Ćwicz domu z własnym trenerem-hologramem
Niektórzy ludzie, w szczególności osoby starsze, cierpią na zawroty głowy i utratę równowagi, co wpływa na ich mobilność, niezależność i pewność siebie, a także może być obciążeniem dla systemu opieki zdrowotnej, gdy upadki i inne zdarzenia prowadzą do hospitalizacji. Według jednego z badań blisko jednej trzeciej osób w wieku powyżej 65 lat, mieszkających w domu, co roku przydarzają się upadki. W wielu badaniach ustalono, że dostosowane programy poprawy równowagi są znacznie bardziej skuteczne, jeśli chodzi o eliminowanie objawów, niż ćwiczenia ogólne. Jednakże brakuje fizjoterapeutów i specjalistów, którzy mogliby pomóc pacjentom. „Stworzyliśmy więc wirtualnego trenera w oparciu o rzeczywistość rozszerzoną, hologram przekazujący spersonalizowane instrukcje osobie wykonującej ćwiczenia i pomagający motywować ją do kontynuacji ćwiczeń i robienia postępów”, opowiada koordynator projektu HOLOBALANCE, Dimitrios Fotiadis, profesor inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie w Janinie w Grecji. Profesor jest tam kierownikiem Zakładu Technologii Medycznych oraz Inteligentnych Systemów Informatycznych. W trakcie czteroletniego projektu angażującego 13 partnerów konsorcjum z siedmiu krajów opracowano system HOLOBALANCE o wymiarach podobnych do walizki. Głównym wyzwaniem technologicznym było dopilnowanie, by hologram wykonywał ćwiczenia ze 100 % dokładnością, co następnie miał imitować pacjent. Pacjent jest zdalnie monitorowany i nadzorowany z wykorzystaniem danych z wykrywających ruch czujników noszonych na ciele, takich jak system śledzenia aktywności, czujniki IMU na głowie i plecach, które monitorują kierunek ruchu i prędkość ruchów, a także podeszwy z czujnikami. „Otrzymujemy sygnały z ciała danej osoby, aby zrozumieć, co ona robi. Stworzyliśmy też system punktacji, by oceniać wyniki pacjentów. Hologram rozpoznaje, czy ćwiczenie wykonano prawidłowo, a także przekazuje instrukcje na temat tego, jak lepiej ćwiczyć”.
Spersonalizowany program
System wykorzystuje oprogramowanie do uczenia maszynowego, aby personalizować program w czasie rzeczywistym, na przykład jeśli pacjent potrzebuje szybszego lub wolniejszego tempa. „Wykorzystując metodę punktacji, nasz system rozumie, co robi dana osoba z dokładnością do 80–90 %, a to bardzo dużo”, zauważa. „Z dostępnych danych możemy też pozyskać inne czynniki, takie jak czas reakcji, zmęczenie, stres lub frustracja, dzięki czemu system uczy się, a trener-hologram może przekazywać pacjentowi nowe instrukcje. Jest to system oparty na progresywnym uczeniu się”. Dodatkowo system monitoruje motywację pacjenta i satysfakcję z treningu, wykorzystując moduł analizy emocji i modelowania behawioralnego.
Testy systemu
Wersja Holobox przeznaczona dla klinik i szpitali tworzy pełnowymiarowy hologram trenera. Z kolei wersja przenośna umożliwia korzystanie z porad wirtualnego trenera na telefonie komórkowym. „Po umieszczeniu go w goglach do rzeczywistości rozszerzonej wygląda on jak pełnowymiarowa osoba”, stwierdza Fotiadis. System przetestowano na 80 uczestnikach w Niemczech, Grecji oraz Zjednoczonym Królestwie, wykorzystując program ćwiczeń zakładający ćwiczenie przez około 20 minut dziennie przez okres ośmiu tygodni. Skuteczność systemu oceniono poprzez porównanie z grupą 80 pacjentów, którzy nie korzystali z tego rozwiązania. U blisko 88 % uczestników badania klinicznego zaobserwowano klinicznie istotną poprawę chodu, zaś u 82 % – poprawę równowagi. Zmierzono wpływ ćwiczeń na codzienną aktywność, wykorzystując kwestionariusze z pytaniami o to, czy pacjenci byli zadowoleni, że wychodzą na dwór, czy zdołali zachować niezależność oraz czy mogli zacząć prowadzić bardziej aktywny i zdrowszy styl życia. „Uzyskaliśmy bardzo wysoki poziom zadowolenia i skuteczności. Pacjentom podobało się korzystanie z systemu. Rozumieli też, jakie dzięki niemu odnieśli korzyści. Ich lęk przed upadkiem zmalał”, zauważa Fotiadis. Dodaje też: „Osiągnęliśmy poziom stosowania się do zaleceń wynoszący 83 %. To bardzo dużo, jeśli wziąć pod uwagę, że chodzi głównie o osoby starsze, z których część nie zna się na technologii ani smartfonach”.
Słowa kluczowe
HOLOBALANCE, hologram, równowaga, upadki, zawroty głowy, ćwiczenie, czujniki, fizjoterapeuta, rehabilitacja, uczenie maszynowe
