具虛擬實境與功能性電刺激之遠距平衡復健系統研發

本團隊先前藉由力板量測人體足底壓力中心(COP: center of pressure)用以回饋控制功能性電刺激 系統結合視覺回饋的平衡復健系統證實透過經皮表面功能性電刺激(Transcutaneous Surface Functional Electrical Stimulation, sFES)的適時介入來刺激下肢肌肉群，可提升中風偏癱患者在雙腳站立的穩定 度，有助於提昇中風偏癱患者獨立執行日常活動(Activities of Daily Life, ADL)的能力。但為便捷平衡 失調者(中風偏癱患者、運動功能障礙者、老人等)在居家活動空間中也能使用平衡復健系統來協助雙 腳穩定站立以及延續平衡復健訓練。本研究計畫著手研發一套具虛擬實境與功能性電刺激之遠距平衡 復健系統。為了讓平衡失調者可以空出工作手方便各種用途，計畫會研製使用加速規驅動的回饋式功 能性電刺激器，可以主動刺激平衡失調者下肢肌肉群並調控輸出電流量。 系統完成後，平衡失調者僅需於復健療程初期，前往醫院接受醫師醫囑與治療師的指導，稍後就 可在家進行平衡復健訓練。本研究計畫可提供的好處有 (1) 輕便化增加可近性： 人性化、輕便化、低價化的站立平衡訓練與復健系統，感測器易於穿戴，可以增加站立平衡 訓練與復健的可近性。讓平衡失調者可在其喜愛的環境中進行自主性或半自主性的運動。 (2) 虛擬實境增加娛樂性 客製化的站立平衡訓練與復健用虛擬實境遊戲，讓站立平衡訓練與復健娛樂化，提昇平衡失 調者接受運動治療時之目標導向以及參與動機。 (3) 遠距監控復健成效方便居家使用: 使用數位電子技術來記錄歸納以及量化評估平衡失調者個別的站立平衡訓練與復健資料，讓 醫事人員利用遠距監控的方式了解平衡失調者的復健成效與規劃療程。 (4) 具有申請專利潛力的復健系統。未來可進行技術轉移，促進產學合作與國內醫學工程產業升 級。 本研究計畫結合醫師，治療師，醫學工程，電機工程與資訊科學專業人才。第一年已經成功使用 加速規取代力板來量測正常人的足底壓力中心變化情形，使用加速規來量測平衡失調者的足底壓力中 心變化情形的試驗也在進行中。 研究計畫第二年預期完成事項： (1) 量測動態/靜態站立平衡訓練使用肌肉群之電生理特性及擬定回饋控制策略。 (2) 研發回饋控制式多頻道功能性電刺激器以及回饋控制策略。 (3) 研發互動式虛擬實境復健遊戲軟體，開發平衡失調者專用的互動式虛擬實境遊戲。 (4) 整合可攜式功能性電刺激器與互動式虛擬實境復健遊戲軟體。 (5) 招募平衡失調者驗證系統可行性及站立平衡訓練與復健臨床實驗。 (6) 發表研究成果於國際期刊上 研究計畫第三年預期完成事項： (1) 中央實驗室資料庫的建置。 (2) 移植回饋控制策略與虛擬實境遊戲到嵌入式系統上完成小型化。 (3) 再行招募平衡失調者協助進行小型化系統可行性驗證與臨床實驗。 (4) 開發數款互動式虛擬實境遊戲，供平衡失調者選用，以維持其參與動機與興趣。 (5) 發表研究成果於國際期刊上。