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中興創上下肢協同訓練輔具 提高偏癱患者復健效果
新知
第1769期
中興創上下肢協同訓練輔具 提高偏癱患者復健效果
2022-10-27
復健系統示意圖,分為上下肢外骨骼、氣壓肌肉減重系統及其控制系統。 圖/研發團隊提供【記者張倩怡綜合報導】現今半身偏癱患者在復健時,每次都需至少三個護理師同時協助進行訓練。國立中興大學機械工程學系副教授李聯旺帶領團隊研發「基於虛擬實境之上下肢協同復健外骨骼系統」,透過上下肢協同訓練提高復健效果,此發明亦獲得2022臺灣創新技術博覽會發明競賽金牌。在少子化和人口老化的雙重夾擊下,護理人手將面臨供需失衡的情況,當護理師需同時照顧多個患者時,復健成效將受影響。團隊望能藉由多台機械同時運作,達成多個患者同步訓練,以節省人力。李聯旺說明,「在日後就可以半自動化或全自動化,不再需要有人專注在旁邊。」 團隊研究生示意真實病患使用的狀況。穿上穿載式外骨骼後,病患可不需人力協助進行訓練。 圖/研發團隊提供根據神經耦和理論,上下肢運動具有一定的關連性,協同訓練有助肌肉重塑。團隊成員蕭昭文解釋,「手臂擺動對平衡身體與穩定軀幹是很有幫助的。」因此,團隊將系統設計成穿戴式的上下肢外骨骼(註一),並透過仿人體肌肉運動的氣壓元件,在帶動肢體訓練時進行緩衝,讓患者自然地在跑步機上走動。此外,因偏癱患者在復健時左右重心容易失衡,裝置中的上肢外骨骼動態減重系統,能適時地將患者提起和下降以平衡重心,減輕身體的壓力,再依據復健狀態進行重量控制,確保其穩定性。註一:外骨骼機器人輔具泛指一種可穿戴於人身上,用以輔助肢體殘疾者恢復功能,或老年人行動障礙的機械式輔具,亦用於擴充或增加使用者生理機能的系統。 氣壓肌肉減重系統可依需求將病患提起或下降,為病患減輕走路的壓力。 圖/研發團隊提供「當患者手腳都被綁起來時,感到不適也無法用手去暫停。」李聯旺提到,雖然該裝置解決目前復健機較難兼顧左右平衡的問題,但若要廣泛使用仍有改善空間。不過,他也認為當今的人臉辨識技術足夠先進,希望未來能透過AI辨識患者的表情或動作,決定系統是否需要停止運作。同時,系統備有腦機介面調控(註二),即時評估患者復健時的腦部活化以及回復程度。李聯旺也補充,「復健過程中患者大概都會覺得無趣,復健沒用或成效很慢。」因此,團隊配上VR系統,讓患者可以在不同的場景中進行復健,提高參與的積極度。註二:腦機介面指大腦與外界電腦進行連結,並控制外部設備。目前系統所採用的數據以國外資料庫為主,李聯旺說明,「中西的體格有差別,所以在機械結構還是需要經過一些微調才適合台灣人。」系統目前於高雄醫學大學附設醫院進行臨床實驗,以蒐集更多數據作調整。而物理治療師陳俊宇則提及,「病患初期站不起來時,可以使用機械幫助他站起來做復健。」不過他也認為,當後期患者已回復到一定程度時,還是應以傳統的復健訓練為主,有專人跟進會更安全。
智慧錐形杯融地鼠機 助中風患者上肢復健
新知
第1718期
智慧錐形杯融地鼠機 助中風患者上肢復健
2019-12-18
