AI能成为你的私人物理治疗助理吗?专家这么说……

物理治疗是康复治疗的一种重要方式,它可以帮助患者恢复因疾病或受伤造成的运动障碍,缓解疼痛,并预防新的损伤和慢性病。近日,爱达荷大学(University of Idaho)的研究人员开发了一套用深度神经网络来辅助物理治疗的AI系统。

▲物理治疗会通过一些运动训练帮助患者恢复运动能力(图片来源:123RF)

物理治疗体系在美国等发达国家已经相当成熟。在物理治疗师的帮助下,患者通过理疗、运动等非侵入医疗方式,可以恢复身体运动功能,提高工作能力和改善生活质量。同时,物理治疗不仅包括在康复机构的治疗,患者在家中和日常进行的康复训练也是康复过程中的重要一环。

问题恰好就出现在家中康复训练的环节。通常来说,患者需要在物理治疗师的领导下,进行数周治疗,并在家中坚持训练才能取得理想的康复效果。可是,由于无人指导,很多患者在家中的训练动作并不标准,延长了康复时间,甚至会造成二次伤害。

爱达荷大学计算机科学系的研究人员对现有的物理治疗评价方法进行了优化,并利用机器学习算法计算运动轨迹来评价患者的运动表现。他们希望借自动化的评价体系为患者提供更准确的训练反馈,提高康复效果

研究者首先收集了10位身体健康的参与者的人体骨骼、关节和位移数据,并通过光学跟踪系统记录了十组训练动作的数据,其中标准姿势和不标准姿势的训练皆有。通过对运动轨迹的追踪和与标准训练轨迹的对比,研究人员得出了一套计算运动训练的评分体系,并将数据和对应的评分输入进神经网络进行训练。

为了对比不同神经网络的效用,研究人员一共用了三种神经网络模型进行训练:卷积神经网络(CNN)、递归神经网络(RNN)、整体嵌套网络(HNN)。研究人员会在神经网络得出计算分数后,对结果进行调整并反馈给神经网络再次进行计算。如此往复进行五轮后,研究人员发现深度神经网络的计算结果最为精确

通过对康复运动的评分,AI可以弥补物理治疗师不能随时跟踪患者的缺憾,为患者的训练提供反馈。这能让患者更好地对运动训练进行自我检查,从而缩短康复时间

不过,AI的本领尚不能完全满足需求。目前对神经网络的训练只选取了身体健康的人群作为样本,还无法根据病情来做出更个性化的追踪和评价。不过,研究者相信,现在的成果已经为AI在物理治疗领域的继续发展打下了基础。

物理治疗在我国尚处于发展期,卫计委也正在鼓励更多康复医疗机构发展落地。在目前供求尚不平衡的状况下,AI是否也有机会为中国的患者提供更多帮助呢?让我们拭目以待吧。

参考资料:

[1] Physical therapy has a new ally: AI. Retrieved Jan 31, 2019 from https://venturebeat.com/2019/01/30/physical-therapy-has-a-new-ally-ai/

[2] What is physical therapy? Retrieved Jan 31, 2019 from https://www.wcpt.org/what-is-physical-therapy

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