理大研究人員利用腦神經科學、運動學及人工智能,開發智能手錶儀器,刺激病人鍛煉偏癱的手臂


中風是全球第二位的致命疾病,也是第三位導致殘障的成因。在香港,中風是病人住院最常見的原因之一。在各種疾病患者中,中風病人不但留院日子最長,而且有七成患者更要接受永久性上肢偏癱的情況。

 

Professor Kenneth Fong

方乃權教授

康復治療科學系方乃權教授花了超過十年時間研發一種創新療法,加快中風病人偏癱上肢的康復速度。最近,方教授更獲得大學教育資助委員會轄下研究資助局的研究影響基金撥款 919 萬港元,進行名為「腦卒中患者偏癱上肢可穿戴式閉環神經控制提醒治療法」的研究項目。

智能手錶裝置提醒中風病人鍛煉偏癱手臂

提醒治療法(RTM)最初是由方教授及其團隊在 2009 年開發,是首個使用提醒方案作為成年中風病人活動偏癱上肢的療法。RTM 使用一款感知提示手錶型穿戴裝置,當病人在患手戴上這儀器,並預先設定時間以發出震動訊號,便可提醒病人按照治療師指示鍛煉患手。手錶裝置內置感應器,能偵測及記錄患手的活動,供治療師分析。這項嶄新療法能將復康療程融入患者的日常生活中,從而達致最佳的成效。

 

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

第一代 RTM 手錶透過發出震動訊號,提醒病人活動患手。.

RTM 手錶裝置已在美國及中國內地取得專利,並獲香港 16 間公立醫院及美國 Kessler Rehabilitation Center 採用,治療因單側注意力不足導致上肢運動習慣性廢用的病人。RTM 技術面世時,是一個全新的康復治療概念,對病者意義重大。方教授指出:「至今已有過千名偏癱病人受惠,其患手的力度、協調及活動能力均有顯著改善。」

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

當配合應用程式使用時,第二代 RTM 手錶可讓病人按照治療師預先選定的影片活動患手。

2020 年,研究團隊獲德國卡斯柏康健有限公司和香港基督教女青年會資助,開發第二代 RTM 裝置。新的手錶儀器配合手機應用程式使用,讓治療師能預設練習的時間日程,病人可按照程式中的影片,完成治療師所指定的運動。程式亦會記錄患者在運動時所完成的一系列動作,供病人及治療師參考。提供資助的兩間機構現正採用這項技術,支援其遠程復康服務。

 

研究團隊已在著名期刊發表了十篇關於 RTM 治療的研究文章。

 

研發中的先進可穿戴式智能裝置

在研究影響基金的資助下,方教授正研究如何進一步改良RTM 療法,利用先進技術,推出第三代 RTM 手錶儀器。他獲得本地及內地業界夥伴的支持,計劃結合運動學、腦神經科學及人工智能技術,開發一款閉環式可穿戴儀器。該儀器將比較患手及非患手的實際活動,運用機器學習算法來刺激偏癱的上肢。

全新的閉環式療法將以更自然的方式,讓病者自己促進手部活動和控制能力,並改善大腦適應環境及根據經驗而調節的能力,以期令病者有更理想的康復療效。

 

在科學層面上,該項目讓研究人員建立病人主導運動跟外在支援的關連,同時亦將標誌著可穿戴式神經電子促進儀器發展的里程碑,為因腦神經問題引致運動功能受損的病人帶來莫大裨益。

 

方教授表示:「RTM 療法旨為引導病人在康復過程中養成自助能力。即使沒有治療師在場協助,中風病人也可透過簡單的方法在家進行復康練習,逐漸回復正常生活。」

 

這項嶄新設備將造福數以萬計的中風病人,其背後的科學技術亦將進一步推動中風復康治療在未來數十年的研究發展和技術突破。