让好手教坏手,镜像机器人如何助瘫友“一臂之力”?

“镜像”辅助治疗,训练手指找回自主

为健康的那只手穿上黑手套,再替失能手部装上650克的铝合金机械手,当黑手套缓缓在空中做出“OK”、捏指等手势,机械手也能如同管乐团指挥,既优雅又有自信地同步。重复这些双手协同、对一般人看似轻松的动作,却是脑海中风患者的复健日常。

据统计,中风病患因为脑部损伤造成手部功能障碍,甚至约有三分之二患者手臂瘫痪;若通过练习手部动作刺激神经网络,进行早期治疗,有愈高几率助患者恢复。

富伯生医打造的“镜像手复健机器人”,是将外骨骼设计的设备戴在患侧手掌上,以马达驱动5根手指上的3节机械关节,执行单手指、多手指、全手掌动作。

特别的是,这款机械手具备“镜像治疗”模式。患者为健康的单边手穿上黑色手套,上头配有传感器,会侦测手套的动作变化,回传机械手马达,再有如照镜子般,辅助患侧手同步做出拿、握、捏等动作。

这样的动态反馈,可协助手部障碍较大的病患,重复练习复健动作,且不受限肌耐力与张力。富伯生医已正式导入桃园长庚医院与全台7间地区医院,累计治疗超过400名患者。

白色机箱下的马达负责驱动5根铝合金关节,让瘫痪的手指完成细微动作。黑色手套里装有传感器,可经由信号线传给另一边的机械手,同步动作。

机器人助瘫友复健,还需克服这道门槛

有中风复健需求的群体为数并不少。台湾脑海中风学会引用世界卫生组织(WHO)数据表示,全球每年约有550万人因为中风而死亡,其中有三分之二来自发达国家和发展中国家;台湾每年约有3万人首次发生脑海中风。

国立阳明大学附设医院曾撰文指出,脑海中风发生后,约有88%病人会出现肢体瘫痪症状。传统复健治疗上,多让病人进行取物、捏黏土、扣扣子等活动,但仅适用于受伤较轻的患者。对于动作障碍较大的患者来说,由于自主幅度有限,过去得由治疗师辅助被动关节活动,更因为治疗过程多仅能重复循环特定动作,较难引发患者学习意愿。

目前像是台大医院、北医附医等医学中心,已各自引进不同品牌的机械手复健设备,显示机器辅助复健趋势持续增长。“现行最大挑战还是售价。”富伯生医总经理黄建嘉表示,机械手由于开发成本、设计限制等因素,海外多数厂商开价都超过新台币200万元,且需搭配大型计算机或屏幕使用。

国产复健机械手若是仅使用单边,搭配感应手套,售价约65万元,不过规模较小的医疗院所,负担起来仍会有压力。因此,富伯现已提供企业租赁制服务,并计划推出初阶款产品,打入居家市场。

除了传统捏、取、握等任务式治疗动作,可帮助轻微脑海中风患者训练手部功能,通过机械手“好手教坏手”镜像训练,还能协助瘫痪程度严重的病友复健。

预期设备无线化,VR增添复健趣味

投入复健机械手的企业,不只台湾厂商,国际也有意大利(Gloreha)、香港(Rehab-Robotics)等公司。

竞争者这么多,怎么拼高下?黄建嘉认为,复健成效需经过医师评估,加上耗耗时间长、观察不易,因此很难说谁的产品或方法较有效,而基本要求是通过美国、台湾食药店认证。但他相信,“轻量化”与“合理售价”将是未来发展主轴。

黄建嘉说,若未来能突破技术限制,加上政府医疗法规更开放,机械手有望能结合虚拟现实(VR)内容,提高复健趣味性;或是摆脱现行设备需连接电源、信号线的限制,采无线传输,就能更真实地还原手部动作。