近日,IBM与辉瑞公司(Pfizer)等机构合作开(kāi)发了一种(zhǒng)新算法,可以利(lì)用AI远程(chéng)分析人体运动数据,从而判断其患帕金森病的严重程度。相关研究成(chéng)果已(yǐ)发表(biǎo)在自然(Nature)出版集团旗下刊(kān)物《科学报告》(Scientific Reports)上(shàng)。
帕金森病是一种常见的神经系统变性疾病,主要(yào)症状为震颤、肢体僵硬、运(yùn)动(dòng)迟缓(huǎn)和步(bù)态障碍(ài)等。目前没有检验方法能(néng)有效确(què)认一个人是否患(huàn)有帕金森(sēn)病。用于(yú)评(píng)估帕金森病(bìng)严(yán)重程(chéng)度的是世界运动障碍学会帕金森病综合评量表(MDS-UPDRS)。
在(zài)评估过程中(zhōng),医生会要求患者(zhě)做出走路、轻敲手(shǒu)指(zhǐ)和踩(cǎi)脚等动作,并用0-4的等级判断患者动(dòng)作的幅度、频率(lǜ)和质量,最(zuì)终评估(gū)其患病(bìng)的严重程(chéng)度。然(rán)而这(zhè)种(zhǒng)评估(gū)方式的主观性(xìng)较强,评估的准确性很(hěn)大程度上取(qǔ)决于(yú)医生的经验,而(ér)且还会产生“白大褂效应”(患者因看(kàn)到医生血压升(shēng)高,导(dǎo)致医生(shēng)诊断不(bú)准确)。
IBM研发的(de)算(suàn)法通过可穿(chuān)戴式设备,获取(qǔ)人体运动数据,并将其转换成一(yī)系列 “节点”(syllables),每个动作都可以对应多(duō)个由“节点”组成的(de)序列。这些序(xù)列(liè)就是判断帕金森病严重程度的标志(zhì):正常(cháng)人(rén)的“节点”序列在统计分(fèn)布上是显著的(de),而帕金森(sēn)病患(huàn)者的“节点”序列是杂乱无章的。

借助AI算法,整套系统可以评估患者(zhě)姿势(shì)不(bú)稳(wěn)和步态障碍(PIGD)的情(qíng)况(kuàng),也可以借助MDS-UPDRS量表估算患者帕金森病(bìng)的总体(tǐ)严重程度。
该论文的第(dì)一作(zuò)者、IBM工程师Avner Abrami在其博(bó)客文章表(biǎo)示(shì):“这种(zhǒng)方(fāng)法的另一个(gè)好处是,与要(yào)求(qiú)患者去(qù)诊所(suǒ)看医生相比(bǐ),远程医疗检查的执(zhí)行频率更(gèng)高。”研究(jiū)人员称,如(rú)果该技术未来投入应用,它能一天24小时监测(cè)患者的神经(jīng)系统状态,并(bìng)用平均(jun1)持(chí)续时间少于10分(fèn)钟(zhōng)的运动作为评(píng)估数(shù)据。相比之下,如果使用传(chuán)统方(fāng)式,患者需要一(yī)年到医(yī)院测量几次,而且评估结(jié)果往往带有较强的主观性。
据介绍,该研究是IBM与(yǔ)辉瑞公司(sī)合作的(de)蓝天(tiān)计划(BlueSky)项(xiàng)目的一部(bù)分。项目(mù)于2016年启动,目的在于能开(kāi)发出一种系统,以(yǐ)改(gǎi)善进行帕金(jīn)森(sēn)病药(yào)物临床试验的方式。要实现BlueSky项(xiàng)目的目标,基(jī)本前提是对(duì)临床试验进行数字化处理。为此,首先需要在日常生活中连续不断地收集(jí)帕金森病患者的运动数据,其次开发AI算法对(duì)这些数据进行分析(xī)研究,最(zuì)后对(duì)患者(zhě)的运(yùn)动功能进(jìn)行实时评估。
在新冠(guàn)疫情的(de)背(bèi)景下(xià),这项技(jì)术还可以减少中老(lǎo)年人出门的次数,降低(dī)其(qí)感(gǎn)染(rǎn)新冠病(bìng)毒的风险(xiǎn)。 “如(rú)何扩大远(yuǎn)程医疗服务范(fàn)围以(yǐ)帮(bāng)助易受新冠病毒感染的患者留在(zài)家中越来(lái)越受到关注,而我们的研究表明神经病学家能够远程、准确地评估帕金森病患者。” 论文作者(zhě)之(zhī)一、IBM研究人员(yuán)Vittorio Caggiano称。