理大研究人员利用脑神经科学、运动学及人工智能,开发智能手表仪器,刺激病人锻炼偏瘫的手臂


中风是全球第二位的致命疾病,也是第三位导致残障的成因。在香港,中风是病人住院最常见的原因之一。在各种疾病患者中,中风病人不但留院日子最长,而且有七成患者更要接受永久性上肢偏瘫的情况。

 

Professor Kenneth Fong

方乃权教授

康复治疗科学系方乃权教授花了超过十年时间研发一种创新疗法,加快中风病人偏瘫上肢的康复速度。最近,方教授更获得大学教育资助委员会辖下研究资助局的研究影响基金拨款 919 万港元,进行名为"脑卒中患者偏瘫上肢可穿戴式闭环神经控制提醒治疗法"的研究项目。

智能手表装置提醒中风病人锻炼偏瘫手臂

提醒治疗法(RTM)最初是由方教授及其团队在 2009 年开发,是首个使用提醒方案作为成年中风病人活动偏瘫上肢的疗法。RTM 使用一款感知提示手表型穿戴装置,当病人在患手戴上这仪器,并预先设定时间以发出震动讯号,便可提醒病人按照治疗师指示锻炼患手。手表装置内置感应器,能侦测及记录患手的活动,供治疗师分析。这项崭新疗法能将复康疗程融入患者的日常生活中,从而达致最佳的成效。

 

The first-generation ‘remindto- move’ wristwatch emits vibration signals to remind patients to move their hemiparetic arms.

第一代 RTM 手表透过发出震动讯号,提醒病人活动患手。.

RTM 手表装置已在美国及中国内地取得专利,并获香港 16 间公立医院及美国 Kessler Rehabilitation Center 采用,治疗因单侧注意力不足导致上肢运动习惯性废用的病人。RTM 技术面世时,是一个全新的康复治疗概念,对病者意义重大。方教授指出:"至今已有过千名偏瘫病人受惠,其患手的力度、协调及活动能力均有显著改善。"

Paired with an app, the secondgeneration wristwatch enables patients to follow videos selected by therapists to exercise their hemiparetic arms.

当配合应用程式使用时,第二代 RTM 手表可让病人按照治疗师预先选定的影片活动患手。

2020 年,研究团队获德国卡斯柏康健有限公司和香港基督教女青年会资助,开发第二代 RTM 装置。新的手表仪器配合手机应用程式使用,让治疗师能预设练习的时间日程,病人可按照程式中的影片,完成治疗师所指定的运动。程式亦会记录患者在运动时所完成的一系列动作,供病人及治疗师参考。提供资助的两间机构现正采用这项技术,支援其远程复康服务。

 

研究团队已在著名期刊发表了十篇关於 RTM 治疗的研究文章。

 

研发中的先进可穿戴式智能装置

在研究影响基金的资助下,方教授正研究如何进一步改良RTM 疗法,利用先进技术,推出第三代 RTM 手表仪器。他获得本地及内地业界伙伴的支持,计划结合运动学、脑神经科学及人工智能技术,开发一款闭环式可穿戴仪器。该仪器将比较患手及非患手的实际活动,运用机器学习算法来刺激偏瘫的上肢。

全新的闭环式疗法将以更自然的方式,让病者自己促进手部活动和控制能力,并改善大脑适应环境及根据经验而调节的能力,以期令病者有更理想的康复疗效。

 

在科学层面上,该项目让研究人员建立病人主导运动跟外在支援的关连,同时亦将标志著可穿戴式神经电子促进仪器发展的里程碑,为因脑神经问题引致运动功能受损的病人带来莫大裨益。

 

方教授表示:"RTM 疗法旨为引导病人在康复过程中养成自助能力。即使没有治疗师在场协助,中风病人也可透过简单的方法在家进行复康练习,逐渐回复正常生活。"

 

这项崭新设备将造福数以万计的中风病人,其背后的科学技术亦将进一步推动中风复康治疗在未来数十年的研究发展和技术突破。