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不只應用在遊戲!VR 技術還能結合 AI ,以 3 大效益優化自閉症兒童療程

112/11/30 瀏覽次數 1830
圖一:兒童自閉症數位療法系統模組示意圖。透過虛擬實境模擬社交情況,進一步做自閉症兒童的社交功能的評估與訓練。(影像來源:國立中央大學資訊工程學系吳曉光教授)

圖一:兒童自閉症數位療法系統模組示意圖。透過虛擬實境模擬社交情況,進一步做自閉症兒童的社交功能的評估與訓練。(影像來源:國立中央大學資訊工程學系吳曉光教授)

在 2017 年,美國發出全球第一張數位療法的 FDA 認證許可,證實了數位科技在醫療上的成效與價值,也顯示運用軟體或數位裝置來治療疾病的數位療法,將成為醫療產業的新趨勢。而長期關注兒童數位醫療研究的國立中央大學資訊工程學系吳曉光教授,在國家科學及技術委員會計畫支持下,與光電、心理診療、腦科研究、小兒科、軟體開發等不同領域專家組成研究團隊,針對自閉症類群障礙(ASD, Autism Spectrum Disorder)發展出一套數位療法,希望自閉症兒童能夠獲得更好的治療,並加速臺灣數位療法的發展。

吳曉光說明,「兒童自閉症數位療法」以評估治療患者的社交功能與注意力為主要目標,在軟體上使用團隊自行研發的 ASD 社交功能與注意力模組,以 VR 遊戲的方式,評估與訓練自閉症孩童的社交功能及注意力,在硬體上則結合 VR 頭盔、腦波偵測器、眼動儀、呼吸感測器等裝置,搜集自閉症孩童在遊戲時的反應,並搭配 AI 人工智慧進行數據分析,檢視自閉症孩童是否因為數位療法而增進了社交功能及注意力。

「ASD 社交功能與注意力模組裡的 VR 遊戲,都是根據過往心理治療師與 ASD 孩童的互動模式而設計,在搬到虛擬世界後,不只可以省下醫療人力與師長填寫自閉症兒童評估問卷時間,還能記錄完整過程,減少人為主觀的判斷,」吳曉光強調。

VR 應用在「兒童自閉症數位療法」的運作模式

圖二:兒童自閉症數位療法情境架構圖。(影像來源:國立中央大學資訊工程學系吳曉光教授)

圖二:兒童自閉症數位療法情境架構圖。(影像來源:國立中央大學資訊工程學系吳曉光教授)

吳曉光進一步解釋數位療法的運作模式:先就評估面而言,傳統的自閉症評估是非常麻煩、耗時且相對主觀的過程,孩童不只要與心理治療師面談及進行檢測,還需要家長和學校老師填寫問卷,最後才能交由醫師進行綜合評估。而「兒童自閉症數位療法」設計了 VR 虛擬教室,在孩童與虛擬兒童互動的過程中,觀察其腦波反應、行為表現及眼動狀態並給予綜合評分,協助醫師或治療師判斷其是否具備自閉症特質。

與傳統評估方式相比,「兒童自閉症數位療法」的效益有三點,首先是可以減少孩童等待檢測的時間,只要為每位孩童安排獨立空間,就可以多人同步進行檢測;再來是可以突破距離限制,即便是位於偏鄉的孩童也能遠距評估,不會受到治療師人力不足而影響療程;最後以數據來判斷孩童的行為表現與生理反應,相對於傳統心理治療師判斷結果較為客觀。

再就治療面來看,當確認孩童為自閉症患者後,接下來就進入訓練階段,運用 8 個星期的時間進行社交軟體遊戲,例如丟接球、紙牌、堆積木等,系統會以示範、行為鏈結、口語及視覺提示等方式,引導孩童做出目標行為,進而訓練其社交功能與注意力。

AI 結合多模感測技術,讓兒童自閉症治療更精準

吳曉光強調,過往與兒童自閉症相關的數位療法研究,多半只蒐集孩童的某一項生理反應,較少有包括腦電、眼球軌跡追蹤、頭部轉動、肢體動作、瞳孔大小以及眨眼頻率等多模態神經感測技術的研究,也沒有對於所有指標進行總體建模分析,更不用說使用人工智慧相關的方法進行數據分析。

圖三:兒童自閉症數位療法原型機示意圖。此設備綜合 VR 頭戴式顯示器和結合多模態神經感測技術的原型機,能夠收集包含腦電、眼球追蹤等多模態感測數據。(影像來源:國立中央大學資訊工程學系吳曉光教授)

圖三:兒童自閉症數位療法原型機示意圖。此設備綜合 VR 頭戴式顯示器和結合多模態神經感測技術的原型機,能夠收集包含腦電、眼球追蹤等多模態感測數據。(影像來源:國立中央大學資訊工程學系吳曉光教授)

因此,「兒童自閉症數位療法」突破了傳統限制,將感測器與 VR 裝置結合,同步採集大量的多模態神經感測數據,再透過分離並運算各式特徵(feature)的方式,探索對於分類 ASD 具有合適敏感度的生物指標,以驗證觀察到的結果,再結合 AI 數據分析,可以更客觀的與家長溝通孩童在各項指標的表現。

「參與本次研究計畫的 ASD 患者,在社交功能與注意力上都有很明顯的改善,」吳曉光說,顯見數位療法對兒童自閉症治療的助益。因此,吳曉光團隊未來將持續尋找更多不同的合作夥伴,希望能延續研究結果,讓數位療法可以真正落地到醫療環境,不只展現臺灣發展數位醫療的能力,更希望幫助更多孩子獲得更精準而有效的治療。

資料來源

● 採訪國立中央大學資訊工程學系吳曉光教授

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