注意缺陷多动障碍（Attention Deficit Hyperactivity Disorder，ADHD）是学龄期儿童中最常见的神经发育障碍之一，其核心特征包括注意力维持困难、冲动控制受损及过度活动行为。长期以来，ADHD的研究与干预主要聚焦于神经递质异常、脑网络功能失调及心理行为调控等维度，而对行为背后所蕴含的力学特征及其在神经调控中的作用机制关注不足。在真实课堂环境中，ADHD儿童频繁出现的多动、离座、躯干摆动及无目的肢体活动，本质上反映的是行为输出层面的力学失稳与调控失序，不仅影响儿童自身的学习效率，也显著增加了教师的课堂管理负担。

基于长期在力学生物学与力医学（Mechanomedicine）领域的研究积累，BEBC李斌助理教授与香港理工大学和香港教育大学研究人员合作组成的医工交叉团队，从“力—行为—神经功能耦合”的新视角出发，探索力学信号在儿童课堂行为调控中的潜在作用机制，提出了一种AI赋能的智能可穿戴干预系统（AI-Empowered Vest），并系统评估其在真实课堂场景下对学龄期ADHD儿童行为管理的干预效果。相关研究成果以Managing Classroom Behavior in School-aged Children with ADHD using AI-Empowered Vest为题，已被IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering接收发表。

从“神经疾病”到“行为力学失衡”：ADHD的力医学新视角

在力医学框架下，人体行为被视为多尺度力学调控的综合输出结果。神经系统通过对感觉输入、力学负载与环境约束的整合，调控肌肉收缩与姿态维持，从而实现稳定、有目的的行为模式。对于ADHD儿童而言，其课堂多动行为不仅是注意控制障碍的外显表现，更体现为躯干与上肢力学输出的高波动性、低稳定性及调控延迟。这种力学层面的异常，可能进一步加剧神经系统的负反馈失效，形成“行为—感觉—神经”失稳的恶性循环。因此，从力医学角度对ADHD课堂行为进行量化描述，并通过外源性力学干预实现调控，有望为传统行为管理模式提供新的技术路径。

图1 AI赋能智能背心的工作原理与系统构成

AI赋能可穿戴系统：构建课堂行为的“力学感知—调控闭环”

基于上述理念，研究团队设计并实现了一套面向课堂场景的智能可穿戴干预系统。该系统以柔性可穿戴背心为载体，在肩部与背部关键位置集成两个惯性测量单元（IMU），用于实时采集儿童上肢与躯干的三轴加速度及角速度信号。与传统行为观察或视频分析方法不同，该方案直接从力学输出层面对儿童行为进行连续量化，能够高时间分辨率地捕捉微小姿态变化与异常运动模式。

采集到的多维力学信号经无线传输后输入人工智能模型进行分析。研究团队构建了一种基于一维卷积神经网络（1D-CNN）的课堂行为识别模型，通过滑动时间窗对行为进行自动分类，区分“典型课堂行为”与“多动相关异常行为”。当系统在连续时间段内检测到异常行为特征时，将触发背心内置的柔性振动模块，向儿童提供温和、可感知的力学反馈信号，引导其自主调整姿态与行为状态。该系统在整体架构上形成了“力学感知—智能识别—力学反馈—行为调控”的闭环机制，体现了力医学中“以力调控功能”的核心思想。

真实课堂验证：力学干预改善行为稳定性与课堂表现

为评估系统在实际应用中的有效性，研究团队在真实课堂环境中开展了对照实验，招募了40名7–12岁儿童参与测试，包括ADHD儿童、ADHD合并自闭谱系障碍（ASD）儿童及神经典型对照组。实验采用前测—后测设计，在相同课程内容与教学条件下，对比有无振动干预时儿童的行为变化及课堂表现。

实验结果显示，该系统在未见样本上的课堂行为识别准确率达到0.84，能够稳定区分多动行为与正常课堂活动。进一步的力学特征分析表明，在振动干预后，儿童异常行为阶段的运动幅值、波动性及不稳定程度均显著下降，提示外源性力学反馈有助于提升行为输出的稳定性。在教学效果层面，教师基于五级评分量表对课堂表现进行评价，结果显示在引入干预的课堂环节中，儿童整体课堂表现评分显著提升（p< 0.05），而未干预环节未观察到显著变化。

上述结果表明，基于力学信号的实时感知与干预，能够在不干扰教学流程的前提下，对ADHD儿童课堂行为产生积极调控作用。

力医学视角下的教育与健康交叉新范式

该研究从力医学视角重新审视儿童课堂行为问题，将多动行为视为一种可量化、可调控的力学输出异常，并通过人工智能与可穿戴技术实现了面向真实场景的即时干预。与传统依赖教师经验和主观判断的管理方式相比，该系统具有实时性强、干预温和、可持续运行等优势，为ADHD儿童课堂支持提供了一种低侵入、可推广的技术方案。

从更广泛的角度看，该成果拓展了力医学在非传统医疗场景中的应用边界，展示了力学调控在儿童行为干预、特殊教育及数字健康领域的潜在价值。未来，结合BEBC在多尺度力学生物学、智能感知与医工转化方面的研究基础，该方向有望进一步揭示行为力学与神经功能调控之间的内在机制，并推动力医学理念在教育、康复与公共健康领域的深入应用。