt tiӅn
Không thích hӧS ÿӇ sӱ
dөng lâu dài do cҫn phҧi
tiêm chҩt phóng xҥ
Ĉӝ phân giҧi vӅ mһt
thӡi gian thҩp.
Cӗng kӅnh và mҳc tiӅn.
Ĉӝ phân giҧi theo thӡi
gian thҩp (5-8 giây) khi
sӱ dөQJ FiF SKpS ÿR
phҧn hӗi chұm
3
1.1. BCI là gì?
9jRQKӳQJQăP -DFTXHV9LGDOÿmiSGөQJWKXұWQJӳ%&,ÿӇP{WҧKӋWKӕQJGӵD
trên máy tính thXÿѭӧFWK{QJWLQYӅFKӭFQăQJnão [8]. 7URQJKDLWKұSNӹTXDQKLӅXQKj
QJKLrQFӭXÿmWKҧROXұQYӅFiFÿӏQKQJKƭDNKiFQKDXFKRJLDRWLӃSQmR-Pi\WtQK6DXÿk\
OjPӝWVӕÿӏQKQJKƭDYӅ%&,
x &iFQKjQJKLrQFӭXӣWUXQJWkP:DGVZRUWKÿmÿӏQKQJKƭD%&,QKѭVDX[9]: Giao
WLӃSQmR-Pi\WtQKOjPӝWKӋWKӕQJOҩ\FKӍVӕVLQKKӑFÿѭӧFÿRYjGӵÿRiQWӯ PӝW
QJѭӡL WURQJWKӡLJLDQWKӵFWUrQFѫVӣWKӱQJKLӋPGX\QKҩW PӝWVӕWyPWҳWYӅWUҥQJ
WKiLQKұQWKӭFFӫDQJѭӡLÿy
x J. J. Vidal [10]: +ӋWKӕQJ%&,ÿѭӧFWKLӃWNӃÿӇVӱGөQJFҧÿLӋQQmRÿӗWӵSKiWYj
FiF SKҧQ ӭQJ JӧL ê Fө WKӇ ÿѭӧF WҥR UD EӣL Vӵ NtFK WKtFK SKө WKXӝF YjR WKӡL JLDQ
WURQJFiFÿLӅXNLӋQNKiFQKDXQKҵPPөFÿtFKNLӇPVRiWFiFWKLӃWEӏErQQJRjL
x J.P. Donoghue [11]: 0өFWLrXFKtQKFӫD%0, EUDLQ-machine interface) OjFXQJFҩS
WtQKLӋXOӋQKWӯYӓQmR/ӋQKQj\ÿyQJYDLWUzOjPӝWÿҫXUDFKӭFQăQJPӟLÿӇÿLӅX
NKLӇQFiFEӝSKұQFѫWKӇEӏNKX\ӃWWұWKRһFFiFWKLӃWEӏYұWOêFKҷQJKҥQQKѭPi\
WtQKKRһFWD\FKkQU{EӕW
x -:ROSDZYjFӝQJVӵ[12]: *LDRWLӃSQmR± máy tínKOjPӝWWKLӃWEӏWUӵFWLӃSFXQJ
FҩSFKRQmRPӝWNrQKÿLӅXNKLӇQYjJLDRWLӃSPӟLPjNK{QJGQJFѫEҳS
Hình 1.1.1: Hình minh h͕Dÿ͓QKQJKƭD%&,ÿmÿ˱ͫc các nhà nghiên cͱu ͧ trung tâm
:DGVZRUWKÿ˱DUD>9].
