陳根：研究開發可穿戴系統NCyborg，助力中風患者康復_風聞

文/陳根

可穿戴技術，即一種將多媒體、無線通信、傳感等技術相融合，嵌入到人們日常穿戴中的新型人機交互方式。因為可穿戴設備體積小、功耗低、使用簡便、可移動操作等特點，其也被稱為繼手機後的下一個風口，IDC數據表明，2020年全球整體出貨量為4.447億部，同比上升28.4%。

當前，可穿戴設備正應用於不同的領域，改變着居民的生活方式，尤其是在康復醫療行業。通常情況下，可穿戴康復設備主要由三個關鍵部分組成，分別是傳感部分、通信部分和數據處理部分。

傳感部分主要接收生命特徵數據和康復數據信號；通信部分主要用於傳感部分所接受信號的傳輸至終端軟件；信號處理部分主要用於對原始的數據進行處理。通過運用可穿戴技術對患者康復狀況進行實時遠程監測，因此應用而更為廣泛。

傳感部分是可穿戴康復設備的關鍵部分，呈現微型化和輕量化的發展趨勢，其主要採用微電路板技術存儲接收生理信號和康復數據信號，但在長期實時監測方面存在侷限性。隨着微電子技術的快速發展，微型傳感器也可應用於康復和健康監測等，並集成傳感、前置放大、微控制和數據傳輸等。

以膝關節康復器具為例，其傳感部分所應用的主要傳感器包括加速度傳感器、角速度傳感器和磁力計，分別安裝在腰骶關節、大腿外側、膝關節;其數據傳輸採用藍牙工具，並最終由計算機對數據進行實時處理，最終向患者發送的結果包括步速、步長、膝關節活動角度等信息，幫助患者進行膝關節的康復訓練。

此外，就可穿戴設備在康復領域的應用而言，一種稱為NCyborg的新機器人系統正嘗試****幫助中風患者康復。NCyborg目前正在通過華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院和哈佛大學下屬的腦機接口公司BrainCo之間的合作開發。

NCyborg由三個主要部分組成：讀取大腦電信號的EEG（腦電圖）頭帶，讀取前臂神經肌肉信號的臂帶，以及戴在手上的動力機器人手套。

當病人試圖用他們的手做某個動作時，頭帶和臂帶將檢測到伴隨的電信號，並將數據轉發到一個連接的計算機。在那裏，一個基於人工智能的算法將把電信號的獨特模式與手部動作數據庫進行交叉對比，以確定哪種動作與該特定模式相匹配。隨後，它將激活手套，手套將通過預期的動作移動手。

研究人員認為，以這種方式進行的訓練將逐漸重建佩戴者受損的神經通路，直到最終病人能夠在沒有任何機器人幫助的情況下執行手部動作。其研究結果已發表在Brain Hemorrhages上。