MIT開(kāi)發(fā)的這個(gè)無(wú)監(jiān)督康復(fù)系統(tǒng)，能讓你“看到”肌肉訓(xùn)練和恢復(fù)情況！華人學(xué)者一作

現(xiàn)在就有一個(gè)系統(tǒng)能夠通過(guò)對(duì)受損與康復(fù)大腿肌肉的可視化，來(lái)幫助患者更好地了解他們的康復(fù)訓(xùn)練情況，也有助于根據(jù)這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)更好地評(píng)估目前的鍛煉和身體狀況。

這個(gè)由MIT的研究人員創(chuàng)建的無(wú)監(jiān)督的身體康復(fù)系統(tǒng)MuscleRehab由三部分構(gòu)成：捕捉活動(dòng)的運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，一種稱(chēng)為電阻抗斷層掃描（EIT）的成像技術(shù)以測(cè)量肌肉情況，以及一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）頭盔和跟蹤服。

對(duì)于患者而言，他們只需要穿上一身黑色的、類(lèi)似于忍者道具服的裝備，以及捕捉3D運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的VR，然后進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的基本練習(xí)，比如：立正、屈膝、抬腿、伸膝、下蹲等。

在這樣的虛擬環(huán)境下，患者的運(yùn)動(dòng)跟蹤數(shù)據(jù)會(huì)被自動(dòng)疊加到虛擬化身上；在戴上EIT傳感帶后，所有的運(yùn)動(dòng)與肌肉訓(xùn)練信息都能被追蹤到。

在不同的情況下，研究小組比較了運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，將結(jié)果交給了專(zhuān)業(yè)治療師，治療師解釋了在每項(xiàng)運(yùn)動(dòng)中哪些肌肉群更應(yīng)該被鍛煉到。在這些無(wú)監(jiān)督的練習(xí)中，通過(guò)將肌肉參與和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)可視化，而不僅僅是運(yùn)動(dòng)，鍛煉的整體準(zhǔn)確性提高了15%。

麻省理工學(xué)院CSAIL博士生、MuscleRehab系統(tǒng)論文的主要作者朱均逸說(shuō)：“希望我們的傳感場(chǎng)景不局限于臨床環(huán)境，也能夠更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的無(wú)監(jiān)督康復(fù)，適用于受傷恢復(fù)中的運(yùn)動(dòng)員、目前正在接受物理治療的病人，或那些身體限制性疾病。通過(guò)主動(dòng)測(cè)量深層肌肉參與，我們可以觀察到與病人的基線相比，數(shù)據(jù)是否異常，以提供對(duì)潛在肌肉軌跡的洞察力。”

“最終系統(tǒng)或許不僅可以協(xié)助恢復(fù)，還可以用于預(yù)防。”

目前的傳感技術(shù)主要集中在跟蹤行為和心率上。

一般來(lái)說(shuō)，肌電圖（EMG）只能捕捉到皮膚下的肌肉活動(dòng)，但研究人員看來(lái)，還有一種比肌電圖更好的方法來(lái)感知不同層次的肌肉情況，比如血液循環(huán)、肌肉的拉伸與收縮等。

在MuscleRehab中，EIT傳感板是該系統(tǒng)的“大腦”。它有兩條裝滿電極的帶子，纏繞在用戶的大腿上部，以捕獲三維體積數(shù)據(jù)。

比如這樣：

在運(yùn)動(dòng)捕捉上，系統(tǒng)使用的是OptiTrack，由39個(gè)標(biāo)記和一堆攝像頭構(gòu)成，能夠每秒感知超高幀率。在顯示屏上，EIT傳感數(shù)據(jù)能夠突出顯示主動(dòng)觸發(fā)的肌肉，肌肉也會(huì)隨著更多的參與和運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生變化。

目前，MuscleRehab的研究重點(diǎn)放在了大腿上部及其主要肌肉群，但研究人員表示他們還想擴(kuò)展到臀部。該團(tuán)隊(duì)還在與布里格姆婦女醫(yī)院和達(dá)納-法伯癌癥研究所的醫(yī)學(xué)物理學(xué)家、哈佛醫(yī)學(xué)院放射學(xué)副教授Piotr Zygmanski合作，探索在放射治療中使用EIT的潛在途徑。

Zygmanski博士說(shuō)：“我們正在探索利用電場(chǎng)和電流來(lái)檢測(cè)輻射，以及在放療期間或治療后對(duì)病人解剖結(jié)構(gòu)的介電特性進(jìn)行成像。”

輻射除了在分子水平上造成直接損傷（DNA損傷）外，還會(huì)在組織和細(xì)胞以及其他介質(zhì)（例如探測(cè)器）內(nèi)誘發(fā)電流。“EIT儀器特別適合于探索EIT在放療中的新應(yīng)用。希望可以通過(guò)定制EIT系統(tǒng)的電子參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)”。

“這項(xiàng)工作推進(jìn)了EIT，這種傳統(tǒng)上用于臨床的傳感方法，與虛擬現(xiàn)實(shí)巧妙而獨(dú)特的結(jié)合。”加州大學(xué)洛杉磯分校Samueli工程學(xué)院電子與計(jì)算機(jī)工程助理教授Yang Zhang說(shuō)。

“促進(jìn)康復(fù)的啟用的應(yīng)用有可能在全社會(huì)產(chǎn)生廣泛的影響，幫助病人在家里安全有效地進(jìn)行身體康復(fù)。這種消除臨床資源和人員需求的工具，長(zhǎng)期以來(lái)一直是醫(yī)療保健領(lǐng)域勞動(dòng)力缺乏的需要”。

https://www.csail.mit.edu/news/mit-system-sees-inner-structure-body-during-physical-rehab