پپژوهشگران دانشکده فنی دانشگاه تهران، در یک گام آموزشی بزرگ برای هوش مصنوعی، شاخصی به نام HOI را توسعه دادند. این شاخص با تحلیل الگوی راه رفتن، می‌تواند شدت آرتروز لگن را به‌صورت پیوسته، دقیق و قابل تفسیر ارزیابی کند و با غلبه بر محدودیت‌های روش‌های رادیوگرافی، امکان پایش زودهنگام و مستمر بیماری را از طریق حسگرهای ساده فراهم می‌آورد.
آرتروز مفصل لگن یک بیماری پیش‌رونده و تدریجی است که تشخیص زودهنگام و پایش مستمر آن برای مدیریت و درمان مؤثر، حیاتی است. تاکنون، روش‌های رایج مانند رادیوگرافی و سیستم درجه‌بندی Kellgren-Lawrence (KL)، با چالش‌های اساسی روبرو بوده‌اند:
-
عدم پیوستگی و دقت پایین: این روش‌ها شدت بیماری را در چهار سطح گسسته (مانند درجه ۱ تا ۴) طبقه‌بندی می‌کنند که برای سنجش پیشرفت تدریجی بیماری و ارزیابی اثربخشی درمان‌ها مناسب نیست.
-
وابستگی به نظر متخصص: تفسیر تصاویر رادیوگرافی و الگوی راه رفتن می‌تواند به خطای انسانی یا تفاوت نظر متخصصان وابسته باشد.
-
تشخیص دیرهنگام: افراد در معرض خطر، ممکن است در مراحل اولیه هیچ نشانه‌ای در تصاویر رادیوگرافی نداشته باشند.
برای غلبه بر این محدودیت‌ها، تیمی از پژوهشگران دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهران، به سرپرستی رضوان نصیری، یک راه‌حل نوین مبتنی بر هوش مصنوعی ارائه داده‌اند.
HOI چیست و چگونه کار می‌کند؟
پژوهشگران شاخصی به نام HOI (Hip Osteoarthritis Index) یا شاخص آرتروز لگن را توسعه داده‌اند. این شاخص یک معیار پیوسته، دقیق و کاملاً تفسیرپذیر است که شدت آرتروز لگن را بر اساس تحلیل الگوی راه رفتن (Gait Kinematics) ارزیابی می‌کند.
مراحل کلیدی توسعه HOI:
تیم پژوهشی، داده‌های کینماتیکی (حرکتی) راه رفتن را از ۸۰ فرد سالم و ۱۰۶ بیمار مبتلا به آرتروز لگن (در درجات ۲ تا ۴ سیستم KL) جمع‌آوری کردند. این داده‌ها شامل ارزیابی بیماران در دو مرحله: قبل از عمل و شش ماه پس از عمل تعویض مفصل بود.
استخراج ویژگی‌ها با هوش مصنوعی: با استفاده از ماشین بردار پشتیبان خطی (Linear SVM)، پژوهشگران دو ویژگی حیاتی از مفاصل لگن و زانو را شناسایی کردند که بهترین قدرت تفکیک بین افراد سالم و بیمار را دارند:
-
F6: سرعت زاویه‌ای بیشینه مفصل لگن
-
F10: مساحت نمودار سرعت زاویه‌ای مفصل زانو نسبت به لگن
-
تولید شاخص پیوسته HOI: مدل خطی توسعه یافته بر اساس این دو ویژگی، شاخص HOI را به‌صورت یک عدد بین ۰ تا ۱ ارائه می‌دهد.
تفسیر نمره HOI:
-
مقدار HOI نزدیک به ۰: نشان‌دهنده کیفیت بهتر راه رفتن و ریسک پایین‌تر آرتروز است.
-
مقدار HOI نزدیک به ۱: نشان‌دهنده شدت بیشتر بیماری و اختلال در الگوی راه رفتن است.
مزایای کلیدی HOI: چرا این شاخص آینده پایش آرتروز است؟
۱. تفسیرپذیری فیزیکی و بالینی: برخلاف بسیاری از مدل‌های پیچیده یادگیری ماشینی که به سادگی قابل درک نیستند، HOI یک شاخص خطی و تفسیرپذیر است. افزایش مقادیر F6 و F10 (که نشان‌دهنده دامنه حرکتی بهتر و کیفیت بالاتر راه رفتن هستند) مستقیماً به کاهش HOI، بهبود کیفیت راه رفتن و کاهش خطر آرتروز منجر می‌شود.
۲. پایش مستمر و فردمحور: HOI ارزیابی هر فرد را بر اساس تغییرات خودش انجام می‌دهد، نه بر اساس گروه‌بندی‌های کلی. این ویژگی آن را برای پایش پیشرفت بیماری یا ارزیابی میزان بهبود پس از درمان‌های پزشکی و فیزیوتراپی بسیار مناسب می‌کند.
۳. قابلیت استفاده در محیط‌های غیرکلینیکی (پایش از راه دور): داده‌های حرکتی لازم برای محاسبه HOI را می‌توان به سادگی با استفاده از حسگرهای اینرسی (IMU) یا حتی دوربین گوشی‌های هوشمند استخراج کرد. این امکان، پایش مستمر و تشخیص زودهنگام بیماری را در خانه و محیط‌های غیرکلینیکی (Remote Monitoring) فراهم می‌آورد و محدودیت‌های روش‌های پرهزینه تصویربرداری را برطرف می‌کند.
نتایج چشمگیر پژوهش:
مدل HOI توانسته است افراد سالم و بیمار را با دقت ۸۴٪ و پای مبتلا و غیرمبتلا را با دقت ۹۱٪ تفکیک کند.
نتایج پس از عمل تعویض مفصل نشان داد که شاخص HOI پای مبتلا به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود یافته و به الگوی راه رفتن سالم نزدیک شده است. همچنین، تقارن حرکتی راه رفتن بیماران که قبل از عمل مختل بود، پس از جراحی بازیابی شد.
این مطالعه که در مجله علمی معتبر Scientific Reports منتشر شده، گامی مهم در جهت دیجیتالی کردن و بهبود کیفیت تشخیص و درمان بیماری‌های اسکلتی-عضلانی با استفاده از هوش مصنوعی در ایران و جهان است.
روزنامه نگار سایت کمیاب آنلاین
مشاهده اخبار
ما اینجا هر روز تلاش می کنیم تا بهترین و جذاب ترین محتواها رو براتون آماده کنیم. فرقی نمی کنه یه گیک کامپیوتر باشی یا فقط دوست داری چیزای باحال یاد بگیری، تو کمیاب آنلاین همیشه یه چیزی پیدا می کنی که برات تازگی داشته باشه. پس اگه از چیزای تکراری خسته شدی و دنبال یه منبع پر از شگفتی و اطلاعات خاص می گردی، همین الان یه سر به KamyabOnline.com بزن و اجازه بده ما تو رو شگفت زده کنیم!
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
دیدگاه ها
ثبت دیدگاه
آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد. فیلدهای الزامی علامت گذاری شده اند *
آخرین مطالب مرتبط