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千秋新聞【記者蔡本文／台南報導】為中風病患復健之路開啟新路，國立成功大學機械系 朱銘祥 教授開發復健機器人，結合醫院物理治療專家的經驗，發展出上肢、下肢與多功能腳踝復健機器人等三組復健機器人，中風患者可在電腦系統的引導下，利用繪圖和遊戲等人機互動的方式，進行復健。目前三組復健機器人設置於成醫復健部，已有不少患者利用機器人接受復健，且復健療效顯著。

 

值得一提的是， 朱銘祥 教授研究團隊，以腦機介面系統與復健機器人整合，技術領先國際，它透過患者控制腦波產生命令來控制復健機器人，藉由患者控制腦機介面系統而帶動肢體運動，此傳動過程有助受損中樞神經系統活化，加速患者復健進度。不僅如此，此系統將來可發展為智慧型家庭系統，達到病患自主控制的目標，對於中風患者而言能夠恢復自主性，並減少對患者人力照護的需要。

 

　復健機器人的開發者、成大機械系 朱銘祥 教授表示，目前我們已經發展出上肢(肩與肘關節)，下肢(髖與膝關節)與踝關節等共三組復健機器人。上肢機器人以坐姿帶動病患手臂作水平方向的運動，包括圓形、8字型、或斜線等軌跡；下肢機器人則以躺臥姿勢帶動患者之腳作抬腿及類似騎腳踏車等動作；而踝關節機器人係以坐姿帶動腳踝上下擺動。其中，上肢與踝關節機器人已經有大量病人參與復健療程，藉由臨床病人測試，已有顯著的療效，患者的接受度也逐漸增加。

 

此一相關的研究成果並已陸續在國內外相關的學術期刊發表，其中關於腦機介面的研究並獲選為Journal of Medical and Biological Engineering 期刊2009年年度最佳論文，且入選中國工程師學會2010年工程論文獎；另外，復健機器人相關研究也獲得2009年台灣生物力學學會口頭論文競賽ISB大獎。

 

朱銘祥教授說明，傳統的物理復健療程中，通常由復健治療師帶動病人患側之關節，如肩、肘、或膝等關節作固定重複之動作，使其逐漸恢復正常之活動功能。但由於復健動作需要長期重複的實施，且需要依照病患的病程而調整復健的手法，例如關節活動之範圍、施力之力道等等，既耗時又耗力。復健機器人則完全沒有上述缺點。

 

在傳統復健過程中，對於患者恢復程度之評估，通常需要復健師在帶動其關節活動時，仔細感覺所施加力道的微細變化。對於微小的差異可能無法明顯分辨變化，但使用復健機器人，復健師本身即使無法明顯感受到變化，也能根據機器人計算出的指標瞭解其中細微的改變，這是使用復健機器人進行復健的優點之一，除了能設定機器人用固定、準確的力道施力，亦能在機器人上裝設感測器，測量療程中各關節力量之變化，然後立即進行科學評估。

 

　成大醫院復健部 程琡敏 醫師表示，腦中風名列我國十大死因第三位，會造成病患語言、智力、肢體的障礙，傳統上以治療師ㄧ對一以徒手治療的方式來做運動治療，這些都具有高重複性。在現代科技發展之下，利用機器人代替這些重複性，則能減輕治療師的勞動能力，並且可以增加多樣性、個別化及趣味性等運動活動，來達到運動治療的目的。

 

　 朱銘祥 教授的研究室從1999年開始發展復健機器人，至今已經做了10年，先是三年國科會計畫建構肩肘機器人和人體測試，接著與成醫神經科 林宙晴 醫師和復健部 程琡敏 醫師 合作，進行臨床實驗。最近三年參與張文昌院士主持之經濟部學界科專，且請 林宙晴 醫師擔任分項主持人以進行大量臨床實驗。除了復健機器人的開發臻於成熟，該研究團隊目前也嘗試利用腦波來控制復健機器人。與 林宙晴 醫師的合作，乃在於分析建立腦波訊息中mu波之即時運算，希望同時整合腦機介面與義肢或復健機器人，由患者自主產生想像動作的意念，經由腦機介面分析腦波後產生命令，控制下肢復建機器人的動作。

 

　成大醫院神經科 林宙晴 醫師表示，腦機介面之原理，是藉由測量腦波訊號後輸入電腦，經過程式計算，用來判斷大腦是否產生想像動作意念，然後由電腦輸出相對應之控制命令。與復健機器人結合之目的在於幫助因神經或肌肉系統損傷而行動受到阻礙之患者(如肌肉萎縮、中樞神經系統損傷、重度中風的病人等)，使其可以不需依靠自身肢體的動作，能夠藉由腦部的訊號，就能達到與外界溝通、傳達訊息、自主行動，以及自我照顧等目的。此系統若發展成功，將來可發展為智慧型家庭系統，不管將來在相關領域的研究或商業價值都具有十分大的潛力。

 

　目前已經有一名中風患者經過約一個月的訓練，可以藉由本身的意念控制復建機器人然後做出抬腳與踩自行車的動作，這項成果有很重大的意義，因為中風病患本身的自主動作控制有困難，所以藉由外在人為的系統(腦機介面與機器人)輔助其原本的大腦至肢體肌肉的傳動途徑。倘若患者可以成功的控制人為的系統而帶動肢體運動，這外在的傳動過程可以反過來加強原本受損中樞神經系統活化，可加速其復原的進度。

 

　 林宙晴 醫師也說，腦機介面與復健機器人的結合尚有一些挑戰必須突破，由於腦波非常微弱，且十分容易受到周遭環境干擾，目前研究群正努力提升與改善此系統，使其更穩定與安全，讓更多的病人能易於接受訓練。

 

　成大復健機器人研究團隊乃結合工學院與成醫跨領域合作，成員包括機械工程系 朱銘祥 教授、成大醫院復健部 程琡敏 醫師 、成大醫院神經科 林宙晴 醫師、醫學工程所 陳家進 教授、資訊工程系 孫永年 教授與工業設計系 謝孟達 教授。以及研究生陳志瑋、龔品誠、陳秋旺、林棟煌、潘柏瑋、馬仕安、高聖涵、楊竣淵、呂俊霆等。