是否還記得在電影《阿凡達》中，雙腳癱瘓的男主角Jake，利用神經網絡機器連線，靠著意念操控替身阿凡達，與潘朵拉星球上的納美人溝通？現實生活中，竟然已經成真了！
北科大研發處副研發長暨機械工程系副教授劉益宏，正是靠「腦波數據」研發出醫療行動載具應用的重要推手。
機械背景出身的劉益宏，現在卻走到腦波數據領域，他笑說腦波研究做了7年，但與腦波相關的演算法已做了超過20年，「6、7年剛做腦波時，我們一張訂單都接不到，但近年來隨著腦波越來越受重視，算是生意興隆。」
目前劉益宏帶領的北科大團隊合作對象包括：台大精神科的腦波輔助憂鬱症診斷，北榮、馬偕的兒童神經科的ADHD（注意力不足過動症）腦波輔助診斷，及北榮的老年精神科做阿茲海默症診斷、與台灣漸凍人協會發展腦波的溝通輔具，甚至連哈佛醫學院研究腦波輔助診斷團隊，都與他們合作。
「脊髓損傷患者走3步，卻花了我們2年...」
提到與台灣漸凍人協會的合作，劉益宏有感地說，認識一位音樂家朋友，看著她到後期身體插著鼻胃管、氣切、睡覺時眼睛也無法閉上，「因為他們眼皮無法控制，每天都只能盯著天花板看。漸凍人最怕到某一個階段，他們（的行動）就像被鎖在軀殼裡……」於是，劉益宏開始幫她建構一個腦機介面（Brain-Computer Interface, BCI）的漸凍人輔具，讓患者可以透過意念去回答一些簡單的問題，也讓他們在末期還能保有一些生活的自主性。
劉益宏團隊設計的「意念溝通輔具」已做了3年，設計原理就是請患者把想做的事情，先在腦中想像自己在做那個動作，「我們就把這個動作從腦波中decode（解碼）出來、再把數據output（輸出）。」不過劉益宏也提到，漸凍症患者最大的問題就是運動神經的退化，但每個人的大腦型態又不太一樣，很難去做一個統計分析，必須客制化為每位患者做一個大腦的溝通輔具。
劉益宏團隊也與雙和醫院合作，針對中風患者做踏步的運動想像訓練，「讓患者能在跑步機上走路，他大概就可以出院了！但我們要如何讓患者加速達到？就是透過運動想像，又如何達到那個『想』？我們就用腦波去解碼，把患者的想像解碼出來，針對左右踏步進行解碼，做完後再搭配復健機。」劉益宏也提到，過程中演算法的關鍵在於如何讓非腦波的訊號，可以從腦波中去除掉。
「我們也遇到有人問說，為什麼要讓患者走路？坐輪椅不就好了？」劉益宏解釋，第一個是生理健康因素，因走路時人體的震動會帶動內臟器官的摩擦，對身體有好處；再來也是為了讓患者覺得，自己的存在是有尊嚴的。
團隊也與工研院機械所合作，利用機器人來做腦波輔助驅動，主要針對脊髓損傷病患，讓患者戴上這個裝置後，可以靠意念來驅動行走，「我們讓他們走了3步，但這3步卻花了我們2年的時間。」目前這樣的試驗也針對小兒腦性麻痺患者，在台大兒童醫院開始進行。
精準評估比治療更難！靠腦波數據，助醫師診斷憂鬱症
憂鬱症，也是劉益宏團隊合作的另一個重點項目。
根據世界衛生組織（WHO）推估， 2020年世界三大疾病排名第二就是憂鬱症（第一名為心血管疾病、第三為愛滋病）。目前全世界每年因中度憂鬱症自殺身亡的人數，已超過100萬人、遠高於愛滋病。衛福部也顯示，台灣每年因憂鬱症所造成的花費超過350億台幣。「但憂鬱症卻沒有儀器可以測量！」
劉益宏提到，治療憂鬱症的藥物非常多種，但不同人對同種藥物的反應都不同，「有醫師直接跟我說他們有時給藥第一輪是用猜的，賭了1、2個月沒效再換藥。但現實狀況是，如果沒效病人就不會再回來了，造成很多憂鬱症患者隱藏在社會中。對精神科來說，最困難的不是精準醫療、而是精準評估，如果沒有精準評估根本無法執行精準醫療。」
有鑑於此，劉益宏團隊從2013年開始做憂鬱症腦波輔助診斷，並與台大身心科醫師廖士程合作，也和林口長庚進行藥物篩檢、腦波、麻醉電療等研究實驗。他解釋，只要讓患者用腦波裝置測量2分鐘，馬上會出來一個報表可以給醫師看，他也希望透過此腦波裝置，協助醫師更精準的診斷及用藥。
「過動兒」也能透過腦波裝置，早期診斷早期治療
除了漸凍人、脊髓損傷、中風患者再到憂鬱症，劉益宏也提到台灣社會大眾普遍忽視的ADHD（注意力不足過動症）患者。
劉益宏表示，不管是過動症還是阿茲海默症，都發現是大腦皮質或副皮質區產生結構上的變化、或是活動上的異常，所造成的生理疾病。嘉義長庚精神科醫師陳錦宏曾指出，「台灣ADHD盛行率為7.5-9%，但只有近2%的孩子尋求診斷、1%接受完整治療。」
歸咎其原因，發現是因病識感不足（指患者對於自己健康狀態的知覺能力缺乏），及父母認為小孩被診斷為過動症是不當指控，導致醫師之後開診斷僅標註「疑似」過動症。「這是一個很大的問題，所以醫師非常需要我們這樣的儀器去幫他們說服家長！」劉益宏說。
他進一步分析，研究發現ADHD患者的持久性專注力是缺乏的，「所以我們在測試當中，會透過讓患者去做追球等動作，用演算法分析患者在專注行為下跟一般人有何不同。」劉益宏和團隊設計的腦波輔具，利用兩個電極去驅動大腦，數據產生報表後便可拿給醫師看，讓醫師可以跟患者分析病況。
「其實現在ADHD的市場非常大，困難在於沒有量測的方式，所以造成在診斷過程非常冗長，且跟醫師的經驗與專業有很大的關係。」目前劉益宏的團隊也與台北榮總合作，預計收100位ADHD患者做測試，讓過動兒在台灣能更被重視與接受治療。
對於整個腦波數據裝置研究的困難，劉益宏提到，「目前最大的困難還是在於資料的蒐集，與專業人才的資訊判讀。」不過他認為這是條對的路，也希望腦科學在未來能像歐美國家一樣更被重視，「因為腦科學已經不只是Science（科學），他已經進入到我們民生用途當中。希望透過數據分析，能幫助到更多需要的人！」
