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中風康復訓練後的腦電極分佈圖已被國際頂級期刊IEEE 神經系統與康復工程選為封面故事(2011.12)

中風是腦血管意外,具有高致殘率和死亡率。根據香港醫院管理局統計報告2005-2010年度中風入院數字,公立醫院的中風入院數字已從1981年的11,062宗增加至在2010年的25,614宗。中風帶來的困難與負擔影響了中風患者的日常活動。

目前並沒有復康工具能訓練中風者辨識由腦部發出的正確信號,讓他們難以重新學習以大腦控制癱瘓的肢體。「中風腦功能互動機械手系統」突破現有的限制,並可配合「機械手」一同使用,提升中風者的復康治療效果。有效的中風復康治療往往需要患者及早展開治療計劃,讓他們就其癱瘓肢體進行腦和肌肉的互動訓練。肌電圖(EMG)和腦電圖(EEG)能產生肌肉與大腦皮質的生物電信號。這兩個信號都直接關係到自主控制(腦電圖通過運動思考規劃任務)和外週神經肌肉系統(肌電圖負責執行任務),在這個項目中,我們調查肌電圖和腦電圖意向驅動機器人在中風後的手康復訓練,當中使用12個腦電圖電極探測自願意向康復訓練的中風患者,研究結果具有高準確度。這個大腦控制算法的發現已發表在國際期刊IEEE神經系統與康復工程(2011.12)上作為封面故事。臨床研究在20次的中風康復培訓後,肌電互動式機器人訓練比被動訓練對中風患者有更好的運動功能恢復。該項目開發了一種新的中風康復訓練計劃,使用中風患者的生物電信號,以提高運動功能恢復。
 
在基本的研究結果的成功基礎上,該項目已由香港特區政府創新及科技基金(ITF)在2011年資助建立「中風腦功能訓練儀」。這種新穎的裝置,利用可檢測到的腦電波,來控制癱瘓肢體運動和配合「肌動機械手」一同使用。研究在理大生物醫學工程湯啟宇教授領導下進行,湯啟宇教授亦是「肌動機械手」(又稱「希望之手」)的首席研究員。「中風腦功能互動機械手系統」準確度高、方便穿戴,意味該系統是復康訓練的有效工具。展望將來,理大科研人員預期新系統可進一步改良設計成易攜、易用,並適用於醫院及家居的先進復康工具。

資助項目培育新互動機器人系統使用大腦和肌肉信號控制算法,該項目還成功地進行了轉化 研究,從基礎科學的研究結果可用於實際應用中,可以幫助中風者康復。


「中風腦功能互動機械手系統」—湯啟宇教授(右)和中風患者示範使用中風患者的腦電波和肌肉信號控制機械手



湯啟宇教授
香港理工大學
生物醫學工程跨領域學部
k.y.tong@polyu.edu.hk



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