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MusReHero偵測復健動作 助肌少症患者居家訓練
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第1771期
MusReHero偵測復健動作 助肌少症患者居家訓練
2022-11-16
【記者古宇恩綜合報導】肌少症會導致肌肉大量流失,進而導致新陳代謝不良、免疫低落等相關症狀。為讓患者復健時能不受時空限制,銘傳大學資訊管理學系學生組成團隊研發「MusReHero」居家自主復健系統,結合AI及物聯網技術,讓患者在家也能精準完成訓練。此發明亦榮獲2022年大專校院資訊應用服務創新競賽分組第一名。在使用MusReHero復健時,使用者需將手機置於前方,系統會透過鏡頭擷取動作畫面,再運用影像串流技術上傳至雲端,最後經由後台進行AI人體姿態辨識。團隊成員莊語妮表示,原先團隊使用電腦鏡頭開發,但測試中發現鏡頭角度上的調整不利於復健,「考慮肌少症患者的使用情境,手機是大家都有的配備。」最終團隊才採用手機作為開發平台。 患者實際使用MusReHero示意圖。畫面會引導使用者如何動作,並根據動作的精準度及時反饋。 圖/團隊成員莊語妮提供除顧及便利性外,復健對於動作的精確程度有高度要求,因此團隊特別開發AI肢體偵測模組,相較於過往的光學辨識,不僅能夠測量動作的角度,更能透過關節上的節點去偵測動作的屈伸。團隊成員陳誼庭認為,偵測的準確率是開發中最困難的環節,「開發的硬體性能不足,導致剛開始的運算不太精確。」為此,團隊還自行升級電腦配備優化系統的判斷。此外,團隊對於畫面回傳延遲導致使用體驗不佳的情況,也多次修改程式寫作的邏輯,讓系統更為順暢。 MusReHero會將收集到的復健資料,經過後台分析後,以圖像化的方式呈現,讓復健師能輕易判讀復健成效。 圖/團隊成員莊語妮提供為了讓復健者能即時修正錯誤動作,團隊在MusReHero中加入語音辨識技術,透過語音來指引患者正確動作,如患者因動作過於困難無法執行,也可直接透過向系統對話放棄該療程,營造與復健師一對一的情境。除了透過運動訓練肌力,團隊也在系統增加營養規劃模組,復健師可透過該功能安排健康菜單,讓患者能夠藉由飲食控制,提升療效。 圖為營養規劃模組。復健師可以透過該模組制定菜單,讓患者能夠依循專業建議攝取適當的營養素。 圖/團隊成員莊語妮提供高雄醫學大學雙主修運動醫學系及職能治療學系學生小吳(化名)則指出,「復健或是運動指導不只需要求角度精確,有無姿勢代償、是否用到正確的肌肉動作,這都是需要有經過訓練的專業人員去評估或處理。」他說明,患者可能因動作不正確造成更嚴重的傷害,建議團隊考慮相關風險。莊語妮也坦言,系統所涉及的領域為醫學治療,在實際上線前仍需進行更豐富的專業諮詢及安全性測試。 銘傳大學以MusReHero勇奪2022年大專校院資訊應用服務創新競賽小組第一名。圖上為得獎同學(從左至右)分別是老師余仁朋、學生蘇嘉綺、呂欣怡、陳誼庭、莊語妮、潘姸伶、陳庭伃、老師朱美珍 圖/團隊成員莊語妮提供
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。
AI檢測脊椎傾斜 人體3D影像一「拍」即合
新知
第1738期
AI檢測脊椎傾斜 人體3D影像一「拍」即合
2020-12-02
