هوش مصنوعی در توانبخشی: استفاده از واقعیت مجازی برای بهبود اختلالات حرکتی

عرصه پزشکی و درمان طی سالیان گذشته به‌واسطه فناوری‌های نوظهوری مانند هوش مصنوعی و اینترنت اشیا شاهد تحولات بنیادین  بسیاری بوده است. بخشی از مزیت‌هایی که به‌تازگی در دسترس کادر درمان قرار گرفته متوجه پیشگیری و تشخیص زودهنگام بیماری‌هاست، بخشی شامل ابزارهایی است که طی فرایند درمان و عمل‌های جراحی مورداستفاده قرار می‌گیرند و بعضی از ویژگی‌ها نیز در روند بهبود و توان‌بخشی بیماران کارایی خود را به نمایش می‌گذارند.

یکی از شاخه‌های درمانی که روزبه‌روز اهمیت بیشتری پیدا می‌کند، توان‌بخشی و بازپروری است که به بیماران در بازیابی توان جسمی، حرکتی و شناختی آن‌ها کمک می‌کند. برای مثال، با افزایش سن جمعیت در ژاپن، بیماران با اختلال عملکرد حرکتی در این کشور در حال افزایش هستند و به همین دلیل نیاز به استفاده از هوش مصنوعی در توانبخشی احساس می‌شد. به دنبال این افزایش، چالش‌‌ها و هزینه‌‌‌‌های مربوط به حمایت و نگهداری و درمان این بیماران نیز هر سال بیشتر می‌‌شود. یک پژوهشگر برای حل این چالش‌‌ها، روش جدید ‌‌توانبخشی را با استفاده از فناوری واقعیت مجازی Virtual Reality (VR) ایجاد کرده است تا حس عاملیت را در بدن بیماران با اختلال عملکرد حرکتی افزایش دهد و به مهارت‌‌‌‌های حرکتی آن‌‌ها کمک کند.

اما پیش از اینکه به تشریح این تحقیقات بپردازیم، تعریف توان‌بخشی و کاربردهای هوش مصنوعی در این عرصه را بررسی می‌کنیم.

توان‌بخشی چیست؟

توان‌بخشی، نقشی مهم و تأثیرگذار در بهبود افرادی دارد که به دلایل مختلف از جمله تصادف، جراحی، بیماری و… دچار صدمات جسمی، شناختی و روانی می‌شوند و با طی‌کردن فرایند توان‌بخشی، می‌توانند تمام یا بخشی از سلامت خود را بازیابی کنند. در روند توان‌بخشی به‌صورت سنتی، اغلب تمرین‌ها و درمان‌های استانداردی برای تمامی بیماران تجویز می‌شد و نیازهای منحصربه‌فرد هر فرد نادیده گرفته می‌شد. این در حالی است که الگوریتم‌های هوش مصنوعی با یادگیری نیازها و خصوصیات هر فرد، فرایند توان‌بخشی سفارشی‌سازی شده‌ای را در اختیار بیماران قرار می‌دهد که نتیجه‌ای به‌مراتب اثربخش‌تر از مدل سنتی به همراه خواهد داشت.

سوابق پزشکی، وضعیت جسمانی فعلی، پیشرفت پروسه درمانی و… تنها بخشی از اطلاعاتی است که به‌وسیله هوش مصنوعی دریافت می‌شود و بر اساس آنها، پروفایل منحصربه‌فرد هر بیمار طراحی می‌شود. به‌علاوه، نظارت مداوم بر برنامه‌ها و وضعیت جسمانی افراد در طول درمان و همچنین پس از پایان فرایند پزشکی، دیگر قابلیتی است که هوش مصنوعی را به ابزاری کارآمد برای توان‌بخشی به بیماران تبدیل می‌کند. برای مثال، فردی که به‌واسطه سکته مغزی دچار اختلالات حرکتی شده، برای بازیابی مهارت‌های حرکتی خود به مراقبت‌ها و تمرین‌های ویژه‌ای نیاز دارد که می‌بایست باتوجه‌به شرایط هر بیمار تنظیم شود. هوش مصنوعی این وظیفه را به طور کامل برعهده می‌گیرد و با نظارت بی‌وقفه بر وضعیت سلامتی بیمار پس از توان‌بخشی، از بهبود کامل او اطمینان حاصل می‌کند.