BC, Fy WKӇ ÿѭӧF SKkQ ORҥL WKjQK ED ORҥL /RҥL ÿҫX WLrQ Oj %&, KRҥW ÿӝQJ WURQJ ÿy
QJѭӡL GQJ Fy WKӇ ÿLӅX NKLӇQ WKLӃW Eӏ EҵQJ VX\ QJKƭ Wӵ QJX\ӋQ Fy ê WKӭF 9t Gө QJѭӡL
GQJFyWKӇWұSWUXQJYjRPӝWêQJKƭÿLӅXNKLӇQEҵQJWѭӣQJWѭӧQJFKkQWD\FKX\ӇQÿӝQJ
và tUӵFWLӃSFӕJҳQJWKDRWiFPӝWӭQJGөQJ/RҥLWKӭKDLOj%&,SKҧQӭQJWURQJÿyQJѭӡL
GQJVӱGөQJFiFTXi WUuQKFӫDQmR[ҧ\UDÿӇSKҧQӭQJYӟLFiFVӵNLӋQErQQJRjL0ӝW
ӭQJGөQJFӫD%&,SKҧQӭQJOjWұSWUXQJYjRiQKViQJQKҩSQKi\Yj%&,SKkQWtFKSKҧQ
ӭQJFӫDQmRYӟLNtFKWKtFKÿҫXYjRQj\/RҥLFXӕLFQJOj%&,WKөÿӝQJQѫL%&,YӅFѫ
4
EҧQWKXQKұQEҩWNǤTXiWUuQKQmRQjRPjQmRWҥRUDYӟLPөFÿtFKQJKLrQFӭXVӵWѭѫQJWiF
JLӳDQmRQJѭӡLYjP{LWUѭӡQJ
1.2. Lý do thӵc hiӋQÿӅ tài
Có nhiӅXQJѭӡi do bӋnh tұt hay do khuyӃt tұt mà không thӇ giao tiӃp vӟLQJѭӡi khác
bҵQJFiFKjQKÿӝng, cӱ chӍ WK{QJWKѭӡQJQKѭOӡi nói hay vұQÿӝQJWD\FKkQYYĈӕi vӟi
nhӳQJ QJѭӡi này, thì giao tiӃp não ± máy tính (BCI) là mӝt trong trong nhӳQJ SKѭѫQJ
pháp có thӇ giúp hӑ truyӅn tҧi giao tiӃp mà hӑ muӕn thӵc hiӋn vӟi xã hӝLErQQJRjLÿѫQ
giҧQQKѭYLӋc gӑi y tá hay mӝWDLÿyÿӃQJL~Sÿӥ trong khi hӑ không thӇ nói và cӱ ÿӝng.
ViӋc nghiên cӭu ӭng dөng công nghӋ BCI bҵng cách sӱ dөng tín hiӋXÿLӋn thӃ (ERP)
trong sӕ các loҥi tín hiӋXÿLӋQQmR ((* ÿӇ giҧi mã thành các tín hiӋXÿLӅu khiӇn giúp các
bӋnh nhân thӵc hiӋn giao tiӃp. ViӋc này sӁ giúp ích rҩt nhiӅu cho các bӋnh nhân khuyӃt tұt,
giúp hӑ có thӇ giao tiӃp và thұm chí làm viӋFÿѭӧFQKѭPӝWQJѭӡLEuQKWKѭӡng vӟi mӝt
công viӋc thích hӧp và có thӇ tích hӧp vӟi hӋ thӕng. KӃt quҧ nghiên cӭXFNJQJVӁ góp phҫn
không nhӓ trong viӋc hӛ trӧ WURQJTXiWUuQKÿLӅu trӏ cӫDFiFEiFVƭFNJQJQKѭJLҧm nhҽ gánh
nһQJFKăPVyFEӋnh nhân mӝWFiFKÿiQJNӇ.
1.3. MөFÿtFKQJKLrQFӭu.
ViӋc ӭng dөQJ3VSHOOHUÿmÿѭӧc nghiên cӭu rӝng rãi và phát triӇn nhiӅu mô hình
ӭng dөng cho các bӋQK QKkQ FNJQJ ÿѭӧc chú trӑQJ Yj ÿҥt nhiӅu kӃt quҧ khҧ quan. Tuy
nhiên trên thӵc tӃ có rҩt ít các nghiên cӭXÿѭӧc ӭng dөng và thӵc tiӉn mà vүn dӯng lҥi ӣ
mӭFÿӝ phòng thí nghiӋm do hiӋu suҩt phân loҥLYjÿӝ chính xác còn hҥn chӃ. Vì vұy, viӋc
thiӃt kӃ mӝt mô hình tӕL ѭX FKR P300 speller là mөc tiêu WK~F ÿҭy tôi thӵc hiӋQ ÿӅ tài
nghiên cӭu này. Các nhà nghiên cӭXÿmtìm hiӇu ҧQKKѭӣng cӫa các biӃQNKiFQKDXQKѭ
NtFKWKѭӟc ma trұn, khoҧng giӳa các kích thích, vӏ trí cӫa các chӳ FiLYYÿӃn hiӋu suҩt
cӫa P300 speller. Trong luұQYăQ này, viӋc phát triӇn P300 speller 4 và khҧo sát ҧQKKѭӣng
cӫa các yӃu tӕ kích thích thӏ JLiFQKѭ thӡi gian chӟp sáng, màu sҳcNtFKWKѭӟc hiӇn thӏ
trong ma trұn kích thích ÿmÿѭӧc thӵc hiӋn và thӱ nghiӋPÿӇ Fyÿѭӧc mô hình tӕLѭXYӟi
ÿӝ chính xác cao phөc vө cho các ӭng dөng cӫa P300 speller.
