Sử dụng video đồng bộ được quay bởi một cặp điện thoại thông minh, các nhà khoa học đã tạo ra một ứng dụng ghi chuyển động nguồn mở thu thập dữ liệu chuyển động của con người và nhanh chóng phân tích dữ liệu đó thông qua hệ thống trí tuệ nhân tạo, sau đó được sử dụng để phục hồi lâm sàng, lập kế hoạch trước phẫu thuật và chẩn đoán bệnh, với chi phí chỉ bằng 1% so với các công nghệ truyền thống.
OpenCap, do các nhà nghiên cứu Stanford tạo ra với sự tài trợ của Viện Y tế Quốc gia, sử dụng hai chiếc iPhone đã được hiệu chỉnh để hoạt động cùng nhau nhằm đo chuyển động của con người và các cơ chế cơ xương cơ bản tạo ra chuyển động. Hơn nữa, nó nhanh hơn các kỹ thuật truyền thống được sử dụng để thu thập cùng một thông tin và chỉ tốn một phần nhỏ so với thiết bị trị giá 150.000 USD được sử dụng trong các phòng khám chuyên khoa sử dụng khoảng 8 camera công nghệ cao.
"OpenCap dân chủ hóa việc phân tích chuyển động của con người", tác giả cấp cao Scott Delp, giáo sư kỹ thuật sinh học và kỹ thuật cơ khí tại Đại học Stanford cho biết. "Chúng tôi hy vọng nó sẽ đưa công cụ từng ngoài tầm với này đến tay nhiều người hơn."
Phân tích này có thể cung cấp tài liệu tham khảo cho việc điều trị bệnh nhân có vấn đề về vận động, giúp bác sĩ lâm sàng phát triển kế hoạch phẫu thuật và xem xét tác động của các phương pháp điều trị khác nhau. Nó cũng có tiềm năng được sử dụng để sàng lọc bệnh tật, vì có thể không dễ dàng quan sát được những thay đổi về dáng đi hoặc thăng bằng khi khám sức khỏe định kỳ.
Họ đã tiến hành thử nghiệm OpenCap trên 100 người tham gia, quay video rồi phân tích chúng bằng trí tuệ nhân tạo dựa trên web để đánh giá khả năng kích hoạt cơ bắp, tải khớp và chuyển động khớp. Việc thu thập dữ liệu cho tất cả 100 người tham gia chỉ mất chưa đầy 10 giờ và kết quả phân tích được trả về trong vòng 31 giờ. Việc thu thập dữ liệu mất khoảng 10 phút mỗi người và quá trình xử lý bắt đầu tự động trên nền tảng đám mây miễn phí cho các nhà nghiên cứu sử dụng.
Scott Uhlrich, giám đốc nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Hiệu suất Con người của Đại học Stanford, cho biết: "Các kỹ sư chuyên gia sẽ mất nhiều ngày để thu thập và xử lý dữ liệu cơ sinh học mà OpenCap cung cấp trong vài phút. Chúng tôi đã thực hiện việc đó trong vòng chưa đầy 10 giờ. Dữ liệu được thu thập từ 100 người trong khoảng thời gian mà trước đây lẽ ra phải mất một năm. "
Dữ liệu kiểm tra các "mốc" của cơ thể -- đầu gối, hông, vai và các khớp khác -- và cách chúng di chuyển trong không gian ba chiều. Sau đó, nó sử dụng các mô hình vật lý và sinh học phức tạp của hệ thống cơ xương để đánh giá cách cơ thể di chuyển và các lực tác động. Điều này cung cấp thông tin quan trọng về góc và tải trọng của khớp, thậm chí nó có thể cho bạn biết cơ cụ thể nào đang được kích hoạt.
Các nhà nghiên cứu tin rằng kiểu thu thập dữ liệu và phân tích học sâu này sẽ mở ra một kỷ nguyên mới của nghiên cứu cơ sinh học.
Delp cho biết: "Hiện đã có bộ gen của con người, nhưng đây thực sự sẽ là bộ gen chuyển động nắm bắt được toàn bộ chuỗi chuyển động của con người một cách định lượng. Chúng tôi hy vọng rằng OpenCap sẽ đóng vai trò dân chủ hóa việc phân tích chuyển động của con người. Trong quá trình này, nó có thể đẩy nhanh việc kết hợp các chỉ số cơ sinh học quan trọng vào ngày càng nhiều nghiên cứu, thử nghiệm và thực hành lâm sàng, từ đó cải thiện kết quả điều trị của bệnh nhân trên toàn thế giới. "
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí"Sinh học tính toán PLOS". Để biết thêm thông tin, hãy xem video này về nhóm của Stan Dodd trình diễn OpenCap.