【記者陳嘉怡綜合報導】現今復健治療多由醫師目測,評估病患的身體姿態,過程耗時費力。有鑑於此,僑光科技大學資訊科技系師生團隊研發「AI體態檢測相機」,透過AI分析及電腦視覺圖像,提升脊椎診斷效率。該作品於經濟部工業局「AI智慧應用新世代人才培育計畫」奪得優等獎。 僑光科技大學資訊科技系師生團隊參加經濟部工業局「AI智慧應用新世代人才培育計畫」奪得優等獎,並獲60萬元獎金。 圖/陳紀翰提供目前復健科醫師平均診斷一位患者長達50分鐘,且每位醫生的評斷依據不一,缺乏量化數據參考。而團隊研發的產品藉由AI高運算能力,將檢測過程壓縮至三分鐘內。「操作方式簡單,就像平常拍照一樣。」僑光科大資科系助理教授級專業技術人員陳紀翰說明,只要將此裝置架設於病患的身體正面及側面位置進行拍攝,照片便會透過人體姿態辨識系統(OpenPose)標註人體關節點,並將各點位置相連,從而估計人體姿態,再由電腦計算人體各部位的角度,建立人體3D模型,以判斷脊椎傾斜狀況。 研究團隊利用人體姿態辨識系統(OpenPose)標註人體,再透過餘弦定理計算身體部位的各個角度。 圖/陳紀翰提供團隊成員、僑光科大資科系學生張凱渝說:「藉由此發明,醫師便可從立體影像中,清楚看見病患的頭、頸椎與肩膀的傾斜角度,進一步判斷患者目前的狀況並給予治療。」另外,他提及,人體3D影像可以建立醫療履歷,協助患者在漫長的復健之路上,了解自己的身體側彎情形是否逐步改善。「此技術的另一項突破在於降低AI醫療的門檻。」陳紀翰解釋,雖市面上已出現與團隊產品類似功能的醫療儀器,然搭建AI的醫療輔具價格通常動輒數千萬元,只有大型研究醫院才有辦法負擔,小型地區診所仍只能使用傳統的目測診斷。病患為得到更好的醫療品質,會過度集中於大醫院,打亂醫療分級制度。為降低AI醫療門檻,研究團隊使用成本較低的嵌入式系統,並提高儀器準確率,讓一般小型診所得以使用較便宜,且保有一定準確率的檢測儀器,希望為過度傾斜的醫療天平重新找回平衡點。 AI體態檢測相機可將圖片轉成3D影像,讓醫生與病患皆能清楚掌握目前姿勢哪裡出問題、要如何調整。 圖/陳紀翰提供鑑於目前AI系統資料庫尚未能標註人體所有的關節點,美國脊骨神經醫學博士林國偉認為,「裝置已可呈現人體姿態變化,但若要應用於精密醫學,還須提高精準度。」而團隊成員洪翊祥則表示,未來此研發將持續新增人體關節點並精進資料庫數據,希望擴大其應用範圍,「不只侷限在醫療產業,希望它也能用於運動領域,幫助體育選手進行姿勢校正。」
智慧錐形杯融地鼠機 助中風患者上肢復健
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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。
輕型外骨骼易操作 隱藏式設計增復健意願
新知
第1709期
輕型外骨骼易操作 隱藏式設計增復健意願
2019-10-17
【記者黃雪瀅台北報導】根據內政部統計,近年來台灣人口老化指數持續上升,老年人的照護與醫療需求日益提升。中國科技大學視覺傳達設計系助理教授秦興和帶領學生團隊研發「智能腿部保健外骨骼」,希望通過輕型的隱藏式外骨骼,提高長者復健或腿部保健的意願,並於7日參加教育部「大專校院創新創業扎根計畫暨平臺成果展」。 因多年的風濕性、退化性關節炎或嚴重的外傷,會讓膝蓋關節產生變形或疼痛,造成行走及腿部彎曲而影響日常生活。為不讓膝蓋承重過多,有時醫生會視情況建議患者在復健時或日常生活中穿戴帶有堅硬或塑料外殼的「外骨骼」來協助行走,以減少身體的負荷。 智能腿部保健外骨骼提供彎曲復健,專門針對復健與行走中休息之用。 圖/秦興和提供秦興和觀察到市面上提供的支撐型或座椅式拐杖,以及裝置在人身上的機械外骨骼等相關類型的支撐輔具,皆具重量過重與不易操作的問題,使患者在腿部復健和保健的過程中產生心理的抗拒。此研發為無動力式外骨骼(註1),除了不必為傳統繁重的裝備費力,並且能隱藏在衣褲中,「不會明顯看出老人的病痛症狀,讓他們心理無負擔。」他指出。 註1:並不由機械帶動使用者行走。 