可穿戴的人工智能辅助手势可能会抑制步态冻结

叶迪达·博加乔夫博士阿凡达

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威廉和玛丽大学以及弗吉尼亚联邦大学(VCU)的一个跨学科研究团队正在进行人工智能编程,以帮助开发一种可穿戴设备来治疗步态冻结(FoG),即行走时暂时无法移动,这是一种运动症状帕金森病.

VCU护理学院副教授兼高级护士研究员Ingrid Pretzer Aboff博士在一份报告中说:“步态僵硬可能会在社交上造成很大的孤立。这对必须帮助亲人的家庭成员来说是非常沉重的负担,或者至少是沉重的负担。它会通过害怕摔倒而影响他们的心理。”新闻稿.

正在开发的程序侧重于结合使用软件(计算机编程)和硬件(可穿戴设备)来管理针对特定帕金森病症状(如震颤或步态冻结)的定向振动。

Pretzer Aboff补充道:“帮助这样的患者的选择很少。我们希望以这种新的方式使用振动将显示出更好的效果,给人们带来一些希望,更多的自主性、自由度和更好的生活质量。”。

步态发作的冻结可能由环境和心理因素触发,如开始行走、穿过狭窄空间、行走时改变方向、接近视觉目标或行走时做其他事情。对时间敏感的情况,例如在门关上之前进入电梯,也会触发一个事件。

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研究人员在向提供资金的美国国立卫生研究院(National Institutes for Health)提交的拨款申请中写道:“每个帕金森病患者对这些不同触发因素的敏感性都是独一无二的,这突出了定制治疗方法的必要性。”。

他们补充说:“因此,有必要进一步了解雾背后的可修改因素,并进一步了解雾体验中的个别细微差别。”。

其中一名研究人员正是为此提供了帮助。从2020年8月到12月,与该项目相关的博士候选人肯·科尔特曼(Ken Koltermann)在一个用于临床的步态监测垫上行走,该步态监测垫是原动力Zeno走道。然后,他将从mat机上获得的数据与使用Ultipership波段时收集的数据进行了比较。Ultipership波段是一块硬件,包含一个陀螺仪和加速计,由威廉和玛丽大学计算机科学教授周刚博士开发。

UltiSignature带允许研究人员通过其加速计测量佩戴该带的个体的加速度,以及通过其陀螺仪测量个体的旋转速度。然后,这些数据可以通过蓝牙传输到智能手机。进一步的编程,包括人工智能,然后被手机上的应用程序用来检测基线步态(或佩戴者走路的方式),以及人的步态中的任何异常。

Koltermann收集的数据使研究人员得以向前发展,并开发出机器学习软件,对他走路的方式进行分类。使用Protokinetics Zeno走道垫子,研究人员得以验证UltiSirtation带及其配套软件。

Koltermann说:“如果我们能证明我们的设备和垫子一样精确,这可能会导致医疗保健可及性方面的一场革命——不仅仅是帕金森病。”。

“这将使步态分析变得更加容易,特别是对于农村医疗系统和低收入地区,”他补充说,考虑到乐队和垫子之间的价格差异——10美元和50000美元。

下一步是将多手势系统与VibeForward设备配对,VibeForward设备是由向前共鸣这会给脚踝和脚带来局部振动,从而促进那些在行走或稳定方面遇到困难的人的运动。

使用带VibeForward的多手势系统,该设备最终将能够感觉到个人行走中步态事件的最轻微冻结,从而触发脚踝和脚的振动,使佩戴者保持运动状态。

“该系统将能够区分有意停止和非自愿停止与步态冻结,然后它将能够提供即时振动治疗,”周说。

这项研究的另一个尚处于早期阶段的内容是一项将环境刺激整合到数据中的计划,使人工智能能够感知冻结步态事件的可能触发因素,包括电梯和门口。

“这真的是为帕金森病患者提供一个新的自由水平,让他们安全地在世界上航行……给患者自由的元素,这是一个激励因素,”周说。

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