کاربرد ابزارهای هوشمند در توان‌بخشی

در فرایند توان‌بخشی نوین از ابزارهای هوشمند گوناگونی برای کمک به بهبود وضعیت سلامتی بیماران استفاده می‌شود که بر دقت و کیفیت پروسه درمانی نقش چشمگیری دارند. در ادامه، برخی از این ابزارها را بررسی می‌کنیم:

ردیاب حرکتی و بیوفیدبک

ردیاب‌های حرکتی مبتنی بر هوش مصنوعی، یکی از تازه‌ترین دستاوردهای هوشمندسازی در علم پزشکی است که در همین مدت کوتاهی که از بهره‌برداری آن می‌گذرد، به ابزاری ارزشمند نزد پزشکان تبدیل شده است. این ردیاب‌های فوق دقیق قادرند با استفاده از سنسورها و دوربین‌های نظارتی، تمامی حرکات بیمار در حین تمرین را رصد کنند و بازخوردهای لحظه‌ای را به پزشک معالج بفرستند. این سیستم همانند فناوری است که در دستگاه‌های واقعیت مجازی مورداستفاده قرار می‌گیرد و موقعیت افراد را شناسایی می‌کند؛ اما  درعین‌حال از دقت بالاتری برخوردارند. بیوفیدبک‌ها به بیماران کمک می‌کنند تا در حین برنامه توان‌بخشی، فرم حرکتی مناسب خود را حفظ کنند، پیشرفت خود را به طور مستمر مورد ارزیابی قرار دهند و از صدمات احتمالی جلوگیری ‌کنند.

واقعیت مجازی و گیمیفیکیشن

فناوری واقعیت مجازی (VR) و واقعیت افزوده (AR) مدتی است که از قالب یک طرح مفهومی خارج شده و جایگاه خود را در عرصه‌های گوناگونی از جمله بهداشت و درمان تثبیت کرده است . به کمک این تکنولوژی‌ها، راهکارهای مؤثری در اختیار کادر درمان قرار گرفته که پیش‌ازاین، دستیابی به آنها غیرممکن و یا بسیار دشوار بود. یکی از چالش‌های بزرگی که پزشکان هنگام توان‌بخشی با آن مواجه هستند، احساس درد نسبتاً شدیدی است که بیماران در طی مراحل بازپروری تحمل می‌کنند. برخی از دانشمندان با استفاده از فناوری VR در مراحل توان‌بخشی و تجزیه‌وتحلیل نتایج، دریافتند که شبیه‌سازی یک محیط مجازی و غوطه‌وری حداکثری در این فضا موجب حواس‌پرتی بیماران و کاهش احساس درد آنها می‌شود. این موضوع باعث می‌شود که مشارکت بیماران در جلسات درمانی افزایش پیدا کند و فرایند بازپروری را از یک‌روند یکنواخت و دردناک به تجربه‌ای لذت‌بخش و هیجان‌انگیز تبدیل می‌کند.

همچنین ادغام عناصر گیمیفیکیشن در فرایند توان‌بخشی، یکی از راه‌حل‌هایی است که برنامه‌های درمانی را به موقعیتی جذاب برای بیماران تبدیل می‌کند. واقعیت مجازی با طراحی سناریوهای مختلف و شبیه‌سازی محیط‌های متنوع، موقعیتی را فراهم می‌کند که بیمار با تکمیل هر تمرین، مقدار مشخصی پاداش دریافت کند و به جوایز خاصی دسترسی داشته باشد. تکنیک‌هایی ازاین‌دست سبب می‌شود که از طریق گیمیفیکیشن، انگیزه بیماران برای تکمیل برنامه بازپروری خود دوچندان شود.

ابزارهای پیش‌بینی‌کننده فرایند درمان

سابقه درمانی هر فرد شامل کلان‌داده‌هایی است که درصورتی‌که توسط الگوریتم‌های هوش مصنوعی مورد تجزیه‌وتحلیل قرار بگیرد، می‌تواند تا حد زیادی مسیر درمانی بیمار را پیش‌بینی کند. در طی مراحل بازپروری، پیشرفت بیمار با دیگر موارد مشابه توسط هوش مصنوعی  مقایسه می‌شود و این توانایی را پیدا می‌کند که جدول زمانی مورد انتظار جهت بهبود کامل و همچنین موانع احتمالی فرایند توان‌بخشی را به پزشکان مربوطه گزارش دهد.

هوش مصنوعی در توانبخشی کلید غلبه بر چالش‌های بیماران حرکتی است

یک محقق از دانشگاه توهوکو یک روش جدید مبتنی بر فناوری واقعیت مجازی ایجاد کرده است که می‌‌تواند در فرایند توانبخشی و تمرین‌‌‌‌های ورزشی به کار گرفته شود. در این روش، توان‌یابان و افرادی که قصد دارند با تمرینات ورزشی و فیزیوتراپی توانایی جسمی و حرکتی خود را بازیابند، با افزایش آگاهی از بدن و بهبود کنترل حرکتی می‌‌توانند توان ازدست‌رفته در ماهیچه‌‌ها و بدن خود را بازیابند. جزئیات پژوهش‌های این دانشمند در این زمینه، در مجله Journal Scientific Report منتشر شده است.