【記者張珮慈綜合報導】據衛生福利部民國105年的統計,中風居國人十大死因第四位,而術後復健對於改善中風患者的肢體協調極為重要。國立交通大學生醫工程研究所所長林顯豐帶領團隊,發明「GoCone智慧型錐形杯上肢復健儀」,結合傳統錐形杯復健方式與打地鼠遊戲,盼增加患者復健的趣味性,並以電腦即時紀錄病況與復健過程,減輕照護人員負擔。 「GoCone智慧型錐形杯上肢復健儀」外觀與操作模式如遊戲機般,增加中風患者復健的趣味性。 圖/邱雅慧提供GoCone外觀如打地鼠機,螢幕上可見地鼠遊戲畫面,而螢幕中洞穴位置則分別對應桌上錐形杯的放置處,當某一洞穴出現地鼠,桌面相對位置便會升高,患者則須拿取錐形杯套至升高處。GoCone機台上錐形杯的擺放位置與上升高度,皆可由電腦隨機決策或醫護人員設定,便於調整成適合患者的模式。今年畢業於生醫所的團隊成員邱雅慧表示,相較傳統錐形杯復健方式,此裝置可精準調整高度,並以電腦取代人力幫助患者進行復健。 使用者操作時須將雙手放在出發點,放置錐形杯至指定區域後再回到起始點,便於電腦計算反應時間。 圖/邱雅慧提供患者操作裝置的過程中,電腦會藉由感測器,即時記錄抓取與放置錐形杯的反應時間、手臂移動的速度等資訊,並將受測者逐次復健狀況與結果上傳雲端,建立可供分析的資料庫。「此資料庫還可發展成人工智慧(Artificial Intelligence, AI)醫生。」邱雅慧說,若能透過該研發蒐集更多患者的體驗資訊,裝置便可自動推斷符合患者程度的復健模式。「由於需進行人體實驗,要尋找願意配合的醫院是較困難的一環。」林顯豐說,目前團隊與國立臺灣大學醫學院附設醫院新竹分院復健部合作,已測試患者與健康民眾各20位,分別作為實驗與對照組。結果顯示GoCone與大腦反應和上肢肌肉訓練呈現高度相關,證實以此機器復健確實對患者有益,林顯豐說明,目前裝置處於測試階段,仍需配合傳統量表評估。中風患者通常會遺留不同程度的神經功能障礙,肢體部分癱瘓為一典型例子,不僅造成病患與照顧者沈重的壓力,也嚴重影響生活品質。邱雅慧說:「觀察到醫院復健環境中,患者通常沒什麼笑容,只能一直機械化地重複醫護人員要求的動作。」因此希望以遊戲的模式,提升病人復健動力,同時減輕家屬照顧上的壓力。 此儀器目前置於醫院內,因仍處測試階段,使用時必須配合傳統量表,及復健師協助評估復健狀況。 圖/邱雅慧提供邱雅慧提到,除了中風患者,GoCone亦能應用於過動症的專注度與失智老人的認知訓練。而此儀器目前因尺寸較大不易搬動,僅設置於醫院內,團隊預計縮小其體積,盼能量產並推廣至一般家庭。「醫療體制內的復能非常難持續且成就動機較弱,也缺乏鼓勵機制。」使用過GoCone民眾、O'house社區健康照護護理師劉潁惠說,他非常贊同團隊人性化的設計理念,且認為此復健儀的成效及社會接受度,相較現行方式提升許多。
南台科大生創Finguide 盼協助居家復健
新知
第1667期
南台科大生創Finguide 盼協助居家復健
2017-11-29
【記者羅文妤綜合報導】據衛生福利部統計處民國105年國人死因統計,腦血管疾病是台灣第四大死因,且是成人殘障主因。南台科技大學創新產品設計系研發「Finguide」協助中風患者進行居家復健,望改善現行繁複的復健流程,並獲第九屆中國用戶體驗設計大賽(UXD Award)銀獎。 團隊成員試範戴上手套,模擬病患使用手套進行復健遊戲的情形。 圖/Finguide團隊提供第九屆中國用戶體驗設計大賽於11月12日落幕,是中國唯一針對用戶體驗的設計競賽,得獎作品Finguide是一套協助中風患者復健的手套輔具,搭配團隊研發的體感遊戲可達到復健的功能。患者兩手分別戴上患肢輔助手套及健肢控制手套;患肢輔助手套裝有藍芽裝置及壓力感測器,能夠偵測患者的手部壓力指數,數據再回傳至團隊設計的手機應用程式(Mobile Application, APP),讓患者及家屬皆能透過APP紀錄觀測復健的成效。 團隊替Finguide研發的APP功能介面,復健紀錄可供病患長期觀察復健成效。 