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理大研發可攜式機械臂 中風患者可在家中進行復康訓練

胡曉翎博士 (中) 與兩名參與復康機械臂試驗的中風患者,他們在進行訓練後復康進度理想。
胡曉翎博士 (中) 與兩名參與復康機械臂試驗的中風患者,他們在進行訓練後復康進度理想。

香港理工大學最近研發了可攜式機械臂,助中風患者進行自助上肢復康訓練。輕便的機械臂能讓病人出院後,隨時隨地、自助地進行密集和有效的復康訓練。這是一套首創將外骨骼、柔性機械人結構、以及外神經肌肉刺激技術集為一體的系統,名為「移動式外神經肌骨系統」。

這套「移動式外神經肌骨系統」由理大生物醫學工程學系助理教授胡曉翎博士及其團隊研發,具備設計輕巧 (上肢可穿戴部件合共重300克,可配合不同訓練需要)、低功率要求 (12V充電池可連續使用4小時) 及運動服飾設計的特點。這創新機械臂為患者提供靈活、自助、及易用易攜的復康訓練工具,可輔助門診的復康服務。這創新的訓練方法能有效提升復康進程。

胡曉翎博士表示,定期及密集式的復康訓練對中風復康非常重要,但許多中風患者反映出院後難以有理想的跟進訓練,因而啟發其團隊研發這創新裝置。「有了這個『移動式外神經肌骨系統』,中風患者可隨時隨地進行復康訓練,將訓練轉化成日常生活的一部份。我們希望這種靈活自助的訓練,配合傳統復康服務,可助中風患者達到更佳的復康療效。」她的團隊預計此裝置可於兩年內商品化。

這項創新發明結合了兩種普遍應用於現有中風復康訓練裝置的技術 ─ 外骨骼及柔性機械人結構,以及理大專利的外神經刺激技術,集多種技術的優點於一身。

結合外骨骼、柔性機械人及外神經刺激技術

理大首創將外骨骼、柔性機械人結構、以及外神經肌肉刺激技術集為一體的系統,具備輕盈、小巧、反應快,而且用電量小等特點,室內、外環境均適用。
理大首創將外骨骼、柔性機械人結構、以及外神經肌肉刺激技術集為一體的系統,具備輕盈、小巧、反應快,而且用電量小等特點,室內、外環境均適用。

外骨骼及柔性機械人的運作原理,是由肌肉訊息驅動機械提供外力,協助患者達到自主的關節活動。傳統的外骨骼主要由義肢物料如金屬及塑膠製成,模仿人體的外置骨骼;雖然外骨骼可以是體積小的裝置,但此裝置頗重,而且穿戴起來並不舒適。至於柔性機械人則由可充氣或充液的管子組成,模仿人體的外置肌肉,雖較為輕盈但體積卻很大。這兩種結構皆需要高電量以驅動馬達或泵運作,因此一般只局限於醫院及復康中心內使用。結合兩種結構設計的優點,理大的創新機械臂不但輕盈、小巧、反應快,而且用電量小,室內、外環境均適用。

理大機械臂的更獨特之處,在於進一步結合機械外力設計與理大專利的神經肌電刺激技術,因而發揮優秀的復康療效。當裝置偵測到患者肌肉發出的肌電訊號時,會即時作出反應,一方面提供神經肌電刺激促使肌肉收縮,同時施加機械外力,協助自主的關節活動。研究證實,採用此結合多種技術的復康系統較之於只使用機械外力,對中風患者的復康療效可高出四成。

試驗證實復康療效

機械臂已進行初步試驗,10名參與試驗的中風患者在完成20堂兩小時的訓練課程後,其肌肉協調能力、手腕和手指功能,以及降低肌張力等方面皆有改善。未來團隊會與醫院及診所合作進行進一步的臨床測試。

機械臂包括手腕/手部、手肘、手指部件,不同部件可按訓練需要分開或一起穿戴。機械臂採用運動服飾設計,並使用可換洗、防曬、透氣布料,令患者穿戴舒適。

裝置亦設有可與手機應用程式連結的附加功能,使用的患者可以透過應用程式界面自我控制訓練。另外,應用程式可實時記綠訓練數據,方便醫護人員和患者自己監察復康進度;同時亦可作為網上社交平台,讓患者之間於網上互相支援。

 

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