هوش مصنوعی در توانبخشی توانسته گام‌‌‌‌های رو به جلویی را با موفقیت بردارد. روشی که این محقق ایجاد کرده، فناوری واقعیت مجازی را برای کمک به بیماران حرکتی به کار می‌‌گیرد. با واقعیت مجازی، نه تنها می‌‌توانیم بدن خود را ببینیم و لمس کنیم، بلکه می‌‌توانیم آن را نیز حس کنیم! اما این اتفاق چطور امکان‌پذیر شده است؟ بیایید فرایندی که اتفاق می‌‌افتد را بررسی کنیم: بدن ما دائماً اطلاعاتی را درباره وضعیت ‌‌بدن‌‌مان در کمترین زمان ممکن به مغز ما ارسال می‌‌کند و از طریق ارسال این پیام‌‌ها، به ما می‌‌گوید اندام ما در هر لحظه کجاست و در چه حالی است! این روند اطلاع‌رسانی، ما را از وضعیت بدن خود آگاه می‌‌کند و به ما احساس مالکیت به اعضای ‌‌بدن‌‌مان را می‌‌دهد. این پیام‌رسانی لحظه به لحظه، در عین حال توانایی ما در کنترل حرکت و عملکرد اعضای ‌‌بدن‌‌مان به طور داوطلبانه را تقویت می‌‌کند و به ما اختیارات بیشتری برای حرکت ‌‌اندام‌هایمان می‌‌دهد.

در حالت عادی، هر دو حس مالکیت به اعضای ‌‌بدن‌‌مان و حس نمایندگی نسبت به هر عضو در مغز ما کاملاً یکپارچه هستند و به موتور کنترل مغز ما متصل و مربوط هستند. این پیوستگی و همراهی میان این دو حس به طریقی است که تفکیک حس مالکیت بدن از احساس نمایندگی برای پژوهشگران به‌سختی امکان‌پذیر است و این مسئله دشوار است که بفهمیم آیا حس مالکیت بر اعضای بدن و حس نمایندگی آن‌‌ها واقعاً چقدر بر موتور کنترلگر مجازی تأثیر می‌‌گذارند.

پروفسور کازومیچی ماتسومیا از گروه تحصیلات تکمیلی علوم اطلاعات دانشگاه توهوکو توانسته با استفاده از فناوری واقعیت مجازی این دو حس را از یکدیگر تفکیک کند. در آزمایشی که برای شناخت بهتر فرایند ابداعی وی طراحی شده بود، شرکت‌کنندگان یک دست تولید شده توسط رایانه را مشاهده کردند و ماتسومیا به طور مستقل احساس مالکیت و نمایندگی خود را بر روی دست اندازه گرفت. پروفسور ماتسومیا درباره نتیجه این آزمایش چنین اظهار نظر کرده است:

«بعد از انجام این آزمایش، ما به این نتیجه رسیدیم که وقتی شرکت‌کنندگان فارغ از احساس مالکیت بدن، احساس نمایندگی نسبت به بدن مصنوعی را تجربه می‌‌کنند، عملکرد موتور کنترل بهبود می‌‌یابد. یافته‌‌‌‌های ما نشان می‌‌دهد که دستکاری مصنوعی حس نمایندگی بر یک عضو، باعث بهبود اثربخشی توانبخشی و کمک به تکنیک‌‌‌‌های آموزش ورزشی برای بهبود کنترل کلی حرکتی می‌‌شود.»

آینده هوش مصنوعی در توان‌بخشی

باتوجه‌به عملکرد هوش مصنوعی در سال‌های اخیر، می‌توان گفت که این فناوری از پتانسیل بسیار بالایی برای تکامل و بهبود رویکردهای بهداشت و درمان برخوردار است. می‌توان انتظار داشت که باتکیه‌بر ابزار‌های مجهز به هوش مصنوعی، توان‌بخشی به فرایند شخصی‌تر، کارآمدتر و مؤثرتر تبدیل شود و از ظرفیت فناوری‌های مکمل دیگری همچون رباتیک و پروتزهای مغزی نیز به نحو احسن استفاده شود.

توان‌بخشی از راه دور، قابلیت دیگری است که به لطف هوش مصنوعی در اختیار بیماران قرار می‌گیرد و داده‌های افرادی که امکان دسترسی به جلسات حضوری توان‌بخشی را ندارند به‌صورت لحظه‌ای با مراکز پزشکی مخابره می‌شود. همچنین کسانی که روند بازیابی سلامت روانی خود را طی می‌کنند نیز از مزایای هوشمندسازی بی‌بهره نیستند و تمامی علائم بیومتریک آنها از جمله حالات چهره، لحن صدا و سایر اطلاعات موردنیاز برای نظارت کامل بر جنبه‌های سلامت روان بیماران مورد تجزیه‌وتحلیل قرار می‌گیرد تا مراحل بهبود به دقیق‌ترین شکل ممکن طی شود.

نظر شما دراین‌رابطه چیست؟ آیا هوش مصنوعی می‌تواند فرایند توان‌بخشی بیماران را وارد مرحله تازه‌ای کند؟ نظرات خود را دراین‌رابطه با ما به اشتراک بگذارید.

انواع کاربردهای هوش مصنوعی در صنایع مختلف را در هوشیو بخوانید