圖/Finguide團隊提供「現行的復健體驗對病患而言較不友善。」團隊成員、南台科大創新產品設計系學生曾映寧說道,目前中風病患須至醫院進行一對一物理、職能治療,一週三次,每次30分鐘。現行流程除了易使人感到枯燥,半小時的復健效果有限,一對一治療模式也十分耗費醫療成本。因此團隊成員希望透過Finguide增加病患居家復健的可能性,並親自訪問中風病患以及復健師,了解使用者需求並加入產品的設計。台北市立萬芳醫院神經內科主任、台灣腦中風學會祕書長陳晉誼表示,針對復健階段後期的病患,居家復健若能部分取代門診復健,可減少醫療資源的浪費。同時他認為長期的復健過程易影響患者的情緒,因此團隊研發的APP若能顯示復健成效,也能達到安慰劑效應(placebo effect)鼓舞患者。團隊成員、南台科大創新產品設計系學生李侑珊表示,目前產品仍有改善空間,組員們也常到醫院走動,以同理心思考患者所需,提高產品的完整度。未來希望和醫院合作,透過租賃的方式降低使用門檻,讓Finguide不只是理想化的產品,而能確實幫助到病患。 
三分鐘測中風 智能系統準確性高
新知
第1599期
三分鐘測中風 智能系統準確性高
2015-05-28
【記者吳盈蓉綜合報導】根據《天下雜誌》報導指出,中風是目前耗用台灣健保資源前三大疾病,更是長期以來國人十大死因中的前三位。中風的初期症狀較不明顯,容易導致誤診而錯過黃金搶救時期。日前由香港理工大學團隊所開發出的「電腦智能中風檢測系統」可將原本需花費10至15分鐘的中風檢測大幅縮短至3分鐘完成。 此系統分為框選與篩選兩階段。第一階段利用一套演算程式「圓形適應框選法(Circular Adaptive Region of Interest)」。團隊負責人、港理大醫療科技及資訊系副教授鄧福禧表示:「由於系統能自動讀取框選區,所以大幅縮短檢驗時間。」框選法以像素為單位去尋找密度變化,並抽取有細微變化的目標部位。當系統偵測到變化後會跟另一側的大腦半球作比較,若左右不對稱,則可懷疑是中風。團隊成員、港理大醫療科技及資訊系學生黃顯釗補充:「選區會標記疑似缺血或出血性中風的位置,並標示中風機率讓醫生集中判斷是否真陽性結果,作快速的臨床診斷。」然而單從框選法抽取目標部位,會出現誤差結果如假陽性與假陰性,所以若要提高準確性,需要第二階段「人工神經網絡」進行篩選。其為可模仿生物中樞系統的數學模型,能做出類似人類大腦進行思考模式,進而判斷影像有否中風情形。系統首先輸入22組圖像特徵的數據至人工神經網絡,再進行資料的學習、比對及判斷,最後得出中風機率的判斷結果。「系統懂參數演算、比對和分析病人的圖像特徵,再輸出分類後的結論。」黃顯釗補充。團隊曾到當地醫院收集52組中風病患與正常者的腦部掃描樣本,他們將樣本輸入系統分析後,診斷中風的準確率高達九成。鄧福禧提到在蒐集樣本時,曾遇到病患不配合而圖像產生躁影。他也補充:「分析大量樣本需要核實,過程相當繁瑣。」黃顯釗則表示:「研究的主要困難在於收集足夠且合適的圖像以提高準確度,因此我們只好提前準備與醫院交涉,並在取得圖像後加以篩選,確保被使用的圖像都合乎研究的要求。」這項系統目前仍須通過臨床測試,全面評估系統性能後才可實地運用於診療中。鄧福禧提到,系統未來會考慮加入雲端技術,以增加系統的靈活性,相關圖像與檢測結果可傳送至醫生的行動裝置。這項系統雖無法完全取代醫師診斷,但能作為醫師的重要參考依據,同時可讓非專科醫護人員初步評估病情,讓病人能及時獲得相關救助。
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