5
1.4. VҩQÿӅ nghiên cӭu và tәng quát nӝLGXQJÿӅ tài.
MөFÿtFKFKtQKFӫa nghiên cӭu này là thiӃt kӃ thành công mӝt quy trình kích thích
và thu nhұn và phân loҥi P300 vӟi hiӋu suҩt cao bҵQJ3VSHOOHUÿӇ ӭng dөng trong
giao tiӃp não-máy tính trӵc tuyӃn có thӇ ÿѭӧc sӱ dөng bӣi nhӳQJ QJѭӡi bӏ liӋW QKѭ Pӝt
công cө giao tiӃp thay vì sӱ dөng mӝWSKѭѫQJSKiSJLDRWLӃSWK{QJWKѭӡng. Tín hiӋXÿѭӧc
ÿREҵng bӝ khuӃFKÿҥL1LFROHW9WURQJÿӅ tài nghiên cӭu này. Nghiên cӭXQj\FNJQJFӕ
gҳng trҧ lӡi các câu hӓi sau:
x Giao diӋn não-máy tính (BCI) hoҥWÿӝQJQKѭWKӃ nào?
x P300 speller 4 có kích thích tҥo ÿѭӧc sóng P300 không?
x Khҧ QăQJQJKLOҥi sóng P300 cӫD1LFROHW9QKѭWKӃ nào?
x ҦQKKѭӣng cӫDNtFKWKѭӟc hiӇn thӏ, khoҧng thӡi gian giӳa các kích thích và
màu sҳFÿӃn hiӋu suҩt cӫa P300 speller 4 là gì?
x NhӳQJÿӕLWѭӧng nào có thӇ sӱ dөng P300?
x Cҫn hiӋu chuҭQQKѭWKӃ nào vӟi tӯQJÿӕLWѭӧQJÿR ÿӇ ÿҥWÿѭӧFÿӝ chính xác
cao nhҩt?
Nӝi dung cӫa luұQ YăQ EDR Jӗm FiF FKѭѫQJ Yӟi nӝL GXQJ QKѭ VDX &KѭѫQJ JLӟi
thiӋu chung vӅ ÿӅ tài. &KѭѫQJ WUuQK Ej\ NKiL TXiW YӅ cҩu trúc và chӭF QăQJ Fӫa não,
sóng P300 và P300 speller, cҩu trúc cӫa hӋ thӕng BCI và các công trình liên quan sӱ trong
các ӭng dөng P300-%&,NKiFQKDX&KѭѫQJtrình bày SKѭѫQJSKiSthӵc hiӋn cӫa ÿӅ tài
và cách thu thұp dӳ liӋu tӯ FiFÿӕLWѭӧng tham gia. ViӋc thiӃt kӃ và thӵc hiӋn nghiên cӭu
FNJQJÿѭӧc trình bày WURQJ&KѭѫQJ&KѭѫQJWKҧo luұn vӅ các kӃt quҧ WKXÿѭӧc tӯ QăP
ÿӕL Wѭӧng khӓe mҥnh. Cuӕi cùng, kӃt luұQ Yj Kѭӟng phát triӇn WURQJ Wѭѫng lai sӁ ÿѭӧc
WUuQKEj\WURQJFKѭѫQJ5.
6
- Xem thêm -
.PDF 
97 
1 
100 