智能腿部保健外骨骼採用質地輕和韌度高的材質,希望通過輕型的隱藏式載具,提高老人復健或腿部保健的意願。 圖/秦興和提供智能腿部保健外骨骼採用質地輕和韌度高的材質作為大腿、小腿和腳踝的支撐片,大小腿之間的關節處利用棘輪(註2)連接支架,最後以腿部後方與小腿骨前方的支撐片,固定支撐以達到座椅的目的。此裝置針對復健與行走中之休憩設計,讓使用者能在復健時進行30度、60度和90度的彎曲復健,且「每個角度都可固定支撐半坐休息。」秦興和補充。 註2:使旋轉運動保持單一方向的機械機構。 「若在復健時用棘輪調彎曲角度,使用者難免需要彎下身子去進行動作。」秦興和解釋,與學生商量後,他們決定加入步進馬達(註3),讓使用者能透過手機APP直接調整角度,此改良對於不熟悉機械專業的視傳系學生是一大突破。此外,一般外骨骼都是患者在醫生的建議下購買,而此研發要比市面上的外骨骼售價更高,他提到,「因此希望通過租借的方式,提高外骨骼的使用率。」 註3:步進馬達通過脈波信號的操作,實現定位與停止。 馬來西亞拉曼大學(University Tunku Abdul Rahman, UTAR)物理治療系陳芊斈表示,此產品的輕巧設計的確能使患者更自然地行走,「若此研發普及化便可改變患者的生活品質。」他說。而國立台灣大學職能治療學系的學生黃芷瑩則指出,此產品的材質相對昂貴,除了穿戴的舒適度以外,也會因價格影響普及率,「建議客製化設計才能提高成效。」他表示。
口腔訓練結合遊戲程式 Mr.Whale提高長者復健意願
新知
第1708期
口腔訓練結合遊戲程式 Mr.Whale提高長者復健意願
2019-10-09
【記者劉書妤綜合報導】台灣高齡人口逐漸攀升,而隨著年齡老化,長者的骨骼肌肉質量減少、功能降低,影響臉部、咀嚼肌及舌肌等吞嚥相關肌群,造成吞嚥功能衰退。因應此趨勢,明志科技大學工業設計系和國立台北護理健康大學聽力與語言治療系的學生共同發明「Mr. Whale 口腔訓練復健器」,此作品9月28日於「2019台中創新設計競賽」新創組獲銅獎。 團隊作品「Mr. Whale 口腔訓練復健器」,於「2019臺中創新設計競賽」新創組獲銅獎。 圖/賴謙忱提供衛生福利部國民健康署最新公布的數據顯示,台灣社區65歲以上長者有21.8%於於每週至少三次有進食嗆到的現象,有有12.8%經過評估為吞嚥異常,即每十個高齡者可能就有一個有輕度以上之吞嚥障礙。對老年人而言,吞嚥困難已成為普遍的健康問題,加強吞嚥功能的訓練也愈發重要。 吞嚥困難者將食物由口腔送到喉嚨的過程中,會因舌頭肌肉力量不足,或是嘴唇閉合力不佳,導致吞食困難,甚至引發吸入性肺炎。團隊針對吞嚥困難者設計一款醫療輔具,該作品配合口腔設計造型,外觀看起來如同鯨魚的尾巴,因此取名「Mr. Whale」。使用時須手持握把,並將嘴唇輕靠於該裝置,而裝置上方設有感應面板,可以感應嘴唇的閉合和施力情況,靠舌面推動裝置中的滾輪,以此達到訓練唇部和舌頭肌力的效果,可調整訓練器的阻力以符合不同程度的病患需求。 傳統的口腔復健器材多半呆板無趣,然而,團隊將口腔訓練復健器結合手機APP遊戲,讓復健過程也能兼具娛樂性,「桌上冰球遊戲比較老派、傳統,老年人的接受度較高。」明志科大工設系詹仁翔說明,他表示吞嚥困難的病患以老年人居多,而桌上冰球遊戲類似彈珠台,簡單、容易操作且遊戲內容不會過於新穎,較能引起老年人的興趣。另外,團隊認為病患可能會與朋友一同復健,因此也預計將遊戲分為單人和雙人模式,復健同時還能與朋友對戰。 此作品與一般口腔復健器最大的差別便是增加手機APP遊戲,讓復健過程不再無趣。 圖/賴謙忱提供該裝置屬於個人衛生用品,且加上電子設備後清洗難度便會提高,須注意清洗過程是否會損壞電子面板。明志科大工設系賴謙忱說:「未來會加強改善作品的清潔面向。」也會考慮病患的使用情況,確認在使用時會不會沾滿口水。而近期因口腔癌開刀的民眾劉新富則表示,這個口腔復健器的概念很特別,還加入遊戲設計,感覺滿有趣,會想嘗試看看。
