Инженеры разработали систему мониторинга движения и мышц для помощи пожилым людям и спортсменам при реабилитации после травм. Исследователи из Массачусетского технологического института и Массачусетской больницы общего профиля представили систему физической реабилитации MuscleRehab. Она отслеживает движения, визуализирует мышцы и помогает пациенту восстанавливаться без помощи физиотерапевта.

Основа система — сенсорная плата для электроимпедансной томографии. Она измеряет и визуализирует, что делают мышцы во время каждого движения. Сенсорная плата фиксируется с помощью двух ремешков с электродами, которые надеваются на верхнюю часть бедра пользователя для захвата трехмерных данных.

В процессе захвата движения используются 39 маркеров и ряд камер, которые делают снимки с большим количеством кадров в секунду. Данные датчиков показывают активные мышцы, которые можно увидеть на дисплее: чем больше та или иная мышца вовлечена в процесс, тем темнее ее изображение.

Сенсоры электроимпедансной томографии. Изображение: HCI Engineering, MITCSAIL

Пациенты надевают гладкий полностью черный спортивный костюм в стиле ниндзя, а затем выполняют различные упражнения, например, выпады, сгибания коленей, становая тяга, подъемы ног, разгибания колен. Система измеряет активность четырехглавой мышцы, портняжной мышцы и подколенных сухожилий. А система VR захватывает 3D-данные о движении всего тела.

Собранные во время экспериментов данные были переданы профессиональному терапевту, который объяснил, какие группы мышц должны быть задействованы во время каждого из упражнений. Его рекомендации были заложены в систему, поэтому пользователь не только видит, как работают мышцы, но и получает подсказки, если что-то делается не так.

Принцип работы системы. Изображение: HCI Engineering, MITCSAIL

Исследование показало, что визуализация данных о задействовании мышц и движении во время упражнений повышает правильность работы на 15%. Ученые отмечают, что по мере старения населения, возрастает потребность в физиотерапевтах. И специалистов не хватает для всех людей, качество жизни которых можно улучшить.

Данные электроимпедансной томографии. Изображение: HCI Engineering, MITCSAIL

В настоящее время MuscleRehab фокусируется на верхней части бедра и основных группах мышц ног, но в будущем ученые планируют подключить ягодичные и другие группы мышц мышцы. Кроме того, ученые ищут возможности использования электроимпедансной томографии в лучевой терапии.