由馬斯克創立的腦機介面公司,從今年初起陸續公布初步臨床試驗結果:四肢癱瘓的受試者靠意念就能操作電腦、暢玩遊戲,甚至用機械手臂拿起杯子;語言能力受損的漸凍症患者,也藉由裝置成功用發病前的聲音與人溝通。這些令人驚嘆的研究成果,讓腦機介面技術從實驗室逐漸走入大眾視野。
放眼亞洲,中國、韓國、日本紛紛投入腦機介面研發,台灣又走到哪一步?國內專家指出,台灣現階段的研究以非侵入式技術為主,著重探索腦機介面在中風復健、神經及精神相關疾病等領域的應用潛力,目標同樣放在產品化之上。
所謂非侵入式,是指透過頭皮外的感測器讀取腦波訊號,不需要開顱植入電極,風險相對較低;相對的侵入式技術訊號品質更高,但手術風險與倫理門檻也更高。台灣團隊現階段選擇從非侵入式切入,正是看中其臨床推廣的可行性。
中風復健是台灣團隊的主戰場。林口長庚醫院復健科醫師裴育晟分享,其研究團隊多年來投入上肢外骨骼復健機器人的開發,用以帶動手指活動、協助中風患者訓練癱瘓的手部,現規劃將其進一步與腦機介面結合,讓患者利用大腦訊號控制機器人,進行更細緻的手部復健。
為什麼鎖定手部?從生理學和大腦結構特性來看,中風患者經過復健後,手部功能恢復通常都比下肢更慢;手部功能若持續受限,可能對患者日常生活及工作能力造成極大影響。如何強化中風患者手部復健的成效,正是臨床關注的重點,也是團隊積極投入的原因。
目前裴育晟的團隊已與韓國、德國研究人員合作組成跨國研究團隊,期盼結合台灣的外骨骼機器人、德國演算法及韓國腦機介面技術,持續推進相關研究計畫,並表示希望能在近年取得成果與大眾分享。
國立陽明交通大學電機工程學系教授柯立偉則從另一個角度切入。他指出,以國外公布的臨床試驗結果為例,研究對象現多為脊髓損傷患者,但這類患者在台灣其實個案數較少;該團隊的研究因此以國內更常見的中風患者為主要對象。
具體做法是:患者可透過具有特定特徵的腦波訊號控制外骨骼。例如當患者開始進行復健、專注力提升時,系統偵測到腦波變化後,可執行協助站立和行走的指令;患者想休息時,則可透過閉眼觸發坐下休息的指令。藉此,患者可在機器人的協助下,完成包含起身、站立、行走和休息的完整復健流程。
這背後的復健邏輯值得一提。過去的復健多以外部設備刺激周邊神經;納入腦機介面後,大腦為完成某個動作而發動訊號,中樞神經也會受到刺激;患者走路復健時,周邊神經會受刺激,對中樞神經也是一種回饋。如此一來,復健的機制將更完整。
不過這並非一次訓練就能達成,仍須反覆練習。團隊也持續觀察受試患者的肌肉力量、動作控制準確度、腦功能變化等指標,評估腦機介面裝置對復健成效的助益。
除了復健,腦波分析技術也正走進疾病輔助診斷。柯立偉表示,基本上只要跟腦部有關的疾病,例如神經性疾病、精神相關疾病等,都希望腦機介面技術未來有機會派上用場。
注意力不足過動症的輔助辨識是一例。過去的診斷仰賴家長、教師觀察及醫師行為評估,需要較長時間蒐集資訊;因應臨床早期辨識、及早介入的需求,該團隊與多位醫師合作,在北、中、南展開臨床研究。
目前團隊已透過腦波資料與機器學習,區分出一般兒童與過動症兒童的腦波特徵,並已累積超過300例臨床研究個案。接著團隊建立AI輔助診斷系統,讓受試兒童配戴腦波帽後玩遊戲,以此蒐集其腦波,即時分析專注力、壓力、疲勞等指標,並於短時間內產出報告供醫師參考。
團隊強調,這套系統雖無法取代完整的臨床評估,但能作為既有評估方式的補充資訊,為醫師診斷提供多一項參考依據。
