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行動科技與應用:用智慧型手機輔助治療失語症

104/08/03 瀏覽次數 6844
隨著智慧型手機(smartphone)功能的提升與使用的漸廣,它在醫學應用方面受重視的程度益深,更吸引了大量的研發資源,目前最成熟的應用就是測量與記錄心電圖(electrocardiogram,簡稱ECG波形)。

從New Medical Ideas網頁中可以看到,智慧型手機大大改變了臨床醫療與個人照護的模式,甚至已有超過4萬個軟體可應用於醫學方面,如協助婦女懷孕計畫、監測心情變化、幫助減重,分析咳嗽是否嚴重等。

在研究應用方面,則有澳洲昆士蘭技術大學Worringham、Rojek、Stewart等人研發的智慧型手機可應用於心臟復健。他們經由整合GPS與無線傳輸,可同時記錄使用者的位置、心電圖波形、心律和速度等即時資訊,並傳輸至伺服器端。

美國航空暨太空總署強生太空中心與軌道研究公司也共同開發出乾式電極背帶,可以同時記錄12個導程的心電圖。除此之外,這個太空中心也與哈佛大學、TopCoder軟體開發公司共同主辦無線傳輸軟體競賽,讓參賽者撰寫安卓(Android)智慧型手機軟體。

美國伍斯特理工學院(Worcester Polytechnic Institute)Lee、Reyes、McManus、Mathias、Chon等學者也應用智慧型手機開發心房纖維化顫動的偵測系統。他們應用iPhone 4S照相機拍攝食指或中指指尖部分,透過所開發的應用軟體轉換成相關資訊,得以即時偵測心房纖維化顫動。

溝通是物種間非常重要的訊息傳遞行為,透過交換訊息,使物種在大自然環境中可以趨吉避凶,生生不息地繁衍著。

人類大概是現存世界上唯一會使用語言進行資訊交換的物種,經由特殊結構的嘴巴與喉嚨,再適當控制肌肉與嘴形,就可以發出各種語音來表達辭彙。隨著地域與族群演化,不同國家與民族間各自形成自我的文化習俗,使得彼此有不同的語言文字。但觀之周遭的瘖闇者,因無法以言語發音而失去了表達自我需求的能力,造成生活上很大的障礙,可見語言溝通的重要性。

失語症是一種無法以口說表達的腦部病變,主因是大腦語言區發生重大創傷。根據研究,人類大腦語言區域包含4個主要部分,分別是布洛卡區(Broca's area)、渥尼克區(Wernicke's area)、角腦回(Angular gyrus)和弓狀束(Arcuate fasciculus)。這些區域都集中在人腦的左半部,只有少數出現在右半部,每個區域各負責不同的功能。

布洛卡區位在大腦前額葉,它的主要功能是產生語言,透過神經刺激傳導,控制嘴部肌肉的運作而說話。渥尼克區則位在顳葉,主要負責理解說寫語言。角腦回位於顳葉上面和渥尼克區後面,它的功能與前者類似,和語言表達技巧有關。弓狀束則是前述兩區的連結傳導神經纖維束,藉其作相互的溝通。

失語症分類非常繁雜,令人迷惑,不過可以簡單分為下列數種,即表達性失語症、接受性失語症、傳導性失語症、無法命名性失語症和整體性失語症。

當發生腦部中風時,病患一開始常出現整體性失語症,但如果損傷部位不太大,經過早期語言治療應可以改善與復原。不過臨床常見的失語症多是無法命名類,而其最佳治療方式也是語言治療。其治療前通常會使用標準量表評估其聽力、說話、閱讀、書寫等能力損傷的程度,然後才提供適當的療程。

治療無法命名性失語症的方法是一種結構化提示方式,語言治療師會先使用圖片顯示物品,然後要求病患說出物品名稱。若病患無法指出物品名稱,則語言治療師會引導提示說明,直到病患正確說出物品名稱。但若病患在一定時間下仍無法正確說明,語言治療師會直接明述該物品名稱,並要求病患跟著正確發音。

但這治療方法常受到一些因素的影響,讓患者沒有辦法持續,因而喪失了完整治療的機會,例如治療過程通常需要一對一,流程相當耗時煩瑣;國內語言治療師數量不夠,合格者大概只約600位;受到設備限制,無法定時治療。

在智慧型手機廣泛流行下,以它為基礎開發失語症治療的應用軟體,不失為解決上述困擾的好辦法。目前學研單位已開發出多種失語症治療輔助裝置的智慧型手機規格,其軟體是架構在谷歌(Google)的安卓系統上,程式設計則是以日食(Eclipse)為主的整合開發環境(integrated development environment,簡稱IDE)。

系統軟體功能的架構包含多個子程式,每個子程式的功能分別簡述如下:病患或受測者的姓名、病歷號碼等資訊可以從輸入介面鍵入,以建立手機與雲端資料間的連結;其次系統訓練資料庫與檔案,和IP與FTP設定等,則透過手機系統與雲端網路設定程式介面輸入;再者整合QR二維碼的掃描與解讀免費應用軟體,用以對焦掃描並解讀所訓練的辭彙;最後透過訓練提示功能與訓練紀錄上傳等程式,提供受測者或病患整體訓練過程的機制與紀錄。

受測者居家自我訓練流程可以從手機開機進入畫面開始,使用者可以先從居家已經貼好QR二維碼的常接觸物品如電冰箱、電腦等著手練習。以水果刀為例,把手機對準QR二維碼後,手機會自動從雲端匯入相關資料,並開始訓練提示與記錄,最後把相關資料檔案上傳至雲端系統。

根據研究者的報告,比較兩位失語症受測者治療前後的命名正確率與反應時間,顯示這一系統能提供患者有效的改善。

雖然本文僅略述智慧型手機在醫學應用上的冰山一角,但是分析近年來智慧型手機在醫學應用上的諸多研發案例,可以發現整體研究方向已從以往臨床診斷型的輔助裝置,逐步演進為治療型系統。這一趨勢使得智慧型手機在預防醫學與個人醫學上的應用更顯重要,不過其將來的發展程度仍有賴學者專家的創意與專業,所謂「口袋內的個人醫學裝置」是可以期待的。
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