MuscleRehab来自麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)和麻省总医院(MGH)的研究人员。
他们结合了三个要素:运动跟踪、成像和虚拟现实(VR)。运动跟踪捕捉运动活动。电阻抗断层成像(EIT)成像技术可以测量肌肉的活动。最后,VR头盔和追踪服可以让用户观看自己和理疗师一起表演。
在一份新闻稿中,麻省理工学院将其全黑的跟踪服描述为“时尚”和“忍者式”。VR捕捉3D运动数据。用户进行各种锻炼,测量他们的股四头肌,缝匠肌,腘绳肌和内收肌的活动。
研究人员在虚拟环境中提供了两种条件。两者都是在物理治疗师的陪同下进行锻炼。在第一种情况下,只有运动跟踪数据覆盖在病人的化身上。其次,患者使用EIT传感带,他们有他们的运动和肌肉接触的所有信息。
在比较两种情况下的运动准确性时,专业治疗师收到了结果,并解释了在每种运动中应该使用哪些肌肉群。麻省理工学院表示,通过将肌肉参与和运动数据可视化,而不是仅将运动数据可视化,运动的整体准确性提高了15%。
研究小组还进行了交叉比较,比较在两种情况下,正确的肌肉群在锻炼中被触发的时间。通过监测和记录大部分参与数据,理疗师报告说,他们对患者的运动质量有了“更好的了解”。这有助于根据统计数据更好地评估他们目前的状况和锻炼。
“我们希望我们的传感场景不局限于临床环境,更好地为受伤恢复期的运动员、目前接受物理治疗的患者或患有身体局限性疾病的患者提供数据驱动的无监督康复,最终看看我们是否不仅可以帮助恢复,而且可能有助于预防。”说Junyi Zhu,麻省理工学院CSAIL博士生,一篇关于MuscleRehab的论文的主要作者。“通过主动测量深层肌肉运动,我们可以观察到数据与患者基线相比是否异常,从而深入了解潜在的肌肉运动轨迹。”
根据麻省理工学院的说法,目前的传感技术主要集中在跟踪行为和心率上。与肌电图(EMG)相比,朱和他的团队旨在找到一种更好的方法来感知不同肌肉层的参与。肌电图只能捕捉皮肤下的肌肉活动,除非是侵入性的。
他发现,EIT通常用于监测肺功能、检测胸部肿瘤和诊断肺栓塞,此前从未用于这一目的。
现在,EIT传感板成为MuscleRehab系统背后的“大脑”。两条充满电极的带子滑到用户的大腿上部,以捕捉3D体积数据。动作捕捉使用OptiTrack,利用39个标记和几个摄像头来感知每秒的高帧率。数据显示,被激活的肌肉在显示屏上突出显示,参与越多,特定肌肉的颜色越深。
目前,MuscleRehab专注于大腿上部和里面的主要肌肉群。研究人员的目标是扩大到臀大肌。
加州大学洛杉矶分校塞缪尔利工程学院电子与计算机工程助理教授张杨说:“这项工作推进了EIT,这是一种传统用于临床环境的传感方法,与虚拟现实巧妙而独特的结合。”“促进康复的启用应用程序可能对整个社会产生广泛影响,帮助患者在家中安全有效地进行身体康复。长期以来,由于医疗保健行业缺乏劳动力,人们一直需要这种工具来消除对临床资源和人员的需求。”