MIT开发的这个无监督康复系统,能让你“看到”肌肉训练和恢复情况!华人学者一作
现在就有一个系统能够通过对受损与康复大腿肌肉的可视化,来帮助患者更好地了解他们的康复训练情况,也有助于根据这些统计数据更好地评估目前的锻炼和身体状况。
这个由MIT的研究人员创建的无监督的身体康复系统MuscleRehab由三部分构成:捕捉活动的运动跟踪系统,一种称为电阻抗断层扫描(EIT)的成像技术以测量肌肉情况,以及一个虚拟现实(VR)头盔和跟踪服。
对于患者而言,他们只需要穿上一身黑色的、类似于忍者道具服的装备,以及捕捉3D运动数据的VR,然后进行一些简单的基本练习,比如:立正、屈膝、抬腿、伸膝、下蹲等。
在这样的虚拟环境下,患者的运动跟踪数据会被自动叠加到虚拟化身上;在戴上EIT传感带后,所有的运动与肌肉训练信息都能被追踪到。
在不同的情况下,研究小组比较了运动的准确性,将结果交给了专业治疗师,治疗师解释了在每项运动中哪些肌肉群更应该被锻炼到。在这些无监督的练习中,通过将肌肉参与和运动数据可视化,而不仅仅是运动,锻炼的整体准确性提高了15%。
麻省理工学院CSAIL博士生、MuscleRehab系统论文的主要作者朱均逸说:“希望我们的传感场景不局限于临床环境,也能够更好地实现数据驱动的无监督康复,适用于受伤恢复中的运动员、目前正在接受物理治疗的病人,或那些身体限制性疾病。通过主动测量深层肌肉参与,我们可以观察到与病人的基线相比,数据是否异常,以提供对潜在肌肉轨迹的洞察力。”
“最终系统或许不仅可以协助恢复,还可以用于预防。”
目前的传感技术主要集中在跟踪行为和心率上。
一般来说,肌电图(EMG)只能捕捉到皮肤下的肌肉活动,但研究人员看来,还有一种比肌电图更好的方法来感知不同层次的肌肉情况,比如血液循环、肌肉的拉伸与收缩等。
在MuscleRehab中,EIT传感板是该系统的“大脑”。它有两条装满电极的带子,缠绕在用户的大腿上部,以捕获三维体积数据。
比如这样:
在运动捕捉上,系统使用的是OptiTrack,由39个标记和一堆摄像头构成,能够每秒感知超高帧率。在显示屏上,EIT传感数据能够突出显示主动触发的肌肉,肌肉也会随着更多的参与和运动产生变化。
目前,MuscleRehab的研究重点放在了大腿上部及其主要肌肉群,但研究人员表示他们还想扩展到臀部。该团队还在与布里格姆妇女医院和达纳-法伯癌症研究所的医学物理学家、哈佛医学院放射学副教授Piotr Zygmanski合作,探索在放射治疗中使用EIT的潜在途径。
Zygmanski博士说:“我们正在探索利用电场和电流来检测辐射,以及在放疗期间或治疗后对病人解剖结构的介电特性进行成像。”
辐射除了在分子水平上造成直接损伤(DNA损伤)外,还会在组织和细胞以及其他介质(例如探测器)内诱发电流。“EIT仪器特别适合于探索EIT在放疗中的新应用。希望可以通过定制EIT系统的电子参数,以实现这些目标”。
“这项工作推进了EIT,这种传统上用于临床的传感方法,与虚拟现实巧妙而独特的结合。”加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院电子与计算机工程助理教授Yang Zhang说。
“促进康复的启用的应用有可能在全社会产生广泛的影响,帮助病人在家里安全有效地进行身体康复。这种消除临床资源和人员需求的工具,长期以来一直是医疗保健领域劳动力缺乏的需要”。
https://www.csail.mit.edu/news/mit-system-sees-inner-structure-body-during-physical-rehab
本文来自微信公众号“大数据文摘”(ID:BigDataDigest),作者:文摘菌,36氪经授权发布。