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電影《阿凡達》成真!他靠「腦波數據」協助漸凍人、憂鬱、過動症患者

北科大研發處副研發長暨機械工程系副教授劉益宏,是靠「腦波數據」研發出醫療行動載具的重要推手。(攝影/陳稚華)

是否還記得在電影《阿凡達》中,雙腳癱瘓的男主角Jake,利用神經網絡機器連線,靠著意念操控替身阿凡達,與潘朵拉星球上的納美人溝通?現實生活中,竟然已經成真了!

北科大研發處副研發長暨機械工程系副教授劉益宏,正是靠「腦波數據」研發出醫療行動載具應用的重要推手。

機械背景出身的劉益宏,現在卻走到腦波數據領域,他笑說腦波研究做了7年,但與腦波相關的演算法已做了超過20年,「6、7年剛做腦波時,我們一張訂單都接不到,但近年來隨著腦波越來越受重視,算是生意興隆。」

目前劉益宏帶領的北科大團隊合作對象包括:台大精神科的腦波輔助憂鬱症診斷,北榮、馬偕的兒童神經科的ADHD(注意力不足過動症)腦波輔助診斷,及北榮的老年精神科做阿茲海默症診斷、與台灣漸凍人協會發展腦波的溝通輔具,甚至連哈佛醫學院研究腦波輔助診斷團隊,都與他們合作。

「脊髓損傷患者走3步,卻花了我們2年...」

提到與台灣漸凍人協會的合作,劉益宏有感地說,認識一位音樂家朋友,看著她到後期身體插著鼻胃管、氣切、睡覺時眼睛也無法閉上,「因為他們眼皮無法控制,每天都只能盯著天花板看。漸凍人最怕到某一個階段,他們(的行動)就像被鎖在軀殼裡……」於是,劉益宏開始幫她建構一個腦機介面(Brain-Computer Interface, BCI)的漸凍人輔具,讓患者可以透過意念去回答一些簡單的問題,也讓他們在末期還能保有一些生活的自主性。

劉益宏團隊設計的「意念溝通輔具」已做了3年,設計原理就是請患者把想做的事情,先在腦中想像自己在做那個動作,「我們就把這個動作從腦波中decode(解碼)出來、再把數據output(輸出)。」不過劉益宏也提到,漸凍症患者最大的問題就是運動神經的退化,但每個人的大腦型態又不太一樣,很難去做一個統計分析,必須客制化為每位患者做一個大腦的溝通輔具。

劉益宏團隊也與雙和醫院合作,針對中風患者做踏步的運動想像訓練,「讓患者能在跑步機上走路,他大概就可以出院了!但我們要如何讓患者加速達到?就是透過運動想像,又如何達到那個『想』?我們就用腦波去解碼,把患者的想像解碼出來,針對左右踏步進行解碼,做完後再搭配復健機。」劉益宏也提到,過程中演算法的關鍵在於如何讓非腦波的訊號,可以從腦波中去除掉。

「我們也遇到有人問說,為什麼要讓患者走路?坐輪椅不就好了?」劉益宏解釋,第一個是生理健康因素,因走路時人體的震動會帶動內臟器官的摩擦,對身體有好處;再來也是為了讓患者覺得,自己的存在是有尊嚴的。

劉益宏帶領的北科大團隊,設計的腦波數據裝置。(攝影/限定情趣商品購買優惠陳稚華)

男潮吹教學「過動兒」也能透過腦波裝置,早期診斷早期治療

除了漸凍人、脊髓損傷、中風患者再到憂鬱症,劉益宏也提到台灣社會大眾普遍忽視的ADHD(注意力不足過動症)患者。

劉益宏表示,不管是過動症還是阿茲海默症,都發現是大腦皮質或副皮質區產生結構上的變化、或是活動上的異常,所造成的生理疾病。嘉義長庚精神科醫師陳錦宏曾指出,「台灣ADHD盛行率為7.5-9%,但只有近2%的孩子尋求診斷、1%接受完整治療。」

歸咎其原因,發現是因病識感不足(指患者對於自己健康狀態的知覺能力缺乏),及父母認為小孩被診斷為過動症是不當指控,導致醫師之後開診斷僅標註「疑似」過動症。「這是一個很大的問題,所以醫師非常需要我們這樣的儀器去幫他們說服家長!」劉益宏說。

他進一步分析,研究發現ADHD患者的持久性專注力是缺乏的,「所以我們在測試當中,會透過讓患者去做追球等動作,用演算法分析患者在專注行為下跟一般人有何不同。」劉益宏和團隊設計的腦波輔具,利用兩個電極去驅動大腦,數據產生報表後便可拿給醫師看,讓醫師可以跟患者分析病況。

「其實現在ADHD的市場非常大,困難在於沒有量測的方式,所以造成在診斷過程非常冗長,且跟醫師的經驗與專業有很大的關係。」目前劉益宏的團隊也與台北榮總合作,預計收100位ADHD患者做測試,讓過動兒在台灣能更被重視與接受治療。

對於整個腦波數據裝置研究的困難,劉益宏提到,「目前最大的困難還是在於資料的蒐集,與專業人才的資訊判讀。」不過他認為這是條對的路,也希望腦科學在未來能像歐美國家一樣更被重視,「因為腦科學已經不只是Science(科學),他已經進入到我們民生用途當中。希望透過數據分析,能幫助到更多需要的人!」

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