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，會對患者造成誤吸、窒息等多種危險情況，而針對腦卒中后吞咽障礙的評估和干預(yù)，目前缺少低成本、非侵入、便攜式的有效手段。
而就在近日，來自上海交通大學設(shè)計學院的朱兆鵬、何琦、印楠三位同學原創(chuàng)設(shè)計了Dysphagia Dynamics咽韻吞咽障礙康復(fù)訓練平臺（以下簡稱“咽韻”），憑借其對社會問題的前沿洞察，以及對AI等多元技術(shù)的巧妙融合，入圍了2024年戴森設(shè)計大獎國際20強名單，為解決老齡化社會中因腦卒中引發(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)計大獎的最終國際評選中未能獲得大獎，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)計學院的實驗室里，國際工業(yè)設(shè)計工程專業(yè)的研究生朱兆鵬、何琦和印楠，已針對腦卒中開展了多項研究課題。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。”
然而，現(xiàn)有的針對腦卒中后吞咽障礙干預(yù)手段，需要醫(yī)護人員通過X光、內(nèi)窺鏡等儀器直接觀察。這類檢查不僅價格昂貴，還因為內(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)護人員或患者家屬的引導和督促，更是不利于患者的依從性。
面對這些現(xiàn)有問題，團隊希望設(shè)計出一款方便操作、非侵入且便宜的解決方案。作為設(shè)計專業(yè)的學生，團隊首先敏銳地想到使用CTAR運動療法與sEMG信號結(jié)合來解決這一問題的辦法。CTAR實施簡便且干預(yù)效果好，具有較大潛力。而基于sEMG信號特征開發(fā)的吞咽障礙自動分類算法具有非侵入性的優(yōu)勢，不會對人體造成傷害，短時間內(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，為了擺脫對醫(yī)護人員的依賴，進一步提升患者康復(fù)的依從性，團隊還引入了可視化生物反饋干預(yù)手段。該手段能夠激勵患者主動進?康復(fù)訓練，并科學地提供康復(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)所需的時間和?錢成本。
據(jù)團隊成員印楠表示，在此次產(chǎn)品設(shè)計中，數(shù)據(jù)采集是耗時最久的一項工作。為了做到根據(jù)表面肌電信號進行吞咽障礙的識別評估，需要采集真實患者在吞咽過程中的sEMG信號建立數(shù)據(jù)集。因此，團隊需要一次次前往醫(yī)院病房，采集患者吞咽時的喉部肌肉運動信號。并且，由于吞咽不同量的水會導致肌肉電信號的差異，采集這些信號的過程自然變得復(fù)雜。在長達近六個月的數(shù)據(jù)收集過程中，團隊也對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，每位患者就大概需要1個小時，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)訓練平臺成功問世，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、更具依從性，可穿戴的設(shè)計也提升了患者的使用體驗。
上海交通大學設(shè)計學院院長阮昕也對學生們的作品表示了高度贊揚：“很高興交大設(shè)計學院的同學能夠收獲國際大獎的認可。我覺得咽韻的設(shè)計是我們學院教學理念一個很好的縮影，有夯實的用戶研究也結(jié)合了臨床的經(jīng)驗和反饋，最終通過長時間的反復(fù)測試，達成設(shè)計目標。設(shè)計學院一直以實踐型教學為主，我們想讓同學們了解到，無論哪種設(shè)計，都需要實踐先行，而有品質(zhì)的實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生團隊站上國際舞臺，通過科技和設(shè)計方法為現(xiàn)實問題提出創(chuàng)新方案。”
目前，作為上海交通大學設(shè)計學院團隊與上海的醫(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。
對于作品未來的商業(yè)化落地，團隊成員朱兆鵬分享到：“未來我們希望進一步擴大用戶測試的范圍，收集更多的反饋與PSD數(shù)據(jù)，同時申請相應(yīng)的專利與產(chǎn)品量產(chǎn)推進。此外，產(chǎn)品目前實現(xiàn)了吞咽障礙與健康的二分類識別，未來我們希望在此基礎(chǔ)上擴大采集樣本量，并進行精細的分級采集，以進一步實現(xiàn)分級評估，以推薦不同強度的康復(fù)訓練運動，提升產(chǎn)品對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。”
