的人肌萎缩性脊髓侧索硬化症肌萎缩性脊髓侧索硬化症患者控制肌肉的能力逐渐下降。因此，他们经常失去说话的能力，很难与他人沟通。
麻省理工学院(MIT)的一组研究人员现在设计了一种可伸缩的皮肤状装置，可以连接到病人的脸上，并可以测量诸如抽搐或微笑等微小动作。使用这种方法，患者可以通过设备测量和解释的微小动作来表达各种情感，比如“我爱你”或“我饿了”。
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研究人员希望他们的新设备能让患者以一种更自然的方式交流，而不必处理笨重的设备。的可穿戴传感器薄而可以伪装化妆以匹配任何肤色，使其不引人注目。“我们的设备不仅是可展望的，柔软，一次性和光线，它们也是视觉上的，”LG电子职业发展助理和科学团队领导者的LG Electronics Career开发助理教授Canan Dagdeviren说。“你可以伪装它，没有人会认为你的皮肤上有一些东西。”
研究人员在两名ALS患者(一女一男，以平衡性别)身上测试了他们的初始版本的设备，结果表明，该设备能够准确区分三种不同的面部表情——微笑、张开嘴和噘嘴。
据传感器
Dagdeviren的实验室是整合解码器组，专门开发整合(柔性和可拉伸)电子设备，可以附着在身体上，用于各种医疗应用。2016年，世界著名物理学家史蒂芬·霍金访问了哈佛大学，当时达格德维伦还是哈佛大学研究员协会的一名junior fellow。此后，她开始对帮助神经肌肉障碍患者交流的方法产生了兴趣。
霍金于2018年去世，患有进展缓慢的肌萎缩性侧索硬化症。他能用一个红外传感器可以检测到他的脸颊的抽搐，移动光标在行和列的字母。虽然有效，但这一过程可能很耗时，需要笨重的设备。
其他肌萎缩性侧索硬化症患者也使用类似的方法设备测量控制面部肌肉的神经的电活动。然而，这种方法也需要笨重的设备，而且并不总是准确的。“这些设备非常坚硬，呈平面状，四四方方，可靠性是一个大问题。你可能不会得到一致的结果，即使是在同一天内从相同的病人身上，”Dagdeviren说。
大多数肌萎缩性侧索硬化症患者最终也会失去控制肢体的能力，所以打字并不是帮助他们交流的可行策略。麻省理工学院的团队开始设计一种可穿戴的界面，患者可以用一种更自然的方式进行交流，而不需要当前技术所需要的笨重设备。
他们创造的装置由四个组成压电传感器嵌入在一层薄薄的硅薄膜中。的传感器它可以检测皮肤的机械变形，并将其转换为易于测量的电压。所有这些组件都很容易批量生产，因此研究人员估计，每台设备的成本约为10美元。
研究人员在健康志愿者身上使用了一种称为数字成像相关的方法，帮助他们选择传感器最有用的位置。他们在受试者的脸上随机画了一个黑白斑点图案，然后用多台相机拍摄了该区域的许多图像，当受试者进行面部动作时，如微笑、抽搐脸颊或用嘴模仿某些字母的形状。这些图像由软件处理，软件会分析这些小点是如何相互移动的，以确定单个区域所经历的应变量。
麦金托什说:“我们让受试者做不同的动作，然后绘制出脸部每个部位的应变图。”“然后我们查看应变图，确定设备在面部的正确应变水平，并确定这是放置设备进行试验的合适位置。”
研究人员还使用皮肤变形的测量来训练a机器学习区分微笑、张嘴和撅嘴的算法。利用这种算法，他们在两名ALS患者身上测试了这种设备，在区分这些不同动作方面的准确率达到了75%左右。健康受试者的准确率为87%。
增强沟通
研究人员表示，基于这些可检测的面部运动，可以创建一个短语文库或者单词以对应于不同的运动组合。“我们可以根据可以使用的动作创建可自定义的消息，”Dagdeviren说。“您可以在技术上创建现在没有其他技术的数千条消息。这一切都取决于您的库配置，可以为特定的患者或患者组设计。”
来自传感器的信息被发送到一个手持处理单元，该处理单元使用研究人员训练的识别面部动作的算法进行分析。研究人员说，在目前的原型中，这个单元是连接到传感器的，但这种连接也可以是无线的，以方便使用。
研究人员已经为这项技术申请了专利，他们现在计划在更多的病人身上进行测试。研究人员说，除了帮助患者交流，该设备还可以用来跟踪患者的疾病进展，或衡量他们正在接受的治疗是否有任何效果。麻省理工学院研究生法里塔·塔斯尼姆(Farita Tasnim)说:“有很多临床试验正在测试一种特定的治疗方法是否对逆转ALS有效。”“而不是仅仅依靠患者报告他们感觉更好或感觉更强，这种设备可以提供定量测量来跟踪有效性。”
来源：麻省理工学院
