2018.10.31理大研发可携式机械臂・助中风患者进行自助复康训练

理大生物医学工程学系助理教授胡晓翎博士及其团队研发可携式机械臂,可助中风患者进行自助上肢复康训练。理大研发的机械臂是首创将外骨骼、柔性机械人结构、以及外神经肌肉刺激技术集为一体的系统,具备轻盈、小巧、反应快,而且用电量小等特点,室内、外环境均适用。胡晓翎博士 (中) 与两名参与复康机械臂试验的中风患者,他们在进行训练后复康进度理想。

香港理工大学 (理大) 最近研发了可携式机械臂,助中风患者进行自助上肢复康训练。轻便的机械臂能让病人出院后,随时随地、自助地进行密集和有效的复康训练。这是一套首创将外骨骼、柔性机械人结构、以及外神经肌肉刺激技术集为一体的系统,名为「移动式外神经肌骨系统」。

中风是导致全球身体残障的第三大成因 。近年,香港每年约有25,000宗新增中风个案 。研究证实,中风患者进行密集式、重复及长期的复康训练,对提升身体活动功能及改善中风后遗症尤其重要。然而,中风患者出院后要接受复康服务往往面对不少困难。由于本地门诊复康服务需求大、轮候时间长,患者因而未能获得及时和恒常的复康练习;再者,中风患者出院后行动不便,前往诊所应诊亦殊不容易。

这套「移动式外神经肌骨系统」由理大生物医学工程学系助理教授胡晓翎博士及其团队研发,具备设计轻巧 (上肢可穿戴部件合共重300克,可配合不同训练需要)、低功率要求 (12V充电池可连续使用4小时) 及运动服饰设计的特点。这创新机械臂为患者提供灵活、自助、及易用易携的复康训练工具,可辅助门诊的复康服务。这创新的训练方法能有效提升复康进程。

胡晓翎博士表示,定期及密集式的复康训练对中风复康非常重要,但许多中风患者反映出院后难以有理想的跟进训练,因而启发其团队研发这创新装置。「有了这个『移动式外神经肌骨系统』,中风患者可随时随地进行复康训练,将训练转化成日常生活的一部份。我们希望这种灵活自助的训练,配合传统复康服务,可助中风患者达到更佳的复康疗效。」她的团队预计此装置可于两年内商品化。

这项创新发明结合了两种普遍应用于现有中风复康训练装置的技术 ─ 外骨骼及柔性机械人结构,以及理大专利的外神经刺激技术,集多种技术的优点于一身。

结合外骨骼、柔性机械人及外神经刺激技术

外骨骼及柔性机械人的运作原理,是由肌肉讯息驱动机械提供外力,协助患者达到自主的关节活动。传统的外骨骼主要由义肢物料如金属及塑胶制成,模仿人体的外置骨骼;虽然外骨骼可以是体积小的装置,但此装置颇重,而且穿戴起来并不舒适。至于柔性机械人则由可充气或充液的管子组成,模仿人体的外置肌肉,虽较为轻盈但体积却很大。这两种结构皆需要高电量以驱动马达或泵运作,因此一般只局限于医院及复康中心内使用。结合两种结构设计的优点,理大的创新机械臂不但轻盈、小巧、反应快,而且用电量小,室内、外环境均适用。

理大机械臂的更独特之处,在于进一步结合机械外力设计与理大专利的神经肌电刺激技术,因而发挥优秀的复康疗效。当装置侦测到患者肌肉发出的肌电讯号时,会即时作出反应,一方面提供神经肌电刺激促使肌肉收缩,同时施加机械外力,协助自主的关节活动。研究证实,采用此结合多种技术的复康系统较之于只使用机械外力,对中风患者的复康疗效可高出四成。

试验证实复康疗效

机械臂已进行初步试验,10名参与试验的中风患者在完成20堂两小时的训练课程后,其肌肉协调能力、手腕和手指功能,以及降低肌张力等方面皆有改善。未来团队会与医院及诊所合作进行进一步的临床测试。

机械臂包括手腕/手部、手肘、手指部件,不同部件可按训练需要分开或一起穿戴。机械臂采用运动服饰设计,并使用可换洗、防晒、透气布料,令患者穿戴舒适。

装置亦设有可与手机应用程式连结的附加功能,使用的患者可以透过应用程式界面自我控制训练。另外,应用程式可实时记绿训练数据,方便医护人员和患者自己监察复康进度;同时亦可作为网上社交平台,让患者之间于网上互相支援。

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详情查询

胡晓翎博士

理大生物医学工程学系助理教授

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Emailhtxlhu@polyu.edu.hk
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