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利用虛擬實境訓練腦部 助癱瘓患者行走

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科技產業資訊室 - Hana 發表於 2016年9月21日

圖一:腦機介面與外骨骼機器人結合助患者行走
資料來源:聯合新聞

由全球25國科學家共同合作的「再次行走計畫(Walking Again Project)」,是為了讓許多因遭受到意外而造成下半身癱瘓患者能夠再次行走所成立的專案計畫。在2013年獲得巴西提供臨床實驗所需資源後,便於巴西聖保羅成立實驗室。實驗計畫則由神經復健(Neurorehabilitation)和外骨骼機器人(Exoskeleton Robert)學者Miguel Nicolelis主持。再次行走計畫找來8位因交通事故、墜落等意外導致下半身癱瘓長達3~13年的患者進行臨床實驗。

實驗總共分為腦機介面(Brain Machine Interface)、外骨骼機器人、觸覺重建以及患者體驗四個階段。首先,腦機介面是要機器接收大腦神經所釋放出的電子訊號,並從中紀錄可供使用的運動控制訊號。接著要讓外骨骼機器人接收大腦發出的訊息並正確執行命令。為了讓患者走路的感覺更加真實,觸覺回饋非常重要,故研究團隊試圖引導患者的大腦重新建構「觸覺」以及「地面走路感覺」。最後則是讓病患接受虛擬實境的腦部訓練後,穿上外骨骼機器人再次行走(如圖一)。

研究團隊表示,目前8名下半身癱瘓的患者在接受1年多持續的虛擬實境腦部訓練後發現,原先完全失去腿部知覺的患者開始恢復了腿部的痛覺、壓迫以及震動。雖然每位患者的效果不大相同,但每個人對於腿部肌肉的動作與皮膚觸覺都在恢復當中,遺憾的是目前尚無患者恢復腿部的感溫知覺。最令研究團隊振奮的是,患者的膀胱等內臟器官的功能也能逐漸恢復,不僅大小便能夠控制,就連男性患者也逐漸恢復勃起的功能。
 
研究發現,因為意外事故發生後,腿部的觸覺神經並未完全死亡,有些神經只是陷入假死狀態,讓患者每周接受2小時以上的虛擬實境腦部訓練時,假死神經受刺激甦醒過來便發揮功能,進而讓癱瘓患者的腿部再度出現知覺。
 
腦機介面的主要負責人也是再次行走計畫的主持人Miguel Nicolelis表示,這項臨床實驗結果對於病患來說是空前的好消息。日後將開發更簡單的虛擬實境腦部訓練方法與設備,讓全球醫院都可以運用此治療方法。
 
根據世界衛生組織的數據,全球每年因交通事故、墜落意外、暴力行為造成脊髓損傷而下半身癱瘓的患者約有25萬~50萬,若虛擬實境的腦部訓練真能有助於癱瘓患者重新行走,未來可望造福數百萬病患。(766字;圖1)


資料來源:
1. "가상현실 뇌 트레이닝, 척수마비 치료에 효과"(종합). 聯合新聞, 2016.08.12:http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2016/08/12/0200000000AKR20160812086600009.HTML?input=1195m


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