腦中風患者福音!讓好手教壞手, 鏡像機器人如何助癱友「一臂之力」?
腦中風患者福音!讓好手教壞手, 鏡像機器人如何助癱友「一臂之力」?

「鏡像」輔助治療,訓練手指找回自主

為健康的那隻手穿上黑手套,再替失能手部裝上650公克的鋁合金機械手,當黑手套緩緩在空中做出「OK」、捏指等手勢,機械手也能如同管樂團指揮,既優雅又有自信地同步。重複這些雙手協同、對一般人看似輕鬆的動作,卻是腦中風患者的復健日常。

據統計,中風病患因為腦部損傷造成手部功能障礙,甚至約有三分之二患者手臂癱瘓;若透過練習手部動作刺激神經網路,進行早期治療,有愈高機率助患者復原。

富伯生醫打造的「鏡像手復健機器人」,是將外骨骼設計的裝置戴在患側手掌上,以馬達驅動5根手指上的3節機械關節,執行單手指、多手指、全手掌動作。

特別的是,這款機械手具備「鏡像治療」模式。患者為健康的單邊手穿上黑色手套,上頭配有感應器,會偵測手套的動作變化,回傳機械手馬達,再有如照鏡子般,輔助患側手同步做出拿、握、捏等動作。

這樣的動態回饋,可協助手部障礙較大的病患,重複練習復健動作,且不受限肌耐力與張力。富伯生醫已正式導入桃園長庚醫院與全台7間地區醫院,累積治療逾400名患者。

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白色機殼下的馬達負責驅動5根鋁合金關節,讓癱瘓的手指完成細微動作。
圖/ 蔡仁譯攝影
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黑色手套裡裝有感測器,可經由訊號線傳給另一邊的機械手,同步動作。
圖/ 蔡仁譯攝影

機器人助癱友復健,還需克服這道門檻

有中風復健需求的族群為數並不少。台灣腦中風學會引用世界衛生組織(WHO)數據表示,全球每年約有550萬人因為中風而死亡,其中有三分之二來自已開發國家和開發中國家;台灣每年約有3萬人首次發生腦中風。

國立陽明大學附設醫院曾撰文指出,腦中風發生後,約有88%病人會出現肢體癱瘓症狀。傳統復健治療上,多讓病人進行取物、捏黏土、扣扣子等活動,但僅適用於受傷較輕的患者。對於動作障礙較大的患者來說,由於自主幅度有限,過去得由治療師輔助被動關節活動,更因為治療過程多僅能重複循環特定動作,較難引發患者學習意願。

目前像是台大醫院、北醫附醫等醫學中心,已各自引進不同廠牌的機械手復健設備,顯示機器輔助復健趨勢持續成長。「現行最大挑戰還是售價。」富伯生醫總經理黃建嘉表示,機械手由於開發成本、設計限制等因素,國外多數廠商開價都超過新台幣200萬元,且需搭配大型電腦或螢幕使用。

國產復健機械手若是僅使用單邊,搭配感應手套,售價約65萬元,不過規模較小的醫療院所,負擔起來仍會有壓力。因此,富伯現已提供企業租賃制服務,並計畫推出初階款產品,打入居家市場。

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除了傳統捏、取、握等任務式治療動作,可幫助輕微腦中風患者訓練手部功能,透過機械手「好手教壞手」鏡像訓練,還能協助癱瘓程度嚴重的病友復健。
圖/ 蔡仁譯攝影

展望裝置無線化,VR增添復健趣味

投入復健機械手的業者,不只台灣廠商,國際也有義大利(Gloreha)、香港(Rehab-Robotics)等公司。

競爭者這麼多,怎麼拚高下?黃建嘉認為,復健成效需經過醫師評估,加上耗費時間長、觀察不易,因此很難說誰的產品或方法較有效,而基本要求是通過美國、台灣食藥署認證。但他相信,「輕量化」與「合理售價」將是未來發展主軸。

黃建嘉說,若未來能突破技術限制,加上政府醫療法規更開放,機械手有望能結合虛擬實境(VR)內容,提高復健趣味性;或是擺脫現行設備需連接電源、訊號線的限制,採無線傳輸,就能更真實地還原手部動作。

責任編輯:張庭銉

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總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁
總統科學獎揭曉!梁賡義院士、葉均蔚院士用創新與堅持,寫下臺灣科學光輝新頁

【總統科學獎】宗旨在於提升臺灣在國際學術界之地位,獎勵數理科學、生命科學、人文及社會科學、工程科學在國際學術研究上具創新性且貢獻卓著之學者,尤以對臺灣社會有重大貢獻之基礎學術研究人才為優先獎勵對象。

