【澳城大科研成果應用】趙雨淋:以AI重塑跌倒防護 守護兒童成長安全

趙雨淋：傳統的避免跌倒思維本質上是零風險幻想。在青少年高動態的活動中，跌倒受重力支配，難以完全避免。傳統思維將人體視為被動受力體，只能依靠軟墊、護具或限制活動來防禦。我們的設計思維轉變在於：將人體視為一個具高度可塑性的主動阻尼系統。既然跌倒的初始勢能無可避免，就不該對抗重力，而利用兒童神經可塑性的黃金期，將動能耗散策略寫入肌肉記憶。這是一種從環境改造向內在機能重塑的根本性變革。

其背後有生物力學、人因工程與運動控制這三大科學支撐。在生物力學上，兒童跌倒時本能地以直臂撐地，容易引發災難性的剛性碰撞；透過訓練屈臂與翻滾，可延長緩衝時間幾十毫秒，大幅降低骨折風險。人因工程方面，將原本直接砸向手腕或髖骨的點狀撞擊，轉化為沿著肌肉豐厚處的面狀滑動與滾動，有效分散衝擊力。運動控制上，兒童時期的神經可塑性高，是建立安全跌倒反射的黃金窗口；一旦形成肌肉記憶，可終身保留。即使步入老年，面對反應與骨質密度下降的挑戰，這套內化的安全機制仍能自動啟動，顯著降低致命性骨折的機率。

趙雨淋：面對沒有專業運動基礎的普通青少年，我們通過嚴謹的三步提取過程來設計這套防護動作：第一，針對受傷原因避免直接撞擊。孩子跌倒骨折，絕大多數是因為本能的直臂撐地或髖部直接砸地。因此我們設定的第一個原則，就是絕對避免四肢關節伸直硬撐，避免身體單點垂直撞地。第二，從多項運動中提煉防摔共性。在柔道、摔跤、輪滑等高頻跌倒的運動中有一套共通的物理法則，我們提取其中最核心的技巧：降低重心、屈膝屈肘，並順勢翻滾。這能把垂直砸向地面的破壞力，轉化為向前的滑動或滾動，藉此拉長緩衝時間。第三，針對普通孩子的適齡化簡化。我們剔除專業運動中需要騰空或高難度翻滾的動作，只保留最基礎、最符合孩子本能的降重心、護頭頸、順勢著地三大防禦動作。

基於這個邏輯，我們針對日常最常見的三種跌倒方向——即前向跌倒、側向跌倒、向後跌倒——設定了明確的保護骨點與對應的標準姿勢，並在這些關鍵骨點穿戴感測器來驗證保護效果。

趙雨淋：要精準捕捉孩子跌倒的動態，單一設備難以勝任。為此，我們將視覺演算法與穿戴感測器進行分工：首先，OpenPose演算法負責辨識外在骨骼軌跡（如關節彎曲角度與翻滾路徑），微型感測器（IMU）則記錄觸地瞬間的衝擊加速度。兩組數據同步後，可客觀評估不同跌倒姿勢的緩衝效果。其次，系統以“接觸緩衝時間”與“瞬間衝擊力”為雙核心指標。若孩童以直臂撐地，感測器會測得極短緩衝時間與極高衝擊力，判定為危險撞擊；反之，若執行順勢滑動或側向滾動，緩衝時間延長、衝擊力下降，系統即判定動能有效耗散。第三，為了不影響自然活動，我們捨棄全身動作捕捉，僅在跌倒時最容易骨折的11個關鍵部位（如手腕、髖骨外側、後腦等）佈建感測器。此減法設計降低運算負荷，使系統輕量化運行，同時兼顧數據精準度，在便攜性與精確性之間取得平衡。

趙雨淋：本研究結合澳門“1+4”多元發展策略中大健康產業的“預防勝於治療”的理念，為澳門及大灣區帶來三個層面的實質效益。在產業層面，傳統健康產業多聚焦於受傷後的復健。本研究有助於推動產業向前端預防延伸。未來，澳門的醫療與物理治療機構可借鑑此套數據化評估模式，開設防跌動作控制或神經肌肉訓練服務，為大健康板塊注入“科技+預防醫學”的新思路。在教育層面，目前校園與社區的安全教育多停留在口頭提醒。我們希望提供一套有科學數據背書的標準動作，將“安全跌倒”視為如游泳、急救般的基礎生存技能，納入常規體育課程，將抽象宣導轉化為具體的自我保護能力。在社會層面，跌倒是青少年急診創傷的主因，對長者更可能致命。我們的策略是“從兒童抓起，著眼於終身”。若孩童從小養成正確的卸力與翻滾肌肉記憶，這套本能將伴隨一生，在未來老年階段幫助他們避開致命性骨折。這不僅降低當下校園創傷率，更為大灣區高齡化社會超前減輕公共醫療負擔。

總結而言，本研究期望以澳門為示範起點，將科學化的跌倒防護體系融入大灣區教育與健康產業中。這不僅是一項保護青少年的運動科學研究，更是一項為全社會防患未然的長期健康投資。

趙雨淋：這項研究想傳遞的核心訊息是：真正的安全，不是把孩子關在沒有石頭的溫室裡，而是教他們學會在跌倒時保護自己。家長們常因愛而試圖排除所有危險，甚至要求孩子不要跑、別摔跤，但失衡與跌倒其實是孩童探索世界、發展肢體協調的必經過程。與其一味禁止，不如讓孩子在安全可控的環境中練習正確跌倒——今天一次受控的試錯，能避免明天一次不可控的重創。長久以來，體育課都在教孩子跑得更快、跳得更高，卻極少教他們在身體失控時如何安全著陸。安全教育不應只是口頭宣導，而必須成為具體的肌肉技能。我呼籲各級教育機構將“安全跌倒”視為如游泳、心肺復甦術（CPR）一樣基礎的生存技能，納入常規體育教學。同時，對於空間設計、遊具開發、運動防護等領域的從業者，我們倡議跳脫被動防護思維，不只鋪設軟墊或設計護具，更應透過科學設計賦能個體，將人體自身的生物力學潛能納入安全考量。跌倒並不可怕，可怕的是從未準備。期盼與社會攜手，把跌倒從令人恐懼的意外，變成一堂孩子能自信面對的必修課，讓他們擁有勇敢探索世界的底氣。