腦卒中患者的吞咽痛點(diǎn)，“咽韻”用非侵入式智能可穿戴設(shè)備解決了 | 科技有溫度
隨著人口老齡化程度日益加深，腦卒中發(fā)病率日漸升高，而吞咽障礙作為腦卒中后最常見的并發(fā)癥之一，會(huì)對(duì)患者造成誤吸、窒息等多種危險(xiǎn)情況，而針對(duì)腦卒中后吞咽障礙的評(píng)估和干預(yù)，目前缺少低成本、非侵入、便攜式的有效手段。
而就在近日，來自上海交通大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院的朱兆鵬、何琦、印楠三位同學(xué)原創(chuàng)設(shè)計(jì)了Dysphagia Dynamics咽韻吞咽障礙康復(fù)訓(xùn)練平臺(tái)（以下簡稱“咽韻”），憑借其對(duì)社會(huì)問題的前沿洞察，以及對(duì)AI等多元技術(shù)的巧妙融合，入圍了2024年戴森設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)國際20強(qiáng)名單，為解決老齡化社會(huì)中因腦卒中引發(fā)的吞咽障礙病例增加問題提供了有效方案。盡管他們在2024年戴森設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)的最終國際評(píng)選中未能獲得大獎(jiǎng)，但依舊向世界展現(xiàn)了中國發(fā)明家的原創(chuàng)力量與未來潛能。
為了改善腦卒中患者的治療和康復(fù)效果，在交大設(shè)計(jì)學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室里，國際工業(yè)設(shè)計(jì)工程專業(yè)的研究生朱兆鵬、何琦和印楠，已針對(duì)腦卒中開展了多項(xiàng)研究課題。據(jù)何琦表示，“接觸了大量腦卒中患者后，我們才知道他們連正常吃東西、喝水都做不到?！?/p>
然而，現(xiàn)有的針對(duì)腦卒中后吞咽障礙干預(yù)手段，需要醫(yī)護(hù)人員通過X光、內(nèi)窺鏡等儀器直接觀察。這類檢查不僅價(jià)格昂貴，還因?yàn)閮?nèi)窺鏡的侵入性讓人很不舒服，容易造成患者的抵觸心理，難以在社區(qū)、家庭中推廣。并且，傳統(tǒng)的吞咽障礙康復(fù)干預(yù)手段依賴醫(yī)護(hù)人員或患者家屬的引導(dǎo)和督促，更是不利于患者的依從性。
面對(duì)這些現(xiàn)有問題，團(tuán)隊(duì)希望設(shè)計(jì)出一款方便操作、非侵入且便宜的解決方案。作為設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生，團(tuán)隊(duì)首先敏銳地想到使用CTAR運(yùn)動(dòng)療法與sEMG信號(hào)結(jié)合來解決這一問題的辦法。CTAR實(shí)施簡便且干預(yù)效果好，具有較大潛力。而基于sEMG信號(hào)特征開發(fā)的吞咽障礙自動(dòng)分類算法具有非侵入性的優(yōu)勢，不會(huì)對(duì)人體造成傷害，短時(shí)間內(nèi)能夠反復(fù)檢查。將兩者優(yōu)勢結(jié)合，即可解決侵入性的難題。
此外，為了擺脫對(duì)醫(yī)護(hù)人員的依賴，進(jìn)一步提升患者康復(fù)的依從性，團(tuán)隊(duì)還引入了可視化生物反饋干預(yù)手段。該手段能夠激勵(lì)患者主動(dòng)進(jìn)?康復(fù)訓(xùn)練，并科學(xué)地提供康復(fù)策略，有效優(yōu)化了腦卒中后吞咽障礙的康復(fù)流程，縮短了以往康復(fù)所需的時(shí)間和?錢成本。
據(jù)團(tuán)隊(duì)成員印楠表示，在此次產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)采集是耗時(shí)最久的一項(xiàng)工作。為了做到根據(jù)表面肌電信號(hào)進(jìn)行吞咽障礙的識(shí)別評(píng)估，需要采集真實(shí)患者在吞咽過程中的sEMG信號(hào)建立數(shù)據(jù)集。因此，團(tuán)隊(duì)需要一次次前往醫(yī)院病房，采集患者吞咽時(shí)的喉部肌肉運(yùn)動(dòng)信號(hào)。并且，由于吞咽不同量的水會(huì)導(dǎo)致肌肉電信號(hào)的差異，采集這些信號(hào)的過程自然變得復(fù)雜。在長達(dá)近六個(gè)月的數(shù)據(jù)收集過程中，團(tuán)隊(duì)也對(duì)那些愿意努力配合研究的患者們充滿感激，“我們要采集全面的電信號(hào)，每位患者就大概需要1個(gè)小時(shí)，吞八到九杯水”。
最終，經(jīng)過反復(fù)的患者測試和大量的數(shù)據(jù)收集，咽韻吞咽障礙康復(fù)訓(xùn)練平臺(tái)成功問世，該發(fā)明包含頸部可穿戴硬件和配套軟件，相比傳統(tǒng)治療方式更加高效、經(jīng)濟(jì)、更具依從性，可穿戴的設(shè)計(jì)也提升了患者的使用體驗(yàn)。
上海交通大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院院長阮昕也對(duì)學(xué)生們的作品表示了高度贊揚(yáng)：“很高興交大設(shè)計(jì)學(xué)院的同學(xué)能夠收獲國際大獎(jiǎng)的認(rèn)可。我覺得咽韻的設(shè)計(jì)是我們學(xué)院教學(xué)理念一個(gè)很好的縮影，有夯實(shí)的用戶研究也結(jié)合了臨床的經(jīng)驗(yàn)和反饋，最終通過長時(shí)間的反復(fù)測試，達(dá)成設(shè)計(jì)目標(biāo)。設(shè)計(jì)學(xué)院一直以實(shí)踐型教學(xué)為主，我們想讓同學(xué)們了解到，無論哪種設(shè)計(jì)，都需要實(shí)踐先行，而有品質(zhì)的實(shí)踐是在理論支撐之下的。未來，我們也希望能培養(yǎng)更多像咽韻這樣的學(xué)生團(tuán)隊(duì)站上國際舞臺(tái)，通過科技和設(shè)計(jì)方法為現(xiàn)實(shí)問題提出創(chuàng)新方案?！?/p>
目前，作為上海交通大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院團(tuán)隊(duì)與上海的醫(yī)院聯(lián)合孵化的治療模式創(chuàng)新，咽韻產(chǎn)品的可穿戴硬件與配套APP已經(jīng)完成開發(fā)與小范圍的用戶測試。
對(duì)于作品未來的商業(yè)化落地，團(tuán)隊(duì)成員朱兆鵬分享到：“未來我們希望進(jìn)一步擴(kuò)大用戶測試的范圍，收集更多的反饋與PSD數(shù)據(jù)，同時(shí)申請(qǐng)相應(yīng)的專利與產(chǎn)品量產(chǎn)推進(jìn)。此外，產(chǎn)品目前實(shí)現(xiàn)了吞咽障礙與健康的二分類識(shí)別，未來我們希望在此基礎(chǔ)上擴(kuò)大采集樣本量，并進(jìn)行精細(xì)的分級(jí)采集，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)分級(jí)評(píng)估，以推薦不同強(qiáng)度的康復(fù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)，提升產(chǎn)品對(duì)不同程度吞咽障礙患者的適配度，加速科技創(chuàng)新成果落地。”