2025年11月11日,總統科學獎頒獎典禮於總統府正式舉行。2001年設立、每2年頒發1次的總統科學獎,今年已邁入第13屆,本屆的2位獲獎者,分別是生命科學組的院士梁賡義、工程科學組的院士葉均蔚。2位臺灣的科研泰斗,不僅全心全意投入創新,更樹立了典範,成為所有科研人員的榜樣。

總統賴清德在致詞時,引用諾貝爾和平獎得主曼德拉(Nelson Mandela)的話指出:「在事情完成之前,一切都看似不可能。這說明了2位院士的故事,他們對未知世界保持熱情、好奇,認真從基礎研究做起,並堅持努力到最後一刻,成功終將屬於他們。」

2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
2025年總統科學獎得主,生命科學組 梁賡義 院士(右)、工程科學組 葉均蔚 院士(左)。
圖/ 數位時代

梁院士開創廣義估計方程式 ,加速新藥問世,造福千萬病患

從數學跨足生物統計、再投身高等教育與國家衛生的梁院士,從小就喜歡數學的嚴謹,在美國華盛頓大學攻讀博士期間,因為接觸到當時炙手可熱的「存活分析」,進而對生物統計產生興趣,「投入『生物統計』是條不歸路,因為我發現,統計工具的發展,可以對人類健康有間接幫助。」後來,他前往美國約翰霍普金斯大學任教,又與同事Scott Zeger研發出新的統計方法「廣義估計方程式」,突破了傳統分析方法必須假設所有樣本獨立的侷限,讓長期追蹤資料的解讀更嚴謹,也成為全球健康研究不可或缺的工具。

梁院士研究做得出色,卻不只將心力擺在學術上,他更心心念念著臺灣的發展,持續關心高等教育、國家衛生等領域。他在美國任教的28年間,幾乎年年暑假,都返國舉辦研討會,分享國際生物統計和流行病學的新知。2010年,他乾脆辭去教職,回臺擔任國立陽明大學校長,將陽明大學打造成醫學、人文並重的全人大學。

數位時代
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
圖/ 數位時代

2017年,他又接下國家衛生研究院院長一職,並在新冠肺炎爆發期間,擔任中央流行疫情指揮中心研發組組長,與阿斯特捷利康(AstraZeneca)簽約,採購1千萬劑疫苗,完成防疫任務,「所以獲得總統科學獎,不僅是個人的榮耀,更是國家對全人教育的推動、公共衛生實踐,以及任務導向的研究重要性的肯定。能在其中有一些貢獻,我深感榮幸。」

高熵合金之父葉院士,堅持不懈打破材料學定律

被譽為「高熵合金之父」的葉院士,打破材料學界以1~2種主元素為基底的傳統,開創出能讓數十種元素混合的「高熵合金」,為元素週期表注入嶄新生命力,在半導體、智慧機械、綠能科技、國防與生醫等領域帶來突破性的應用。過去合金多以單一金屬為主,再加入少量元素微調性質,金屬種類愈多反而愈脆、延展性與硬度下降,使應用受限;然而高熵合金卻反其道而行,以4、5種以上金屬融合,展現出更佳的延展性、耐腐蝕性與硬度,重新定義合金的可能性。

令人驚訝的是,30年前葉院士提出高熵合金構想時,曾被質疑「觀念錯誤、毫無可能」。他不畏質疑,透過紮實的實驗與論證,於2004年一口氣發表5篇高熵材料論文,為高熵合金命名、定義並奠定理論基礎,後續更平均每年發表逾10篇研究,提出高熵效應、嚴重晶格扭曲效應、緩慢擴散效應與雞尾酒效應等核心概念,開創全新的材料科學典範。

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賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予葉院士。
圖/ 數位時代

如今,高熵合金不只在學界掀起熱潮,更成功落地產業。「學以致用非常重要!」葉院士強調,學術研究不該停留在象牙塔,而應投入產業、協助解決關鍵瓶頸。他不僅與國立清華大學共同成立「高熵材料研發中心」,也創辦全球首家高熵材料公司,推動技術轉移與產業升級,讓高熵合金真正走向世界舞臺。

所有總統科學獎得獎人的科學成就及重要貢獻,不僅提升臺灣學術聲譽及國際競爭力,對於增進人類生活福祉更有深遠的影響,實為臺灣學術界的最高典範。而本屆梁院士、葉院士2位得獎人終身投入科學探索、人才培育的成果,嘉惠了整個社會,更成就跨世代的深遠影響,為臺灣科學寫下光輝一頁。

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