Ученые-спортсмены, врачи, компьютерщики и инженеры разрабатывают прототип, оснащенный датчиками, который использует алгоритмы самообучения для оценки деформации.
“Anthrokinemat", умная повязка для коленного сустава, предназначена для определения правильного количества ежедневных физических упражнений у больных артрозом. Все соответствующие данные о деформациях суставов собираются и передаются на мобильный телефон пациента. Разработка бандажа базируется на работе ученых-спортсменов Технологического института Карлсруэ (KIT). Партнерами проекта являются бременская компания Bauerfeind, производитель бинтов Bauerfeind и компания ITP, занимающаяся сенсорной техникой. В рамках последующего исследовательского проекта будет разработан прототип.
"В профилактике и лечении артроза, помимо веса и питания пациента, важную роль играет правильное количество физических упражнений", - говорит спортивный ортопед профессор Стефан Селл из Института спорта и науки о спорте (IfSS) KIT. По его словам, найти правильный уровень физических упражнений не так-то просто, и только немногие люди и хорошо обученные спортсмены способны правильно интерпретировать сигналы своего организма без экспертной поддержки. Интеллектуальный бинт оснащен рядом датчиков, которые передают сигнал на мобильный телефон пациента, чтобы предупредить его о превышении предела нагрузки. "Пациенты с артрозом должны каждый день выполнять интенсивные физические упражнения в течение определенного времени", - рекомендует Селл. Чрезмерное напряжение, такое как пеший поход продолжительностью в несколько часов, может, однако, вызвать стресс в поврежденных суставах и привести к болезненным ощущениям, которые могут длиться неделями.
По словам профессора Торстена Штайна, самой большой проблемой при разработке бандажа до сих пор был поиск подходящего алгоритма для количественного определения деформации колена. Руководитель BioMotion Center IfSS указывает на это: "Сенсоры могут только измерять движение, но не деформацию. В случае артроза суставы не должны сильно деформироваться. Поэтому мы должны как можно точнее оценивать нагрузки, возникающие внутри колена". Для решения этой проблемы используются алгоритмы машинного обучения - искусственные нейронные сети. Алгоритм тренируется данными о движении и автоматически учится оценивать нагрузки в колене, возникающие в результате движения. Некоторые результаты исследований уже опубликованы в журнале Sensors группами Sell и Stein.
"Артроз довольно распространен", - говорит Стефан Селл. Согласно официальной статистике, около 35 миллионов человек в Германии имеют симптомы артроза и около 10 миллионов из них страдают от явного заболевания. По мере того, как с возрастом увеличивается дегенерация суставов, каждый четвертый гражданин Германии старше 50 лет и около 80% людей старше 75 лет страдают артрозом. Чаще всего поражается позвоночник, за которым следует артроз коленных и тазобедренных суставов.