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。 
馬術復健療效佳 人才制度待完善
體育
第1661期
馬術復健療效佳 人才制度待完善
焦點
2017-10-18
【記者張玟榕桃園報導】雙手緊握韁繩,身軀隨馬匹步伐一同擺動。第13屆希望盃身心障礙者馬術比賽14日於台灣馬術治療中心舉行,共吸引23位選手參賽。馬術對身心障礙者具有復健療效,台灣卻缺乏相關的人才培育制度。「不只是馬背上的物理治療,馬背下的互動也很重要。」目前為帕拉馬術國手的孫育仁強調,馬術能兼具物理與心理治療,應用範圍包含腦性麻痺及自閉症等患者。肢體障礙者能透過騎馬感受骨盆擺動的方式,強化平衡感與核心肌群,增進走路技巧。心智障礙者則可透過與馬匹的互動,接收適當的知覺刺激,加強與外界溝通的能力。「練習馬術讓我更有自信,也能幫助矯正脊椎。」輔仁大學學生陳鈺潔報名專為身障者設計的帕拉馬術組,選手需於賽前熟記行進路線,比賽則依路線精確度及馬匹配合度評分。陳鈺潔表示,因下雨造成場地濕滑,馬匹為了躲避水坑,步伐顯得比平常緩慢,「在控制馬的準確度上會更有挑戰。」 陳鈺潔運用手上的馬鞭,控制馬匹前進的步伐大小,順利以超過58%的成績通過檢定。圖/張玟榕攝 比賽當天下起間歇大雨,雖賽事難度增加,選手仍努力完成比賽。圖/張玟榕攝馬術治療成效雖高,卻面臨高人力高成本的困境。中華民國馬術協會帕拉馬術組長林嫵恬提及,推動馬術治療時,「一開始有馬力,但是沒有人力。」人才培育除物理治療或心理學專業外,亦需熟知馬匹的習性與復健用途。台灣缺乏培訓制度,只能考取國際證照,治療中心的物理治療師詹淑雅說:「像我們本身也都是得到國外去學習。」治療中心與元智大學希望種子服務社有志工合作計畫,但成員因無相關專業背景,多負責照料馬隻、陪伴小孩與擔任馬匹陪走員。詹淑雅坦言馬術治療在台灣有產業絕跡的危險,「很希望建立與相關科系的連結。」由於曾至美國學習馬術治療,林嫵恬指出,美國職業分工明確,且多所大學設有馬術治療科系,如欲從事相關工作則需考取證照,馬場的經營也有政府規範,從人力的培養到運用皆有完整系統。林嫵恬表示,馬術協會正與教育部體育署研擬馬術治療的考照制度,以保障教練資格與福利。同時也正籌組馬匹輔助教育治療協會,未來將向政府機關爭取更多資源,目前尚待內政部立案通過。 選手在開始正式比賽前,騎乘馬隻向裁判台敬禮。圖/張玟榕攝 因大雨造成比賽場地泥濘積水,馬匹走過濺起一陣黃泥。圖/張玟榕攝 比賽偶有突發狀況,當馬匹在賽事進行到一半時忍不住小解,裁判立即裁示暫停。圖/張玟榕攝
程式結合單眼 系統助居家復健
新知
第1641期
程式結合單眼 系統助居家復健
2016-12-15
【記者陳亭蓉台北報導】國立台北科技大學電機工程系學生設計出「運用單眼視覺伺服控制之老人復健系統」,透過程式設計,搭配單眼鏡頭,追蹤長者復健情形,並準確偵測動作的精準度。該系統不僅突破以往雙眼鏡頭才能測讀物體遠近的限制,更將價格壓低至傳統應用系統的兩成,在「2016全國大專院校產學創新實作競賽」中奪下「最佳創新獎」。此系統主要針對長者上肢的復健,連結單眼攝影機和電腦,透過「影像辨識」功能,感測使用者的上肢復健情形。程式系統藉由「視覺伺服控制系統」的運算,即時判別使用者的手部姿態。另外,系統也搭配擴增實境(Augmented Reality, AR),提升復健的趣味性。精靈寶可夢(Pokémon)在電腦螢幕上跳躍、移動,使用者須調整手部動作,做到指定的復健動作即可抓到精靈寶可夢。