另一個應用方向是偏頭痛發作預測。柯立偉與臺北榮民總醫院副院長王署君的團隊合作,探討腦機介面裝置預測偏頭痛發作的應用潛力。部分偏頭痛患者發病頻率較低、每月僅數次,較難掌握頭痛何時發作、是否該提前吃藥或備藥;偏頭痛一旦突然發作,對日常工作與生活都是一大困擾。
研究團隊先蒐集患者在不同狀態下的腦波資料,包括過去幾天有無頭痛發作、剛頭痛發作結束等,並建立AI分析模型,接著可判斷患者當下的腦波是否具有偏頭痛發作前期的特徵,以預測未來數小時內是否可能出現頭痛。
目前已累積80多名受試者,預警模型準確率達約9成。團隊繼續朝較簡易、日常可自行量測的腦機介面裝置發展,也積極以取得醫療器材認證、實際進入臨床應用為目標。
除了過動症和偏頭痛,柯立偉的團隊也將研究延伸至帕金森氏症、失智症及認知障礙等疾病,逐步探究腦波分析技術在輔助疾病診斷、認知功能評估等不同方面的應用潛力。
從學術研究走到產品化,還有哪些關卡待突破?裴育晟指出,腦機介面要從學術研究走到產品化,再到取得醫療器材許可、累積臨床效益證據,每個階段之間都存在很大的距離。腦機介面技術研發具有高投資、高風險的特性,且成功率不高,台灣若要推進自主研發進程,需要獲得相應的資源支持。
柯立偉則以其團隊研發的腦波帽為例說明。目前相關設備已通過電氣安全規範及相容性檢測;但接下來若要實現產品化,醫療器材製造對工廠資格、生產標準等皆有嚴格要求,「這就不是學校單位的強項」,還須尋找符合醫療器材製造規範的合作廠商,協助硬體設備生產,並朝後續取證、量產等目標努力。
另一個技術瓶頸是訊號延遲。目前受試者用大腦意念想像動作,從指令傳送到實際操控設備,中間仍存在數秒的延遲。現階段研究團隊規劃將相關演算法整合至AI晶片,也正與工研院及台灣大學電機系教授合作展開新一代AI晶片設計,目標為提升訊號回饋速度和系統的反應效率——而IC設計正是台灣半導體產業的強項。
台灣團隊也把研究成果帶上國際舞台。「台灣AI生醫聯合展示中心」於美國亞利桑那州設立,陽明交大研究團隊於2025年10月進駐,成為少數進駐該中心的學校單位,也展示了結合腦機介面與神經回饋的研究成果。當地具備較為完善的生醫科學研究資源,亦為跨國交流的平台,近期已有數家國外企業對團隊的技術表達興趣、希望進一步合作。
至於台灣是否應進一步投入侵入式腦機介面研發,兩位專家看法互補。裴育晟以韓國為例指出,該國近年推動國家型計畫,編列預算扶植侵入式相關研究,涵蓋機器人、晶片跟電極等製程;相較之下國內目前則尚未有類似規劃,「也希望台灣在這一波的趨勢不要缺席。」
柯立偉則回應,從目前非侵入式研究進展來看,國內團隊在演算法、訊號處理、分析系統的建置等已具備一定研究基礎;歐美侵入式研究已取得顯著成果,若未來侵入式電極相關技術逐漸成熟並取得認證,國內研發團隊可評估引進電極設備、用於訊號蒐集,再與國內醫療團隊合作,結合本土臨床需求進行後續裝置開發,或有助於加快研究進程、實現技術落地。
超過300例:台灣團隊累積的過動症兒童腦波臨床研究個案數,是AI輔助辨識系統的訓練基礎。
約9成:偏頭痛發作預警模型的準確率,80多名受試者的腦波資料是模型的後盾。
數秒:目前從大腦發出指令到設備實際動作之間仍存在的延遲,也是AI晶片要解決的痛點。
2025年10月:陽明交大研究團隊進駐美國亞利桑那州智慧醫療展示中心的時間點,象徵技術開始走向國際產學合作。
後續發展值得關注:技術仍在研發階段,產品化與臨床落地仍需時間;跨國合作的進展、醫療器材取證的時程,以及台灣是否啟動國家級的侵入式研發規劃,都是觀察重點。