[生醫] 虛擬成為真實:全癱病患利用 Oculus Rift 復健,重獲肌肉自主能力

[生醫] 虛擬成為真實:全癱病患利用 Oculus Rift 復健,重獲肌肉自主能力

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虛擬成真:全癱病患利用 Oculus Rift 復健,重獲肌肉能力
杜克大學團隊讓患者穿上機器輔具並戴上 Oculus Rift 眼鏡,在虛擬實境中練習走路。病患歷經 1 年訓練,其大腦可以控制腿部肌肉,並讓機械輔具做出對應的動作。病患的雙腿也漸漸恢復知覺。Link

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病患頭戴虛擬裝置和腦電圖掃描儀(Electroencephalography,EEG)復健。圖:Scientific Reports

陳誌睿:

虛擬實境除了用在遊戲或情色影片,在醫學上也有了重要貢獻 ─ 讓脊髓損傷的全癱病人能再次站起。

「完全癱瘓」是指病人脊隨(因車禍或意外)無法接收來自大腦的指令,導致身體四肢無法活動,與無法自主控制器官。現有的復健技術無法提供全癱病人有效協助。

杜克大學神經科學家尼可拉斯發現透過虛擬實境眼鏡、腦機介面與外骨骼機器設備,經過一年訓練,原先完全癱瘓的病人可變為偏癱(按:半身不遂)。病人可以自主控制下肢肌肉,並且控制排尿。病人可以不依賴導尿管,更避免接踵來的感染問題。這正是全癱病人死因的第一名。

該研究團隊讓病人戴上虛擬實境眼鏡,並下指令要病人抬高肢體,同時偵測病人腦波。若偵測到病人腦部發出控制「抬腳行為」的訊號,就在虛擬實境中顯示病人的腳「抬起來了」。想像一下,當你帶著虛擬實境眼鏡,想著要抬腳。頭往下一看,看到虛擬的腳真的抬起來了。腳落到地面時,還會有模擬的震動觸覺。這種回饋會讓病人瞬間以為是真實情境,而強化了病人「自己能抬腳」的真實感覺。

這種訓練在一開始的幾個月完全沒有任何成效。推測是因為病人的大腦自動移除了「抬腳行為」所需要的神經元訊號傳遞方式。約莫經過四個月到半年的訓練,這些訊號傳遞方式才恢復。

而經過一年訓練,過半病人能自主控制下肢肌肉。至此,全癱患者的運動功能、觸覺,乃至內臟控制功能都有改善。過去的治療方式從未達到這種成效。而且杜克大學的研究驚人之處在於,病人大腦能重新產生(reinsert)原本已失去的腦區活化模組。活化模組就是神經元活化的順序與強度;經由不同的神經元活化,大腦可以傳遞資訊。例如腦區內神經元有 10 個,分別以 1-10 標籤,抬腳的活化模組可能是 5 → 6 → 1 → 4。

換句話說,虛擬實境不只是幫助癱瘓病人找回行走的能力,甚至能讓大腦藉由模擬訓練,可以新增已經消失的功能,甚至激發原先沒有的能力。

在台灣,台北醫學大學陳適卿副院長亦有開設虛擬實境治療。台大徐瑋勵及陽明大學楊雅如、王瑞瑤老師是這方面的翹楚。

封面圖片來源:Wikimedia

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