如此反覆訓練,不僅能為使用者設定多種目標動作,達到良好運動效果,也能增加復健的樂趣。 使用者手持附著感測標籤的裝置,在連接網路單眼攝影機的電腦前做復健動作,電腦上則顯示目前復健動作的畫面與三維資訊。圖/陳亭蓉攝傳統的復健治療只能在醫院中完成,且須在專業人士的協助下才能進行,但這樣不僅耗費大量的人力資源,還必須採購相關儀器設備,並編列維護經費。為了讓長者在家就能復健,團隊突發奇想,將市面上應用在擴增實境遊戲中的「體感偵測器Kinect」影像辨識概念,導入復健系統中。系統利用「單眼攝影機」測量物體遠近,突破現今Kinect須使用三台攝影機投影的技術限制,創造雙眼視覺效果。「就像人的眼睛需要兩隻一起看,才能辨識物體遠近,但是我們利用程式推導,找出將單眼看到的平面轉為立體的方法。」團隊成員、北科大電機系學生許家瀛解釋,使用一台「單眼」即可大幅降低系統價格,相較於配有三台攝影機的Kinect要價新台幣3500元,此系統所需的網路單眼攝影機只需800元。許家瀛未來希望將此系統寫入行動應用程式(Mobile Application, APP),利用手機鏡頭辨識影像,不僅能將額外支付費用降為零,系統的簡化設計也能讓復健工具更便於攜帶。然而,目前此系統尚難以撇除光源影響,影像辨識仍有5%至10%的誤差。團隊成員、北科大電機系學生梁祐祥期望未來能使程式適應各種環境,以提高影像辨識度。北科大電機系副教授張文中指出,目前系統僅針對上肢復健,未來擬將偵測範圍擴大至全身,並期望增加跌倒偵測等功能。此外,該系統不僅能應用在老人復健上,其應用層面也可擴及其他年齡層。許家瀛舉行車記錄器為例,通常只能辨識平面的二維資訊,肇事後須請專家判定兩台肇事車輛的距離,但如能搭配此單眼伺服控制系統,即可立即判讀路間肇事狀況。
感測器結合APP 復健數據即時報
新知
第1635期
感測器結合APP 復健數據即時報
2016-11-03
【記者陳亭蓉台北報導】「有骨科醫師提及無法即時確認病人復健狀況的問題,讓我開始發想復健感測裝置。」國立台北科技大學電機工程系控制組教授黃有評帶領團隊於10月31日發表「六軸慣性感測器」,可即時判別關節復健數據並傳送成果,協助患者與醫師更有效率地確認與調整復健功效。此裝置由北科大研究團隊與嘉義長庚紀念醫院合作開發,目前已取得兩件新型專利。主要著重於感測膝關節的復健成果,使用者將其戴在大腿與小腿上,復健時感測器便可偵測人體關節的運動次數、時間、角度,並藉由所設計的行動應用程式(Mobile application, APP)即時呈現運動的數值與紀錄。 「六軸慣性感測器」穿戴在大腿與小腿上,偵測膝關節之活動情形。 圖/陳亭蓉攝與以往龐大又昂貴的復健工具相較,定價新台幣700元的新型感測器,可達到相當醫院200萬元設備的復健功效。例如以專業復健機器為參考基準下,角度量測即有96%以上的準確率。除了價格的優勢,該裝置還能即時回報病患狀況,提高醫病溝通效率。曾持續復健一年的民眾匡佑倫表示:「來回跑醫院和診所很麻煩,而且每一個復健還會收50塊的健保費。」現在,患者只要看應用程式介面提供的資訊,便可檢視復健成果;專業醫師則可經由分析數據,建立一套術後關節恢復的復健基準。談到該裝置的限制,骨科醫師姚仁青指出,此裝置能夠幫助居家復健的患者,但針對必須到醫院使用其他專業器具的患者則不適用。復健民眾匡佑倫也表示:「數據能夠顯示目前病人距離正常值還差多少,但或許沒有辦法顯示病人真正的感受。」研究團隊除了將感測器應用於偵測膝關節的復健效果,也將感測器附著於手杖上,方便年長者復健運用。展望未來,期許能利用感測器偵測手抖情況,預判中風徵兆。
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