机器指导康复技术在关节位置觉治疗的应用

近年来,康复领域可以算是医疗行业中下一个待引爆的市场,这点从国家近年来出台的政策以及我国的康复市场现状就能看出:国家卫计委就发布了《关于印发康复医疗中心、护理中心基本标准和管理规范(试行)的通知》,明确鼓励社会力量举办康复医疗机构、护理机构。

随着国内医疗条件的进步和康复意识的普及,康复医疗由最初的单纯躯体康复到现在的综合性康复,由最初的单一学科的等待模式工作到多学科相互合作的模式,需要复健的患者们已经得到了越来越好的医疗条件,但复健的整体效果仍然不能令人满意。

我国当前康复医学的发展仅仅满足了我国康复的小部分需求,仍有大量康复需求人群(老年人、残疾人和慢性病患者等)未被满足。预计,2022年中国康复市场将达到1000亿。短中期市场容量测算:按照基本满足我国康复需求的水平,目前行业年复合增长率不低于18%,预测至2022年我国康复医疗产业规模有望达到1033亿元。

图一 华创证券的“康复医疗行业专题报告”

但是我们需要承认的是,与拥有巨大潜力的康复市场相比,依靠有经验医生护士人为指导康复治疗的方法无法适应现状,患者除了要忍受高昂的治疗费用和漫长的康复周期,其在空间、时间上的限制性因素也使得多数患者无法及时得到优质的康复治疗。

这里以关节位置觉的康复治疗为例,介绍海外的智能技术在康复治疗上的新突破。

医学上的“本体感觉”是指肌、腱、关节等运动器官本身在不同状态(运动或静止)时产生的感觉,是每一个精确的、协调的运动均以精确的本体感觉为基础。我们如何能在黑暗的楼梯里走下楼而不摔倒? 舞者或杂技演员如何能够在平衡木或钢丝上很优美地做复杂的动作?这些都是依靠着本体感觉对丘脑中央辐射,从而指导人的正常运动姿态变化。

有些患者经常性崴脚也是因为本体感觉确实导致的姿势稳定性不足,关节位置觉有问题,当踝关节处于非正常位置时并没有意识到位置错误,所以导致崴了脚。

图二 本体感觉在运动控制中的重要性

关节位置觉作为本体感觉中的深层感,是指人体在躯干、四肢关节处于弯曲和伸展状态时,感知肢体所处位置和运动状态的能力。有过身体损伤或运动障碍的人、术后患者以及接受康复训练的人需要定期接受本体感觉能力的测试,以确保人体真正地获得恢复运动功能。

在康复患者的治疗过程中,医生需要定期地对患者实施本体感觉的测量,以了解患者的康复状况。但是现有的实施检查流程通常是由医生、护理人员在现场对患者实施运动指导,存在多种因素会影响实施效果。

  • 护理人员自身经验不足会导致测量结果的偏差不准确;
  • 患者必须要亲自来到医院才能接受治疗,这对行动不变的患者来说非常不方便;
  • 护理人员出诊到患者家里实施治疗时的出诊费用也是不可忽视的。

墨威智能机器指导康复技术

墨威海外研究团队通过多年来对智能AI技术和康复医学、解剖学等医研项目的研究,在利用智能传感技术实施关节位置感的测量和指导运动康复领域上取得了突破,建立了“智能机器指导康复”的完整流程。

图三 智能机械指导康复示意

本技术采用惯性传感器(MEMS)实时监测肢体动作的微小变化(速度、角度、方位等),并结合墨威智能算法,分析肢体的动作变化,建立位置感测量动作模型。通过智能云平台建立患者动作与关节位置感的效果评估模型,最后结合语音或机械指令对患者进行实时的康复指导。

海外临床试验
如下是对正常人和脑梗患者在日本实施的利用智能机器实施关节位置感检查临床试验。

检查正常人(21±3岁)(包括有过运动损伤)的惯用手和非惯用手对肘关节的关节位置感的测量结果显示:相比于惯用手,非惯用手的测量结果呈现数值上增倾向。

检查脑梗患者(49.2±6.6岁)(脑梗塞、被壳出血等)的麻痹侧和非麻痹侧对肘关节的关节位置感的测量结果显示:相比于非麻痹侧,麻痹侧的测量结果呈现数值上增倾向。

试验结果证明了针对正常人和康复患者,本技术在实施关节位置感测量上是有效的并能提供高精准度的测量结果。本技术的实施过程无医师参与指导,可以大幅度地减少医疗成本,并暗示本技术也可以适用于居家患者。

墨威智能机器指导康复技术的优势:

  • 对医院:
    低成本姿态测量技术帮助简化病理诊断的流程,实现低成本的诊断流程的数据化,辅助建立数据的可视化和可分析化的医疗管理体系。

  • 对医生:
    人体动作建模技术可根据病理试验结果,利用AI技术学习研发个性化的康复训练和指导监控方案,提高医疗精准度和大数据分析能力,从而实现医生患者一对多的精准治疗方式。

  • 对患者:
    100%精准测量、100%精确指导,相比人工指导减少80%的低费用和100%的自由度,让中轻度居家患者享受到效果更为理想的智能化康复服务。

关节康复训练演示(视频):

智能机器指导肘关节康复治疗示范(视频):http://player.youku.com/embed/XNDEwNjQ3NjA4OA==

ZongChun Guo

ZongChun Guo

郭宗纯(Leo Guo),现任墨威嘉慧运动项目产品开发负责人。本身是运动健身和运动智能化的推崇者,正致力于将墨威智能人体姿态识别分析指导技术在中国运动健身市场的落地转化。

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