Виртуальный инструктор: как ИИ помогает контролировать реабилитацию на дому

В исследовании приняли участие 62 пациента. В течение восьми недель они выполняли программу, которая включала аэробные, силовые упражнения, тренировку равновесия и растяжку. Результаты показали, что ИИ может не только контролировать домашние занятия, но и помогать пациентам поддерживать регулярную физическую активность.

Как ИИ следил за движениями

Для занятий использовалось мобильное приложение. Камера смартфона фиксировала положение человека, а система выделяла 17 ключевых точек тела: плечи, локти, запястья, тазобедренные, коленные и голеностопные суставы, а также другие ориентиры.

Пример дистанционной реабилитации с помощью ИИ для пациентов с артериальной гипертензией. А — выполнение упражнений; Б — приложение анализирует движения и дает подсказки в реальном времени.

На их основе алгоритм формировал цифровую модель скелета и отслеживал, как менялись положение суставов, углы и амплитуда движений. Специальные датчики или маркеры прикреплять к телу не требовалось.

Во время тренировки приложение:

• показывало упражнения и объясняло технику;
• распознавало движения через камеру смартфона;
• оценивало положение отдельных частей тела;
• сообщало об ошибках и помогало их исправлять;
• фиксировало продолжительность и точность выполнения заданий.

После занятия пациент получал отчет с общей оценкой, количеством выполненных упражнений, точностью движений и временем тренировки. Приложение также вело дневник и напоминало о предстоящих занятиях.

Интерфейс приложения для дистанционной реабилитации с помощью ИИ. А — главная страница; Б — индивидуальная программа упражнений; В — результаты тренировки.

Как проходило исследование

Участников случайным образом разделили на две равные группы.

• Первая группа занималась по индивидуальной программе с помощью приложения с ИИ и дополнительно получала стандартные рекомендации по контролю артериальной гипертензии.
• Вторая группа получала такие же рекомендации и обычные инструкции по самостоятельному выполнению упражнений, но без автоматического контроля техники и обратной связи.

Программа продолжалась восемь недель. Пациентам рекомендовали заниматься пять раз в неделю по 30–50 минут, при этом обязательно должно было быть не менее трех тренировок в неделю.

В программу входили:

• разминка;
• упражнения на кардиореспираторную выносливость;
• силовая нагрузка;
• тренировка равновесия;
• упражнения на гибкость;
• заключительная часть для постепенного снижения нагрузки.

Уровень нагрузки определяли после предварительной оценки состояния пациента. Раз в неделю специалисты связывались с участниками, обсуждали их самочувствие и при необходимости корректировали программу.

Что изменилось за восемь недель

Основным показателем эффективности была дистанция, которую участники проходили за шесть минут. После восьми недель группа, занимавшаяся с помощью ИИ, в среднем преодолевала на 62,77 метра больше, чем контрольная.

Кроме того, у этих пациентов:

• повысились физическая активность и продолжительность тренировок;
• выросла уверенность в способности регулярно заниматься;
• улучшилось максимальное потребление кислорода при нагрузке;
• сильнее снизилось систолическое артериальное давление — разница между группами составила 4,11 мм рт. ст.

Значимых различий в снижении диастолического давления исследователи не обнаружили. За восемь недель серьезных нежелательных явлений, связанных с использованием системы, не зарегистрировали.

Не просто наблюдение, а обратная связь

Одна из проблем домашних тренировок заключается в том, что врач или реабилитолог не видит, насколько правильно пациент выполняет назначенные упражнения. Человек может менять положение тела, сокращать амплитуду или неправильно распределять нагрузку, даже не замечая этого.

В исследуемой системе ИИ использовался не только для регистрации активности. Он анализировал движение во время занятия и сразу сообщал пациенту об ошибках. Таким образом, дистанционная реабилитация становилась интерактивной: пациент получал не просто программу упражнений, а сопровождение на каждом занятии.

Кроме того, сочетание автоматического контроля, отчетов, напоминаний и регулярной связи со специалистами помогало сформировать правильный цикл: «задание — выполнение — оценка — обратная связь — корректировка программы».

Что полученные результаты означают для клинической практики

Исследование показывает, что системы компьютерного зрения могут расширить возможности домашней реабилитации. Такой формат особенно важен для пациентов, которым сложно регулярно приезжать в медицинский центр, а также при длительных программах, требующих систематических занятий.

Использование этой системы не исключает участия врача или реабилитолога. В исследовании программа подбиралась после оценки состояния пациента, а специалисты проводили еженедельные консультации и при необходимости меняли упражнения и интенсивность нагрузки.

Однако исследование имеет и ряд ограничений:

• участвовали только 62 пациента из одного региона Китая, а наблюдение продолжалось восемь недель. Поэтому пока неизвестно, сохраняются ли полученные результаты в долгосрочной перспективе и можно ли перенести их на другие группы пациентов;
• система анализировала технику движений, но не контролировала частоту сердечных сокращений и фактическую интенсивность нагрузки с помощью носимых датчиков. Для пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями такой контроль может иметь принципиальное значение.

Тем не менее результаты демонстрируют перспективное направление развития телереабилитации: ИИ может помочь перенести часть тренировок домой, контролировать качество их выполнения и поддерживать связь между назначенной программой и самостоятельной работой пациента.

Источник: Journal of Medical Internet Research